시스템 반도체 전략분야 현황분석

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1 반도체 산업[시장] 분석

2 시스템 반도체 전략분야 현황분석

3 시스템 반도체 시스템 반도체 1. 개요 가. 정의 및 범위 - 정의 : 시스템반도체란 제품의 경박 단소화, 제조단가 절감, 다기능화, 고신뢰성화에 따라 시스템의 모 든 기능을 하나의 칩으로 통합한 직접회로로 컴퓨터, 모바일기기, 가전, 자동차, 산업용 전장기 기 등에서 연산, 제어, 전송, 변환 기능을 수행하는 전자소자를 통칭하며 전기전자기기 운용의 핵심 부품으로 IT 융 복합 산업의 기반임 - 범위 : 시스템반도체는 CPU, 모뎀 등의 특정 기능코어, 아날로그회로, 전원회로, 내장형 메모리 등으로 구성되어 있으며, 메모리반도체는 캐패시터, 인덕터, 물질특성, 회로구성 등의 성질을 이용한 데 이터 저장용 반도체로 RAM과 ROM으로 나뉨 (가치사슬 및 시장규모를 고려하여 메모리 반도 체를 포함함) 시스템반도체는 전기전자 시스템의 신호 정보 에너지 프로세싱(연산/제어/전송/변환 등)기능을 단일 칩에 통합하여 경제성, 편의성, 생산성을 극대화하는 다기능 융 복합 반도체로 진화 발전하고 있음 - 또한, 하드웨어 집적과 더불어 소프트웨어와의 밀접한 결합을 통해 시스템의 핵심 경쟁력과 차별화를 좌우하는 요소로 작용함 메모리 반도체는 정보를 저장하는 용도로 사용되는 반도체로서 30nm급 이하 차세대 저전력 초고속 휘발성메모리(DRAM)와 20nm급 이하 One Size fits All 개념의 차세 대 비휘발성메모리(Flash, PCram 등)의 원천기술을 확보한 대용량급 차세대 메모리를 포함함 - D램, S램, 낸드플래시, ROM 등이 메모리 반도체에 포함되며, 차세대 메모리 반도체 로서 P랩, STT-M랩, Re램 등으로 진화 발전하고 있음 자료 : 삼성전자 [시스템 반도체 예시] - 2 -

4 전략분야 나. 주요 제품 시스템반도체는 컴퓨터, 모바일기기, 가전, 자동차, 우주항공, 로봇, 의료 산업분야 등 에서 연산, 제어, 전송, 변환 기능을 수행하는 전기전자기기를 운용하는 IT융 복합 산 업의 핵심부품으로 자동차 반도체, 통신 및 방송 반도체, 프로세서 반도체, 스마트가 전 SoC, SoC 공통 기술 등이 주요 제품군으로 구성됨 자동차 반도체는 센서, ECU, 구동 장치 등 각종 전자 장치의 핵심 부품으로 자동차 주행 관련 정보를 획득하고, 이를 바탕으로 각종 전자장치 등을 제어하는 기능을 함 SoC는 여러 가지 반도체 부품이 하나로 집적되는 기술 및 제품으로 그래픽, 오디오, 비디오, 모뎀 등 각종 멀티미디어용 부품과 마이크로프로세서와 D램 등 반도체가 하 나로 통합된 반도체를 뜻함 메모리반도체는 정보저장매체로 SRAM, DRAM, 낸드 플래시를 내장하는 스토리지 디 바이스 및 PRAM 등의 차세대 메모리가 주요 제품군임 차세대 메모리는 초고속 대용량 저소비전력의 특성을 요구하고 있는 가운데 DRAM의 경우도 Mobile Application에 적합한 제품을 선보이고 있음 대분류 중분류 세부 제품 또는 기술 시스템반도체 및 메모리반도체 시스템반도체 메모리반도체 [주요제품 분류표] 고주파 반도체 자동차 반도체 통신 및 방송 반도체 미디어 반도체 프로세서 반도체 센서 반도체 바이오 의료 SoC 반도체 스토리지 SoC 스마트가전 SoC 전력 에너지 반도체 SoC 공통 기술 DRAM SRAM 낸드플래쉬 차세대메모리 - 3 -

5 시스템 반도체 2. 산업현황분석 - 시스템반도체는 고속화, 저전력화, 고집적화가 가속되고 고성능, 다기능의 SoC(System On Chip)화와 다층 칩의 패키지인 SIP(System In Package)화 되면서 빠르게 발전할 것으로 예측됨 - 전 세계 반도체 시장규모는 모바일 환경의 확산과 스마트폰 태블릿PC 스마트가전 자동차 항공 우주산업 등 수요처의 다변화 및 고도화에 힘입어 지속적으로 확대되고 있는 추세임 - 최근 스마트폰의 등장으로 소프트웨어 비중이 증가하고, 반도체 공정의 미세화로 원가가 상승 하면서 중소 팹리스 업체는 대기업에 비해 시장 입지가 좁아졌고, 중견급 기업은 시장 포화 및 대기업의 시 장 잠식으로 더딘 성장세를 보임 가. 환경분석 (1) 정책(Politics) 촉진요인 반도체 산업 초기, 선진기술 도입 및 가격 경쟁력 확보, 외국인 투자 유도를 통한 정 부의 과감한 투자 및 지원이 이루어졌으며, 이후 공정기술 및 설계기술을 흡수하여 자체 기술 개발을 통한 메모리 분야 기술 선도국으로 부상함 - 국가기술혁신시스템을 통한 대형 국책사업을 추진하여 1989년부터 1996년까지 정부지 원 543억 원을 포함하여 총 996억 원의 연구개발비와 1000여명의 연구 인력이 투입됨 지식경제부는 D램 등 메모리 반도체 분야에 비해 열약한 시스템 반도체의 육성을 위 해 2010년 시스템반도체 및 장비육성전략 을 마련하고, 우수한 시스템반도체 설계 기업을 육성하기 위해 Star Fabless 10 프로젝트 (2011~2015)을 추진하고 있음 - 시스템반도체 육성 전략의 일환으로 2012년 7월부터 판교 반도체 클러스터를 구축하 여 시스템 반도체 산업 생태계 구축 및 중견, 중소 팹리스 기업을 통합지원하고 있음 산업통상자원부는 시스템반도체와 반도체 장비 부품 소재 산업을 적극 육성하기 위한 정부와 산 학 연의 종합 전략을 마련하기 위해 반도체산업 재도약 전략 을 발표함 - 반도체 산업 재도약 전략의 목표로는 메모리분야 세계 1위와 점유율 50%이상유지, 시스템 반도체 순위 현재 4위에서 2025년 2위, 450mm시대 대비 장비소재 해외진출 본격화와 장비소재 세계 시장점유율 현재 5.2%에서 2025년 20%, SW-시스템 반도체 융합인력 육성 등을 제시함 - 4 -

6 전략분야 산업통상자원부는 2013년부터 미래 반도체 시장을 선도할 원천기술을 확보하기 위해 차세대 메모리용 기반 기술 하이브리드 집적 회로 기술 등 총 12과제를 선정하고 향 후 5년간 2018년까지 총 250억 원을 지원할 예정임 - 총 12개 과제수행기관 및 32개 학ㆍ연 기관 연구원 250여명이 과제에 참여함 2012년 시스템반도체 상용화기술개발사업(시스템IC 2015)의 일환으로 3D공간터치 다 중감지 센서 시스템 반도체 개발과 스마트TV 박스용 핵심 SoC개발에 각각 20억 원 과 40억 원을 3년간 지원할 예정임 - 저전력ㆍ초소형 다중감지센서 SoC와 모듈 개발 등을 통해 공간 터치 사용자 환경 핵심 기술을 개발 중임 - 스마트TV박스용 핵심 SoC개발의 경우 다양한 IP 개발 및 도입, 경쟁력 확보를 위한 28나노급 미세공정 적용 등 개발에 투입되는 비용이 매우 클 것으로 예상됨 정부는 석박사급 고급인력양성, 해외인력 유치형 기술개발 등의 고급인력 양성 프로 그램을 추진하여 2015년까지 1만여 명의 인력을 활용할 계획임 년까지 시스템반도체의 시장점유율 7.5%, 장비산업 시장점유율 13% 제고를 목 표로 함 특허청은 국내 중소기업의 반도체설계재산 수출 확대를 위하여 관련 전시회 개최와 국내 우수 반도체 설계재산의 발굴, 상용화 지원사업과 함께 수출촉진사업의 지원 대 상 업체와 범위를 넓힐 방침임 저해요인 국내는 메모리 위주의 산업을 탈피한 비메모리산업의 효율적인 균형발전을 위해 비메 모리 육성방안을 추진해 왔으나 현재까지 가시적인 성과는 나타나지 않고 있음 반도체 장비 소재분야는 해외선진업체 대비 시장점유율이 미미하고, 국내 장비 재 료업체가 해외 업체들과 경쟁하기 위해선 정부의 지원이 필요하지만 미흡한 수준임 - 5 -

7 시스템 반도체 (2) 경제요인(Economy) 촉진요인 반도체 산업이 팹리스, 메모리 스틱, 파운드리, 패키징 등 업종 전문화가 심화되고 있 으며, 반도체가 활용되는 차세대 정보통신기기의 시장 확대, 디지털 제품의 융합화 진 행 등 반도체의 안정적 수요시장이 존재함 - 시스템반도체가 적용될 유망분야에는 모바일, 스마트 가전, 자동차, 에너지 등이 있음 메모리반도체는 이동전화단말기, 디지털TV 등과 함께 국내 ICT 산업이 강점을 가진 대표적인 품목으로 삼성전자와 SK하이닉스가 전 세계 메모리반도체(D램, 낸드 플래시) 시장의 50%를 점유하며 전 세계적인 경쟁력을 확보하고 있음 자동차 산업과 IT산업의 융복합화가 진행되면서 차량용 반도체의 중요성이 증대되고 있으며, 연평균 성장률 및 시장규모 증대가 예상됨 저해요인 국내 메모리 부문은 전 세계적인 경쟁력을 확보하고 있지만 전 세계 반도체 시장에서 메모리 부문이 가지는 비중이 약 20%에 불과하기 때문에 국내 반도체의 산업구조가 메모리 중심으로 구성되어 있다는 점은 산업 구조적에서 한계점으로 지적됨 규모의 열세에 따른 자본력, 마케팅력 등이 취약하고, 글로벌 기업들이 원천특허를 기 반으로 높은 경쟁력을 보유하고 있어, 시장 진입에 어려움이 많음 반도체 선진 기업 간 전략적 제휴로 경쟁이 심화되고 있으며, 중국 등 후발 개도국이 급성장하고 있음 년대 중국 정부의 국가 주요 반도체 프로젝트 의 성과가 나타나 지난 5년간 세 계 반도체 시장의 불경기에도 불구하고 SMIC, 화홍NEC 등 중국 반도체 기업은 매 년 10%이상 씩 성장하고 있음 반도체 장비 및 소재와 관련하여 수출 의존도가 높으며, 기술 추격형 산업구조를 가 지고 있어 한계점이 있음 - 6 -

8 전략분야 (3) 사회요인(Society) 촉진요인 디지털 융합화 가속으로 인한 수요 증가로 융 복합 모바일기기용 SoC, DTV SoC, 자동 차 SoC 등의 시스템반도체 기술 확보가 필요함 - 특히, 모바일 SOC 분야에서는 모바일 멀티코어 프로세서, All-in-one 모바일 SoC(멀티 미디어-GPU-멀티코어 통합칩), 3D/UHD급 멀티미디어 프로세서 등의 개발이 필요함 지구온난화 및 글로벌 환경규제 확대로 친환경 절전형 부품 및 SoC 시장이 급증함 미래 지능형자동차 기술의 확대 적용에 따라 전통적인 차량용 반도체 시장 외의 신규 시장이 개화됨 지난 5년간 ETRI SW-SoC 융합 R&D센터의 시스템반도체 설계전문 엔지니어 양성교 육 을 통해 약 279명의 설계전문 엔지니어를 양성함 저해요인 최종 제품 수요처와 팹리스 간의 공동 제품기획 및 R&D가 소극적이며, 정보공유 및 인력양성에 필요한 산업 클러스터 형성의 부재가 취약점임 - 국내 SoC 기업은 다수의 중소기업으로 구성되어 있어 글로벌 수요기업과의 수평적 협력구조를 구축하지 못함으로써 글로벌 경쟁력을 가진 생태계 구성에 어려움이 많음 부품 소재기업과 시스템 업체 간의 연계가 미약하여 효율을 극대화 시키지 못하고 있음 영세한 중소기업 위주의 산업구조로 인해 산업 생산요소인 고급인력의 유입이 어려운 가운데, 현재 SoC기업의 종사자들도 타 분야로 이직하는 현상으로 인력의 전문화 및 고급화가 어려운 상황임 반도체 제조 환경 상 폐쇄된 공간에서 방진복과 마스크를 착용하고 근무해야하기 때 문에 3D업종으로 인식이 악화됨 - 반도체 백혈병, 직업병 등이 논란되면서 사회 인식이 악화됨 - 7 -

9 시스템 반도체 (4) 기술요인(Technology) 촉진요인 국내최초 64K D램 개발( 83)이후 경쟁력을 보유하며 지속적으로 메모리 반도체 제품 기술에 있어서 기술적 우위를 지니고 있음 - 삼성전자와 SK하이닉스가 전 세계 메모리반도체시장의 50%를 점유하고 있음 반도체 관련 대기업들이 시스템 반도체 기술 개발 및 연구에 많은 투자를 진행하고 있음 - LG는 지난해 DTV용 독자 SoC인 L9 을 개발 완료, 자사 스마트TV에 탑재시켰고, 내년 공개를 목표로 첫 모바일 애플리케이션프로세서를 개발 중에 있음 - 삼성전자는 현행 28나노 공정에서 20나노 공정을 건너뛰고, 내년 상반기 최첨단 14나노 3D 핀펫(FinFET) 칩 생산으로 시스템 반도체 분야에서 경쟁력을 강화할 계획임 정부 기관들은 반도체 관련 기술교류 세미나 개최 등의 협력방안을 모색하고 있음 - 한국생산기술연구원은 독일 노르트라인-베스트팔렌연방주 경제개발공사와 공동으로 첨 단 소재 부품 생산기술 세미나 를 통해 기술정보 교류 및 발전방향을 모색함 - 한국산업기술평가관리원은 개발기업과 수요기관 간의 활발한 정보교류를 위해 신성장 동력장비 R&D 정보공유 포럼 을 주제로 수요기관 참여 공개 평가와 R&D성과물 전시 - 시스템반도체 포럼은 매년 연 2회 컨퍼런스를 개최하여 최신 기술 및 시장 트렌드 에 대한 정보를 공유함 저해요인 국내 시스템 반도체 산업의 경우 글로벌 시장에서 낮은 점유율을 차지하고 있으며 원 천 기술력의 부족으로 핵심부품에 대한 국산화율이 낮은 수준임 - 일부 범용성 시스템 반도체 품목은 세계적 경쟁력을 확보하였으나 AP를 제외한 주요 시스템반도체(모뎀, PMIC, RF, 센서 등)들은 대부분 수입에 의존함 - 3G 모뎀칩은 전량 수입에 의존하며, 와이브로와 LTE 모뎀칩 기술은 확보하고 있으나 선두권 업체 대비 전반적 경쟁력 부족으로 제한된 시장에서 일부만 상용화 - 장비/소재의 경우 국내시장에서의 장비 국산화율은 약 20%, 소재 국산화율은 약 50% 수준임 - 8 -

10 전략분야 국내 팹리스 기업은 연구개발 분야 투자가 미약하여 팹리스 기업이 2011년 연구개발 에 투자한 비용은 48억 원으로 매출액 대비 0.32%에 불과함 - 지속적인 연구개발로 신기술과 신제품을 확보해야 기업이 경쟁력을 갖출 수 있는 구조임에도 불구하고 기업 대부분의 규모가 영세하여 연구개발이 적극적으로 이루 어지지 못하고 있음 차세대 메모리에 대한 우리 기업의 핵심 역량은 세계 경쟁 기업보다 뒤쳐진 수준이 며, 차세대 메모리 기술에 대한 기업 및 국가 간 선점경쟁은 점차 심화되고 있음 중소기업의 제품 수준이 글로벌 기준에 미달되어 대기업과의 협력관계를 형성할 기반 이 약함 [시스템 반도체 분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 - 정부의 과감한 투자 및 지원으로 메모리 분야 기술 선도국 으로 부상 - 시스템 반도체의 육성 프로젝트를 추진 - 시스템반도체 관련 기술 개발 지원 - 국내 중소기업의 반도체설계재산 수출 지원 - 비메모리 육성방안을 추진해 왔으나 가시적인 성과가 나타나지 않고 있음 - 반도체 장비 소재분야의 세계 시장 점유율이 미미하고, 해외업 체와 경쟁을 위해 정부의 지원이 필요 경제 사회 기술 - 반도체의 안정적 수요시장이 존재 - 메모리반도체는 높은 점유율과 전 세계적인 경쟁력을 확보 하고 있음 - 차량용 반도체의 중요성과 연평균 성장률 및 시장규모 증대 가 예상 - 디지털 융합화의 가속화로 인한 수요 증가 - 지구온난화 및 글로벌 환경규제 확대로 친환경 절전형 부품 및 SoC 시장 급증 - 미래 지능형자동차 기술의 확대 적용에 따라 신규시장 개화 - 지난 5년간 설계전문 엔지니어 양성 - 메모리 반도체 제품 기술의 지속적 우위 - 반도체 관련 대기업들이 시스템 반도체 기술 개발 및 연구 에 많은 투자를 진행 - 모바일, 디지털TV 등 우수한 응용제품 보유 - 정부 기관들의 반도체 관련 기술교류 세미나 개최 및 협력 방안 모색 - 국내 반도체 산업의 구조적 한계점이 있음 - 반도체 선진 기업 간 전략적 제휴로 경쟁이 심화되고, 후발 개도 국이 급성장하고 있음 - 기술 추격형 산업구조의 한계에 직면 - 공동 제품기획 및 R&D가 소극적이며, 산업 클러스터 형성의 부 재가 취약점임 - 부품 소재기업의 영세성 및 시스템 업체와의 미약한 연계 - 인력의 전문화 및 고급화가 어려움 - 반도체 관련 사회 인식 악화 - 핵심부품에 대한 국산화율이 낮은 수준임 - 국내 팹리스 기업은 연구개발 분야 투자가 미약 - 차세대 메모리에 대한 핵심 역량이 부족한 수준 - 중소기업이 대기업과의 협력관계를 형성할 기반이 약함 기술집약 업종 전문화 고급인력 양성 시장확대 균형발전 사회인식 - 반도체 시장에서 비중이 점점 높아지는 시스템반도체 분야에 대한 적극적인 투자 및 지원 필요 - 차세대 메모리 반도체 분야에 대한 기술 확보도 지속적으로 이루어져 원천기술 확보 필요 - 장비 소재 분야 국산화율을 높이고, 해외 업체와 경쟁력을 갖추기 위해 정부 지원 필요 - 중소기업 반도체 기업 육성과 고급인력 양성이 중요함 - 9 -

11 시스템 반도체 나. 산업특징 및 구조 (1) 산업의 특성 반도체 산업은 첨단 ICT수요에 연동된 고효율, 고성장, 고부가가치의 미래 유망산업 으로 고도의 하드웨어 및 소프트웨어 기술이 복합적으로 요구되며, 전자공학, 기계, 화학, 물리 등의 다양한 과학기술이 융합된 산업의 성격을 가지고 있음 시스템반도체는 다양한 기능을 처리하기 위한 다품종의 제품을 생산하는 산업으로 대 규모의 시설 투자 없이 기술 아이디어와 설계 인프라만 있으면 진입할 수 있는 팹리 스 산업의 특성과 그 반대 개념으로 설계 디자인을 위탁받아 생산하는 파운드리 산업 의 특성을 가지고 있음 시스템반도체 산업은 높은 초기 투자비용, 수준 높은 기술력과 고급 인력 필요, 긴 개 발 기간 등 영세 기업의 독립적인 창업으로 제품을 출시하는 것은 어려움이 많음 반도체 산업은 가격등락과 경기부침이 심하고 분야별 세계 소수 기업이 지배하는 특 성이 있어 치열한 경쟁에서 우위를 차지하기 위해서는 끊임없는 기술개발, 적기 선행 투자, 시장 예측 등이 필수적임 시스템 반도체는 저전력화, 고속화, 고집적화와 더불어 고기능 다기능의 SoC화와 다 층칩의 패키지인 SIP화가 진행중임 시스템반도체는 제품의 수명주기가 짧아 적기 시장선점이 중요하며, 설계의 복잡성 증가로 설계의 효율성 확보가 핵심 경쟁력임 시스템반도체는 IT 산업과 전통 산업 간의 융복합화 요구를 충족시키기 위한 수단으 로 사용되며, 고성능이면서도 다양한 기능의 확장성을 위해 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 통합 SoC로 진화하며 그 중요성이 더욱 부각되고 있음 메모리반도체는 제조 경쟁력이 중요한 대규모 장치산업이며, 기업별로 제조공정의 미 세화 정도에 따라 사업의 생산성이 결정되고, 대규모 설비투자 및 선행 공정기술이 핵심 경쟁력으로 선두 글로벌 기업 간의 나노 기술 및 설비 투자 경쟁구도로 재편되 고 있음

12 전략분야 차세대 메모리는 초고속으로 정보를 처리할 수 있는 DRAM의 특성과 전원을 꺼도 정보가 지워지지 않는 Flash Memory의 특성을 결합한 메모리로, 고집적 초고속 대용 량 3차원 구조의 특성을 보유한 제품으로 진화하고 있음 년부터는 차세대 메모리가 DRAM 및 Flash Memory 시장을 점차 대체할 것으 로 예측됨 - 현재 메모리 반도체 양산기술은 반도체 집적의 한계에 근접하고 있어, 기술적 한계 를 극복할 수 있는 PCRAM, ReRAM 등 차세대메모리의 원천기술 선점이 요구됨 (2) 산업구조 비즈니스 모델별 시장은 IDM이 78%, 팹리스가 22%를 차지하고 있으며, 향후 팹리스 와 파운드리(제조전문)를 중심으로 성장할 것으로 예측됨 [반도체 Supply-Chain별 현황] (단위 : 억 달러) 전문 제조 구분 시장 주요 업체(점유율) 주요현황 IDM (종합제조) 팹리스 674 IP 19 파운드리 329 패키지/테스트 224 자료 : isuppli, Gartner 2012 인텔(20%), 삼성전자(12%), 도시바(5%), TI(6%), 르네사스(4%), SK하이닉스(4%) 퀄컴(15%), 브로드컴(11%), AMD(10%), 마벨(5%), 미디어텍(4%), 엔비디아(5%) ARM(38%), 시놉시스(12%), 이매지네이션(7%), MIPS(4%), CEVA(3%), 램버스(2%) TSMC(43%), UMC(11%), 글로벌파운드리(11%), SMIC(4%), 삼성(2%) ASE(19%), 앰코(13%), SPIL(10%), 칩팩(7%), PTI(4%) CPU 메모리업체 독점력 확대 삼성전자 AP시장 강자 등극 로직업체 제조 아웃소싱 본격화 솔루션(시스템)영역으로 확대 팹리스 양극화(시스템업체화, IP업체화) 통합화(AP+BB+PMIC+WiFi) 스마트기기에 공급하는 업체화 비공급 업체간 격차가 급속히 확대 스마트기기 ARM코어가 주도 그래픽코어 업체 급부상 선후발 업체간 격차 확대 AP/BB 주문증가로 32/28nm캐파 부족 설비투자 급증(삼성 80억 달러, TSMC 85억 달러) 특화 파운드리의 30mm화, 경쟁격화 Cu 본딩으로 ASE 점유율 급증 아웃소싱 확대로 시장 확대 3D에 대한 IDM과 주도권 다툼 시스템반도체는 IT 융 복합 시스템산업의 경쟁력과 직결되어 시스템반도체 기술력 확 보 따라 주력산업의 고도화 및 융합신산업의 경쟁력과 고부가가치화 확보가 좌우됨 시스템반도체의 부품소재 시장으로서 후방산업으로는 임베디드 SW 경쟁력 확보가 필 수적임 시스템반도체가 활용되는 전방산업으로는 디스플레이, 스마트폰, DTV, 가전, 자동차, 통신, 모바일 등이 있으며, 이외에도 에너지 분야에 반도체 기술을 융합한 스마트그리 드, 그린에너지, 감성조명 등 녹색산업의 발전도 견인 가능함

13 시스템 반도체 - 시스템반도체 세계 시장은 2011년 기준 2,600억 달러 규모로 전체 반도체 시장의 81.1%를 차지하고 있어서 전방 산업으로써의 시장매력도가 높은 산업으로 첨단 IT수 요에 연동된 고기술, 고성장, 고부가가치의 통신, 가전, 자동차 등 다양한 응용 분야 별로 특화되어 있고, 특히 4G 휴대폰 제조원가 중 시스템 반도체의 비중이 40%임 [시스템반도체 중심의 연관산업(전후방산업)구조] 후방산업 시스템반도체 전방산업 반도체장비 소재, 반도체 설계, 임베디드SW, 어플리케이션프로세서(AP), 로직IC, 아날로그IC, 전원 및 드라이브IC, 응용SoC, SoC 부품 스마트폰, DTV, 가전, 디스플레이, 자동차, 에너지 등 IT 및 융합 산업 반도체산업은 크게 소자(IDM 패키징 테스트 포함)와 설계(팹리스)업계로 구성된 소자 업계군과 제조장비 소재, 부분품 등을 공급하는 1, 2차 벤더군으로 구성되어 있음 - 소자업체에는 IDM과 팹리스 파운드리 및 패키지업체로 구성됨 제조장비 시스템 IDM(설계 제조) 시스템 반도체 소재 파운드리 팹리스 [시스템반도체 공급망 구성] 3. 시장분석 - 모바일 시장에서 스마트폰, 태블릿 PC 등의 스마트 기기 성장이 시스템반도체 시장 확대에 영향을 미 칠 것으로 전망되며, 모바일 기기용 AP, 통신칩 등이 큰 수혜를 얻을 것으로 예측됨 - 국내 반도체 시장구조가 메모리반도체에서 시스템반도체 부문으로 그 비중이 빠르게 변화하고 있음 - 반도체 시장 규모는 IDM이 팹리스에 비해 큰 비중을 가지고 있지만 향후 팹리스와 파운드리를 중심으 로 성장할 것으로 예측됨 - 전 세계 반도체 매출규모는 2012년 3,086억 달러에서 연평균 4.9%씩 성장하여 2016년 3,892억 달러에 이를 것으로 전망됨 가. 시장현황 및 전망 정보통신기기시장의 변화에 따라 반도체 시장의 중심이 메모리에서 시스템반도체로 이동하고 있으며, 시스템반도체 분야는 높은 투자에 따른 위험회피를 위해 제조부분 의 아웃소싱을 강화할 것으로 전망됨

14 전략분야 시장조사기관인 가트너(Gartner)에 따르면, 전 세계 반도체 매출규모는 2012년 3,086억 달러에서 연평균 4.9%씩 성장해 2016년에는 3,892억 달러에 이를 것으로 전망됨 - 메모리 시장은 ASP 하락 및 고집적화 등이 가속화되어 2012년 589억 달러에서 2016 년 798억 달러에 이를 것으로 전망되며, 시장 규모가 큰 시스템 반도체 시장의 경우 2012년 2,497억 달러에서 2016년에는 3,094억 달러로 증가할 것으로 예상됨 [전 세계 반도체 매출규모 전망] (단위 : 십억 달러) 품목 성장률(%) Memory % Micro components % Logic % Analog % Discrete % Optoelectronics % ASIC % ASSP % Non optical Sensors % Total % 자료 : Gartner, 미국(59%)과 일본(19%)이 주로 시스템반도체 시장을 점유하고 있으며, 한국의 세계시 장 점유율은 2009년, 3% 대비 2011년, 5.1%로 약 2배가량 증가하는 등 성장세를 이어 가며, 기존에 강점을 가지고 있던 메모리 분야뿐만 아니라, 시스템 반도체에서도 경쟁 력을 갖춰가고 있음 [비메모리(시스템반도체) 시장 규모 및 시장 점유율 현황] (단위 : 억 달러) 국가 시장규모 점유율(%) 시장규모 점유율(%) CAGR(%) 미국 % 1, % 17.7% 유럽 % % 11.4% 일본 % % 4.0% 대만 % % 7.8% 한국 % % 49.3% 기타(중국) % % 14.5% 자료 : isuppli 2011, 지식경제부 2012, Invest Korea

15 시스템 반도체 전 세계 반도체 산업은 스마트폰, 태블릿PC, 스마트가전, 자동차 및 항공 우주산업의 특수 부품 등의 수요처가 다변화 고도화되고 있는 환경변화와 더불어 시장의 규모가 지속적으로 확대되는 추세임 시스템반도체 시장은 스마트폰과 태블릿PC 확산으로 모바일 분야에서 특히 높은 성 장세를 보이고 있으며, 2016년에는 스마트폰용 반도체비중이 휴대폰 반도체시장의 84%를 차지할 전망임 - 모바일 환경의 확산과 스마트 단말 수요가 가정 및 비즈니스 전반으로 확대됨에 따 라 애플리케이션별로 제작되어야 하는 마이크로컴포넌트, ASIC, ASSP 등의 시스템 반도체 시장, 특히 커뮤니케이션 부문(스마트폰 등)과 데이터 프로세싱 부문(미디어 태블릿, SSD 등)이 반도체 전체에서 65% 이상의 매우 높은 비중을 차지하고 있으며 이후에도 계속될 것으로 전망됨 주요 응용처별 반도체 시장 규모를 살펴보면 태블릿 분야의 시장규모는 2011년 70억 달러에서 연평균 22.2%로 성장하여 2016년 192억 달러에 이를 전망이며 PC 분야의 시 장규모는 2011년 624억 달러에서 연평균 2.6%로 성장하여 711억 달러에 그칠 전망임 [주요 응용처별 반도체 시장 규모] (단위 : 억 달러) 구분 CAGR 휴대폰 % 스마트폰 % PC % 태블릿 % TV % 자동차 % 의료 % 자료 : isuppli, Gartner 2012 지난 10년간 국내 반도체 생산액에서 메모리반도체가 차지하는 비중은 2000년 62%에 서 2011년 53%로 감소하는 경향을 보였으며, 시스템 반도체의 경우 2000년 18%에서 2011년 21%로 상승했으나 성장이 더딘 편임 향후 메모리 부문의 경우 국내 기업들의 전 세계 점유율은 앞으로도 계속 유지될 것 으로 예상되며, 하이엔드 스마트폰용 메모리 시장에서의 국내 업체와 후발업체 간의 실적 차이는 더욱 벌어질 것으로 전망됨

16 전략분야 시스템반도체 부문의 경우, 삼성전자가 갤럭시와 아이폰에 모바일AP를 공급하고 있어 높은 실적 확보가 가능할 것으로 예상되지만 애플이 삼성전자와의 특허소송 등을 겪 으며 아이폰용 AP를 중장기적으로 다변화할 계획임을 밝히고 있어 향후 모바일용 AP 이외의 제품 다변화에도 적극적으로 대응할 필요성이 제기됨 스마트 가전에서 DTV 시장은 인도, 중국, 러시아와 같은 신흥 시장에 의해 지속적으 로 증가할 것으로 기대되됨 - 스마트TV 셋톱박스 시장은 보급율이 30%의 높은 성장이 전망되며, 이 분야의 시스 템반도체 시장도 8억 달러 규모로 추정되고 2016년까지 연평균 39%의 높은 성장이 예상됨 통신 산업이 4G 이동 통신 기반으로 진화됨에 따라 스마트폰의 고성능화로 인해 전 력 소모를 최소화하기 위한 AP와 모뎀, 기타 멀티미디어 기능을 one-chip화한 SoC 칩셋이 일반화 될 전망임 멀티미디어 반도체 중 DTV SoC는 디지털 방식 전환으로 인해 가장 큰 성장이 예상 되며, 스마트TV와 3D TV 결합 추세에 따라 더욱 실감 있는 양방향 interactive 서비 스 기술이 개발 될 것으로 전망됨 스토리지 SoC 관련하여 SoC 로직 부분과 온 칩 메모리를 동일 칩에 구현하는 추세가 점점 늘어나고 있는데, 특히 모바일 기기와 같은 소형, 저전력을 요구하는 분야에서 이러한 경향이 두드러지고 있음 자동차 시장의 경우, 안전 및 자동주행 자동차에 대한 기대가 크게 증가하고 있고, 전 자 장치화가 빠르게 진행되고 있어, 향후 자동차 반도체 수요도 급증할 것으로 예상됨 - 차량용 통신 시장의 진화는 차량 안전, 지능 교통망 체계와 연동 가능한 플랫폼을 탑재한 차량 개발과 관련 통신 칩셋 및 SoC 개발이 필수적임 세계 자동차용 센서 시장 규모가 지난해에 비해 약 7.7% 증가했고, 연 평균 5.6% 수 준의 높은 성장세를 유지할 것으로 전망되고, 특히 ADAS센서와 전기차용 센서 시장 이 빠르게 증가하여 오는 2020년까지 전기차용 센서 시장이 연평균 27.6%, ADAS용 센서 시장 규모가 연평균 20.2%로 각각 성장할 것으로 전망됨 중국은 사물인터넷(IoT) 산업 육성을 위해 중앙 지방 정부가 나서 지난 2010년부터 5 개년 계획을 세워 운영하고 있으며, 향후 10년간 5000억 위안 규모 산업으로 성장 시 킨다는 계획임

17 시스템 반도체 시스템 반도체 관련 품목 시장현황 및 전망을 보면 세계시장에서 high K 소재와 Cu 소재는 높은 성장률을 보이며 확대될 것으로 전망되며, 국내시장에서는 high K 소재 는 성장률이 10% 이상으로 높으나 Cu 소재는 비교적 낮은 성장률을 보임 구분 주요품목 세계시장 국내시장 [시스템 반도체 관련 품목 시장현황 및 전망] (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) high K 소재 1,440 1,699 1,988 2,425 2, % Cu 소재 1,007 1,087 1,283 1,527 1, % 소계(상위2개품목) 2,446 2,786 3,271 3,952 4, % high K 소재 907 1,249 1,670 1,528 1, % Cu 소재 , % 소계(상위2개품목) 1,753 1,934 2,613 2,490 2, % 자료 : Data obtained through primary and secondary research with our partner firms and the following URLs datagroup.asia, lucintel.com, berginsight.com, strategicmarketingassociates.com, futurehorizons.com, strategyr.com, zeefer.org, euromonitor.com, marketsandmarkets.com 나. 무역현황 메모리 반도체의 수출현황은 2007년 158억 7,041만 달러에서 2012년 166억 1,197만 달 러로 증가추세에 있으며, 수입현황 또한, 2007년 43억 8,955만 달러에서 2012년 50억 9,192만 달러로 증가추세에 있음 - 무역특화지수는 2007년 0.567에서 2012년 0.531로 감소하였고, 2010년 수출금 액이 대폭 증가하였을 때 0.600을 기록하며 수출특화상태에 가장 가까웠던 것 을 확인 할 수 있음 프로세스와 콘트롤러의 수출현황은 2007년 116억 7,186만 달러에서 2012년 212억 2,882만 달러로 약 2배정도 증가했으며, 수입현황은 2007년 155억 2,916만 달러에서 2012년 144억 613만 달러로 감소추세에 있음 - 무역특화지수는 2007년 0.142에서 2012년 0.191로 증가한 것을 확인할 수 있고, 수 출현황이 큰 폭으로 상승하여 수입특화에 가까운 상태에서 수출 특화에 가까운 상 태로 변화하였음 직접회로 반도체부품의 수출현황은 2007년 2억 3,062만 달러에서 2012년 2억 1,200만 달러로 소폭 감소하였고, 수입현황은 2007년 1억 50만 달러에서 2012년 5,313만 달러 로 약 50%정도 수준으로 감소한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 0.393에서 2012년 0.599로 상승한 것을 확인할 수 있고, 수출 현황은 큰 변화가 없으나 수입현황이 크게 감소하면서 수출 특화 상태에 가까워짐

18 전략분야 기타직접회로반도체의 수출현황은 2007년 24억 5,009만 달러에서 2012년 32억 7,518만 달러로 증가하였고, 수입현황 또한, 2007년 51억 3,023만 달러에서 2012년 57억 8,407 만 달러로 증가한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 에서 2012년 0.277로 상승한 것을 확인할 수 있고, 2009년 수출금액이 크게 감소하면서 0.661을 기록하며 수입특화상태에 가까웠던 것을 확인 할 수 있음 [시스템 반도체 관련 제품 품목별 수출입 현황] (단위:천불(USD1,000),톤(TON)) 품목 구분 메모리반도체 프로세스와 콘트롤러 직접회로 반도체부품 기타직접회로반도체 수출중량 6,939 7,308 6,808 5,698 6,013 5,241 수출금액 15,870,415 12,481,417 11,931,938 21,607,809 19,506,061 16,611,972 수입중량 1,841 2,076 1,241 1,450 1,545 1,459 수입금액 4,389,555 5,678,356 3,921,557 5,397,426 6,323,470 5,091,923 무역지수 11,480,859 6,803,061 8,010,380 16,210,384 13,182,591 11,520,051 무역특화지수* 수출중량 수출금액 11,671,869 11,820, ,543,061 17,829,204 21,228,826 수입중량 5,729 5,805 4,627 4,889 4,320 3,759 수입금액 15,529,166 14,812, ,820,085 13,556,909 14,406,130 무역지수 -3,857,299-2,991, ,722,975 4,272,295 6,822,696 무역특화지수* 수출중량 4,561 3,939 3,797 4,935 4,755 4,461 수출금액 230, , , , , ,004 수입중량 수입금액 100,507 68,447 23,526 69,878 30,629 53,136 무역지수 130, , , , , ,868 무역특화지수* 수출중량 3,342 2,331 1,891 2,345 2,153 2,070 수출금액 2,450,099 1,228,646 1,234,776 1,513,058 2,081,187 3,275,183 수입중량 수입금액 5,130,235 5,166,190 6,044,252 5,437,892 5,366,666 5,784,073 무역지수 -2,680,136-3,937,544-4,809,475-3,924,834-3,285,479-2,508,890 무역특화지수* * 무역특화지수=(상품의 총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로 산출되며, 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며 1이면 완전 수출특화 상태를 말함. 지수가 1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만 한다는 뜻

19 시스템 반도체 다. 업체동향 (1) 해외업체동향 2012년 상위 10개사 글로벌 반도체 업체를 살펴보면 1위인 인텔을 비롯해 퀄컴, TI, Micron 미국 4개사, 한국과 일본은 각각 2개사, 대만과 유럽은 각각 1개사씩 순위에 오름 [2012년 상위 10개사 글로벌 반도체 업체 매출현황] (단위 : 백만 달러) 순위 업체 매출액 1 Intel 49,114 2 Samsung 32,251 3 TSMC 16,951 4 Qualcomm 13,177 5 TI 12,081 6 Toshiba 11,217 7 Renesas 9,314 8 SK Hynix 9,054 9 ST 8, Micron 8,002 자료 : IC Insights Strategic Reviews Database PC시대 CPU시장 점유율 90%를 차지했던 인텔은 모바일 AP시장의 주도권을 쥐기 위 해 미국에서 열린 인텔개발자포럼(IDF) 2013 에서 22나노미터(nm) 트라이게이트(3차 원 구조) 공정을 이용한 쿼드 코어 시스템온칩(SoC)을 발표하였음 - 또한, 퀄컴과 브로드컴에 이어 후방호환성을 확보한 멀티밴드 롱텀에볼루션 어드밴 스드(LTE-A) 모뎀칩을 내년에 출시할 예정임 브로드컴은 일본 반도체 업체인 르네사스 일렉트로닉스의 자회사 르네사스 모바일의 LTE 모델 기술에 관한 자산 일부를 1억6400만 달러(약 1800억 원)에 인수하여 합병을 추진하여 LTE모뎀 사업 경쟁력을 강화할 계획임 미국 스탠포드대학교에서 열린 핫칩25 행사에서 IBM과 오라클이 서버용 파워와 스팍 반도체를 선보였고, 양사 모두 20나노급, 1TB 용량의 서버용 반도체를 개발해 출시할 계획임

20 전략분야 중국 시스템반도체 업체들이 정부 지원과 함께 급성장할 전망으로 중국 정부는 오는 2020년까지 반도체 분야에 55조원 규모의 자금을 투입하고, 파격적인 세제 혜택도 지 원할 예정이고, 장기적으로 상하이, 장쑤성 남부, 저장성 북부를 아우르는 장강 삼각 주를 시스템반도체 클러스터로 육성할 계획임 - 또한, 화웨이가 자체 개발한 쿼드코어 AP를 스마트폰에 적용한 것을 시작으로 ZTE 가 반도체 설계팀 신설과 독자 AP개발에 착수하였고, 레노버는 반도체 설계 인력을 현재 수준보다 10배 이상 늘릴 계획임 시스템반도체 시장의 성장세에 따라 기술력을 앞세운 팹리스 기업의 위상이 점차 높아 지고 있지만, 2011년 기준 세계 30대 팹리스 기업을 살펴보면 미국, 대만, 일본, 유럽 등의 기업이 대부분이며, 한국 기업은 단 한 개의 기업도 없을 정도로 열세에 놓여있음 [세계 30대 팹리스 기업 매출액 현황] (단위 : 백만 달러) 순위 기업체명 국가 매출액 1 Qualcomm 미국 10,198 2 Broadcom 미국 7,160 3 Advanced Micro Devices 미국 6,436 4 nvidia 미국 3,608 5 Marvell Technology Group 미국 3,393 6 MediaTek 대만 2,952 7 Xilinx 미국 2,270 8 Altera 미국 2,064 9 LSI 미국 2, MStar Semiconductor 대만 1, Novatek 대만 1, CSR 영국 1, Omnivision 미국 Realtek Semiconductor 대만 Spreadtrum Communications 중국 HiSilicon Technologies 중국 PMC Sierra 미국 Himax Technologies Inc. 대만 IDT 미국 Silicon Laboratories 미국 Lantiq 독일 MegaChips 일본 Dialog Semiconductor 독일 SMSC 미국 NetLogic 미국 Cirrus Logic 미국 Sumitomo Electric Device Innovations 일본 Aeroflex 미국 Richtek Technology 대만 Melexis 벨기에 325 자료 : KISA, 시스템반도체 산업동향,

21 시스템 반도체 (2) 국내업체동향 애플 아이폰과 갤럭시 스마트폰용 AP를 독점으로 공급하며 빠른 속도로 성장해온 삼 성전자는 2011년 하반기 ~ 2012년 상반기에 기흥의 9라인과 14라인 설비를 모바일AP 생산용으로 전환하는 등 투자를 이어왔으며 화성캠퍼스 부지에 신규라인의 건설을 위 해 2.25조원 규모의 투자를 결정하고, 2013년 말 완공을 목표로 건설 착수에 들어감 - 또한, 스마트 모바일 기기 확산에 따른 시스템반도체에 대한 급격한 수요 증가에 신 속히 대응하기 위한 방안으로 미국 텍사스 오스틴의 NAND용 설비를 40억 달러를 들여 모바일AP(시스템 LSI) 생산용으로 전환하기로 결정함 2012년 삼성전자는 업계 최초로 30나노급 4GB DDR4 D램에 기반한 16GB 서버용 메 모리 모듈을 출시함으로써 업계 최초로 엔터프라이즈 서버용 DDR4 제품군 공급이 가능해졌으며, 메모리 표준 단체인 JEDEC에서 DDR4 풀 스펙을 확정하고, 32GB RDIMM을 비롯한 서버 제품을 양산 계획에 있음 SK하이닉스는 반도체 위탁생산(파운드리)을 포함한 시스템 반도체 매출을 1조원까지 끌어 올린 뒤, 메모리와 시스템반도체를 아우를 수 있는 IDM으로 육성할 계획임 2012년 도시바가 지속되는 낸드 플래시메모리 공급과잉과 가격폭락을 견디지 못하고 30%감산키로 결정함에 따라 플래시 메모리 시장가격회복을 가져오면서 국내의 삼성 전자와 SK하이닉스는 반사이익을 얻음 자동차의 전자부품 비중 증가로 자동차용 반도체의 고성장이 예상됨에 따라 현대오트 론, 삼성전자, 실리콘웍스 등은 차량용 반도체 산업의 역량을 강화하기 위해 인력보강 등 투자를 강화하고 있음 - 현대차그룹은 2012년 4월 현대오트론을 출범하면서 수입에 의존하던 전자제어 및 자동차용 반도체의 독자기술 확보를 위한 발판 마련함 - 삼성전자는 2012년 반도체 투자의 절반 이상을 시스템 반도체에 집중하면서 역량을 강화, 장기적으로 자동차용 반도체 개발 진출 준비 중임 시스템반도체 테스트 전문업체인 테스나는 글로벌 기업과의 협력관계 구축, 반도체 설계 및 파운드리 기업들과 거래선 확대를 통해 사업안정성을 확보하고, 상장을 통해 지속적인 장비 확충과 효율성 확보, 전문 인력 육성, 자금 확보 등을 진행하여 도약의 발판을 마련함

22 전략분야 반도체 전문업체인 아나패스는 독자 개발한 고속의 신호 전송 기술과 SoC 회로 설계 기술을 기반으로 UHD TV LCD 패널 타이밍 컨트롤러(TCON) 제품을 개발 완료하여 패널 컨트롤러 SoC분야에서 경쟁력을 갖춤 국내 팹리스 기업 매출 상위 10개 기업은 평균 27.9%매출이 증가하였으며, 그 중 실 리콘웍스, 실리콘마이터스, 피델릭스, 에프씨아이 등이 매우 높은 성장률을 보임 [국내 팹리스 기업 매출 상위 10개사] (단위 : 억 원) 2011년 매출 순위 회사명 2010매출 2011매출 증감률 1 실리콘웍스 2,570 3, % 2 실리콘마이터스 525 1, % 3 아나패스 938 1, % 4 피델릭스 % 5 이엠엘에스아이 % 6 실리콘화일 % 7 텔레칩스 % 8 에프씨아이 % 9 아윈텍 % 10 에스이티아이 % 합계 7,817 9, % 자료 : KISA, 시스템반도체 산업동향, 2012 국내 팹리스 기업의 매출 규모 중 1,000억 원 이상인 기업은 3개이며, 국내 10대 팹리 스 기업의 총 매출액은 1조 원도 되지 않아, 세계 1위 기업인 퀄컴의 총 매출액대비 9% 미만의 매우 작은 규모임 - 매출액 500억 원 이하 기업 비중이 84.5%로 대부분의 기업이 영세한 것으로 추정됨 [미국 퀄컴사와 국내 팹리스 기업 매출액 비교] (단위 : 억 원) 국내 팹리스 구분 매출액 퀄컴 114,014 1 ~ 10위 9, ~ 60위 7,520 자료 : KIS Value, DART, KISA Data, 2012분석

23 시스템 반도체 중분류 주요 제품 대기업 중소기업 중소기업 주요 참여영역 시스템반도체 자동차 반도체 통신 및 방송 반도체 삼성전자, 서울반도체 삼성전자 미디어 반도체 - [시스템 반도체 주요 제품의 국내 업체 현황] KEC, 어보브반도체, 실리콘화일, 실리콘웍스, 넥스트칩, 아이에이 SoC반도체, 통신/ECU 모듈, 전장용 네트워크 시스템 텔레칩스, 실리콘웍스, TLI, 라온텍, 실리콘화일, SoC반도체, 통신/센서 및 전원 카이로넷, 실리콘 인사이드, 모듈, 소형 디스플레이 라온피플 텔레칩스, 실리콘웍스, TLI, 라온텍, 실리콘화일, 카이로넷, 에이스안테나, EMW, 넥시아디바이스 SoC반도체, 통신 및 센서 모듈, 안테나 중소기업 중소기업 참여 정도* 점유율* 프로세서 반도체 삼성전자 에이디칩스, 텔레칩스, 넥스트칩, 코아리버 MCU, CPU, GPU 바이오 의료 SoC 반도체 - 나노스토리지, 바이오메드랩, 마크로젠, 마이진, 디지털바이오텍, 누리셀 바이오칩, 바이오칩 스캐너, HPV DNAChip 메모리반도체 DRAM 삼성전자, 하이닉스 - DRAM 모듈, SDRAM 모듈 차세대반도체 - 주성엔지니어링, 원익IPS, 국제일렉트릭, 유진테크, 원익머터리얼즈, 솔브레인, 케이씨텍 식각장비, 증착장비, 연마기 * 중소기업 참여정도와 점유율은 주요제품 시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 (낮은 단계:, 중간 단계(,, ) 높은 단계: ) 라. 기업니즈조사 시스템 반도체 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 제품현황을 살펴보면 다음과 같은 제품을 개발하고 있음 - 제품으로는 암호화 반도체, RFID 시스템, Micro converter 및 Controller SoC, 휴대 기기용 안테나 튜닝을 위한 SoC, Analog 반도체, Application Processor, 통신용 SoC(MID, Automotive, STB 등) 등이 있음 - 기술로는 시스템 반도체 기술 개발 암호화 알고리즘 기술, ONE-CHIP SoC Type 의 Tunable IC & MODULE, Application Processor 설계 기술, 통신용 SoC 설계 기술 등이 있음 또한 시스템 반도체 분야 중소기업의 니즈분석을 통해 향후 주요생산제품을 살펴보 면, 다음과 같은 제품의 개발에 대한 니즈가 많음 - 제품으로는 암호화 반도체 MCU, MPPT Controller SoC, 3D UHD시스템용 핵심 SOC, Application Processor, 통신용 SoC 등이 있음

24 전략분야 - 기술로는 시스템 반도체 기술 개발 암호화 알고리즘 기술, 시스템 반도체 기술, 고 효율 슬랏배열 안테나 개발, MPPT Controller SoC, UHD 미디어프로세서, 각종인터 페이스(ADC, edp, HDMI, MHL, LVDS), Application Processor 설계 기술 통신용 SoC 설계 기술 등이 있음 마. R&D 현황분석 판교 반도체 클러스터에는 60여 개의 팹리스 기업, 50여 개의 장비 업체가 입주하여 최첨단 산업의 중심으로 성장하고 있음 - 한국반도체산업협회는 판교 신사옥으로 이전하고, 반도체 산업 발전 및 지원 방향을 발표함 - 반도체 팹리스 업체인 아이앤씨는 판교 신사옥으로 자회사인 글로베인과 같이 입주 하여 시너지 효과를 극대화할 계획이고, 국책과제로 진행 중인 LTE RF칩과 스마트 그리드 분야 PLC칩은 마무리 단계로 내년 생산을 목표로 함 아나패스는 4세대 이동 통신 LTE 용 반도체 선두 주자인 GCT Semiconductor, Inc. 사와의 전략적 협력을 통하여 중저가 4세대 이동 통신 LTE 스마트폰 용 Mobile Application Processor를 개발 중임 텔레칩스는 2015년 9월까지 휴맥스 알티캐스트와 협력해 차세대 개방형 스마트TV 셋 톱 박스용 1만 DMIPS(디밉스 명령어 처리 속도) 이상급 메인 프로세서 SoC를 개발 할 계획임 중국 모바일 프로세서 메이커 Allwinner는 8코어를 탑재한 태블릿용 SoC A80 을 개 발 중에 있으며 2013년 말 ~ 2014년 초에 출시할 계획이고, 성공할 경우 삼성, 미디어 텍에 이어 세 번째 모바일 옥타코어 SoC제조사가 됨 유럽은 IMEC, 막스플랑크 연구소 중심으로 통신, 자동차 및 새로운 응용분야에 왕성 한 연구개발을 진행 중에 있음 중국은 미국, 일본, 유럽 업체의 생산거점으로 선진업체의 기술력이 유입되어 지속적 인 성장이 예상되고, 기술도입 정부/모기업 지원으로 급성장 중에 있음 에너지 시장의 경우, 전력 반도체의 중요성이 부각됨에 따라 고용량, 고속스위칭 목적 의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor) 및 power MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)등이 요구되고 있음

25 시스템 반도체 지난 10년간 정부에서는 메모리 반도체의 의존도를 줄이고, 시스템 반도체 산업을 활 성화하기 위해 1조 3000억 원 규모의 연구개발(R&D) 자금을 지원하여 많은 중소 중견 팹리스를 발굴하고, 국산화율을 현재 4.3% 수준까지 끌어올림 정부는 1998년부터 시스템 집적회로(IC) 2010 사업 을 전개해 반도체 설계분야의 전문 인력 양성과 기술 집적을 위한 기초 생태계를 조성해왔으며, 2011년에는 후속 조치로 국내 중소기업의 글로벌 경쟁력 육성과 시스템반도체 설계 강국 입성을 목표로 하는 시스템 IC 2015 사업 을 통해, 휴대폰, 디지털 가전, 차량용 반도체분야에 대해 팹리 스 기업 중심으로 연간 150억 원 규모의 연구개발 프로젝트를 지원함 [ 시스템 IC 2015 지원 대상 과제] 구분 시스템IC 2010 (1998 ~ 2010) 시스템IC 2015 (2011 ~ 2015) 육성목표 기반조성(기초기술 확보) 스타 팹리스 10개 육성 지원규모 소형 R&D(40개 과제 평균 5억 원) 대형 R&D(과제당 20 ~ 40억 원) 지원수단 R&D중심 R&D + 수요연계 + 대형화 연구방향 기초기술 개발 시장수요 중심 상용화 기술 개발 대상기술 주변 칩 핵심 칩 대상품목 전 품목 대상 휴대폰, 디지털TV, 자동차 상용기술 개발 추진방식 기업, 학교, 연구소 개별신청 개별신청 & 수요기업-설계-파운드리 컨소시엄 자료 : 지식경제부, 한화증권 리서치센터, 년부터 ETRI주관의 시스템반도체 산업기반조성 사업을 통해 팹리스 기업의 창업 보육 인프라, 설계툴, IP, 검증환경 등의 설계 인프라 구축 및 공동 활용, 팹리스 및 수요기업 간 협력연구 체계와 성과홍보 등을 목적으로 연간 60억 원규모의 팹리스 지 원사업을 추진 중임 - 정부의 지원과 기업의 자구적인 노력으로 인해 현재 설계만 전문적으로 수행하는 국 내 팹리스 업체는 200여 곳에 이르며, 텔레칩스를 비롯해 넥셀, 넥시아디바이스, 어보 브 반도체, 제퍼로직 등 5개 팹리스 업체는 스마트 TV, 스마트폰 및 가전기기의 핵심 부품을 설계하는 전문기업으로 국내 반도체 설계 분야에서 기술을 주도하고 있음 시스템반도체 분야 지원사업을 살펴보면 총 18개의 과제 중 계속 진행되고 있는 과제 가 13개, 신규로 진행되는 과제가 5개이고, 성격 구분으로 보면 혁신이 11개, 원천이 7개로 진행되고 있음

26 전략분야 과 제 명 성격 구분 신규/계 속 연구 기간 정부출연금 12년 13년(안) Configurable 디바이스 및 회로구현기술 혁신 계속 ,300 1,300 에너지 스케일러블 벡터 프로세서 선행기술 고해상도 영상정보 수집용 Gbps급 초고속 초저전력 무선통신 SoC 연구 주관기관 한국반도체 연구조합 원천 계속 ,700 1,700 ETRI 원천 계속 연세대 대용량 MLC SSD 핵심기술 개발 원천 계속 ,000 1,000 한양대 스타팹리스 시스템반도체 세계화 개발 혁신 계속 ,650 2,650 융복합 혁신 반도체 기술 개발 혁신 계속 ,340 2,340 한국반도체 연구조합 한국반도체 연구조합 초고해상도 비디오 코덱 SoC 혁신 계속 ,200 1,640 ETRI BLDC 모터용 고전압/대전류 파워모듈 및 ESD 기술개발 e-nvm (embeedded Non-Volatle Memory)내장형 아날로그 혼성신호 기반의 융복합 공정기술 및 IP 개발 멀티 Shader GPU 통합형 멀티 코어 퓨전(Fusion)프로세서 기술 개발 4K급 UHD를 지원하는 초고해상도(Super Resolution)영상 스케일러 개발 D2D연결과 실시간 음성인식 제공 디지털미디어허브 개방형 HW/SW 플랫폼 기술 개발 원천 계속 ,500 2,500 ETRI 혁신 계속 ,000 2,000 (주)SK하이닉스 원천 계속 ,300 2,300 KETI 혁신 계속 ,200 1,200 (주)칩스앤 미디어 혁신 계속 ,100 1,100 ETRI 100KVA급 무정전 전원 공급장치용 스마트전력관리 핵심 반도체 및 모듈개발 혁신 계속 ,000 1,000 한국전기산업 기술연구조합 스타팹리스 시스템반도체 세계화 개발 혁신 신규 중소 중견기업 AEC-Q100을 만족하는 BCDMOS 기반 자동차용 반도체 공정 및 관련 핵심 IP 개발 모바일기기용 4K UHD급 Audio/Video 신호 전송 SoC개발 차량용 SoC의 고신뢰성 확보를 위한 시스템 수준의 오류 검출 기술 및 국제 표준 개발 Web 기반 어플리케이션 최적화 가상머신 가속엔진 개발 [시스템반도체 분야 지원사업] 혁신 신규 ,701 기업 혁신 신규 중소 중견기업 원천 신규 제한없음 원천 신규 제한없음 (단위 : 백만원) 비고 100대 전략제품 100대 전략제품 100대 전략제품 10대 IT핵심 10대 IT핵심 표준화 연계 10대 IT핵심 자료 : 산업통상자원부

27 시스템 반도체 전자정보디바이스 미래선도기술개발을 살펴보면 총 5개의 과제로 모두 계속, 원천의 성격으로 구분되고, 주관 기관은 기업들 위주로 진행되고 있음 [전자정보디바이스 미래선도기술개발] (단위 : 백만원) 과 제 명 성격 구분 신규/계 속 연구 기간 2012년 정부출연금 2013년(안) 주관기관 비고 IT 융복합 기기용 핵심 시스템 반도체(총괄) 원천 계속 LG전자 총괄 LG전자 세부 IT 융복합 기기를 위한 4세대 멀티모드 상용모델 개발(세부) 원천 계속 , ,604.5 엠티에이치 스파이어테크 놀로지 참여 참여 IT 융복합 기기 보안을 위한 Trustzone 기반의 Security Platform 개발(세부) 원천 계속 솔라시아 SK텔레콤 세부 참여 아이앤씨테크 놀로지 세부 2세대, 3세대, 4세대 이동통신을 지원하는 RFIC/PAM 개발(세부) 원천 계속 , ,417.3 엘지전자 동부하이텍 참여 참여 ETRI 참여 엠텍비젼 세부 IT 융복합 기기를 위한 멀티코어 어플리케이션 프로세서 상용 개발(세부) 원천 계속 , ,028.8 SK텔레콤 LG전자 참여 참여 자료 : 산업통상자원부 인크로스 참여

28 전략분야 4. 시사점 및 제언 반도체 산업은 통신 환경의 확산으로 모바일 기기, 스마트 가전 등의 수요 증가와 자동 차 및 항공 우주산업의 다변화 고도화되고 있는 환경 변화에 맞춰 대량생산 능력과 기 술력이 요구되며 팹리스, 파운드리, IDM의 전략적인 협력을 통해 효율성을 높이고 있 는 추세임 세계 최고 수준의 메모리 반도체에 비해 비메모리 반도체 분야는 글로벌 기업들과 기 술 격차가 크기 때문에 정부의 정책적인 지원이 필요하고, 국내 메모리 반도체 글로 벌 기업들과 협력이 유리한 요인으로 작용할 수 있기 때문에 기업들 간의 연구 협력 이 필요함 시장요구에 맞게 팹리스 기업은 신속히 대처할 수 있는 유연한 기업구조와 연구개발 체계, 한 분야에 안주하지 않고 유망 분야 핵심기술을 사전에 확보하는 전략 등 다양 한 시도가 필요함 국내외 수요처 발굴과 산학연 전문 인력의 투입으로 부족한 연구인력과 전문성을 확 보하여 글로벌 경쟁력을 갖춘 강소기업의 배출이 필요함 IT 기술이 자동차에 적용되는 범위가 확대됨에 따라 차량용 반도체의 중요성이 부각 되고 있지만 국내 자동차 업체들의 차량용 반도체의 대부분을 수입에 의존하고 있어, 반도체 업계와 자동차 업계가 융합 생태계를 조성하고, 공동연구를 통해 국산화율을 높이는 시도가 필요함 시스템 반도체 산업은 모바일기기, 가전, DTV, 에너지 등 IT 및 융합 산업의 후방 산 업과 연계성이 높은 분야로 시장매력도가 높은 산업이며, 대규모 시설 투자 없이 기 술 아이디어와 설계 인프라만 있으면 진입할 수 있는 팹리스 산업의 특성을 가지고 있기 때문에 기술추격형 구조보다는 지식형 선도 산업 구조로 변화하여 혁신적인 제 품을 적절한 시기에 출시할 수 있어야 함

29 시스템 반도체 [시스템 반도체 전략제품 후보군] 분류 제품 설명 전략제품 출처 터지 및 터치리스 컨트롤러 SoC 기술 터치 컨트롤러 기술이 성숙되면 터치리스 컨트롤 기술이 각광 을 받기 시작하고 있으며 스마트 TV 및 전자 칠판과 같은 터 치와 터치리스 컨트롤러 시장이 증가할 것으로 예상됨 전문가 LTE, WiFi 통신 모뎀 기술 4G 이동통신시장으로 전환되면서, 스몰셀과 M2M으로 발전되 고 있기 때문에 LTE, Wi-Fi 모뎀 기술이 요구되고 있음 전문가, 니즈 차세대 이동통신 SoC 대외 의존도를 완화시키기 위해 차세대 이동통신 SoC, 디지털 가전, 스마트폰 등에 적용되는 Application Processor, 디지털 TV 및 전기자동차용 시스템 반도체 등을 개발하여 차세대 성 장 동력으로 육성하는 전략이 필요함 전문가 시스템 반도체 LED드라이버 IC 블랙박스 영상처리 SoC 조명으로서 LED가 각광을 받고 있어서 조명용 LED 드라이버 IC 시장이 증대하고 있으며, 스마트폰 시장이 증대되면서 스마 트폰용 LED 백라이트용 LED 드라이버 IC도 지속적인 개발이 요구됨 감시할 필요성이 요구되면서 블랙박스 영상처리 SoC 기술이 고성능화 되가는 추세에 있으며 시장 성장성이 커져가고 있음 전문가, 니즈 전문가, 니즈 소음제거 SoC 소음의 도심 환경에서 상대방과 대화를 수월하게하기 위한 소 음제거 및 자동차에서 음성인식을 위한 노이즈 제거 등의 SoC 기술이 제품 성능을 향상시키는데 중요한 역할을 하고 있음 전문가, 특허 PMIC 파워 조절 IC와 배터리 조절 IC 시장이 증대되면서 기술적 개 발이 시급해지고 있음 전문가, 니즈 극자외선 리소그래피 세계적으로 실제 양산에 적용된 EUV 노광기가 아직 없는 상 태이며, 특히 10나노급 메모리를 양산하게 되면 웨이퍼당 칩 생산성이 50%이상 향상 전문가 차세대 메모리 PCRAM ReRAM 2015년부터 차세대메모리가 현재의 DRAM, Flash Memory시 장을 점차 대체할 것으로 보임에 따라 차세대 메모리의 원천 기술 선점이 요구됨 전문가 상기 전략제품 후보군을 바탕으로 전략제품 종합검토 위원회와 전략제품 확정회의를 통해 후보군제품에 대한 검증 및 조정을 진행하여 최종 전략제품을 선정

30 시스템 반도체 전략제품 현황분석 - 스마트 가전 SoC 부품 - 이동통신 SoC 부품 - 자동차 SoC 부품

31 시스템 반도체 스마트 가전 SoC 부품 1. 개요 - 정의 : 전기/전자 및 가전제품에 들어가는 여러 가지 반도체 부품을 하나의 칩으로 구성하여 시스템화 (SoC)한 부품으로 스마트화/지능화를 지원하기 위하여 내부에 프로세서를 내장하고 있으며, 간 단한 기능이라 할지라도 RTOS(실시간 OS)를 활용하는 반도체를 말함 - 범위 : 멀티미디어용 SoC, DTV용 SoC, 기타 데이터 프로세스 처리용 SoC 등을 포함하고 있으며, 대규 모 또는 소규모의 SoC를 모두 포함하면서, 다양한 사용자 인터페이스(UI)를 활용하도록 구성되 어, 반도체 SoC와 소프트웨어 환경을 포함하는 형태로 구성됨 가. 정의 및 필요성 스마트 가전 반도체는 백색가전을 중심으로 가전기기의 다기능화/스마트화를 지원할 수 있는 반도체임 - 전통적인 백색가전 기기의 경우 디지털화가 진전되면서 다양한 기능을 지원하는 반 도체가 내장되고 있음 - 특히 TV 제품의 경우 방송의 디지털화를 통하여 디지털 TV로 시장이 변화되어 있 으며, 이를 위한 다양한 기능의 DTV용 SoC 반도체가 활용됨 - 최근에는 냉장고, 세탁기 등을 비롯하여 다양한 백색가전기기에 네트워크 기술이 결 합되면서 스마트화를 위한 SoC 부품의 수요가 증가하고 있음 시장 트렌드를 반영하여 UI(User Interface)/UX(User Experience)를 지원하는 반도체 로 고정적인 환경을 기반으로 하는 단순 사용자 인터페이스 시장에서 여러 가지 센서 기술을 활용하여 사용자 편의성을 증가시키는 방향으로 스마트 트렌드가 변화하고 있 으며, 이를 위한 소프트웨어 기술의 중요성 확대됨 - 영상입력센서(CIS : CMOS Image Sensor)를 비롯하여 바코드 리더(Bar Code Reader) 등을 지원하여 즉석조리제품에 대한 제품인지 및 작동방법에 대한 지능화를 구현하 고 있으며, 사용자의 습관을 기억하여 기능에 적용하는 사례가 증가함 - 특히 DTV용 SoC 반도체의 경우 영상인식/음성인식 등의 기술을 활용하여 Gesture 명령 기능을 지원하는 등 가장 빠른 속도로 UX 소프트웨어 기술이 적용되고 있음

32 전략제품 반도체와 소프트웨어 기술이 융합/복합화되어 사용되는 반도체로 디지털 TV의 경우 단방향성이 아닌 양방향 소통(제스쳐 인식 및 음성인식 등)에 대한 인터페이스 기술 을 활용하여 반도체 SoC와 UI/UX 소프트웨어 기술이 융합된 형태로 발전함 - 다양한 지능화/스마트화를 구현/지원하기 위하여 최소한의 실시간OS(RTOS : Real Time OS)를 지원하는 방향으로 시스템 구형기술이 진화함 - 다양한 네트워크 연결성(Network Connectivity)을 지원하여 사용자의 편의성을 증대 시키기 위한 기술을 구현하기 위하여 하드웨어-소프트웨어에 대한 융복합화가 가속됨 나. 범위 및 분류 멀티미디어(영상/음향) 부품은 스마트 가전을 중심으로 동영상 등의 정보를 처리할 수 있는 부품, 소리(음성, 음향 신호 포함) 정보를 중심으로 MP3 등을 재생하거나, 인 식/합성하여 재생할 수 있는 부품, 동작/행동 등에 대한 인식/재현을 통하여 사용자 친화적 정보를 지원할 수 있는 부품 등으로 나뉨 네트워크 부품은 유무선 네트워크에 대한 연결성(Connectivity and/or Seamless)을 지 원하는 부품, 무선랜, 블루투스, 지그비 등의 무선 네트워크 연결 부품, HDMI, USB, MHL, Ethernet 등의 유선 네트워크 부품 등으로 나뉨 센서 부품은 외부 환경을 입력할 수 있는 기능을 지원하는 센서 부품으로 영상입력을 지원하는 CIS 센서, 위치정보를 지원하는 자이로센서 등을 포함함 UI/UX 소프트웨어 부품은 기기에 특화된 사용자 환경을 구현하기 위한 소프트웨어 기술로 사용자 인터페이스/사용자 체험환경과 부품을 활용하기 위한 관련 소프트웨어 로 구성됨 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 스마트 가전 SoC 멀티미디어 네트워크 센서 UI/UX Software Video/Audio, Gesture/Voice, 인식/합성 Bluetooth, WLAN, HDMI, USB, Ethernet, MHL, NFC CIS, Gyro, Optical, MIC UI, UX, Driver, API, Embedded SW, RTOS

33 시스템 반도체 [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 스마트 가전 SoC 부품/소재 하드웨어 모듈 소프트웨어 모듈 응용기기 반도체 IP(Semiconductor IP), 패키지, PCB 반도체 SoC, 안테나, 무선통신 모듈, 센서 모듈 UI, UX, Driver, API, Embedded SW, RTOS DTV, 냉장고, 세탁기, 전자레인지, 조명, STB 2. 산업 및 시장 분석 - 세계 가전제품의 기능이 신시장 확대를 위하여 스마트화/지능화되고 있으며, 국내 대기업을 중심으로 DTV 등에 대한 세계시장 점유율이 꾸준히 증가하고 있어 DTV 중심의 스마트가전 SoC 부품의 시장수 요는 지속적으로 확대될 것으로 예상됨 - 소형가전의 경우 중국 등이 가격경쟁력을 바탕으로 시장을 공략하면서, 국내 반도체 기업의 입지가 좁 아지고 있으나, 전체적인 시장수요 증가를 통하여 국내 기업들의 수요창출이 가능할 것으로 전망됨 가. 니즈 분석 가전기기의 지능화/스마트화 진전 è 시장니즈 1 : 디지털 가전의 시장 요구 증가 방송시스템 시장이 디지털화되면서 TV를 중심으로 디지털 방송이 확대되고 있으며, 이를 기반으로 세계 TV 생산의 중심이 평판형(Flat Panel) TV로 이동하고 있음 특히 고화질 영상 이후 초고화질로 영상정보가 변화하고 있으며, 카메라 등의 성능이 확대되어 초고화질 영상정보가 획득/사용되어, 멀티미디어를 지원하는 가전기기가 증 가하고 있음 단순한 명령을 사용하는 것이 아닌 사용자 맞춤형 인터페이스를 통하여 개인화된 디 지털 정보를 활용하는 시장 요구가 빠르게 증가/확대되고 있음

34 전략제품 자료 : Gartner [스마트TV/Network TV의 세계시장 수요 전망] 네트워크 기술을 활용한 Anytime, Anywhere, Any-Device 서비스 증가 è 시장니즈 2 : 네트워크 부품의 필요성 확대 언제, 어디서나 동일한 정보를 제공받고 이를 활용할 수 있는 시대적 요구사항(서비스 및 사용자 등)을 반영하여 다양한 네트워크 접속기술이 개발되고 있으며, 각 기기별 특 성에 맞는 차별화된 전략을 구현하기 위하여 특성화된 네트워크 기술이 사용되고 있음 클라우드 서비스 등의 네트워크 기반 서비스 등을 지원할 수 있는 고속 유무선 네트 워크 표준기술이 시장에서 요구되고 있음 다양한 기기 및 부품을 연결할 수 있는 기술을 통하여 사용자들이 가지고 있는 정보 를 공유할 수 있는 서비스 지원방식이 요구되고 있어 지속적인 네트워크 부품의 수요 가 증가할 것으로 예상됨 멀티스크린/N-Screen 서비스 등의 다양한 기기에 대한 융합서비스가 확대되면서 기 기 간 접속할 수 있는 방식의 수요/기술에 대한 Needs가 증가하고 있으며, 이러한 접속기술을 활용한 사용자/기기 서비스가 증가하여 신규 서비스 수요가 확대되면서 관련 부품에 대한 필요성 확대가 전망됨

35 시스템 반도체 자료 : Gartner [스마트TV용 SoC 반도체의 필요 부품정보] 센서 기술을 활용한 사용자 친화적 기능지원 확대 è 시장니즈 3 : 센서 반도체 부품의 스마트 가전 적용 사용자에 대한 친화적 인터페이스를 구현할 수 있는 다양한 센서기술이 개발되면서, 가전기기를 중심으로 지속적인 채택이 예상됨 특히 감성기반의 서비스를 지원/구현하기 위한 센서기술과 복지/안전 등을 제공할 수 있는 센서기술 등에 대한 수요가 시대/환경적 요구사항으로 증가하고 있음 사용자 친화적 인터페이스 구현을 위하여 영상을 획득하는 CIS 센서에 대한 DTV(스마 트 TV 등)의 수요가 빠르게 확대되고 있으며, 명령을 음성/영상으로 직접 입력하는 방 식인 영상(제스추어)/음성인식 기술에 대한 개발 수준이 신뢰성이 확보되면서 스마트 가전에 채용되고 있음 스마트 가전의 지능화를 지원할 수 있는 기반기술인 센서기술이 다양하게 발전/개발 되면서 고품질화 경향을 나타내어 다양한 시장 수요가 창출되고 있으며, 서비스 측면 에서도 User Experience(UX : 사용자 체험)을 중심으로 시장이 변화하면서 다양한 센 서 반도체 수요를 발생시키고 있음

36 전략제품 SW 기술이 융합된 반도체 수요 증가 è 시장니즈 4 : UI/UX 등의 소프트웨어 부품의 수요 증가 제품의 스마트화를 위해서는 다양한 환경/성능/조건에 대한 처리가 반드시 필요하기 때문에 다양한 형태의 소프트웨어 기술을 활용하여 이를 지원하고 있음 특히 스마트화의 중심이 사용자 친화적인 환경을 구현/지원하는 목적으로 발전하면 서, 다양한 부품을 통합/지원할 수 있는 소프트웨어 플랫폼을 기반으로 시스템시장이 변화됨 다양한 사용자에 대한 개개인의 특성을 확보/지원하기 위하여 객체에 대한 정보를 획 득/분석할 수 있는 인공지능형 UX 기술이 향후 주도적인 소프트웨어 기술로 적용될 것으로 예상됨 Embedded SW 융합기술은 스마트 SoC를 실제로 구동할 수 있는 환경으로 실시간 정 보처리를 위한 핵심기술로 구분되어 세계 각 기업들이 집중적으로 투자를 진행하고 있어, 독자적인 환경 구축이 매우 시급한 상태임 다양한 서비스와 기능 지원/구현 è 시장니즈 5 : Embedded Processor, 비디오/그래픽 등의 반도체 IP 부품 반도체의 스마트화를 위하여 SoC 내부에 포함되는 Embedded Processor에 대한 시장 수요가 증가하고 있으며, 가격경쟁력/제품 차별화를 확보하기 위하여 다양한 반도체 IP 기술이 적용되고 있음 특히 SoC 반도체를 구현하기 위하여 필수적으로 활용되는 반도체 IP(Semiconductor Design Intellectual Property) 기술은 스마트 가전 SoC 개발을 위한 필수 기술로 핵심 부품기술로 구분되기 때문에 국내 스마트 가전 SoC에 대한 자립기반을 확보하기 위 한 핵심기술로 구분됨

37 시스템 반도체 [스마트 가전 SoC부품의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 경제 사회 기술 - 국내 반도체 팹리스 육성을 위한 다양한 정책적 지원 - 국내 시스템 가전을 중심으로 하는 사업 대형화 - 다양한 종류의 반도체 설계기업의 탄생 - 친인간적 서비스에 대한 확대 - 복지를 중심으로 친화적 사회수요 증가 - 다양한 벤처기업을 통한 사업의 다양성 증가 - 세계 최고 수준의 시스템기술을 확보 - 특화된 기술력 확보 및 차별 기술 개발 - 국내 반도체 SoC 산업에 대한 중앙정부의 정책 지원 부족 - 성과위주의 지원으로 다양한 사업지원 미비 - 완제품 위주의 지원정책으로 요소기술 확보 부족 - 반도체 설계기업의 자립기반 미비 - 대기업 중심의 시장형성으로 다양성/자립성 부족 - 이공계 기피로 인한 개발인력 부족 - 대기업 중심의 사업구조로 중소기업 취업기피 - 고정화된 교육으로 창의력 부족 - 원천특허에 대한 확보노력 부족 - SoC 부품 생산을 위한 국내기반 부족 - 기술에 대한 갈라파고스 효과 증가 - 시장을 무시한 기술위주의 제품 개발 제조기술 기업인프라 IP 기술 센서기술 SW 기술 서비스기술 - 국내 대기업을 중심으로 정보가전에 대한 시장 점유율이 꾸준히 증가하고 있어, 향후 미래 수요는 확보되어 있음 - 스마트 가전 SoC 개발을 위한 반도체 IP 확보를 위하여 정책적인 지원노력이 매우 필요함 - 중소 팹리스/칩리스 기업 중심의 산업 인프라 확대/강화를 위한 장기적인 정책지원 강구 - 스마트 가전 SoC 단일 부품보다는 산업기반 기술(반도체 IP 등)을 중심으로 강화/구축하여 전체적인 산업인프라 확대를 꾀할 경우 세계 시장 수요에 대한 국내 기업의 경쟁력을 확보할 가능성이 매우 높음 나. 산업특징 및 구조 스마트 가전 SoC 부품은 가정에서 사용하는 백색가전기기에 사용되는 SoC 반도체를 중심으로 구성되어 있음 - 가전기기의 디지털화를 제일 먼저 적용받고 있는 대상은 TV 시장으로 지상파방송의 디지털화를 통하여 한국을 포함한 일본, 유럽, 미국 등에서 이미 디지털화가 완료되 었으며, 그 이외의 국가들에서도 지상파방송에 대한 디지털 전환을 진행하고 있음 - 이러한 방송의 디지털 전환으로 아나로그 TV(CRT) 시장이 평판형 TV(Flat Panel TV) 시장의 LCD/PDP 등을 중심으로 하는 DTV 시장으로 변화하였으며, 이를 시작 으로 가전기기의 디지털화가 본격적으로 진행됨 - 특히 유무선 네트워크에 대한 시장 보급이 빠르게 확대되면서 가정에서 사용하는 기기에서도 인터넷을 사용하는 시간이 증가함에 따라 냉장고를 포함한 다양한 기기 에 인터넷이 적용되고 있음

38 전략제품 디지털 가전화 및 네트워크 지원기기가 증가하면서 전체적인 가전기기 시장이 지능화 /스마트화로 발전되었으며, 이를 위한 다양한 반도체 IP를 내장하는 스마트 가전 SoC 시장이 빠르게 확대되고 있음 SoC 반도체 부품은 국내 팹리스 산업의 근간이 되는 부품산업으로 반도체 산업이라 는 전방위적인 구조를 가지고 있음 SoC 반도체 산업은 단순 제조업이 아닌 반도체 제조를 위한 파운드리, 반도체를 제조/ 생산하는데 필요한 부품/소재, 반도체를 개발하기 위한 설계자동화환경(EDA : Electronic Design Automation) 파운드리에서 반도체를 제조/설계하기 위하여 필요한 반 도체 IP를 비롯하여, 실제 유형의 물체로 구현하는 패키지 등의 기술을 모두 포함하고 있는 거대산업으로 구분할 수 있음 - 특히 스마트 SoC 반도체를 구현하기 위해서는 다양한 반도체 IP가 필요하며, 이를 구동할 수 있는 Embedded SW 등의 기술이 반드시 필요함 현재 국내 반도체 산업은 삼성전자가 세계 최고 수준의 모바일용 AP(Application Processor)를 생산하는 수준에 도달하였으나, 삼성전자를 제외한 다른 팹리스 기업(반 도체 SoC를 전문으로 개발하는 기업)들은 막대한 개발/생산비용을 감당하지 못하여 어려움을 격고 있음 반도체를 제조/생산하기 위한 시설로 구분되는 반도체 파운드리(IDM and/or Dedicated Foundry 등)는 삼성전자가 세계 최고 수준의 미세공정 기술을 확보하고 있으나, 이를 제외하고 다른 생산 공정에서는 거의 대부분 국외 공정을 사용하면서 가격경쟁력을 확 보하기 어려운 상황임 중국은 자국기업에 대한 다양한 파운드리 지원정책과 설계기업 육성을 통하여 가격경 쟁력과 기술경쟁력을 확보한 기업들이 확대됨에 따라 국내 팹리스 기업들은 국내 대기 업에 더욱 집중하여 마케팅을 진행함으로써 매출구조에 대한 획일화가 나타나고 있음 이러한 국내 SoC 반도체 팹리스 산업의 어려움을 극복하기 위해서는 국내 팹리스를 대상으로 기술 중심의 기반제품인 반도체 설계 IP를 집중 육성/확대하여 파운드리 산 업에 대한 기술 인프라를 구축하고, SoC 반도체에 대한 설계기술력을 확보할 수 있도 록 지원하는 것이 산업기반을 강화하여 생태계를 조성하는 가장 중요한 방법이라고 할 수 있음

39 시스템 반도체 시스템 시장이 모바일 기기를 중심으로 진화하고 있으며, 이러한 변화는 다양한 형태 의 모바일 기기를 시장에 공급하고 있으며, 모바일 기기의 장점은 휴대가 간편하다는 것으로 이러한 휴대성을 지원하는 원천기술이 네트워크 연결성(Network Connectivity) 기술임 - 또한 모바일 기기의 확대는 가정용 가전기기에도 영향을 주게 되어, 가전기기가 모 바일 기기와 데이터를 공유할 수 있는 형태로 진화하면서 기기 간 연결성 시장에도 큰 변화가 나타남 SoC 반도체를 전문으로 설계/개발/판매하는 기업을 팹리스 기업으로 구분하고 있으 며, 국내 팹리스 산업은 모바일 중심의 SoC 부품을 주로 개발/판매하였으나, 시장변 화에 적절히 대응하지 못하면서 많은 어려움에 직면하고 있음 - 스마트 가전 SoC 반도체는 최첨단(Leading-edge)공정을 사용하는 경우가 빈번하지 만, 공정사용비용이 기하급수로 증가하고 있어, 실제 중소 팹리스 기업들이 해당 제 품을 개발/판매하는 것에 어려움이 많음 - 어려움을 극복하기 위해 SoC 반도체 산업의 기본이 되는 기술중심의 반도체 IP에 대한 시장개척을 진행하는 팹리스 기업들이 점차 증가하고 있으며, 반도체 IP를 통 하여 파운드리 산업까지 효과를 전파하기 위한 노력을 진행하고 있음 - 이러한 팹리스 산업의 어려움은 사업의 다양성을 증가시키고 사업 다각화를 진전시 키는 좋은 효과를 발생시키기도 하였지만, 취약한 팹리스 기업의 구조에서 한계가 발생하고 있어 이를 해결할 수 있는 반도체 설계 IP 산업의 육성에 중앙정부의 정 책적 지원 노력이 필요함 [스마트 가전 SoC 부품 중심의 연관 산업구조] 후방산업 스마트 가전 SoC 부품 전방산업 반도체 IP, 파운드리, 패키지, 설계자동화환경, 반도체 소재/장비 SoC 반도체, 네트워크 반도체, 센서 반도체, UI/UX, Embedded SW, Driver/API 백색가전 기기, 모바일 기기, 자동차 부품, 친환경 에너지 부품, 전기전자기기 [스마트 가전 SoC 부품 중심의 SWOT 분석] 강점(Strength) - 세계 최고 수준의 반도체 제조기술 - 다양한 팹리스 기업 확보 기회요인(Opportunity) - 소형가전 중심의 스마트화 확대 - 스마트 가전에 대한 기술력 확보 - 사업다각화 및 다양성 확대 - 팹리스 기업의 사업기반 취약 - 국내 파운드리 산업기반 미흡 - 국내 설계인력 부족 - 반도체 IP 설계자산 부족 약점(Weakness) 위협요인(Threat) - 중국 기업의 기술/가격경쟁력 증가 - 세계적인 경제불황/국가채무 증가 - 경쟁기업간 흡수합병 증가

40 전략제품 다. 시장현황/전망분석 시스템반도체 세계시장규모는 2009년 약 1,486억불로 전체 반도체시장의 52%를 점유하며 향후 6%이상의 성장이 전망되며, 국내시장은 세계 반도체시장에서 39.4%를 점유하고 있음 시스템 반도체 시장이 확대되면서 전기/전자 및 가전제품에 들어가는 여러 가지 반도 체 부품을 하나의 칩으로 구성하여 시스템화(SOC)한 부품으로 스마트화/지능화를 지 원하기 위하여 내부에 프로세서를 내장하고 있으며, 간단한 기능이라 할지라도 RTOS (실시간 OS)를 활용하는 반도체인 스마트가전SOC부품 시장 또한 점차 확대될 것으로 전망됨 - 스마트가전SOC부품 시장에서 2013년 세계시장규모는 558억 달러에서 2017년 705억 달러까지 지속적 성장을 할 것으로 예상되며, 국내시장 또한 2013년 약 23조 원에서 2017년 29조 원까지 연평균 6%의 상승률로 성장할 것으로 전망됨 [스마트가전SOC부품 네트워크장비 시장현황 및 전망] 구분 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 55,862 57,301 61,269 65,741 70,540 7% 국내시장 231, , , , ,824 6% 자료 : 세계시장과 국내시장 모두 참고자료를 바탕으로 추정함. Gartner, 라. 공급망(분류)에 따른 분석 스마트 가전 SoC 부품의 공급망은 기존 반도체산업에 대한 공급망과 거의 같은 구조 를 가지고 있음 반도체산업의 공급망은 반도제 제조/생산, 하드웨어 부품에 대한 설계/개발, SoC 반 도체를 활용하기 위한 소프트웨어 기술 등으로 크게 구분할 수 있음 반도체 제조/생산 공급망은 반도체를 제조하는데 활용되는 장비를 비롯하여, 소비재 로 활용되는 반도체 웨이퍼, 각종 물질/재료 등을 모두 포함하고 있는 거대 산업군으 로, 단순히 반도체 제조만이 아니라 디스플레이를 포함하는 범위까지 확대될 수 있음 - 특히 반도체 제조장비 부분은 첨단 기술이 요구되는 산업으로 300mm 규격의 장비 가 이미 시장에 공급되어 상용화되고 있으며, 차세대 반도체 장비규격으로 450mm 에 대한 표준화가 진행되고 있음

41 시스템 반도체 SoC 반도체로 구분할 수 있는 하드웨어 부품은 팹리스 기업을 중심으로 구축되어 있 으며, 소수의 반도체 IP를 전문으로 개발하는 칩리스 기업이 있음 - 현재 국내 팹리스 기업의 상위권은 SoC로 집적화된 부품이 아닌 DDI(Display Driver IC), PMIC(Power Management IC), TCON(Timing Controller) 등의 단품성격의 SoC 제품이 주를 이루고 있으며, 고집적 SoC 반도체는 상대적으로 순위에서 밀려나 있음 반도체 설계 IP는 스마트 가전 SoC 부품을 개발하는데 필수기술로 다양한 프로세서, 인터페이스, 메모리 등을 지원/활용할 수 있는 IP 공급 시스템을 구축하는 것이 매우 중요함 - 직접적인 반도체 부품은 아니지만 네트워크 연결성을 구현할 수 있는 안테나 부품/ 모듈 등의 공급망이 포함되어 있음 - 최근에는 다양한 센서기술의 발달로 가전기기에 센서 기술을 접목한 스마트 기기가 시장에 공급되면서, 스마트 가전분야의 한 축으로 자리잡고 있음 현재 시장에서 주로 사용되는 센서부품에는 영상을 입력할 수 있는 CIS(CMOS Image Sensor)를 비롯하여 음성인식을 위한 고감도 마이크, 주위의 광량을 측정할 수 있는 광학센서 등과, 위치정보를 획득할 수 있는 자이로 센서, 데이터를 전송할 수 있는 IR(Infrared : 적외선) 센서 등이 가장 일반적으로 사용되고 있음 과거 가전기기는 단순 반도체 부품을 사용하여 수동적인 기능을 수행하는 범위에 그 쳤으나, 최근 시장이 능동형 가전기기를 중심으로 진화하면서 다양한 소프트웨어 기 술이 반도체 산업에 중요한 요소로 자리잡고 있음 - 특히 소프트웨어 기술은 사용자 인터페이스(UI :User Interface) 기술을 중심으로 시 작하여, 최근에는 사용자 체험(UX : User Experience)으로 진화하고 있음 - UX 기술의 가장 큰 사용사례는 DTV 시스템의 스마트화(스마트 TV)를 통하여 제스 추어 인식 및 음성인식 기능을 지원하는 것으로 나타나고 있으며, 이러한 시도는 좀 더 사용자 친화적인 방향으로 가전기기가 변화하고 있는 것을 나타내고 있음 가전기기의 스마트화를 통하여 냉장고, 세탁기 등에 프로세서가 내장된 스마트 가전 SoC 반도체를 채택하는 시도가 증가하고 있으며, 이를 구동하기 위한 응용 소프트웨 어 환경(Embedded SW) 등의 중요성이 빠르게 확대되고 있음 - 국내의 경우 하드웨어 부품에 대한 기술력은 일정 수준 확보되어 있지만, Embedded SW에 대한 기술력 확보가 매우 미약하여 시장에서 고전하고 있음 - 소프트웨어 기술은 스마트 가전 SoC 반도체에 지능성을 구현할 수 있는 가장 기본 이 되는 원천기술로 다양한 알고리즘의 개발과 함께 시스템 구현/적용 기술을 개발 하는 것도 매우 중요함

42 전략제품 상기의 공급망 이외에 전방산업으로서의 시스템 가전기기에 대한 공급망이 존재하고 있음 - 시스템 가전기기 공급망은 스마트 가전 SoC 부품과 응용 소프트웨어가 직접 사용되 는 부분으로 공급망의 성격 보다는 수요망의 성격으로 구분할 수 있음 - 스마트 가전 SoC 부품의 공급망에는 백색가전을 비롯하여, 모바일 기기, STB(Set Top Box) 등의 분야가 존재하고 있으며, 넓게는 자동차용 내비게이션 등의 전장 시 스템도 포함할 수 있음 [공급망 분석 종합] 공급망 단계 부품 소재 스마트 가전 SoC 부품 응용기기 주요내용 스마트 가전 SoC를 개발/설계하는 기반 기술 및 기기/소재 등 스마트 가전 SoC 부품을 구성하는 제품/부품 및 SW 스마트 가전 SoC 부품을 사용하는 제품 및 디바이스/기기 주요 제품 / 기술 반도체 IP 반도체 제조장비/공정 반도체 소재/약품 등 SoC 반도체 통신 및 센서 모듈 안테나 등 백색가전(DTV, 세탁기, 냉장고 등) 소형가전(밥솥 및 기타 전기기기) 모바일 및 전장 기기 해외 기업 ARM/Synopsys/CAST AMAT/Canon/TSMC Siltron/Dupont Broadcom/STM/Renesas TI/Atheros Cisco/Netgear Hisense/Huawei/Lenovo Philips/Brown/Tefal ZTE/Apple/Nokia 국내 기업 Chips&Media/Cesign 주성엔지니어링/PSK LG실트론/솔브레인 텔레칩스/실리톤웍스/TLI 라온텍/실리콘화일/카이로넷 에이스안테나/EMW 삼성전자/LG전자/대우전자부품 쿠쿠전자/한경희생활과학 팬텍/삼성전자/LG전자/현대모비스 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1) 3. 기업니즈조사 스마트가전 SoC부품 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소 기업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 반도체 제조 공정용 세정제, 박리액, 신너, DTV용 디지털 앰프 칩, 모니 터용 Scaler, LCD 파넬 Timing controller 등의 제품을 개발, 판매하고 있음

43 시스템 반도체 또한 스마트가전 SoC부품과 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 제조기술, 방식기술, 디지털 신호처리 기술 파워 아날로그 IC 설계 기술, 디지털 앰프 기술, Mixed siganl 설계 기술, Graphic기술, 전송인터페이 스IP 등이 있음 스마트가전 SoC부품 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야의 시장진입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 스마트 영상시스템, 3D UHD시스템용 핵심SOC, 반도체 제조 공정용 세정제, 박리액, 신너, 모바일용 디지털 앰프 칩 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 미디어 영상기술, UHD 미디어프로세서, 각종인터페이스, 디지털 신호처 리 기술 전력관리 회로(PMIC) 설계 기술, 제조기술, 방식기술 등이 있음 4. 요소기술 후보군 반도체 설계 IP는 스마트 가전 SoC 부품의 가장 기본이 되는 기술/부품으로 국내 팹 리스 기업들이 경쟁력을 가지고 진행할 수 있는 분야임 - 팹리스 기업의 사업 다변화/다각화를 위한 가장 빠른 방법으로 적용될 수 있으며, 이를 통하여 국내 스마트 가전 SoC 부품 산업의 산업기반을 확립할 수 있음 - 또한 많은 반도체 설계 IP 확보를 통하여 국내 파운드리 산업에 대한 자립화 기반을 강화할 수 있으며, 이는 국내 반도체 산업 전반에 대한 기반확립에 기여할 수 있음 - 국내에서 진입이 가능한 반도체 설계 IP 분야에는 비디오/오디오 신호처리를 비롯 하여, 아날로그-디지털 변환을 포함하는 Analog-Mixed IP 부분과 메모리 등의 고속 인터페이스 IP 분야 등으로 나타낼 수 있으며, 이러한 각 IP 분야는 스마트 반도체 를 개발하기 위한 매우 중요한 핵심 기반기술/제품임

44 전략제품 자료 : Gartner [반도체 IP 세계시장 현황 및 전망] UI/UX 소프트웨어 부품은 향후 스마트 기기에 대한 필수 기술로 구분되고 있으며, 현재 시장/개발 초기단계에 머무르고 있어, 다양한 형태의 소프트웨어 기술의 융합이 요구됨 - 현재 UI 기술은 2차원을 넘어 3차원 UI 기술로 이동하고 있으며, UX 기술은 적용 초기단계로서 향후 무한한 사업영역을 나타낼 것으로 예상됨 - 따라서 국내에서 확보되어 있는 다양한 온라인 게임 인터페이스 등을 활용하여 UX 를 중심으로 사용자 친화적인 UX 인터페이스 및 소프트에어를 개발하고, 이를 스마 트 가전 SoC 부품과 융합하는 노력이 필요함 - 인식 부품기술은 UX 기술의 가장 기본적인 단계로 영상 및 음성인식 등이 활용되 기 때문에 향후 User Experience의 핵심 기술/부품으로 활용될 것이며, 나아가 분석 /합성 기술로 진화할 것로 예상되기 때문에 아바타 등을 활용한 영상 합성 기술과 복지서비스의 확대를 위한 음성 합성 기술에 대한 개발/제품화가 시급함 - UI/UX 소프트웨어 및 인식/분석/합성 부품 기술은 완제품 위주의 대기업 보다는 사업의 다양성을 빠르게 진행할 수 있는 중소기업 적합형 제품이라고 할 수 있음

45 시스템 반도체 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 반도체 제조공정 반도체 장비 반도체 소재/부품 반도체 설계IP 환경분석 니즈 니즈 상황 제어기술 소형가전용 스마트 가전 SoC 부품 환경분석 고속 직렬 데이터 전송기술 UI/UX 소프트웨어 기술 소프트웨어 기술의 하드웨어 구현/변환 기술 전문가 니즈 영상/음성 신호처리 기술 영상/음성/음향 인식/분석/합성 기술 환경분석 5. 핵심요소기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술에 적합한 분류체계로 수정하고 핵심기술 후보군을 도출함 [요소기술 조정결과] 중분류 최종 요소기술 출처 반도체 제조공정 반도체 설계 IP 전문가, 니즈, 특허 상황 제어기술 소형가전용 스마트 가전 SoC 부품 전문가, 니즈, 환경분석 반도체 설계기술 기기간 연결을 위한 네트워크 연결방식 전문가, 니즈, 환경분석 센서기술 아날로그 반도체 설계기술 전문가, 니즈, 특허 프로세서(MCU, GPU, Multi-core 등) 기술 다양한 기능감지를 위한 센서 전문가, 니즈, 특허 고속 직렬 데이터 전송기술 UI/UX 소프트웨어 기술 전문가 영상/음성 신호처리 기술 영상/음성/음향 인식/분석/합성 기술 환경분석 Embedded Software(RTOS 등) 소형/저전력 MCU 설계기술 전문가, 니즈, 환경분석

46 전략제품 중분류 최종 요소기술 출처 UI(User Interface)/UX(User Experience) 직렬 데이터 전송기술 전문가, 니즈, 환경분석 네트워크 기술 오디오/비디오 압축/복원 등 신호처리 전문가 고주파 설계기술 RF 반도체 기술 니즈 반도체 IP 데이터 통신 네트워크 기술 SoC-SW 플랫폼 기술 센서 신호처리 부품 중대형가전용 스마트 가전 SoC 부품 전문가, 니즈, 환경분석 특허 특허 특허 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함 [핵심기술 선정결과] 중분류 반도체 제조공정 상황 제어기술 반도체 설계기술 센서기술 프로세서(MCU, GPU, Multi-core 등) 기술 Embedded Software(RTOS 등) UI(User Interface)/UX(User Experience) 반도체 IP 핵심요소기술 반도체 설계 IP 소형가전용 스마트 가전 SoC 부품 기기간 연결을 위한 네트워크 연결방식 아날로그 반도체 설계기술 다양한 기능감지를 위한 센서 소형/저전력 MCU 설계기술 직렬 데이터 전송기술 데이터 통신 네트워크 기술

47 시스템 반도체 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 핵심기술에 따른 연구목표 설정에 있어 핵심기술의 추가 또는 통합이 필요하다 판단 되는 경우 일부 핵심기술 선정결과를 조정하여 로드맵을 기획함 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 핵심요소기술 기술요구 사항 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 최종 목표 반도체 부품 스마트 가전 반도체 설계 IP 기술 인식/합성 음성/Gesture 인식 UHD 압축/복원 영상/객체 인식 UHD 압축/복원 A/V 인식/분석/합성 8K UHD 대응 다채널 오디오 인식 기술 SoC 반도체 소형 가전용 스마트 가전 SoC 부품 기술 영상/음성/그래 픽 사용자 맞춤형 부품 객체 인지형 부품 객체 합성용 부품 객체 합성 지원 네트워크 부품 기기간 연결을 위한 네트워크 연결 기술 UHD 수준 데이터 전송 Bluetooth NFC MHL MyDP RFID Wireless HD WiGig/WiDi 무선 고속 전송 아날로그 반도체 아날로그 반도체 설계 기술 ADC/DAC 및 전력 관리 중심 ADC/DAC 센서용 ADC/DAC 고전압용 PMIC 통신용 ADC/DAC 가전용 PMIC BMIC 저전력 고신뢰성 ADC/DAC 센서 다양한 기능 감지를 위한 센서 기술 센서가 포함된 UX 기반 플랫폼 영상/음성 센서 다차원 센서 센서 플랫폼 다기능 센서 플랫폼 프로세서 부품 소형/저전력 MCU 설계 기술 Heterogeneous 프로세서 16bit MCU 32bit DSP Embedded MCU Multi-Core Embedded DSP GPU Core Heterogen eous 3차원 프로세서 32bit 이하의 저전력 MCU 직렬 인터페이스 직렬 데이터 전송 기술 고속 직렬 데이터 전송 IP/반도체 MIPI USB3.x / HDMI2.x edp / Vby1 MIPI USB3.x/ HDMI2.x SATAe / PCIe MIPI Next USB/ HDMI USB 3.x HDMI 2.x 방송 통신 네트워크 데이터 통신 네트워크 기술 방송 통신 융합 ATS/DVB-T WLAN WLAN(ac) DVB-T2/ ATSC 3.0 FOBTV ATSC 3.0/ FOBTV

48 전략제품 나. 로드맵 기획

49 시스템 반도체 이동통신 SoC 부품 1. 개요 - 정의 : 휴대용 이동통신기기에 적용되는 SoC 부품으로 스마트폰 태블릿 등 차세대 이동통신기기에 필수 적으로 내장되어 유무선 데이터통신을 포함(방송통신 융합부품)하는 기능을 지원하며, 동영상 멀 티미디어 콘텐츠, 웹 콘텐츠 등의 다양한 데이터 서비스를 지원할 수 있는 관련부품임 - 범위 : LTE용 SoC, LTE-A용 SoC, Wibro용 SoC, WCDMA용 SoC 등의 무선 통신용 SoC를 비롯하여, 이동통신 기기에 사용되는 GPS/WLAN/Bluetooth/NFC 등의 무선 네트워크 연결성(Wireless Connectivity) SoC와 다양한 인터페이스를 지원하기 위한 인터페이스 SoC 등을 포함하는 범위로 구성됨 가. 정의 및 필요성 전통적인 이동통신 기기의 기능이 이동통신 서비스와 데이터 통신 서비스를 동시에 지원하는 통합 모바일 단말기의 방향으로 변화하면서 방송 통신 기능이 융합된 반도 체가 내장되고 있음 - 다양한 모바일 기기들이 시장에 공급되면서 많은 종류의 통신기술이 접목된 반도체 의 수요가 증가하고 있음 기본적으로 이동통신 네트워크에 접속하는 기능을 가지고 있으며, 추가로 데이터 통 신 네트워크를 활용할 수 있는 반도체 부품이 시장을 지배하고 있음 - 다양한 모바일 기기의 활용/서비스 중심이 멀티미디어 데이터를 기반으로 하고 있 기 때문에 기본적으로 오디오/비디오 서비스를 지원할 수 있는 멀티미디어 반도체 기능이 시장에서 요구됨 - 멀티미디어 기능의 범위로는 입출력을 지원할 수 있으며, 나아가 다양한 센서 기술을 활용하 여 사용자 친화적 기능을 구현/제공하는 단계까지 반도체의 범위를 확장하는 것이 요구됨 모바일 기기의 다양한 미래 서비스를 구현/지원하기 위한 다양한 센서기술의 접목이 시장에서 요구되고 있으며, 이러한 센서 반도체 기술을 통하여 모바일 SoC 부품의 시 장경쟁력이 증가되고 있음

50 전략제품 나. 범위 및 분류 이동통신/데이터통신용 Baseband 및 RF 반도체 부품에는 이동통신 기능을 수행할 수 있는 Baseband & RF SoC 부품, 모바일 기기에서 데이터 통신 기능을 수행할 수 있 는 Baseband & RF SoC 부품, 이동통신 기능과 데이터 통신 기능이 융합된 Baseband & RF SoC 부품 등이 있음 멀티미디어 반도체 부품에는 오디오/비디오 등의 멀티미디어 데이터를 처리할 수 있 는 SoC 부품, 음성인식 및 동작인식을 지원할 수 있는 SoC 부품, 보안기능을 지원하 는 부품 등이 있음 네트워크/인터페이스 반도체 부품에는 기기의 네트워크 및 외부 인터페이스 연결성을 지원하는 SoC 부품이 있음 센서 반도체 부품에는 모바일 기기의 다기능 서비스 기능을 지원하는 센서 부품이 있음 전력관리 및 기타 반도체 부품에는 기기의 전력소비에 대한 관리기능을 지원하는 전력 반도체, 소형 디스플레이 장치의 인터페이스를 지원하는 디스플레이 드라이버 등이 있음 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 통신 LTE/LTE-A, GSM, WCDMA, TD-SCDMA, TD-LTE 멀티미디어 Audio, Video, Gesture, Voice, Finger Print 이동통신 SoC 네트워크/인터페이스 WLAN, Bluetooth, GPS, NFC, USB, MHL, MIPI 센서 CIS, Gyro, Optical, Touch, IR, 전력관리 및 기타 PMIC, DDI, TCON, Touch Controller [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 이동통신 SoC 공정/부품 하드웨어 소프트웨어 응용기기 반도체 IP, 패키지, PCB 반도체 SoC, 단품 반도체, 센서, 안테나 RTOS, Middleware, Driver, API, Embedded SW, UI/X 모바일폰, 스마트폰, 모바일 태블릿, 외장형 Dongle, PND

51 시스템 반도체 2. 산업 및 시장 분석 - 이동통신/데이터통신 Baseband/RF SoC 부품은 국외 소수의 전문기업을 중심으로 세계시장이 분할되 어 있으며, 모바일 기기 시장이 확대됨에 따라 지속적으로 수요가 증가하고 있음 - 현재 세계시장을 선도하고 있는 기업은 Qualcomm, Mediatek, Spreadtrum, Broadcom 등의 기업이며, 특히 중국기업의 약진이 두드러지게 나타나고 있음 - 관련 시스템 시장은 미국(Apple), 한국(삼성전자, LG전자), 중국(ZTE, 샤오미)을 중심으로 분할되어 있 으며, 노키아 등의 전통적인 기업들이 매우 고전하고 있음 가. 니즈 분석 모바일 폰의 스마트폰으로 진화 è 시장니즈 1 : 모바일 시장의 변화로 방송통신 융합 스마트폰/태블릿 기기용 부품 수요 증가 이동통신 기기 시장이 데이터 통신을 포함하는 모바일 시장으로 변화하였으며, 모바 일 기기 시장이 지능화를 앞세운 스마트 모바일 기기로 진화하고 있음 하나의 모바일 기기를 통하여 방통 융합서비스를 실현하고 있으며, 이를 위하여 멀티 미디어 기능을 기기의 기본사양으로 포함되었음 사용자에 대한 인증기능을 강화하고, 방송통신 서비스에 대한 콘텐츠를 보호하기 위 하여 다양한 형태의 암호화/복호화 기술이 적용되고 있으며, 이를 위한 센서기술이 활용되고 있음 자료 : Gartner [Mobile Phone Application-Specific SoC 반도체 세계시장 현황]

52 전략제품 다기능이 하나의 SoC 부품으로 집적화되면서 최첨단 공정(Leading-edge Process Node) 기술과 패키지 기술 등이 필요하며, 특히 비휘발성 메모리(Flash 메모리 등)에 대한 수 요가 증가함에 따라 메모리 구현방식에도 수직 적층형 등의 공간 효율성을 극대화하는 기술이 요구됨 모바일 기기를 활용한 Anytime, Anywhere 서비스 증가 è 시장니즈 2 : 네트워크/인터페이스 부품의 수요 증가 언제, 어디서나 동일한 정보를 제공받고 이를 활용할 수 있는 시대적 요구사항(서비스 및 사용자 등)을 반영하여 다양한 네트워크 접속기술이 개발되고 있으며, 각 기기별 특 성에 맞는 차별화된 전략을 구현하기 위하여 특성화된 네트워크 기술이 사용되고 있음 클라우드 서비스 등의 네트워크 기반 서비스 등을 지원할 수 있는 고속 무선 네트워 크 표준기술이 시장에서 요구되고 있음 다양한 기기 및 부품을 연결할 수 있는 기술을 통하여 사용자들이 가지고 있는 정보 를 공유할 수 있는 서비스 지원방식이 요구되고 있어 지속적인 네트워크 부품의 수요 가 증가할 것으로 예상됨 멀티스크린/N-Screen 서비스 등의 다양한 기기에 대한 융합서비스가 확대되면서 기 기 간 접속할 수 있는 방식의 수요/기술에 대한 Needs가 증가하고 있으며, 이러한 접속기술을 활용한 사용자/기기 서비스가 증가하여 신규 서비스 수요가 확대되면서 관련 부품에 대한 필요성 확대가 전망됨 자료 : Gartner [Wireless Connectivity SoC 반도체 세계시장 구조]

53 시스템 반도체 모바일용 기기와 가정용 고정형 기기간의 인터페이스를 지원할 수 있는 다양한 유무 선 인터페이스 기술의 필요성이 증가하고 있음 특히 모바일 기기의 소형화로 인하여 내부 공간 활용에 제약이 발생하면서 최소한의 기 구물을 활용하여 고속으로 데이터를 송수신하여야 하기 때문에 고속 직렬 인터페이스 기 술에 대한 요구/수요가 확대되고 있음 센서 기술을 활용한 사용자 친화적 기능지원 확대 è 시장니즈 3 : 센서 반도체 부품의 스마트폰 적용 사용자에 대한 친화적 인터페이스를 구현할 수 있는 다양한 센서기술이 개발되면서, 스마트폰에 지속적으로 적용이 확대되고 있음 특히 사용자에 대한 보안기능을 강화하기 위하여 센서기술이 적극 활용(홍체인식, 지 문인식 등)되고 있으며, 이러한 센서기술의 활용은 향후 전자지갑(e-Wallet) 등의 모바 일 서비스 및 콘텐츠 보호를 위한 방안으로 활용될 것으로 예상됨 사용자 친화적 인터페이스 구현을 위하여 영상을 획득하는 CIS 센서, 거리를 인식하 는 광학센서와 위치에 대한 방향성을 인식하는 자이로(Gyro) 센서, 접촉을 인식하는 터치센서 등은 이미 스마트폰을 중심으로 기본 사용되고 있으며, 이외에 음성명령을 인식하거나, 동작을 인식하는 센서 등이 적용되기 시작하고 있음 스마트폰의 지능화를 지원할 수 있는 기반기술인 센서기술이 다양하게 발전/개발되면 서 고품질화 경향을 나타내어 다양한 시장 수요가 창출되고 있으며, 서비스 측면에서 도 User Experience(UX : 사용자 체험)을 중심으로 시장이 변화하면서 다양한 센서반 도체 수요를 발생시키고 있음 모바일 기기에 대한 다양성이 증가하면서 스마트폰 이외에 태블릿, Super Phone 등의 새로운 기기가 시장에 공급되고 있으며, 나아가 PC를 대체할 수 있는 수준으로 모바 일 기기의 성능이 발전하면서 모바일 서버까지 기기가 확대될 것이 예상되어 다양한 센서기술(온도센서 등)이 더욱 빠르게 적용될 것으로 전망됨 저전력소비 대응을 통한 친환경 반도체 요구 증가 è 시장니즈 4 : 전력/배터리관리 및 소형 디스플레이용 SoC 부품 소형 모바일 기기의 공간상 제약으로 전원효율성에 대한 관심이 빠르게 확대되고 있음

54 전략제품 특히 전 세계적인 에너지소비 절감에 대한 요구의 증가로 인하여 저전력소비의 SoC 반도 체에 대한 필요성이 증가하고 있으며, 저탄소 발생을 위한 다양한 방법이 강구되고 있음 2차 전지 기술의 성능발전과 함께 다양한 형태로 전력소비를 감소시키는 기술이 개발 되면서 이를 적용한 전력관리 및 배터리관리 반도체가 개발되고 있음 제5의 에너지라고 불리는 에너지 효율을 넘어 친환경 재생에너지(태양광 등)를 사용할 수 있는 다양한 형태의 에너지 확보기술과 전력 공급(무선 전력공급 기술 등)기술이 개발됨 모바일기기의 소형화와 함께 고해상도로 발전되면서 소형 디스플레이에 대한 인터페 이스(Display Driver IC 등) 구현이 매우 중요한 기술로 확대되고 있음 [이동통신 SoC의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 - 국내 이동통신 기술에 대한 자립화 지원 - 시스템반도체 자립화에 대한 국내 기업의 의지 - 이미 세계 최고의 기업들이 시장을 확보 - 특히 중국기업을 중심으로 시장이 확대되고 있음 경제 - 모바일 기기에 대한 다양성/수요가 증가 - 국내 대기업 제품의 시장점유율 증가 - 일부 모바일 SoC 반도체 시장의 높은 진입장벽 - 모바일 SoC 반도체 시장에 대응할 수 있는 경제력 미비 사회 - 핵가족화에 따른 개인화 문화 확산 - 다양한 종류의 모바일 기기에 대한 수요 증가 - 국내 팹리스 기업에 대한 취업기피 - 국내 반도체 설계인력에 대한 보급 부족 기술 - 다양한 기술이 활용되면서 다각화에 대한 가능성 증가 - 디스플레이 인터페이스 기술에 대한 국내기업의 기술수준 향상 - 세계 최고수준의 파운드리경쟁력 확보 - 세계최고의 기업들과 기술경쟁 불가피 - 국제 표준기술에 대한 원천기술(특허 등) 확보 부족 - 중국 기업들의 빠른 기술력 성장 제조기술 설계기술 표준기술 센서기술 SW 기술 시스템 - 국내 대기업의 관련제품이 세계 1위의 시장점유율을 확보하고 있으며, 지속적인 증가세를 나타냄 - 특정 모바일 SoC 부품(Application Processor 등)에 대해서는 세계 1위의 기술력을 확보 - 원천기술에 대한 회피가 불가능한 경우 시장 주도적 기술을 개발/육성시키는 정책적인 노력/지원이 요구됨 - 중소 팹리스/칩리스 기업에 대한 경졍력을 확보하기 위하여 반도체 IP 등의 원천기술을 확보하는 것이 시급함

55 시스템 반도체 나. 산업특징 및 구조 모바일용 SoC 부품은 해외 다국적기업을 중심으로 시장이 형성되어 있으며, 현재 모 바일용 SoC 부품시장은 미국 Qualcomm이 세계 1위를 차지하고 있으며, Texas Instrument, MediaTek, STMicroelectronics 등이 차순위를 나타내고 있음 모바일용 Baseband/RF SoC 반도체 시장은 일반적으로 Baseband Processor, RF/PA 부 품, AP(Application Processor)/MM(Multimedia) Processor 및 Wireless Connectivity 등 으로 분류하고 있음 - Baseband Processor 시장은 Qualcomm이 독보적인 위치를 차지하고 있으며, 그 다 음으로 대만 MediaTek이 시장을 점유하고 있으나, 대만과 중국 기업(Spreadtrum 등)을 중심으로 점유율이 확대되고 있음 중국의 경우 세계 최대시장이라는 우월적 위치를 활용하여 자국 내 독자적인 규격을 제정하여 적용하면서 외국기업을 제한하고 자국 기업을 보호하는 정책을 진행하고 있 으며, 이러한 정책적인 지원을 통하여 Spreadtrum 등의 기업이 빠르게 시장에 진입하 고 성공하고 있음 한국 기업은 Baseband Processor 시장에 진입하여 시장을 개척하고 있는 기업이 전무 하며, 원천특허에 대한 기술력이 일부 확보되어 있는 LTE 분야에 대해서만 시장에 진 입하고 있음 자료 : Gartner [Baseband Processor SoC 반도체 세계시장 현황]

56 전략제품 AP/MM Processor 분야에서는 삼성전자가 세계 최고수준의 기술력을 자랑하고 있지 만 Qualcomm 등의 기업이 Baseband Processor 등에 AP 기능을 내장한 제품 등을 시장에 공급하면서 시장 지배적 위치가 흔들리고 있음 - 또한 외국 기업의 관련제품에 대한 생산기반이 경쟁기업으로 이전 등을 함에 따라 향후 지속적인 국내 생산능력을 충당하기 위한 방안이 시급히 필요함 자료 : Gartner [AP/MM Processor SoC 반도체 세계시장 현황] Wireless Connectivity 분야는 거의 대부분의 기업이 미국과 유럽의 기업으로 구성되 어 있으며, 세계 1위의 Connectivity 기업은 미국 Broadcom으로 WLAN, Bluetooth 등이 통합된 제품을 이미 시장에 공급하고 있으며, NFC 등이 지원되는 제품도 곧 시 장에 출시할 예정임 - 이들 기업들은 Connectivity SoC에 대한 RF 부터 Baseband 까지 모든 부품을 직접 개발할 수 있는 능력과 다양한 플랫폼을 지원할 수 있는 SW 능력을 확보하고 있음 - 국내기업의 경우 이동통신 기능과 관련하여 일부 RF 부품을 국내 기업에 공급하고 있으나, Connectivity SoC 반도체에 대해서는 실질적인 공급을 하지 못하고 있음 자료 : Gartner [Wireless Connectivity SoC 반도체 세계시장 현황]

57 시스템 반도체 고속 인터페이스 부품은 국내 파운드리를 중심으로 일부 공급되고 있으나, 세계 시장 에서는 미국 기업인 Synopsys를 중심으로 반도체 IP 형태로 공급 - 모바일 기기에 사용되는 고속 인터페이스에는 HDMI, MIPI, USB, LVDS 등의 기술 이 있으나, 거의 대부분의 기술은 Synopsys를 중심으로 시장이 형성되어 있음 - 특히 모바일 SoC 부품은 최첨단 공정기술을 사용하기 때문에 파운드리 기업과 협력 하여야 하는데, 국내에는 삼성전자만이 해당 제조공정을 확보하고 있으며, 국내 기 업들의 규모로 볼 때 SoC에 대한 사업 참여는 매우 어려운 상태임 - 그러나 국내 팹리스/칩리스 기업들이 보유하고 있는 기술을 활용하여 고속 인터페 이스 반도체 IP 시장에 집중할 경우 충분한 성공 가능성이 있음 현재 세계디스플레이 산업의 최고 기업을 한국이 보유하고 있으며, 이를 적용한 소형 모바일 제품의 점유율 또한 1위를 나타내고 있음 - 이러한 시장 지배력을 활용하여 다양한 크기의 디스플레이를 지원하는 인터페이스 를 개발하여 상용화하고 있음 - 그러나 OLED 및 고해상도 소형 디스플레이에 대한 인터페이스는 초기 자본이 많이 필요한 분야로 아직까지는 STMicroelectronics 등의 기업이 시장에서 지배력이 높음 - 최근 국내 대기업을 중심으로 중소 팹리스와 협력하여 지속적인 개발을 진행하고 있어 향후 충분한 경쟁력을 나타낼 수 있을 것으로 예상됨 국내 팹리스를 중심으로 일부 전력반도체 SoC 부품이 개발/생산/공급되고 있으나, Maxim 등의 다국적 기업의 경쟁력을 넘어서지 못하고 있음 - 또한 시장 요구가 매우 큰 부품으로 대기업이 자체적으로 개발의 필요성을 느끼고 있어 중소기업이 지속적으로 참여하기는 어려운 분야가 될 수 있으나, 상생협력에 대한 요구가 증가하고 있어 지속적인 개발이 필요함 [이동통신 SoC 부품 중심의 연관 산업구조] 후방산업 이동통신 SoC 부품 전방산업 반도체 IP, 파운드리, 패키지, 설계자동화환경, 반도체 소재/장비 SoC 반도체, 네트워크 반도체, 센서 반도체, UI, Embedded SW, Driver/API 모바일 폰, 스마트폰, 태블릿, Super Phone, 노트북, 내비게이션 등

58 전략제품 [이동통신 SoC 부품 중심의 SWOT 분석] 강점(Strength) - 세계 최고 수준의 반도체 제조기술 - 다양한 팹리스 기업 확보 - 칩리스(반도체 IP 전문) 기업의 증가 기회요인(Opportunity) - 팹리스 기업의 사업기반 취약 - 국내 파운드리 산업기반 미흡 - 국내 설계인력 부족 - 반도체 IP 설계자산 부족 - 원천특허 부족 약점(Weakness) 위협요인(Threat) - 모바일 부품/기기의 다양성 증가 - 신규 기술에 대한 원천기술(특허) 확보 및 표준기술 확보 - 사업다각화 및 다양성 확대 - 중국 기업의 기술/가격경쟁력 증가 - 세계적인 경제불황/국가채무 증가 - 다국적기업 중심의 시장구조 집중화 다. 시장현황/전망분석 시스템 반도체 시장이 확대되면서 휴대용 이동통신기기에 적용되는 SOC 부품으로 스 마트폰, 태블릿 등 차세대 이동통신기기에 필수적으로 내장되어 유무선 데이터통신을 포함(방송통신 융합부품)하는 기능을 지원하며, 동영상, 멀티미디어 콘텐츠, 웹 콘텐츠 등의 다양한 데이터 서비스를 지원할 수 있는 관련부품인 이동통신 SOC부품 시장 또 한 점차 확대될 것으로 전망됨 이동통신SOC부품 시장에서 2013년 세계시장규모는 775억 달러에서 2017년 약 998억 달러까지 지속적 성장을 할 것으로 예상되며, 국내시장은 아직 세계시장에 비해 시장 규모가 작은 편이지만, 2013년 약 1천4백억 원에서 2017년 1천9백억 원까지 연평균 8%의 상승률로 성장할 것으로 전망됨 [이동통신SOC부품 네트워크장비 시장현황 및 전망] 구분 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 77,550 78,569 90,693 95,137 99,799 7% 국내시장 1,367 1,483 1,609 1,746 1,894 8% 자료 : 세계시장과 국내시장 모두 참고자료를 바탕으로 추정함. Gartner , 한국센서연구조합,

59 시스템 반도체 라. 공급망(분류)에 따른 분석 모바일 SoC 부품의 공급망은 반도체산업의 공급망과 같은 구조를 가지고 있음 반도체산업의 공급망은 반도체 제조/생산, 하드웨어 부품에 대한 설계/개발, SoC 반 도체를 활용하기 위한 소프트웨어 기술 등으로 크게 구분할 수 있음 현재 시장에서는 반도체 제조공정 기술로 32/28nm 제조기술이 공급되고 있으며, 대만 기업의 경우 17nm 생산설비를 구축하고 시험생산을 진행하고 있음 - 국내의 경우 삼성전자가 300mm 장비를 활용하여 28nm 공정기술을 확보하고 있으 며, 그 외에 동부하이텍, 매그나칩 반도체 등이 130/110nm 공정기술을 적용한 제품 을 생산할 수 있는 시설을 확보하고 있음 - 최근 SK하이닉스의 경우 파운드리 비즈니스를 진행하면서 90nm Al 공정을 지원하 는 서비스를 구축하고 있음 모바일용 SoC 부품은 거의 대부분 최첨단 공정을 중심으로 개발되고 있으며, 이러한 공정기술은 극히 일부분의 기업만 확보하고 있음 - 패키지 기술은 여러 개의 단위 반도체를 하나의 칩으로 통합하여 제조하기 위하여 TSV 등의 기술이 적용되고 있으며, 외국 패키지 기업들이 시장을 지배하고 있으며, 일부 낮은 기술력이 필요한 제품에 대하여는 국내 기업도 사업을 진행하고 있으나, 대기업의 자본력이 요구되는 시장임 일부 팹리스 기업을 중심으로 고집적 SoC 개발이 진행되고 있으며, 꾸준한 Design-start 동향을 나타내고 있음(단, Leading-edge 공정을 사용하지는 않음) - 일부 RF 및 전력관리 분야에 특화된 기업들이 발생하면서 점차 모바일용 RF SoC 부품을 공급하는 기업이 증가하고 있음 - 최근에는 다업의 다양성/다각화를 위하여 반도체 산업의 기반기술인 반도체 설계 IP(Semiconductor Design IP)에 대한 분야에 관심을 나타내기 시작함 반도체 설계 IP는 모바일용 SoC 부품을 개발하는데 필수기술로 다양한 프로세서, 인 터페이스, 메모리 등을 지원/활용할 수 있는 IP 공급 시스템을 구축하는 것이 매우 중요함 - 최근에는 다양한 센서기술의 발달로 모바일 기기에 센서 기술을 접목한 스마트폰 등이 시장에 공급되면서, 중요한 축으로 자리 잡고 있음

60 전략제품 현재 시장에서 주로 사용되는 센서부품에는 영상을 입력할 수 있는 CIS(CMOS Image Sensor)를 비롯하여 음성인식을 위한 고감도 마이크, 거리를 측정할 수 있는 광학센서 등과, 회전정보를 획득할 수 있는 자이로 센서, 접촉 기능을 인지하는 터치센서 등이 가장 일반적으로 사용되고 있음 과거 모바일 기기는 단순 반도체 부품을 사용하여 음성통신 기능을 수행하는 범위에 그쳤으나, 최근 시장이 융합형으로 발전하면서 데이터 통신 기능이 포함된 HW-SW 융 복합 제품으로 자리잡고 있음 - 특히 소프트웨어 기술은 사용자 인터페이스(UI :User Interface) 기술을 중심으로 시 작하여, 최근에는 사용자 체험(UX : User Experience)을 위한 센서지원까지 발전하 고 있음 - 이러한 모바일 기기의 스마트화를 통하여 프로세서가 내장된 독립된 SoC 반도체rk 시장에 꾸준히 공급되고 있으며, 이를 구동하기 위한 응용 소프트웨어 환경 (Embedded SW) 등의 중요성이 빠르게 확대되고 있음 - 국내의 경우 하드웨어 부품에 대한 기술력은 일정 수준 확보되어 있지만, Embedded SW에 대한 기술력 확보가 매우 미약하여 시장에서 고전하고 있음 소프트웨어 기술은 모바일 SoC 반도체 부품의 원천기술로 다양한 알고리즘의 개발/ 최적화과 함께 시스템 구현/적용 기술을 개발하는 것도 매우 중요함 상기의 공급망 이외에 전방산업으로서의 모바일 기기에 대한 공급망이 존재하고 있음 - 모바일 기기 공급망은 모바일 SoC 부품과 응용 소프트웨어가 직접 사용되는 부분으 로 공급망의 성격보다는 수요망의 성격으로 구분할 수 있음 - 모바일 SoC 부품의 공급망에는 모바일 폰을 비롯하여, 스마트폰, 모바일 태블릿 등 이 있으며, 자동차용 내비게이션, PMP, DSC(Digital Still Camera) 등의 영상 시스템 도 포함할 수 있음

61 시스템 반도체 [공급망 분석 종합] 공급망 단계 부품 소재 모바일 SoC 부품 응용기기 주요내용 모바일 SoC를 개발/설계하는 기반 기술 및 기기/소재 등 모바일 SoC 부품을 구성하는 제품/부품 및 SW 모바일 SoC 부품을 사용하는 제품 및 디바이스/기기 주요 제품 / 기술 해외 기업 국내 기업 반도체 IP 반도체 제조장비/공정 반도체 소재/약품 등 ARM/Synopsys/CAST AMAT/Canon/TSMC Siltron/Dupont Chips&Media/Cesign/ 스마트파이 주성엔지니어링/PSK LG실트론/솔브레인 SoC 반도체 통신, 센서 및 전원 모듈 소형 디스플레이 등 Broadcom/STM/TriQuient Qualcomm/TI/Spreadtrum STM/Maxim 텔레칩스/실리톤웍스/TLI 라온텍/실리콘화일/카이로넷 실리콘인사이드/라온피플 모바일 기기(모바일 폰, 스마트폰) 모바일 PC(태블릿, 노트북) 전장 기기(내비게이션) Lenovo/ZTE/Apple/Nokia 삼성전자/LG전자/코원/아이리버/ 현대모비스 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1) 3. 기업니즈조사 이동통신 SoC부품 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소기 업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 암호화 반도체, 휴대기기용 안테나 튜닝을 위한 SoC, Application Processor, 통신용 SoC (MID, Automotive, STB 등) 등의 제품을 개발, 판매하고 있음 또한 이동통신 SoC부품과 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 시스템 반도체 기술 개발 암호화 알고리즘 기술, 시스템 반도체 기술, IBM DB2, WAS S/W 설치 지원 언어, 기술-ESB, JAVA 개발, ONE-CHIP SoC Type의 Tunable IC & MODULE, Application Processor 설계 기술 통신용 SoC 설 계 기술 등이 있음 이동통신 SoC부품 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야 의 시장진입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 암호화 반도체 MCU, 마이크로파 건조 시스템, Application Processor, 통신 용 SoC (MID, Automotive, STB 등) 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음

62 전략제품 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 시스템 반도체 기술 개발 암호화 알고리즘 기술, 시스템 반도체 기술, 고효율 슬랏배열 안테나 개발, IBM DB2, WAS S/W 설치 지원 언어, 기술-ESB, JAVA 개발, Application Processor 설계 기술 통신용 SoC 설계 기술 등이 있음 4. 요소기술 후보군 전력반도체 기술은 국내 대기업과 중소 팹리스 기업이 공동으로 협력하여 개발할 필 요가 있는 기술임 - 대기업 제품의 수요에 대한 니즈(Needs)를 공유하고, 이를 바탕으로 중소 팹리스 기 업과 협력할 경우 경쟁력이 확보된 제품의 개발이 가능함 소형 디스플레이는 국내 디스플레이 생산능력과 시장지배력을 고려할 때 발전 가능성 이 높은 분야로 인식할 수 있음 - 현재 국내 팹리스 기업을 중심으로 소형 디스플레이에 대한 인터페이스 SoC 반도체 가 공급되고 있지만, 고해상도 제품을 중심으로 그 영역을 확대할 필요성이 있음 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 3D 그래픽 설계기술 반도체 설계IP 전문가, 니즈 RF Tx/Rx 설계기술 모바일 SoC 및 센서 부품 전문가, 니즈 소형 Display Driver(DDI) 설계기술 반도체 SoC 부품과 SW가 융합된 플랫폼 구현기술 전문가 Touch Controller 설계기술 플랫폼 다양성 및 인터페이스 기술 전문가 SW 기술 SW 기술 니즈 반도체 제조기술 반도체 장비 반도체 소재/부품 전문가, 니즈 전문가, 환경분석 반도체 설계기술 소프트웨어 기술의 하드웨어 구현/변환 기술 전문가

63 시스템 반도체 5. 핵심요소기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술에 적합한 분류체계로 수정하고 핵심기술 후보군을 도출함 중분류 최종 요소기술 출처 Baseband Modem 설계기술 통신을 위한 고주파 RF 부품 전문가, 니즈, 특허 RF Tx/Rx 설계기술 모바일 SoC 및 센서 부품 전문가, 니즈, 특허 3D 그래픽 설계기술 반도체 설계 IP 전문가, 니즈, 특허 Mobile Interface 설계기술 전력소비 관리를 위한 전력관리 반도체 전문가, 니즈, 특허 소형 Display Driver(DDI) 설계기술 반도체 SoC 부품과 SW가 융합된 플랫폼 기술 전문가, 니즈 Touch Controller 설계기술 플랫폼 다양성 및 인터페이스 기술 특허 Wireless Connectivity 설계기술 고감도 터치 제어기술 전문가, 니즈, 환경분석 센서 인터페이스 기술 네트워크 인터페이스 기술 전문가, 니즈, 환경분석 전력관리기술 센서 데이터 신호변환 기술 특허 저전력 설계기술 BMIC 기술 전문가, 니즈, 환경분석 네트워크 서비스 기술 데이터/사용자 보안/인증 전문가, 니즈, 환경분석 반도체 IP 오디오/비디오/그래픽 신호처리 기술 전문가 보안기술 Embedded SW 기술 전문가, 니즈 SW 기술 [요소기술 조정결과] DDI설계기술 UI/UX 소프트웨어 기술 니즈 전문가 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함

64 전략제품 [핵심기술 선정결과] 중분류 Baseband Modem 설계기술 RF Tx/Rx 설계기술 3D 그래픽 설계기술 Mobile Interface 설계기술 Wireless Connectivity 설계기술 센서 인터페이스 기술 저전력 설계기술 네트워크 서비스 기술 핵심요소기술 통신을 위한 고주파 RF 부품 모바일 SoC 및 센서 부품 이동통신 SOC 반도체 설계 IP 전력소비 관리를 위한 전력관리 반도체 고감도 터치 제어기술 네트워크 인터페이스 기술 BMIC 기술 데이터/사용자 보안/인증 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 핵심기술에 따른 연구목표 설정에 있어 핵심기술의 추가 또는 통합이 필요하다 판단 되는 경우 일부 핵심기술 선정결과를 조정하여 로드맵을 기획함 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 통신용 RF 핵심요소기술 통신을 위한 고주파 RF 부품 기술 기술요구 사항 Wireless Connectivity 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 LTE/LTE-A 중국향 LTE/LTE-A VoIP 5G 이동 통신용 무선 데이터 통신 RF 최종 목표 무선 통신용 RF 센서 모바일 SoC 및 센서 부품 기술 UX 통합된 센서 플랫폼 CIS/자이로 광학/조도 CIS/MEMS 압력/다차원/환경 UX 기반 센서 플랫폼 센서 플랫폼 반도체 IP 이동통신 SOC 반도체 설계 IP 기술 멀티미디어, 아날로그, 고속 직렬 인터페이스 멀티미디어 IP USB/HDMI IP MIPI IP 센서용 ADC/DAC IP 고속 직렬전송 IP 소형 DDI 센서 인터페이스 IP 고속 ADC/DAC IP 집적형 IP 이동 통신용 반도체를 위한 IP 확보 전력 관리 전력 소비 관리를 위한 전력 관리 반도체 기술 에너지 효율화 소형 디스플레이용 PMIC 중형 디스플레이용 PMIC 인터페이스 집적형 PMIC 무선 충전 반도체 다기능 집적형 PMIC 터치 부품 고감도 터치 제어 기술 DDI 집적형 소형 SD급 터치 DDI 통합 디스플레이용 터치 부품 고감도 2K급 이상 중대형 터치 IC 소중대형 터치 IC 네트워크 부품 네트워크 인터페이스 기술 기기간 접속 표준 기술 WLAN/Bluetooth /GPS USB/HDMI Mobile RFID MHL/MyDP NFC next USB/HDMI 고속 데이터 전송 표준 기술 배터리 관리 BMIC 기술 에너지 하베스팅 지원 모바일용 BMIC 친환경 에너지 저장 BMIC 대기전력 제어 BMIC 대기 전력 Zero 수준 보안/인증 데이터/사용자 보안/인증 기술 사용자 인증 /전자지갑 기기 데이터 보안 사용자 인증 객체형 데이터 보안 객체 맞춤형

65 시스템 반도체 나. 로드맵 기획

66 전략제품 자동차 SoC 부품 1. 개요 - 정의 : 자동차 시스템 통제를 위해 사용되는 다양한 반도체 부품을 하나의 칩으로 구성하여 자동차에 적용 한 부품으로 GPS, ESC, EPS, 오디오 등 자동차 운행 및 내부전자기기를 사용하기 위한 SoC부품임 - 범위 : 주행관련 각종 정보(온도, 압력, 속도 등)를 입력 받는 센서, 입력정보를 사용하여 엔진, 트랜스미 션 및 각종 전자장치의 동작 제어 명령을 생성하는 ECU(Electronic Control Unit), ECU로부터 받 은 제어 명령을 실행하여 차량을 작동시키는 구동 장치(actuator) 등에 사용되는 반도체를 포함 가. 정의 및 필요성 주행관련 각종 정보(온도, 압력, 속도 등)를 입력 받는 센서는 자동차의 주행과 관련 된 여러 가지 정보를 취득하기 위하여 사용되는 센서 부품을 포함함 - 외부온도, 타이어 압력변화, 자량의 주행 속도 등을 감지하는 센서를 비롯하여, 최근 에는 차량의 운전자 친화적 서비스를 위한 초음파 센서, 자율주행을 위한 차선이탈 감지센서, 운전자 인식, 차량 간 거리인식 센서 등의 다양한 기술이 요구되고 있음 입력정보를 사용하여 엔진, 트랜스미션 및 각종 전자장치의 종작 제어 명령을 생성하 는 ECU(Electronic Control Unit)는 여러 가지 센서로 부터 입력된 정보를 처리하고, 이를 활용하여 자동차의 각종 제어신호를 발생하는 부품을 포함함 - 가장 기본적으로 자동차의 엔진을 제어하는 엔진 제어유닛(Engine Control Unit)을 포함하며, 그 외에 차량의 위치제어 등의 전자제어 신호를 발생하는 Electronic Control Unit 등의 SoC 반도체가 포함됨 ECU로부터 받은 제어 명령을 실행하여 차량을 작동시키는 구동 장치(actuator) 반도체 - 전기적/기계적 장치를 구동시키는 반도체로 모터를 포함하고 있음 - 하이브리드/전기자동차 등의 친환경 자동차의 경우 모터의 속도제어 및 하이브리드 자량의 연료제어 등을 수행하는 반도체가 있음 - 또한 다양한 센서 정보를 활용하여 속도조정기능, 차량 위치조정 기능 등을 직접 수 행하는 반도체임

67 시스템 반도체 안전성, 편의성, 경제성 및 친환경성 향상을 위한 주행 환경 인식용 반도체, 차량 내 부 전자 장치들 간의 통신 혹은 차량 간 협력 주행을 위한 통신용 반도체 등으로 사 용 범위가 확대됨 자료 : 프리스케일 [자동차 SoC 부품 적용분야] 나. 범위 및 분류 자동차 정보 획득용 센서는 자동차의 각종 데이터를 수집하는 센서부품, 영상입력 센 서를 비롯하여 적외선, 비전, 디스플레이 센서 등을 모두 포함함 정보처리용 ECU(Engine Control Unit & Electronic Control Unit)는 엔진 제어를 위 한 ECU, 전자 제어를 위한 ECU 등이 있음 실제 명령(ECU의 명령)을 수행하는 구동 반도체(액츄에이터)는 모터, 브레이크 제어 등 의 반도체, 연료분사, 브레이크 제동, 에어백 조정 등을 수행하는 반도체 부품 등이 있음 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 자동차 SoC 센서 제어유닛 구동장치 CIS, GPS, IR, 초음파, 압력, 온도, Gyro ECU, 속도감지, 비전인식, 거리감지, MCU 모터, 실린더, 에어컨, 브레이크, 기어, 클러치

68 전략제품 [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 자동차 SoC 부품/소재 하드웨어 표준규격 응용기기 반도체 IP, 제조공정, 센서, 반도체 SoC 부품, 각종 액추에이터 부품, HUD AEC-Q100, ISO 자동차, 하이브리드 자동차, 전기자동차 2. 산업 및 시장 분석 - 자동차의 전자장치 비중은 2005년 약 20%에서 2015년 40%로 증가, 1,920억 달러 규모의 세계 시장을 형성할 것으로 전망됨 - 전장 기술 및 모바일 기술의 발달로 자동차가 이동통신, 무선인터넷, GPS 등 외부 통신 인프라와 연결되 어 정보검색, 내비게이션, 엔터테인먼트, 텔레매틱스 등 다양한 서비스를 이용할 수 있도록 변화되는 중 - 1대의 차량에는 약 200여개의 반도체가 적용, 2012년 자동차 1대당 시스템반도체 비용은 평균 35만원 수준이며 향후 매년 7%씩 증가할 전망임 - 차량용 반도체의 동작은 운전자의 안전과 직결되기 때문에 가전용, 산업용 반도체에 비해 동작하는 온 도 및 습도 범위, 동작 시간, 오류 확률 등 요구사항이 매우 까다로운 편임 가. 니즈 분석 친환경 자동차 시장 확대 è 시장니즈 1 : 하이브리드/전기차 등의 미래 자동차 시장 전체 반도체 시장에서의 비중이 크지는 않지만, 하이브리드, 전기자동차 시장 확대와 각종 기능 향상을 위해 자동차용 반도체 시장은 2016년까지 연평균 5.8% 성장하여 306억 달러 시장규모를 형성할 것으로 예상됨 화석연료 고갈에 따른 에너지 절감/효율화에 대한 시장요구가 확대되면서 친환경 자동 차에 대한 시장 니즈가 증가하고 있으며, 이를 통한 자동차 부품의 전자화가 가속화 됨 미래 자동차의 중심은 전기자동차로 이동하고 있으며, 이를 위한 다양한 부품의 개발 이 요구됨

69 시스템 반도체 (단위 : $M) 자료 : isuppli [자동차 분야 세트 시장과 반도체 시장] 자동차의 안전장치 확대 è 시장니즈 2 : 자율주행 자동차의 실현 안전운전관련 반도체 중 에어백 트리거용 가속도계와 MCU는 시장이 매우 크고, 시 장침투율도 높으며, 대당 사용 개수가 많아 차량 한 대당 금액도 상당히 높음 충돌회피용 CMOS 이미지 센서와 RF 소자 등은 단가가 비교적 높은 편이나 아직 시 장 침투율은 낮은 편임 (단위 : M$) 자료 : isuppli [안전관련 자동차용 반도체의 종류별 시장 전망] 자율주행의 중심은 안전이며, 안전성을 확보할 수 있는 기술을 중심으로 시장에 적용 되고 있음

70 전략제품 특히 자율주행의 가장 핵심기술로 부각되고 있는 주변환경 인지/판단 기능은 2015년 을 전후하여 실제 상용화가 이루어질 것으로 전망되고 있으며, 이를 위하여 일본, 독 일 자동차 회사를 중심으로 기술개발이 이루어지고 있음 또한 자동차의 안전성을 확보하기 위하여 운전자 정보를 획득/분석하는 운전자 친화 적 시스템의 개발과 상용화가 빠른 시일 내로 상용화에 성공할 것으로 전망됨 자동차와 운전자에 대한 안전기능을 중심으로 자동차의 네트워크화를 통하여 다양한 정보를 획득/활용할 수 있는 시스템으로 발전함 Safety System [자동차 안전시스템관련 반도체 주요 부품] Primary Semiconductors Content per Car Market Penetration 15 Revenue (M$) Airbag Triggers Acclerometers, MCUs $ 48 85% 3,089 Satellite Crash Sensor GPS transceiver(assp), Transistors $ 17 35% 453 Pre-Crash Safety Systems CMOS image sensor, RF transceiver, power actuator $ 52 9% 358 Blind spot Detection and Warning Systems CMOS image sensor, RF transceiver $ 42 10% 321 Visibility Enhancement Systems LED lights $ 20 15% 230 Rear-View Cameras CMOS image sensor, analog $ 25 12% 230 Crash Avoidance Systems CMOS image sensor, RF transceiver, power actuator $ 61 5% 233 Driver-Condition Detection Specialized sensors, MCUs $ 60 2% 95 Total 5,008 자료 : Gartner 네트워크 연결성 및 에너지 절감 확대 è 시장니즈 3 : 자동차의 안정성 및 편의성 확대 자동차에 대한 안정성 및 편의성에 대한 요구, 효율성으로 인한 수요 증대로 자동차 의 전자화가 급속도로 진행되어 자동차 부품 중 반도체가 차지하는 비중이 상승함 일반차보다 더 많은 전자기기에 의존하는 하이브리드, 전기 자동차는 반도체산업의 주 요 수익원이고, 진입장벽이 높은 고부가 가치시장으로 일부 완성차 메이커들도 진출하 고 있음 Fuel Supply, Engine control, Battery 등 동력발생, 공급과 관계되는 Power Train 분야가 74.8억 달러로 31%의 비중을 점유하며 가장 큰 시장을 차지하고 있음

71 시스템 반도체 Safety and Control는 52.7억 달러로 2번째로 큰 시장, ABS, 차량 충돌 경고장치, 타 이어 공기압 모니터링 등 안전장치 장착이 증가함에 따라 16년까지 연평균 5.9%씩 성장하여 66.2억 달러에 이를 전망임 Infotainment : Other는 45.6억 달러 규모의 시장으로 차량 내장형 네비게이터만이 아 니라 오디오, 비디오, 게임 등을 할 수 있는 차량용 기기 포함함 (단위 : M$) 자료 : isuppli [자동차용 반도체 응용분야별 반도체 시장 전망] 차량 급발진 등의 원인을 알 수 없는 상황에 대한 안전대책이 요구되며, 사전에 이를 예방할 수 있는 자동차의 안정성 확보의 비중이 빠르게 증가하고 있음 자동차의 편의성 측면에서 셀프 주차, 자동 거리감지 등의 다양한 정보를 내부의 네 트워크를 활용하여 빠르게 전달함으로써 전체적인 자동차의 신뢰도를 향상시키고 있 으며, 표준화를 통하여 집적화의 편리성을 도모함 (단위 : B$) 자료 : Gartner [자동차용 MCU 시장 전망]

72 전략제품 [자동차 SoC 부품 분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 경제 사회 - 화석연료 이외의 에너지원을 활용한 자동차의 정책적 필요 성 증가 - 친환경 정책을 통한 인간 복지차원의 필요성 확대 - 안전규제 및 의무장착 강화 - 화석연료 고갈에 대한 대체에너지원 필요 - 저비용 고효율을 표방하는 경제적 기대치 증가 - 대기오염 감소를 통한 친환경 사회 구현 - 인간복지를 위한 안전성/편의성 확대 - 정치적 손익에 따른 정책적인 일관성 부족 - 다양한 규제 등으로 인하여 지속적인 상용화가 어려움 - 시장을 정책이 따라오지 못하는 정책적 후진성 - 새로운 패러다임에 대한 개발비용 부담 가중 - 세계적인 경기침체로 시장 활성화 불투명 - 표준 미비로 인한 경제적 투자비용 증가 - 화석연료 제품에 대한 수익기반 교체의 어려움 - 친환경 자동차에 대한 운전자 인식 부족으로 시장 불투명 기술 - 하이브리드차/전기차 등의 새로운 기술 패러다임 발생 - 친환경 에너지원의 효율성을 높이는 다양한 기술 개발 - 에너지 효율 극대화를 위한 성과 미비 - 안전성 확보를 위한 기술적 성과 미진 - 표준화에 대한 기술적 대응방안 부족 제조기술 설계기술 정책/규제 IP 기술 안전성/규격 운전자환경 - 세계 자동차 기업을 중심으로 친환경 자동차에 대한 기술개발 집중 - 세계 모든 국가들의 친환경/고효율 에너지정책 지향으로 관련 기술에 대한 시장 요구 증가 - 자동차 기업과 연계한 개발협력 및 시장성 확보를 위한 각국의 정책적 지원 증가 - 다양한 전장 SoC 부품의 시장 공급과 안전성 확보 노력으로 향후 자동차 SoC 부품의 시장성 확보 나. 산업특징 및 구조 자동차 산업은 부품제조, 완성차조립, 유통, 정비, 금융 등 광범위한 전후방 연관 사업 을 가지고 있어 국내 경제에 미치는 파급효과가 큰 종합산업임 - 국내 자동차 산업 고용규모는 제조업의 약 10.19%(약 25만 명), 관련 산업 포함 고 용규모는 총 고용의 7.2%(약 170만 명), R&D 투자 금액은 제조업의 13.9% 비중임 - 최근 자동차 산업은 전자, 정보통신, 환경, 에너지, 신소재 등 다양한 신기술과의 융 합이 가속화되는 추세로 특히 IT와의 융합이 중요함 - 자동차용 반도체는 진입 장벽이 높은 고부가가치 시장이기 때문에 일부 완성차 메 이커들도 차량용 반도체 시장에 진출하고 있음 차량용 반도체의 동작은 운전자의 안전과 직결되기 때문에 가전용, 산업용 반도체에 비해 동작하는 온도 및 습도 범위, 동작 시간, 오류 확률 등 요구사항이 매우 까다로 운 편임

73 시스템 반도체 - 차량용 반도체에 요구되는 높은 신뢰도를 만족시키기 위해서는 개발에서 상용화까 지 기간이 길지만, 신뢰도를 인정받으면 오랜 기간 동안 제품에 적용될 수 있기 때 문에 안정적인 수요가 확보 가능함 - 신뢰성 확보를 위해 IDM에 유리, 현재 전체 시장의 약 95%가 IDM이 차지함(가전 용 반도체 80%, 통신용 반도체 60% 이하) [차량용 반도체 신뢰성 기준] 구분 가전용 반도체 산업용 반도체 차량용 반도체 동작 온도 0~40 C -10~70 C -40~155 C 수명 1~3년 5~10년 15년 습도 Low Environment 0~100% 고장률 3% 1% zero failure 공급 기간 2년 5년 30sus 자동차의 IT화에 따라 안전, 편의, 환경 등이 강조되면서 자동차는 단순한 이동의 매 개체인 기계장치에서 기계와 전자가 결합된 종합 편의장치 기능을 가진 생활공간으로 변모하고 있으며 이러한 경향은 더욱 가속화되고 있음 - Renessas, Infineon, STMicroelectronics, Freescale 순, 이들 업체의 공통점은 팹을 가 지고 있어 신속 개발 및 대응이 가능하며, 고객의 요구에 맞는 반도체를 빠르게 개 발, 공급할 수 있다는 점이 있음 - 마이크로 컴포넌트와 ASSP(Application Specific Signal Processor)가 큰 비중을 차지 하고 있으며, 센서와 로직반도체가 크게 성장 중임 [자동차용 반도체 소자별 세계 시장 전망] (단위 : M$) 분류 Atomotive Electronics 24,387 25,607 27,231 29,760 30,608 31,875 Microcontroller(MCU) 5,036 5,111 5,334 5,851 6,034 6,431 Digital Signal Processor(DSP) Logic IC 2,000 2,332 2,608 2,877 2,969 3,114 Analog IC 7,909 8,046 8,335 8,814 8,833 9,177 자료 : isuppli 각국의 연비 규제 강화에 따른 하이브리드 및 전기자동차 출시로 전장장치(전기전자 장치) 및 반도체 수요가 급증할 것으로 예측되며, 자동차의 안전성과 편의성을 높이 기 위한 지능형 시스템 장착도 자동차용 반도체의 성장을 예견하게 하는 요소임

74 전략제품 자동차에 대한 안정성 및 편의성에 대한 요구, 효율성으로 인한 수요 증대로 자동차 의 전자화가 급속도로 이루어지고 있으며, 이에 따라 자동차 부품 중 반도체가 차지 하는 비중도 커지고 있음 [자동차 SoC 부품 중심의 연관 산업구조] 후방산업 자동차 SoC 부품 전방산업 반도체 제조기술, 표준기술, 반도체 소자/공정기술 센서, ECU, 액추에이터, 안전성/편의성 부품 하이브리드 자동차, 전기자동차, 친환경 자동차 [자동차 SoC 부품 중심의 SWOT 분석] 강점(Strength) - 세계 상위권의 자동차 기업 보유 - 우수한 IT 기술 보유 - 상대적으로 낮은 개발비용 - 세계최고 수준의 파운드리 확보 기회요인(Opportunity) - 경쟁기업의 성장 둔화 - 국내 완성차 업체의 시장점유 증가 - 다양한 센서기술에 대한 기술력 확보 - 비전문기업의 시장진입 확대 약점(Weakness) - 자동차용 반도체에 대한 성공사례 부족 - 전문인력 및 조직 부족 - 부품업체의 기술력 부족 위협요인(Threat) - 중국 자동차 및 반도체 시장의 확대 - 선진업체의 보호주의로 시장진입의 어려움 - 장기투자에 따른 개발비용 증가 - 특허/표준화로 인한 리스트 증가 다. 시장현황 및 전망분석 자동차 시장의 경우, 안전 및 자동주행 자동차에 대한 기대가 크게 증가하고 있고, 전 자 장치화가 빠르게 진행되고 있어, 향후 자동차 반도체 수요도 급증할 것으로 예상됨 시스템 반도체 시장이 확대되면서 자동차 시스템 통제를 위해 사용되는 다양한 반도 체 부품을 하나의 칩으로 구성하여 자동차에 적용한 부품이며 자동차 운행 및 내부전 자기기를 사용하기 위한 SoC 부품인 자동차SoC부품 시장 또한 점차 확대될 것으로 전망됨 - 자동차SOC부품 시장에서 2013년 세계시장규모는 244억 달러에서 2017년 약 306억 달러까지 지속적 성장을 할 것으로 예상되며, 국내시장은 아직 세계시장에 비해 시 장이 많은 작은 편이지만, 2013년 약 1조 6800억 원에서 2017년 2조 8500억 원까지 연평균 14%의 상승률로 성장할 것으로 전망됨

75 시스템 반도체 [자동차SOC부품 시장현황 및 전망] 구분 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 25,607 27,231 29,760 30,608 31,875 6% 국내시장 16,800 18,900 21,879 24,968 28,494 14% 자료 : 세계시장과 국내시장 모두 참고자료를 바탕으로 추정함. Gartner , 한국센서연구조합, , Databeans, , isuppli 라. 공급망(분류)에 따른 분석 반도체 제조공정 확보를 위한 생산기반은 확보되어 있으나, 실제 생산할 수 있는 제 조시설에 대한 인증이 미진함 - 삼성전자, SK하이닉스 등의 자동차 반도체 산업에 대한 집중적인 관심과 육성을 통 하여 산업에 대한 관심이 증가하고 있음 - 매그나칩반도체의 경우 이미 자동차용 반도체 생산에 대한 인증을 획득하였으며, 국 외 자동차 반도체 전문기업의 생산을 담당하고 있음 - 자동차용 고전압반도체 생산을 위한 국내 IGBT/HVCMOS 공정기술이 부족하지만, IGBT 공정을 활용한 다양한 중소 파운드리가 시장에 공급되고 있으며, 이를 활용한 제품이 개발되고 있음 자동차에 사용되는 각종 센서 반도체에 대한 국내 기업의 시장진입이 점차 가시화되 고 있으나, 아직까지 시장 경쟁력은 부족함 - 국내 자동차 기업의 차량에 탑재되고 있는 제품은 거의 대부분이 Infotainment 중심 의 제품이나, 팹리스를 중심으로 제품 영역이 확대되고 있음 - 자동차 기업과 팹리스 기업이 협력하여 액추에이터 및 센서 기술을 바탕으로 선진 기업과의 기술개발 격차를 줄이고 있음 국내 기업이 강점을 확보하고 있는 멀티미디어 기술과 접목을 통하여 시장진입 확대 예상되지만, 선진 기업의 기술보호로 인하여 고부가 제품군에 대한 시장 적응력 확보 에 오랜 시간이 소요될 것으로 예상됨 - ISO 표준에 대한 인증/지원 정책이 아직까지 미진하여, 향후 정책적 지원이 필요할 것으로 예상됨

76 전략제품 자동차 SoC 반도체 수요장치는 국내 완성차 업체를 통한 시장 수요 확보는 매우 유 리하게 작용함 - 기존 화석연료 자동차를 통하여 시장진입을 진행함과 동시에 친환경 자동차용 SoC 반도체를 통한 신규 시장 진입에 집중하고 있음 - 전기자동차용 배터리 및 관련 부품을 통하여 세계 시장에 대한 진입 진행 중임 - 세계적인 자동차 메이커의 기술 인정을 통하여 배터리 부분의 시장지배력이 확대되 고 있음 [공급망 분석 종합] 공급망 단계 부품 소재 자동차 SoC 부품 응용기기 주요내용 제조공정/제조기술/소재 등 센서반도체/액추에이터/지능형 반도체 등 자동차 주요 제품 / 기술 반도체 공정기술 반도체 신뢰성 SoC 반도체 통신/ECU 모듈 전장용 네트워크 시스템 화석연료자동차/하이브리드자동차/전기 자동차 등 해외 기업 TSMC/UMC/Renesas/ Infineon Renesas/Infineon/Freescale/ OCI/NXP/Bosch Mercedes-Benz, BMW, Toyata, Honda 등 국내 기업 삼성전자/동부하이텍/SK 하이닉스/매그나칩반도체/ 토리노반도체 삼성전자/KEC/서울반도체/ 어보브반도체/실리콘화일/넥스 트칩/실리콘웍스 현대기아자동차, 르노삼성자동차, GM대우 자동차, 쌍용자동차 등 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1) 3. 기업니즈조사 자동차 SoC부품 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소기업 들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 RFID 시스템, Micro converter 및 Controller SoC, AMOLED소자 제조용 고순도 가스 등의 제품을 개발, 판매하고 있음 또한 자동차 SoC부품과 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 철도환경용 RFID 시스템 반도체 공정라인 특수태그, System반도체 설계 기술 전력전자 기술 무선통신기술 (Zigbee/PLC) Monitoring Software기술, 고순도 가스 정제기술, 가스 정밀 혼합기술 등이 있음

77 시스템 반도체 자동차 SoC부품 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야의 시장진입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 MPPT Controller SoC (최대전력추종 콘트롤러용 시스템 반도체), Silicon 부품, C4F8가스 국산화 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 MPPT Controller SoC (최대전력추종 콘트롤러용 시스템 반도체)기술, Silicon 부품 제조기술, 고순도 가스 정제기술, 가스 정밀 혼합기술 등이 있음 4. 요소기술 후보군 센서 반도체와 관련하여 안전시스템, 자율주행시스템 개발을 위하여 현재보다 인식률 을 높이는 기술 개발이 필요함 - 자동차에 장착된 다양한 환경 인식 센서 또는 외부와의 송수신이 가능한 단말기를 활용하여 자동차의 내부 및 외부 상황을 인식하는 기술로 레이더, 운전자 상태 감 지, 보행자 인식, V2X 통신 등이 있음 사고예방/회피 반도체와 관련하여 안전규제, 의무장착 등에 따른 시장 확대에 대응이 필요함 - 환경 인식 센서 또는 V2X 통신 등을 통해 자동차 주변 상황을 인식하여 운전자에게 위험을 경고하거나, 자동차 스스로 제어를 하여 사고를 예방하거나 회피하는 기술로 차간 거리 제어, 자동 긴급 제동, 사고 회피 등이 있음 자율주행 자동차 기술은 개별 능동 안전 시스템들을 통합하여 제한된 영역에서 자동 차 스스로 자율 주행이 가능하면서 필요 시 운전자의 직접 제어가 가능한 자동 운전 기술로 자동 발렛 파킹, 전용 도로 자율 또는 군집 주행 등이 있음 ISO 표준은 차량의 동적 특성에 따른 까다로운 요구 성능수준을 대처하기 위한 개발, 시험 및 평가 기술의 총합으로서 반도체 설계 시 각 부분별 안전 기법을 도입한 표준임 - ISO-26262는 글로벌 전략을 위해 전장부품 제작에 반드시 따라야 하는 국제 표준으 로 자리를 잡고 있으나 안전과 관련된 부품이 아니면 표준에 해당되지 않음

78 전략제품 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 ISO26262 고신뢰성 확보기술 레이더 니즈 ISO 니즈 전장용 반도체 제조공정 기술 운전자 상태 감지 환경분석 제어용 ECU 설계기술 자동긴급제동 환경분석 자동차 네트워크 설계기술 사고회피 전문가, 환경분석 자율주행 제어기술 자동발렛파킹 니즈 전용도로 자율 또는 군집 주행 전문가 신뢰성 평가기술(AEC-Q100 등) AEC-Q100 니즈 센서 반도체 보행자 인식 환경분석 V2X 통신 니즈 사고예방/회피 반도체 차간거리 제어 전문가 5. 핵심요소기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술에 적합한 분류체계로 수정하고 핵심기술 후보군을 도출함 [요소기술 조정결과] 중분류 최종 요소기술 출처 ISO26262 고신뢰성 확보기술 레이더 전문가, 니즈, 환경분석 전장용 반도체 제조공정 기술 운전자 상태감지 전문가, 니즈, 환경분석 고신뢰성(온도/습도 등) 확보기술 안전주행을 위한 인지/제어 반도체 전문가, 니즈, 특허 대전력반도체 제조/설계기술 자동차용 고전력/고전압 반도체 전문가, 니즈, 특허 제어용 ECU 설계기술 자동긴급제동 환경분석 자동차 네트워크 설계기술 사고회피 전문가, 니즈, 환경분석 자율주행 제어기술 전용도로 자율 또는 군집주행 전문가, 니즈, 환경분석

79 시스템 반도체 중분류 최종 요소기술 출처 고주파 신호처리 기술 상황 데이터를 위한 센서반도체 전문가, 니즈, 특허 센서 네트워크 기술 미디어 처리용 인포테인먼트 반도체 특허 데이터 보안 및 인증 기술 인지/분석/대응기술 전문가, 니즈, 환경분석 신뢰성 평가기술(AEC-Q100 등) 데이터 보안기술 전문가 인포테인먼트 기술 ECU 설계기술 전문가 친환경 자동차 네트워크 설계/제어기술 센서 신호처리 부품 친환경 자동차 부품 정보제공 반도체 기술 전문가 전문가, 특허 전문가, 환경분석 니즈 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함 [핵심기술 선정결과] 중분류 통신 핵심요소기술 레이더 기술 운전자 감시 운전자 상태 감지 기술 상태 감지 안전 주행을 위한 인지/제어 반도체 기술 고전압 반도체 자동차용 고전력/고전압 반도체 기술 사고 예측 사고 회피 기술 자율 주행 전용도로 자율 또는 군집 주행 기술 센서 상황 데이터를 위한 센서 반도체 기술 상황 판단 기술 인지/분석/대응 기술

80 전략제품 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 핵심요소기술 기술요구 사항 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 최종 목표 통신 레이더 기술 전방 감지 25GHz 77GHz 77/25GHz 레이더/ 라이더 운전자 감시 운전자 상태 감지 기술 운전자 상황 파악 눈동자 인식 얼굴 인식 객체 인식 운전자 상태 감시/대응 상태 감지 안전 주행을 위한 인지/제어 반도체 기술 안전 주행을 위한 상태 감지 플랫폼 내 외부 환경 수집 내외부 환경 분석 상태 감지 플랫폼 자동차 상태 감시 고전압 반도체 자동차용 고전력/고전압 반도체 기술 모터 제어 고전압/ 고전력 Power MOSFET IGBT SiC 웨이퍼 SiC MOSFET SiC IGBT 전기 자동차용 고전압 반도체 사고 예측 사고 회피 기술 주위 환경 인지 환경 상태 감지 환경 상태 분석/대응 주위 환경 예측/대응 상황 데이터 분석 자율 주행 전용도로 자율 또는 군집 주행 기술 안전성 확보 차선 인식 물체 인식 UX 기반 플랫폼 자율 안전주행 센서 상황 데이터를 위한 센서 반도체 기술 센서 데이터 분석 CIS 초음파 MEMS 센서 자이로 센서 환경 센서 자율 주행을 위한 플랫폼 상황 판단 기술 인지/분석/대응 기술 상황 예측/분석 /대응 환경 현재 상황 감시 미래 상황 예측 예측/인지/분석/ 대응 플랫폼 상황 판단 플랫폼

81 시스템 반도체 나. 로드맵 기획

82 화합물 반도체 전략분야 현황분석

83 화합물반도체 화합물 반도체 1. 개요 가. 정의 및 범위 - 정의 : Si, Ge 등 단일원소가 아닌 2종류 이상의 원소가 결합하여 반도체 성질을 나타내는 화합물을 이 용한 반도체로 다양한 조합방법과 조성비로 광학 및 초고주파 응용 제품을 만들 수 있음 - 범위 : 다양한 원소의 조합방법과 조성비를 조달해서 목적에 상응하는 여러 가지 화합물 반도체를 만드 는 방법을 포함함 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)등 단일원소로 구성된 단결정 반도체에 비하여, 2종류 이 상의 원소가 결합하여 반도체의 성질을 나타내는 물질을 화합물반도체라고 함 화합물반도체 단위소자와 단위소자를 제조하기 위한 다양한 원소의 조합방법, 조성비 를 조달해서 목적에 상응하는 여러 가지 화합물 반도체를 만드는 방법을 포함함 화합물반도체 소재는 GaAs, InP, GaN, ZnO, SiC, SiGe, GeSbTe 등과 같이 매우 다양 하며 각각 특유한 전기적 특성을 가지고 있음 - 또한 화합물반도체 소자는 high speed, high voltage, high prequency 특성을 나타 내는데 용이함 질화갈륨(GaN)은 우수한 전자 이동성과 보다 강한 파괴 전압, 우수한 열전도 성질의 특징을 지니므로 높은 스위칭 주파수 효율성을 필요로 하는 전력과 라디오 주파수 (RF) 소자에 이상적임 - 현재 질화갈륨(GaN) 파워소자는 대량 생산에 너무 많은 비용을 소모하므로 비표준 생산 공정에 사용되는 소형 직경 웨이퍼로 가공 및 사용됨 나. 주요 제품 화합물반도체를 이용하여 적용하는 분야는 매우 넓지만 전력소자, LED소자, 솔라셀 소자부분에 가장 영향력 있게 사용되며 그 외에도 가전분야부터 조명분야, 군수분야, 자동차분야, 이동통신분야, 전력분야 등 다양하게 적용됨

84 전략분야 화합물 반도체는 두 종류 이상의 원소가 결합을 하여서 반도체의 성질을 갖는 것들로 주기율표의 3족과 5족의 화합물인 갈륨비소 등이 대표적으로 실용화되고 있음 화합물 반도체의 특징은 실리콘에 비하여 고속으로 동작하며 발광 및 수광 기능이 있 으며 내열성과 내방사선성이 있는 반면에 복소의 원소를 화합시켜 결정을 성장시키기 때문에 균질한 결정을 만들기 어려운 점이 있음 - 따라서 고속성이 요구되는 마이크로파용 반도체나 발광다이오드, 반도체 레이저 등 의 실리콘으로 실현하기 힘든 반도체에 사용됨 - 또한 화합물 반도체 적외선에서 가시광선에 이르는 빛을 낼 수도 있고, 레이저를 발 생을 시킬 수도 있음 높은 주파수 대역에서 사용을 할 수 있기 때문에 밀리터파나 마이크로파용의 소자나 광전자 소자로도 사용함 GaN 전자소자는 와이드 밴드갭과 고온안정성 등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력 스위칭 소자로서 사용됨 - GaN 전력소자는 이동통신망 기지국의 전력증폭기로 사용될 경우, 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 전력밀도가 10배 이상 높아 소형화와 경량화를 통해 30% 이상의 전력절 감이 가능하고, 레이더, 위성 등의 송수신 모듈에 사용할 경우, GaAs기반 전력증폭기에 비해 높은 전력밀도(>8배)와 효율(>20%) 특성으로 탑재체의 경량화와 에너지 절감에 크 게 기여함 GaN화합물 전자소자는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온(700 C) 안정성 등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF(Radio Frequency) 전력증폭기와 고전력 스위칭 소자로서 큰 장점을 가짐 현 LED조명에 사용되는 고출력 LED칩은 모두 화합물반도체 기술로 이루어져있고 향 후 효율을 높이기위한 칩도 화합물을 이용하는 방법이 최적의 효과를 나타낼 수 있음 현재 솔라셀 부분은 실리콘이나 박막형태를 이용하지만 광효율이 낮고, 향후 고집적 기술과 고효율을 갖기 위해서는 화합물반도체를 이용한 기술이 필수임

85 화합물반도체 대분류 화합물 반도체 중분류 세부 제품 또는 기술 분류 반도체 소자 특징 전력 소자 고주파 소자 고속 소자 광소자 기타(태양전지 등) [주요제품 분류표] GaN MODFET 고밀도 전력 SiC MESFET, HFET 고온 신뢰성 GaAs MESFET 저가격, 고주파 GaN MODFET 전력증폭 InP HBT, MODFET 고속, 고주파 SiGe HBT 저소비 전력 SiGe HBT, HMOS 고집적 InP HBT, HEMT 고속, 초고주파 InP LD, PD, LED 광통신 GaN LD, PD, LED G, B, White, UV InGaAlP LD, LED Red ZnSe LD, LED - HgCdTe PD, LED 자외선 InGaAsP Tandem Solar Cell 고효율 Chalcogenide Solar Cell, PD, PCM 상변이 자료 : HBT(Heterojunction Bipolar Transistor), HEMT(High Electron Mobility Transistor), LED(Light Emitting Diode), LD(Laser Diode), PD(Photodiode), MODFET(Modulation Doped Field Effect Transistor), PCM(Phase Change Memory), HFET(Heterostructure Field Effect Transistor), 화합물 반도체 산업기술동향분석(2005) 참조 2. 산업현황분석 - 화합물 반도체는 전력소자, LED소자, 솔라셀 소자부분에서 영향력 있게 사용되며 가전, 조명, 군수, 자 동차, 이동통신, 에너지 등 다양한 산업분야로 적용됨 년 1월부터 국내를 비롯해 미국, 중국, 호주, 러시아 등 세계 각 국에서 백열등 규제 영역이 기존 산업용에서 주거용 실내조명으로 확대되면서 LED 조명 산업이 성장세로 접어들 전망임 - 과잉공급 이슈로 인해 경기부진을 겪고 있는 태양전지 산업이 점차 회복될 전망이고, 고효율 화합물 반도체 소재의 연구가 진행 중임 가. 환경분석 (1) 정책(Politics) 촉진요인 산업통상자원부는 2008년 12월 발표대로 2014년 1월부터 국내 시장에서 백열전구의 생산과 수입을 중단한다고 결정됨에 따라 LED 조명 산업은 본격적인 성장세에 접어 들 것으로 전망됨

86 전략분야 비효율적이고 친환경적이지 않은 전구 사용을 금지하고 도시 인프라에 LED를 도입하 려는 정부의 정책으로 LED 조명 활용도가 높아지고 있음 태양광, 풍력, 수소 연료전지 등의 산업화를 위해서 발전량의 일정비율을 신재생에서 지로 공급해야 하는 신재생에너지공급의무화제도(RPS, Renewable Portfolio Standard) 도입에 따른 비용절감을 위한 신기술 개발이 촉진될 것으로 예상되고, 2022년까지 54 조원 규모의 시장이 형성될 것으로 예상됨 오는 2020년까지 조명 전체의 60%를 LED조명으로 교체한다는 LED 조명 2060 계획 을 비롯, 한국 LED 보급협의회의 회원사 및 민간 금융기관의 협력 기존 조명을 LED 조명으로 무상교체하는 '국민 보급형 LED 조명 사업과 서울시의 아파트 주차장 LED 조명사업 이 추진 등 정부 및 민간단체 등에서도 LED조명 보급을 위한 정책 제 안이 활발하게 이루어지고 있음 지식경제부가 세계 4대 소재 강국 진입을 목표로 에너지 반도체용 초고순도 탄화규 소(SiC)를 세계 시장 선점 10대 핵심소재(WPM, World Premier Materials)로 지정하 였고 2010년부터 연구 개발을 진행하고 있음 저해요인 화합물반도체를 새로운 전자의 전송 채널로 활용하고자 하는 연구는 미국/일본/유럽 등에서는 막대한 투자와 함께 일부 현실화 수준에까지 다다르고 있음에 반해, 국내에 서는 거의 관심을 받지 못해 산업계의 관련연구개발이 거의 전무한 상태임 - 관련기술이 차세대 반도체 소자의 주력분야로 떠오르고 있으며 기술 종속에 따른 막대한 기술료 부담이 예상됨에 따라서 국가의 주도하에 차세대 반도체 소자의 연 구 개발이 필요함 화합물 반도체 전자소자의 산업화를 위한 정부차원의 지원은 미흡하여 관련 생산업체 가 극소수이고, 규모와 기술수준에 있어서 세계적으로 경쟁력이 심각한 열세 상황임 (2) 경제요인(Economy) 촉진요인 일본 지진 이후 절전시장의 부상으로 절전형 고효율 반도체 제품에 대한 수요가 증가함

87 화합물반도체 세계적으로 ICT기술의 융복합화로 다기능의 화합물반도체에 대한 시장규모가 증대할 것으로 예측됨 GaN은 발광 소자는 고전력 고온 특성이 뛰어나 전자소자로도 개발되었으며, 신소재 및 신소자의 창출이 기대되고, 큰 시장규모를 가지고 있음 SiC은 세계 시장규모는 작지만 고온동작에 가장 안정적으로 개발되어 지속적인 시장 성장이 전망되고, 국내에서 기본적인 연구개발이 진행되어 향후 GaN과 더불어 시장 확대가 기대됨 조명 전체 시장 규모 중 LED 조명 시장 규모의 비중은 점차 커지면서 2012년 기준으 로 글로벌 조명 시장에서 LED 조명 시장 비중은 15% 이상 수준으로 성장했으며 현 재에도 빠른 성장세를 보이고 있음 저해요인 LED 조명의 높은 가격이 주요 시장 제재요인으로 기관에서 LED를 활용하는데 가장 큰 영향을 미치고 있고, LED를 활용한 제품의 가격 상승은 소비자들이 해당 제품 구 매를 주저하게 함. 건설회사는 LED 비용 부담을 고객들에게 전가할 수 없어 이는 LED 조명을 우선으로 선택할 수 없게 하는 치명적인 약점임 GaAa 반도체의 경우 미국의 Triquint, Vitesse, M/A COM이 세계시장을 차지하고 있 으며, 향후 경쟁기술이 SiGe와 RF-CMOS에 의해 시장이 축소될 가능성이 높으므로 밀리미터파 응용에서의 새로운 시장 창출이 필요함 태양광 전지의 가격 하락으로 인한 저가 경쟁, 셀/모듈 사업의 저수익 구조가 정착되 면서 일정 수준의 수익성이 보장되는 다운스트림 분야의 사업확장 모색, 수요창출형 신기술 개발의 필요성이 증대됨 D램, 낸드플래시 가격 약세와 수요 부진의 장기화에 생산 능력 확대를 위한 신규 설 비 투자가 후순위로 밀리고 업계 전반적 보수 투자 기조에 따른 반도체 시장의 저성 장 기조가 이어질 것으로 예상됨 에너지 절감, 신재생에너지 경향에 따라 SiC 웨이퍼로 제작되는 전력 반도체에 대한 기대 증폭되고 잇으나 제조가 용이하지 못하고 가격이 높으며 공급업체가 적고, 핵심 기술이 특허로 묶여 있음

88 전략분야 (3) 사회요인(Society) 촉진요인 인구성장이나 지속적인 도시화 같은 메가트렌드에 힘입어 세계 조명 시장이 성장하고 있으며, 이에 LED 시장 역시 동반 성장하고 있음 - LED는 건축 면에서 유연성이 높아 도시 작은 주택에 적합한 제품에서도 활용이 가능함 연구소, 대학의 화합물반도체 소자 및 MMIC 제작기술 확보 및 나노소자 특화 팹센 터, 나노 종합 팹센터 등 관련 공공 인프라를 확보함 년 나노소자특화 팹센터와 미국의 세마테크 간 화합물반도체 소자기술개발을 위한 공동 연구사업을 체결하고 5년간 각각 100만 달러와 25억 원을 투입할 예정임 자원 고갈, 환경 보호 등 인류 생존의 문제를 해결하기 위한 당위성 때문에 태양광 산업은 장기적으로는 지속 성장할 것으로 전망됨 이동통신 장비의 전력 효율을 위해 기지국 장비 업체들이 저전력 부품 도입에 나서면 서 GaN 전력증폭기 시장이 고성장세임 - 기존 실리콘 웨이퍼를 사용하는 LDMOS(Lateral Double diffused MOS)전력 증폭기 를 GaN방식 제품으로 대체함 - LTE망 구축에 따라 확산속도가 더욱 빨라질 것으로 기대됨 - 국내 SK텔레콤, LG유플러스, 미국 스프린트, 클리어와이어, 일본 NTT도코노 등이 LTE망에 GaN 기지국을 채택함 저해요인 국내 화합물반도체의 산업기반이 미약하여 외국의 주요 부품업체에 대한 의존도가 높 은 편임 국내 화합물반도체를 전문으로 하는 산업체의 수가 적고, 중소 또는 벤처기업이 대부분이 며, 이러한 산업구조로 인해 고급 인력이 부족한 상태임

89 화합물반도체 (4) 기술요인(Technology) 촉진요인 화합물 반도체 박막태양전지의 가장 효율이 높은 소재인 CIGS(Cu(InGa)Se)태양전지의 기술 연구가 활발함 - 잠재 모듈 효율은 셀효율(19.9%)의 80%수준인 16%까지 기술 개발이 될 것으로 예 상되며, 그렇게 되면 셀 최고효율이 16%인 CdTe 박막태양전지와 20.3%인 다결정 실리콘 태양전지 시장을 압도할 것으로 전망됨 무선 LAN 등 고정 무선통신 및 차세대 이동통신용에 대한 연구개발이 활발하며, 이 동통신산업의 성장으로 무선 응용 반도체는 전체 반도체 시장의 15%를 차지할 것으 로 예상됨 중전력을 요구하며 스위칭속도 중간응용분야에서 IGBT소자의 사용증대로 전력효율성을 높이고 있으며 전력용량이 작으며 스위칭속도가 빠른 응용분야에서는 파워 MOSFET소 자 사용이 증가함 범국가적 역량을 결집하여 세계 최고 수준의 LED광소자 기술확보를 목표로 하는 LED 광소자 그랜드 컨소시엄 사업 실시함 저해요인 국내 산업계에서는 GaN LED/LD등의 광소자에 비해 GaN 전력소자에 대한 연구개 발이 미비한 상태임 국내 장비/재료산업에서 검사 및 조립 등 후공정장비는 국산화가 진행되고 있으나 시 장규모가 크고 첨단기술이 필요한 전공정장비는 선진국의 기술이전 기피로 국산화가 미흡한 실정으로, 부가가치가 높은 전공정장비의 경우 국산화율은 13% 수준에 불과함 SiGe(C)는 세계적으로 대부분의 반도체 기업이 기술을 확보하고 있으며, 미국의 IBM 이 최고의 기술력을 갖고 시장 점유율을 높이고 있음

90 전략분야 [화합물 반도체 분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 - 재생에너지공급의무화제도(RPS) 도입에 따른 신기술 개발이 촉진될 것으로 예상 - LED 조명 206o 계획 실시 및 LED 조명 활용도가 높아짐 - 반도체용 초고순도탄화규소(SiC) 연구개발 진행 - 화합물반도체를 새로운 전자의 전송 채널로 활용하고자 하는 연 구에 대한 지원 미비 - 화합물 반도체 전자소자의 산업화를 위한 지원 미흡 경제 - 화합물반도체에 대한 시장규모 증대 전망 - GaN은 발광 소자는 큰 시장규모를 가지고 있으며, 신소재 및 신소자의 창출이 기대됨 - SiC는 지속적인 시장 성장이 예견됨 - 조명 전체 시장 규모 중 LED조명의 비중이 커지는 추세이 며 빠른 성장세를 보임 - LED 조명의 높은 가격이 제재요인으로 작용 - GaAs 반도체의 경우 시장이 축소될 가능성이 높음 - 태양광 전지의 가격하락으로 저수익 구조가 정착 - 반도체 업계 전반적으로 보수 투자 기조가 예상 사회 기술 - 메가트렌드에 힘입어 세계 조명 시장 성장 - 화합물반도체 관련 공공 인프라 확보 - 태양광 산업은 장기적으로 지속 성장할 전망 - GaN 전력 증폭기 시장의 고성장세 - CIGS 태양전지의 기술 연구 활발 - 이동통신산업의 성장으로 응용반도체시장 성장 예상 - IGBT소자와 MOSFET소자의 사용이 증대 - LED 광소자 그랜드 컨소시엄 실시 - 산업기반 미약으로 외국의 주요 부품업체에 의존 - 화합물반도체 전문기업이 대부분이 중소기업 구조로 고급인력이 부족함 - GaN 전력소자에 대한 연구개발이 미비한 상태 - 전공정장비의 국산화가 미흡 높은 활용도 인프라 확보 시장성장성 수요증가 고효율 고급인력 양성 - 화합물 반도체는 가전, 조명, 군수, 자동차, 이동통신, 에너지 등 다양한 산업분야에 적용되며 성장가능성이 매우 큼 - 재생에너지공급의무화제도 와 LED 조명 2060 계획 에 의해 신기술 개발이 촉진될 것으로 보이나 화합물 반도체 전자소자의 산업화를 위 한 정부 지원이 미흡하여 전략적인 정책 필요 - 화합물 반도체 전문기업이 대부분 중소기업 위주로 산업기반이 미약하고, 고급인력이 부족함 나. 산업특징 및 구조 (1) 산업의 특성 화합물반도체는 실리콘반도체로는 불가능한 특유한 성능을 바탕으로 고속, 고주파, 고 온, 고전력용 특수목적 반도체 소자의 제품군을 생산하며, LED와 같은 광소자, 통신 및 제어용 전자소자의 응용이 각종 통신, 자동차, 항공/우주 분야의 고부가가치 시스 템에 활용됨 국내 화합물반도체의 연구개발은 1980년대 중반부터 시작되었으며 2000년대 초기에 이동통신용 부품인 GaAs, MESFET 전력소자를 국산화한 바 있으며, 이어서 GaN, SiC, SiGe의 반도체에 대한 기초기술과 소자응용에 대해 대학, 연구소에서 추진되어 전문 인력과 연구시설에 대해서는 상당히 갖추고 있음

91 화합물반도체 화합물 반도체 전자소자의 산업화를 위한 정부차원의 지원은 미흡하여 관련 생산업체 가 극소수이고, 규모와 기술수준에 있어서 세계적으로 경쟁력이 심각한 열세 상황임 - 수천억 원에 상당하는 무선-이동통신용 화합물 반도체를 수입에 의존하는 상황임 실리콘공정에 비해 공정이 복잡하여 고도의 설계, 생산기술이 필요하나 메모리 반도 체와 같은 대규모 생산설비가 필요 없고 열에 강하고 동작속도가 빠른 우수한 특성을 가지고 있어 전문 중소기업을 중심으로 생산되고 있음 (2) 산업구조 화합물반도체는 광 및 전기적 특성을 이용하여 전력소자, 고주파소자, 고속소자, 광소 자, 태양전지로 개발되어 사용됨 상용화되는 대표적인 소자군은 발광소자(LED, LD), 고주파-고전력-고온 전자소자(HBT, HEMT, 다이오드), 열전소자, 태양전지, 광센서가 있음 현재 세계적으로 시장 규모가 크고, 기술적으로 미래가 유망한 화합물반도체 전자소 자는 대부분 GaAs(InP), GaN, SiC, SiGe으로 제작됨 MMIC는 설계의 높은 난이도가 요구되지만 전체적인 생산단가의 절감 및 고신뢰성을 바탕으로 한 대량생산의 가능성으로 인하여 점차 RF시스템의 각 분야로 신속한 파급 이 이루어지고 있음 LED(발광 다이오드)는 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화 된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 지금까지 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔음 90년대 중반 이후, 질화갈륨 (GaN) 청색 LED가 개발되면서 LED를 이용한 총천연색 display가 가능하게 되었으며, LED는 우리 생활 곳곳에 자리 잡기 시작함 - 가장 대표적인 예로, 핸드폰의 액정표시소자 (LCD)와 key pad용 back-light를 들 수 있으며, 이외에도 LED를 이용한 display는 2002 월드컵에서 볼 수 있었던 옥외용 총천연색 대형 전광판, 그리고, 교통 신호등, 자동차 계기판, 항만, 공항, 고층 빌딩 의 경고 및 유도등과 같은 다양한 곳에서 사용되고 있음

92 전략분야 LED는 반도체의 빠른 처리 속도와 낮은 전력 소모 등의 장점과 함께, 환경 친화적이 면서도 에너지 절약 효과가 높아서 차세대 국가 전략 품목이라고 할 수 있음 LED 광원은 LCD 디스플레이의 BLU에 적용되면서 급속한 기술 발전과 함께 산업 인 프라를 갖추게 되었고 이를 통해 LED 적용 BLU에서의 원가절감이 이루어지는 한편 LED 광원 및 관련 부품 자체의 가격이 빠르게 하락하면서 LED를 조명 제품에 적용 하고 이를 확산시키고자 하는 시도들이 활성화되기 시작함 [화합물반도체 중심의 연관산업(전후방산업)구조] 후방산업 화합물반도체 전방산업 장비 산업, 제조 산업, 재료 소재 산업 LED 소자, 전력 소자, 고주파 소자, 고속 소자, CIGS 태양전지, LED 조명, 가전기기, 자동차, 통신 산업 3. 시장분석 - 국내 비메모리반도체 분야 세계 시장 점유율이 5.1% 수준으로 선진국과 기술 격차가 큼 - 올해 LED조명의 시장규모가 크게 증가하였고, 향후 전망이 낙관적임 - 기업들의 LED 관련 매출액이 증가하는 추세임 가. 시장현황 및 전망 2011년 255억 달러를 기록한 세계의 화합물 반도체 매출은 2012년에는 270억 달러에 달하고, 이후 연평균 11.9%로 증가하며 2017년에는 475억 달러에 이를 전망이고, 아메 리카 시장은 2012년 매출이 약 52억 달러에 달하고, 이후 연평균 11.4%로 증가하여 2017년에는 88억 달러에 이를 전망임 - 또한 유럽 중동 아프리카 지역(EMEA) 시장은 2012년 매출이 약 85억 달러에 달하 고, 이후 CAGR 14%로 증가하며 2017년에는 164억 달러에 이를 전망임 비메모리반도체의 세계시장 점유율은 미국 58.1%, 일본 18.5%, 한국 5.1%수준에 불과 하여 메모리반도체는 경쟁력을 확보하였으나 비메모리반도체는 선진국과 기술격차 큼 미국의 조사회사인 Strategy Analytics에 의하면, 화합물 반도체 IC에서 최대 시장을 과시하고 있는 GaAs IC의 2012년 시장 규모는 2011년 전년대비 6% 증가의 52억불로 견조한 성장을 지속하고 있음

93 화합물반도체 - 스마트폰이나 태블릿이라는 무선통신기기가 급속히 보급되고 있는 것이 수요를 밀 어주는 주요한 요인임 - 스마트폰이나 태블릿, 모바일 기기는 GaAs IC 시장의 과반을 점하고 있으며, 11년 은 미국 Skyworks solution사가 23%로 Top Share이고, Share 15%를 획득하고 있는 Tri Quint Semiconductior사가 share 12%에 머물고 있었던 RF Microdevices를 제치 고 2위로 부상함 일부 낙관적인 견해들은 향후 3년 내에 글로벌 조명 시장에서 LED 시장 비중이 50% 수준에 달하고 2020년에는 70% 수준까지 성장할 것이라는 전망을 내어 놓고 있음 - 조명 산업의 선두 기업인 필립스는 2012년 기준으로 전체 조명 매출 대비 LED 관 련 매출 비중이 20%를 넘어섬 LED Chip의 수요는 2011년 말을 기점으로 회복 기조에 있는 상황이고, 액정 TV의 염가판으로서 직하형 Black light탑재 Model이 시장 투입되고 있어서, 지금까지는 edge light형이 주류로, 고휘도나 비용도 저감으로 탑재개수가 감소하는 추세였지만 탑재개수가 많은 염가판 지하형의 투입으로 수요가 개선되었음 조명용 LED 패키지 시장 규모는 올해 전년대비 18.5% 성장한 35억 달러를 기록하고, 오는 2015년까지 57억 달러 수준으로 성장할 것으로 예측됨 Yole Development사의 시장분석 자료에 따르면 2011년 고전력용 GaN 전력소자시장 은 250만 달러 이하였으나, 2012년에는 거의 1,000만 달러까지 성장하고 2016년에는 5 억 달러에 이를 것으로 전망됨 스마트폰은 2012년 4분기 모바일 시장에서 45%를 차지하며 모바일 시장을 이끌었고 2013년에는 더 많은 비중을 차지할 것으로 기대되면서 화합물반도체 산업 또한 비중 이 높아질 것으로 예상됨 EU정책에 따른 유럽 국가의 고효율 조명 제품에 대한 수요 확대로 고효율 LED에 대 한 시장성 증대가 기대됨 - 독일의 EnLight(Energy Efficient and Intelligent Lightening Systems)프로젝트는 에 너지 소비를 40%까지 줄이는 것을 목표로 하고 있음 화합물 반도체 관련 품목 시장현황 및 전망을 보면 고전력소자, 고효율 LED칩, 고효 율 솔라셀 모두 세계 시장과 국내 시장에서 10% 이상의 높은 성장률을 보여 시장 규 모가 확대될 것으로 예상됨

94 전략분야 [화합물 반도체 관련 품목 시장현황 및 전망] 구분 주요품목 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 고전력소자 6,260 7,012 7,720 8,561 9, % 세계 시장 고효율 LED칩 3,765 4,191 4,610 5,158 5, % 고효율 솔라셀 2,635 2,938 3,243 3,626 4, % 소계(상위3개품목) 12,660 14,140 15,573 17,346 19, % 고전력소자 6,915 7,686 8,349 9,295 10, % 국내 시장 고효율 LED칩 4,163 4,585 5,029 5,617 6, % 고효율 솔라셀 2,886 3,183 3,457 4,024 4, % 소계(상위3개품목) 13,964 15,455 16,835 18,936 21, % 자료 : Data obtained through primary and secondary research with our partner firms and the following URLs datagroup.asia, lucintel.com, berginsight.com, strategicmarketingassociates.com, futurehorizons.com, strategyr.com, zeefer.org, euromonitor.com, marketsandmarkets.com 나. 무역현황 화합물 반도체 증폭기의 수출현황은 2007년 5,416만 달러에서 2012년 1,859만 달러로 50%이상 감소하였고, 수입현황 또한, 2007년 1억 7,352만 달러에서 2012년 8,629만 달 러로 감소한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 에서 2012년 0.645로 감소하였음 트랜지스터의 수출현황은 2007년 2억 7,382만 달러에서 2012년 5억 1,253만 달러로 약 두배정도 증가하였고, 수입현황 또한, 2007년 51억 3,023만 달러에서 2012년 57억 8,407만 달러로 증가한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 에서 2012년 0.277로 상승한 것을 확인할 수 있고, 2009년 수출금액이 크게 감소하면서 0.661을 기록하며 수입특화상태에 가까웠던 것을 확인 할 수 있음 다이오드의 수출현황은 2007년 1억 7,108만 달러에서 2012년 2억 4,219만 달러로 증가 하였고, 수입현황 또한, 2007년 3억 9,168만 달러에서 2012년 5억 2,662만 달러로 증가 한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 에서 2012년 0.370로 소폭 상승한 것을 확인할 수 있음 기타개별소자반도체 수출현황은 2007년 2억 2,939만 달러에서 2012년 6억 3,671만 달 러로 두배 이상 증가하였고, 수입현황 또한, 2007년 7억 6,849만 달러에서 2012년 12 억 3,179만 달러로 크게 증가한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 0.540에서 2012년 0.318로 상승하였지만 여전히 수입 의 존도가 높은편임

95 화합물반도체 [화합물 반도체 관련 제품 품목별 수출입 현황] (단위:천불(USD1,000),톤(TON)) 품목 구분 화합물반도체 증폭기 트랜지스터 다이오드 기타개별소자반도체 수출중량 수출금액 54,167 51,588 32,905 21,510 22,375 18,593 수입중량 수입금액 173, , , ,992 92,170 86,292 무역지수 -119, , ,751-89,482-69,796-46,333 무역특화지수* 수출중량 4,721 4,673 4,264 7,178 8,094 7,290 수출금액 273, , , , , ,530 수입중량 수입금액 , ,385 75,164 72,407 무역지수 197, , , , , ,121 무역특화지수* 수출중량 1,155 1,191 1,108 1,250 1,636 1,692 수출금액 171, , , , , ,198 수입중량 3,226 3,098 3,167 4,087 3,722 3,146 수입금액 391, , , , , ,629 무역지수 -220, , , , , ,431 무역특화지수* 수출중량 1,901 3,611 3,504 6,590 6,683 4,302 수출금액 229, , , , , ,713 수입중량 4,000 5,053 2,535 6,152 6,046 3,896 수입금액 768, , ,080 1,116,986 1,313,959 1,231,798 무역지수 -539, , , , , ,085 무역특화지수* * 무역특화지수=(상품의 총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로 산출되며, 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며 1이면 완전 수출특 화상태를 말함. 지수가 1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만 한다는 뜻 다. 글로벌 수출입 유망 품목 글로벌 수출입 유망품목 조사는 전략분야별 수출입 유망품목 발굴을 통해 기술경쟁력 과 수출성장 잠재력이 우수한 중소기업을 지원하기 위한 목적으로, 2013년 글로벌전략 기술개발사업과 연계하여 수행되었음 무역특화지수, 시장성장률 등의 종합적 지표를 기준으로 수출유망품목, 수입대체품목, 수출 수입형 품목의 세 가지 품목군을 도출함 화합물 반도체는 그레핀 첨가물 품목으로 수입대체, 실리콘 웨이퍼 품목이 수출유망 품목으로 선정됨

96 전략분야 라. 업체동향 (1) 해외업체동향 세계 2위 폴리실리콘 미국업체인 햄록이 태양광 시장의 불황으로 태양광용 폴리실리콘 생산량을 축소함에 따라 1위 업체인 바커와 3위 업체인 OCI가 시장을 주도할 것으로 전망됨 중국 태양에너지업체인 GCL폴리에너지와 잉리솔라가 전략적 협력을 통하여 불황에 공동 대응하고 상호협력을 통해 효율을 극대화 할 것으로 전망됨 [해외 주요 태양광기업의 생산능력] (단위 : 톤, GW) 기업명 나라 폴리실리콘 잉곳/웨이퍼 셀 모듈 Wacker 독일 52, Tokuyama 일본 20,000 SOLAR WORLD 독일 First Solar 미국 SUNEDISON 미국 4, Canadian Solar 캐나다 GCL 중국 65, JA Solar Holdings 중국 Jinko solar 중국 Yingli 중국 LDK SOLAR 중국 17, Trina Solar 중국 자료 : 각 사 공시 자료, 업계자료 일본 히타치케이블은 사파이어 기판 위에서 고품질 갈륨 나이트라이드(GaN) 단결정 박막을 성장시키는 GaN 템플릿의 양산 신기술을 개발함 에너지 효율적인 전자 제품을 위한 고성능 실리콘 솔루션 제조사인 온세미컨덕터가 2012년 차세대 질화갈륨(GaN) 온 실리콘(Si) 파워 소자 개발 협력을 위해 벨기에의 선도적인 나노일렉트로닉스 연구 센터인 아이멕과 멀티 파트너 산업 연구 개발 프로 그램에 합류했음 - 아이멕의 연구 프로그램은 표준 고생산성 200mm 팹을 통해 가공이 가능한 200mm 질화갈륨 온 실리콘 웨이퍼를 성공적으로 생산하였으며 저비용 공정에 제2의 필수 조건인 표준 CMOS 공정과 툴에 부합되는 가공 공정도 개발함

97 화합물반도체 전통 조명에서뿐만 아니라 LED 조명에서도 가장 역량 있는 기업으로 손꼽히는 필립 스는 유럽의 카펫 제조업체 데소(Desso)와 협력하여 LED 조명을 탑재한 발광 카페 트 를 개발하고 있음 - 필립스는 LED 핵심 부품과 고객/유통 채널 모두의 역량 강화를 통해서 2012년 LED 세트 조명 시장에서 시장점유율 1위(약 15%로 추정)를 점하고 있음 루비콘 테크놀로지는 고광도 LED분야와 관련하여 사파이어 기판 및 웨이퍼 생산을 위한 장비에 투자함으로써 경쟁력을 높일 계획임 무선 주파수 솔루션 부문 선도업체인 아나디직스는 독자적인 설계 구조를 기반으로 동급 최고 수준의 질화갈륨(GaN) 라인 증폭기를 출시함 도시바는 미국 조명 업체인 브릿지룩스의 백색 LED 기술 자산을 인수하고 관련 연구 개발(R&D) 인력을 흡수하는 계약을 체결하고, 질화갈륨 온 실리콘(GaN-on-Si)기반 LED 제품을 출시함 브릿지룩스는 1000루멘 이하의 상업용 및 가정용 조명 시장에 적합한 칩 온 보드 (Chip-on-board)타입의 LED어레이 신제품을 출시함 LED칩 유기화학증착장비(MOCVD)업체인 미국 비코는 LED 강국으로 떠오른 국내 기 업들과 긴밀한 공조체제를 구축하기 위해 한국에 연구개발(R&D)센터를 설립함 LED 패키지 시장의 수요가 회복되면서 후방 산업인 사파이어 잉곳 업체들은 대부분 가동률이 크게 증가했으며 추가 투자 및 증설을 추진하여 생산 능력을 강화할 계획임 (2) 국내업체동향 OCI는 태양광사업부문과 관련하여 미국 텍사스 주, 샌안토니오에 400MW 규모의 CPS Energy Project를 실행하고 있으며 2013 ~ 2016년 동안 5단계에 걸쳐 총 4년간 12억 불의 투자자금이 소요될 예정임 - 국내에서도 400MW 규모의 발전사업에 대한 MOU를 체결함 웅진에너지는 세계 최고 수준의 단결정 잉곳 품질을 인정받으며 미국 선에디슨과 1.2GW 규모의 대규모 잉곳 공급계약을 체결함

98 전략분야 삼성전자는 사파이어 웨이퍼보다 생산 원가를 낮출 수 있는 질화갈륨 온 실리콘(GaN -on-si)웨이퍼 생산 라인을 구축할 계획임 삼성전자(SEC)는 신사업으로 선정한 태양전지 사업의 방향을 선회하여 기존 태양전지 생산라인을 매각하고 외주 생산시스템으로 전환하여 태양광 산업에서 투자를 줄임 - 대신 고급기술로 꼽히는 박막형 태양전지를 중장기 연구과제로 전환하고 연구개발 에 집중할 방침임 서울반도체는 일본 LED 조명 제조업체 버바팀이 개발한 질화갈륨(GaN)기판을 활용 해 동일 면적에서 5 ~ 10까지 밝은 빛을 낼 수 있는 LED 엔폴라 기술을 적용한 LED 조명을 출시함 GaN 트랜지스터 증폭기를 국내에서 처음으로 개발한 벤처기업인 RFHIC는 미국 노 스캐롤라이나주의 모리스빌에 공장을 매입하고 클린룸과 SMT테스팅, R&D랩 시설을 갖춰 생산체계를 한국과 미국으로 이원화 생산함 - RFHIC는 LTE 기지국 장비용 증폭기나 레이더용 증폭기 등으로 2011년 약 365억 원 매출을 달성함 2013년 LED 전문기업 루멘스가 개발한 교류 직접 구동 LED 제품은 100와트(W)급 LED 등을 모듈 2개로 구현할 수 있으며 별도의 컨버터가 필요 없어 기존 제품보다 소비전력과 원가를 낮출 수 있고 수명이 길어졌음 LCD 및 LED 공정장비 전문기업인 탑엔지니어링은 LED 생산용 핵심장비인 유기금속 화학증착장비 개발을 완료하여 기존 LED 생산 패키징 장비뿐만 아니라 LED 장비 토 탈 솔루션을 제공할 수 있는 환경을 갖춤

99 화합물반도체 중분류 주요 제품 대기업 중소기업 중소기업 주요 참여영역 화합물 반도체 화합물 반도체 소자 LED 소자 [화합물 반도체 주요 제품의 국내 업체 현황] 삼성, LG, 일진, 사파이어테크놀로 지, 동진쎄미켐 삼성, LG, 서울반도체, 일진, 동부엘이디, 루멘스 TPS, 루미지엔테크, 그랜드텍, 유니모포트론, 대주전자 우리이티아이, 대진디엠피 LED 산업용 GaN 화합물 소재화 기술 GaAs 계열의 화합물 재료 기술 기판용 단결정 제조 기술 (SiC, GaN bulk) 백색광 LED용 형광체 합성 기술 봉지제 및 렌즈 소재기술 가시광(RGB) LED, 적외선(IR) LED, 자외선(UV) LED, 백색 LED 소자, 고출력LED, 고효율 LED, COB 패키지, SMD패키지, 고방열 패키지 중소기업 중소기업 참여 정도* 점유율* 고속소자 삼성, LG 광전자 MESFET, MEMT, FET,HBT 고주파 반도체 삼성, LG, 효성 HMIC, MMIC, MOSEFT, BJT, BiCMOS, HBT, 인덕터, 캐패시터 태양전지 웅진에너지, STX솔라에너지 에스에너지, 신성솔라에너지, 솔라이텍, 글로실 Solar Wafer, 태양전지모듈, 태양전지 충전기 * 중소기업 참여정도와 점유율은 주요제품 시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 (낮은 단계:, 중간 단계(,, ) 높은 단계: ) 마. 기업니즈조사 화합물 반도체 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 제품 현황을 살펴보면 다음과 같은 제품을 개발하고 있음 - 제품으로는 광통신 표면방출 레이저, 화합물반도체기판(GaN) 및 화합물 반도체 Template(GaN, AlN, AlGaN Template), 반도체용 전구체, LED, Reciver Modules, FPCB(연성인쇄회로 기판), 화합물 반도체용 웨이퍼 소재, WDM-PON용 광송신 소 자, CWDM용 초고속변조 소자, 광소자, 레이저 다이오드 - 기술로는 어레이형 광원개발, LED용 기판개발, 반도체용 전구체 합성 및 제조기술, 고출력 자외선 LED 개발, 차세대 디스플레이 모듈용 FPCB 및 소재개발, 화합물 반 도체 가공기술 개발, 화합물 반도체 광소자 제작 공정 기술, 동작인식 센서용 레이 저다이오드 개발 등이 있음

100 전략분야 또한 화합물 반도체 분야 중소기업의 니즈분석을 통해 향후 주요생산제품을 살펴보 면, 다음과 같은 제품의 개발에 대한 니즈가 많음 - 제품으로는 광통신 표면방출 레이저, UV용 GaN & AlN TEMPLATE, 반도체용 전 구체, LED, RC-M, MPCB, 화합물 반도체용 기판, 소재, 10G 비냉각 분포궤환형 초 고속 소자, 고출력 레이저 다이오드 모듈 등이 있음 - 기술로는 광통신용 양방향 Quadplexer 개발, UV 파장용 LED용 기판개발, 반도체용 전구체 합성 및 제조기술, 고출력 자외선 LED 개발, 고출력 신광원 부품용 방열소 재 개발(Development of enhanced thermal management materials for high power LED), 화합물 반도체용 가공기술 개발, 소자설계 기술, 에피기술, 칩제작 기 술, 패키징 기술, 펌핑용 고출력 레이저다이오드 개발 고에너지 레이저다이오드 모 듈 개발 등이 있음 바. R&D 현황분석 삼성전자는 Cree의 상용 GaN HEMT를 사용하여 기지국/중계기용인 2GHz 대역 20W GaN 증폭기를 개발함 포항공대에서는 Nitronex사의 GaN HEMT를 사용하여 2.14GHz에서 출력전력 40.7dBm의 특성을 갖는 Doherty 증폭기와 Cree사의 GaN HEMT를 이용하여3.5GHz에서 45.6dBm의 출력전력을 갖는 전력증폭기를 발표함 향후 실리콘 반도체 기반 MOSFET 기술의 물리적 한계를 대체 극복하기 위하여 전기 적으로 우수한 특성을 갖는 화합물반도체 기반의 III-V MOS 반도체에 관심이 증대되 고 있음 2011년 ETRI는 무선통신 핵심부품인 GaN(질화갈륨)고출력 증폭기 MMIC팁을 국내 최초로 개발함 - 이전까지 국내 생산이 이루어지지 않은 미개척 분야로 해당 반도체 팁 전량을 해외 로부터 수입해야 하는 등 국내 부품산업 중에서도 대표적인 무역적자 분야였음 - 무선통신시스템, 위성통신시스템 및 첨단 레이더 등에서 전파를 송신하는 출력단을 구현하는데 활용 가능하며 특히 고출력 및 고효율이 요구되는 마이크로파대 고주파 부품 분야에 활용도가 높음

101 화합물반도체 2013년 6월에는 고출력 RF(무선 주파수) 전력 트랜지스터 글로벌 업체인 프리스케일 반도체가 높은 데이터 전송량을 제공하며 다수의 동시 사용자를 지원할 수 있어 전 세계에서 가장 선호되는 LTE 주파수 대역인 2.3/2.6GHz의 TD-LTE 기지국 전용으로 설계된 여섯 가지의 새로운 에어패스트(Airfast) 고출력RF 솔루션을 발표함 - 더욱이 2012년 후반기에 중국 정부가 2.3/2.6GHz의 주파수 대역을 중국 TD-LTE 기 술의 배치 및 적용에 할당하겠다고 발표함에 따라 막대한 성장 기회가 열림 2010년부터 선박용 레이더시스템 개발 컨소시엄(울산 중소기업 종합 지원센터를 총괄 주관으로 ETRI, 현대중공업, 에이스테크놀로지가 참여)을 통해 `선박의 안전 항해를 위한 근 원거리 레이더 시스템 개발 및 상용화` 과제를 맡아 레이더시스템 개발과 이 에 필요한 핵심소자의 국산화를 추진함 년에는 미국, 일본, 유럽 등 몇 개 국가만 보유하고 있는 질화갈륨(GaN) 기반의 고출력 전력소자 기술의 국산화를 완료함 - 선박용 레이더 시스템의 주요 장치인 전력증폭기 (SSPA)의 핵심 요소로 디지털 레 이더 성능의 중요한 역할을 하며, 이번 고출력 전력소자가 장착된 레이더 시스템 개 발로, 관련 업계는 2015년 이후 연평균 2억3,500만 달러의 매출 증대가 가능할 것이 며 2014년 이후 연평균 140여 명의 직 간접 고용 창출 효과도 기대됨 국내연구진은 산업자원통상자원부의 산업 원천 과제인 고효율 조명용 광반도체 기술 개발 연구가 진행되어 LED의 효율을 올리고 기판의 휨 문제를 해결할 수 있는 신개 념 공정을 개발함 한국전자통신연구원에서는 2012년 6월 현재 자체 보유한 4인치 화합물 반도체 팹과 GaN 공정 및 설계기술을 활용하여 S-/C-/X-band용 고출력 전력소자를 개발하였음 미국의 경우, 정부주도형으로 2003년부터 2010년까지 WBGS-RF(Wide Band Gap Semi conductor for RFapplications) 프로젝트를 통하여 전력부가효율 >60%,전력밀도 >9W/mm(10GHz), 평균수명(MTTF: Mean-Time-To-Failure) >107시간(150 C), 수율 >80%의 GaNon SiC 기반 전력증폭기를 개발함 년부터2014년까지 NEXT(Nitride Electronic next-generation Technology) 프로젝 트를 수행하고 있으며 고항복전압의 아날로그-혼성 신호와 차세대 디지털 GaN 회 로용 고성능 신소자 개발이 목표임 유럽연방 7개국 29개 그룹을 중심으로 2005년부터 2009년까지 KORRIGAN(Key Organization for Researchin Integrated Circuits in GaN Technology) 프로젝트를 통 해 S-/X-band 고출력증폭기(HPA: High Power Amplifier)와 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amplifier) 및 스위치 MMICs를 개발함

102 전략분야 년부터 2014년까지 수행 중인 MANGA(Manufacturable GaN Technology) 프로 젝트는 영국, 프랑스, 이탈리아, 스웨덴, 독일 등 5개국 14기관이 참여하며 4인치 AlGaN/GaN on SiC 양산기술 개발이 목표임 LG전자는 결정질 태양전지 모듈 라인 양산과 더불어 박막 태양전지까지 포트폴리오 를 다양화하는 계획을 세우고 2015년까지 1조 원을 투자할 계획임 - 또한 미국 최대의 태양광 전시회인 2010 Solar Power International(SPI)를 통해 에 너지 효율을 높인 셀 72개를 결합한 '310W 고효율 모듈'과 반도체 공정에 쓰이는 이온반응식각(RIE) 기술을 적용해 광변환 효율을 높인 'RIE 모듈'을 공개했고, 세계 최고 수준의 에너지 효율인 11.1%를 달성한 아몰포스(a-Si) 박막태양전지 기술도 처 음으로 소개함 많은 기업들에서 다양한 형태의 CIGS 태양전지 상업화 기술을 개발 중이며 국내에서 는 유리기판을 활용하는 LG이노텍과 Teliosolar의 증발법(evaporation)과 삼성전자의 2단계 공정(precursor-reaction)법의 상용화 개발이 진행 중임 - 중소기업인 (주)대양금속에서 스텐레스 스틸 코일을 이용한 롤투롤(roll-to-roll) 유연 CIGS 태양전지 상업화 생산을 선언함 삼성전자는 올해 5월에 그룹 차원에서 태양전지 부문에 2020년까지 누적 6조 원을 투 자키로 결정하고, 매출 10조 원, 고용창출효과 1만 명이 목표임 - 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 방식, CIGS 방식 등 박막형 태양전지 기술에 대한 연구개발 을 진행 중으로 반도체와 LCD 사업을 통해 얻은 노하우를 바탕으로 광변환 효율 향상이 기대됨 미국 스탠포드 재료 에너지 연구소(Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SIMES)의 연구진은 기존 태양전지보다 광전 변환효율이 약 100배 향상된 태양전지를 개발함 - 광자 향상 열 이온 방출 기술(Photon Enhanced Thermionic Emission, PETE)'을 태 양전지에 적용하여 효율을 증대시킴 III-V 반도체 나노와이어의 대면적 제조기술이 한국과 미국 연구팀에 의해 공동 개발됨 - 한국 울산과학기술대학교와 미국 일리노이즈 대학은 금속-유기 화학 기상 증착을 사 용해서 웨이퍼 크기의 실리콘 위에 구조적 및 조성적으로 동일하고 공간적으로 균 일한 3원계 InAsyP1-y 나노와이어를 에피택셜하게 합성할 수 있는 새로운 방법을 개발함

103 화합물반도체 울산과학기술대학교 공동 연구팀은 화합물 반도체 나노선을 이용한 웨이퍼 스케일의 대면적 합성 기술을 세계 최초로 개발함 - 이 연구는 나노 소재기술개발사업의 지원을 받아 수행되었으며, 나노분야의 세계적 인 과학저널인 ACS Nano 온라인 판에 게재됨 ETRI와 미국 세마텍은 차세대 반도체 소자와 관련한 연구 협력협정(MOU)를 체결하 여 MBE/MOCVD를 이용한 HEMT 및 MOSFET용 화합물반도체 에피기술 개발, III-V 전자소자 및 광소자 측정 기술 개발 등을 공동 추진할 계획임 4. 시사점 및 제언 세계적으로 ICT기술의 융복합화로 다기능의 화합물 반도체 시장규모가 증대 될 것으로 예상 되지만 국내 정부차원의 지원은 미국, 일본, 유럽 등의 막대한 투자에 비해 미미한 수준임 2014년 1월부터 백열전구의 생산과 수입을 중단과 LED 조명의 활용도가 높아짐에 따 라 LED 조명 산업이 본격적인 성장세로 접어들 것으로 전망되며, 또한 LED 조명 2060 계획 으로 인해 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상됨 세계 태양광 시장의 재편과 국내 신재생에너지공급의무제도 도입에 따라 과잉 공급으 로 불황이 장기화 되었던 태양광 산업이 점차 회복세로 돌아서는 추세이며, 국내 태 양광 기업들이 중국 업체들과 경쟁하기 위해선 퍼플오션 전략을 취할 필요가 있음 [화합물 반도체 전략제품 후보군] 분류 제품 설명 전략제품 출처 GaN 고전력소자 GaN화합물 전자소자는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온(700 C)안정성 등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF(Radio Frequency) 전력증폭기 와 고전력 스위칭 소자로서 큰 장점을 갖고있음 전문가 화합물 반도체 고효율LED칩 현 LED조명에 사용되는 고출력 LED칩은 모두 화합물반도체 기술로 이 루어져있고 향후 효율을 높이기위한 칩도 화합물을 이용하는 방법이 최 적의 효과를 나타낼 수 있음 니즈, 환경분석 고효율 솔라셀 현재 솔라셀 부분은 실리콘이나 박막형태를 이용하지만 광효율이 낮음. 향후 고집적기술과 고효율을 갖기 위해서는 화합물반도체를 이용한 기 술이 필수임 전문가, 니즈 상기 전략제품 후보군을 바탕으로 전략제품 종합검토 위원회와 전략제품 확정회의를 통해 후보군제품에 대한 검증 및 조정을 진행하여 최종 전략제품을 선정

104 화합물 반도체 전략제품 현황분석 - 고주파 소자 - LED 소자 - 고속 소자 - 화합물 반도체소자

105 화합물반도체 고주파 소자 1. 개요 - 정의 : 이동통신기술의 핵심인 고주파 반도체 소자는 통상 GHz대 이상의 고주파수 대역 신호를 고속 처 리할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파 소자 중 반도체 공정을 이용하여 제작된 반도체 소자를 총칭함. 일반적으로 고주파 반도체 소자는 전력 소모가 적고 빠른 속도의 구현에 유리한 반도체 소자를 이용하여 고속동작이 가능한 반도체 소자를 구현하는 기술임 - 범위 : Si, Ge 등 단일원소가 아닌 2종류 이상의 원소가 결합하여 반도체 성질을 나타내는 화합물을 이 용한 반도체로 이루어진 소자로 조합방법과 조성비로 광학 및 고주파수 특성을 나타냄. 전력소 자 부분에 가장 영향력 있게 사용되며 가전, 군수, 자동차, 이동통신분야, 네트워크 산업 등에 다 양하게 적용됨. HMIC, MMIC, MOSEFT, BiCMOS, BJT, HBT, 인덕터, 캐패시터 등이 해당됨 가. 정의 및 필요성 위성 및 정보통신 분야에 있어서 정보통신기술 발달과 함께 다양한 미디어가 나타나 기 시작했고, 공간적 시간적 제약에서 벗어날 수 있는 무선 및 이동통신에서도 이런 다양한 미디어가 요구되기에 이르렀으나 기존의 무선 및 이동통신 주파수 대역에서는 현재 사용자가 원하는 만큼의 충분한 정보를 제공할 수 없음 무선통신시장이 활성화되면서 무선통신 시스템이 대중화되었고, 사용자가 급속히 늘 어나게 됨에 따라 대량의 통신용량을 수용하기 위해 사용 주파수가 점차 높아지고 있 음. 이와 같이 무선통신 시스템의 활성화와 고성능 통신 시스템의 요구는 초고속 고 주파 반도체 소자의 필요성을 야기하게 됨 이동통신을 무선통신의 기술발전 단계로 구분할 때 제1세대는 아날로그 이동통신, 제 2세대는 디지털 이동통신, 제3세대는 IMT-2000의 차세대 통신으로 구분되며, 해를 거 듭할수록 새로운 기술을 이용한 서비스가 제공되고 있음 정보화 사회의 통신수단인 무선통신기술에서 신호를 주고받는 기능을 하는 송수신 부 품은 가장 중요한 부품의 하나로 시스템의 성능을 좌우하므로 시스템의 경쟁력을 확 보하기 위해서는 부품의 집적화에 의한 소형화와 저격화가 요구되는 한편, 고기능화 가 요구되고 있음

106 전략제품 GaN 반도체는 실리콘이나 갈륨비소와 비교하면 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안 정성 (700 C) 등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반 도체 응용에 큰 장점을 가짐 - 고출력용 GaN RF 전력증폭 소자의 전력밀도는 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 10배 이상 높아 제품의 소형화와 경량화를 통하여 30%이상의 전력절감이 가능함 레이더, 위성 등 송수신 트랜시버 모듈에 GaN 전력증폭기를 이용할 경우 기존 GaAs 기반 전력증폭기에 비하여 높은 전력밀도(>x8)와 효율(>20%)특성으로 인하여 모듈 크 기를 50%이상 줄임과 동시에 경량화를 이룰 수 있음 나. 범위 및 분류 GaN 반도체 소자는 크게 전자소자와 광소자로 분류할 수 있으며, 전자소자는 다시 전력전자용 스위칭 소자와 통신용 마이크로웨이브 소자로 나눌 수 있음. 광소자의 응 용 분야는 조명용 하이브리드 LED나 레이저 다이오드, 휴대전화기, 자동차 등이 있음 전자소자의 응용 분야는 먼저 고주파 통신용으로 그 중 고출력, 고효율 GaN 전력증 폭기는 이동통신 기지국, 위성통신, 선박 및 군수 레이더용 송수신 모듈의 핵심소자임 - 고속 및 저손실 전력전자 분야에서는 가전제품, 산업체, 자동차, 그린에너지 시스템 에 필요한 인버터 또는 컨버터를 구성하는 트랜지스터나 다이오드로 사용됨 - 고주파소자 응용 분야 이외에도 고온, 고압에서 안정적인 GaN 반도체 특성을 이용 하여 극한환경에서 작동하는 센서 소자로도 활용분야를 점점 넓혀가고 있으며, 수소 가스 센서와 바이오 센서 응용을 위한 연구도 진행 중임 고주파 반도체 소자는 셀룰러 휴대전화기, PCS 등 기지국과 단말기간의 통신을 이용하는 이동통신, 위성체와 지구국 또는 위성체와 이동단말기간의 통신을 이용하는 위성통신, 전화 국과 전화국 방송국과 중계국 등 고정된 지역 간의 통신선로를 이용하는 국간통신, PC와 PC, PC와 프린터 등 컴퓨터 주변기기를 서로 연결하는 무선 LAN 등의 무선통신뿐만 아니 라 케이블 TV망을 이용하는 유선통신, 광 케이블을 이용하는 광통신에도 사용되고 있음 고주파 반도체 소자로 제작할 통신 시스템의 주파수 대역에 대하여 살펴보면 3GHz 이 하의 주파수를 사용하는 이동통신 시스템으로는 기기설비 통신 시스템인 무선 LAN 및 무선 전화망과 개인용 이동통신 시스템인 휴대전화기, 개인휴대통신, 위성이동통신 및 가정용 RF 및 Bluetooth 등이 있음

107 화합물반도체 - 30GHz 대역에서는 다지점 분배서비스, 전화국간의 통신접속장치, 인공위성을 이용한 직접위성방송, 컴퓨터 사이의 고속정보 전달을 위한 WLAN 장치 등이 있음 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 고주파소자 RF POWER POWER ELECTRONICS MOSEFT, BiCMOS, BJT, HBT, 인덕터, 캐패시티 HMIC, MMIC, [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 고주파소자 고주파용소재 고주파용부품 GaN 기판, SiC, ZnO MOSEFT, BiCMOS, BJT, HBT, 인덕터, 캐패시티 고주파모듈 구동모듈, 제어모듈

108 전략제품 2. 산업 및 시장 분석 - 고주파용 GaN 전력소자 시장은 Strategy Analytics사에 의해 발표된 시장예측 자료에 의하면 현재 군수 분야가 가장 많은 점유율을 갖고 있으나 민수 분야로 시장이 확대되어 2014년에는 전체 규모로 약 3.8 억 달러의 시장이 형성될 것으로 보고 있음 년 전체 GaN 소자 시장에서 군수 분야가 46%를 차지할 것으로 예측함. 2013년에는 GaN 전력소자 의 생산품질관리에 집중하던 것이 생산단계로의 도약이 이루어져 칩 생산업체의 연간매출이 5000만 달 러까지 상승할 것으로 예상됨 - 무신통신 등의 RF 시장에서 고주파용GaN 전자소자의 시장은 2014년 1억 달러 이상으로 성장하고 140 만 개의 전력증폭기가 소요될 것으로 보고 있음. 국내 군수용 고출력 전력증폭기 시장과 관련하여 대전 차 탑재 레이저 레이더의 국산화 대체, 위치추적 및 근거리 물체 포착 센서 개발 등 초고가 무기 체계 국산화 및 정밀 군수용품에 대한 수요발생으로 새로운 시장이 계속 확대되는 양상임 가. 니즈 분석 고주파용 GaN전력소자 군수분야에서 민간분야로의 확대 è 시장니즈 1 : GaN전력소자 민간분야 사용 GaN 전력소자 시장은 크게 군수, 무선통신망, 고전력 및 케이블 TV/위성통신 분야로 나눌 수 있는데, 2010년 Strategy Analytics사에 의해 발표된 시장예측 자료에 의하면 현재 군수 분야가 가장 많은 점유율을 갖고 있으나 민수 분야로 시장이 확대되어 2014년 전체 약 3.8억 달러의 시장이 형성될 것으로 보고 있음 - 즉, 2014년 전체 GaN 소자 시장에서 군수 분야가 46%를 차지할 것으로 예측하고, 민수 시장 분야는 무선통신망에 사용되는 전력증폭기 요구에 의해 주도되어 성장하고 있음 자료 : Strategy Analytics, 2010 [고전력 GaN 소자시장 예측]

109 화합물반도체 고주파용 GaN 전력소자 생산품질 관리에서 생산단계로의 도약 è 시장니즈 2 : GaN 전력소자 생산단계 도약 2013년에는 GaN 전력소자의 생산품질관리에 집중하던 것이 생산단계로의 도약이 이 루어져 칩 생산업체의 연간매출이 5000만 달러까지 상승할 것으로 예상됨 년 IR(International Rectifier)사와 EPC(Efficient Power Conversion)사가 GaN 전력소자의 주요 공급업체이나 2015년 600V 이상의 항복전압을 갖는 전력소자가 널 리 사용되면 6인치 웨이퍼 기준으로 십만 장 이상의 수요가 발생하여 12~15개의 업 체가 시장을 공유할 것으로 예측됨 - 무신통신 등의 RF 시장에서 GaN 전자소자의 시장은 2014년 1억 달러 이상으로 성 장하고 140만 개의 전력증폭기가 소요될 것으로 보고 있음 자료 : Electronic Design [고주파용 GaN 양산을 위한 베이스웨이퍼별 추이] 초고가 정밀군수용품 수요발생으로 새로운 시장 확대 è 시장니즈 3 : 초고가 무기체제 국산화 및 정밀군수용품 수요발생 군수용 고출력 전력증폭기 시장과 관련하여서는 대전차 탑재 레이저 레이더의 실사 용, 위치추적 및 근거리 물체 포착 센서 개발 등 초고가 무기 체계 및 정밀 군수용품 에 대한 수요발생으로 새로운 시장이 계속 확대되는 양상임 - 급격히 증가하게 될 초고주파 레이더용 고출력 전력소자 및 전력증폭 모듈의 해외 의존도에서 벗어나 부품소재 산업의 경쟁력과 지속적인 경제 성장을 위한 GaN 전 력소자 및 모듈 필요함

110 전략제품 자료 : Vertmarkets & Compound Semiconductor [초고가 정밀군수용품 응용] [고주파소자 분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 년부터 시스템반도체 및 반도체 장비, 재료 산업 집중육 성 정책을 발표하고 추진 중에 있음 - 화합물반도체 고주파소자 정부지원미흡 경제 - 고전력 이동통신 장비수요에 따른 GaN 전력증폭기 성장전망 - 디지털제품의 융복합 진행 등으로 반도체 수요시장이 안정적임 - 화합물반도체 고주파소자 분야 국내업체의 세계 시장 점유율이 낮음 사회 - 지구온난화 및 글로벌 환경규제 확대에 따른 절전형 부품에 대한 관심증대 - 영세한 중소기업 위주의 산업구조로 인해 고급인력 부족현상 기술 - 스마트폰, 디지털TV, 자동차, 에너지, 의료 등 후방산업과의 높은 연계성 - 화합물반도체 고주파소자 관련하여 원천기술 부족에 따른 높은 해외 의존도 고출력 고효율 고주파수 저가화 경량화 집적화 - 전방산업이 지속적으로 성장하고 있고 GaN화합물 고주파소자 소자 활용 범위가 가전, 군수, 자동차, 이동통신 분야, 네트워크 산업 등에 다양하게 넓혀가고 있어 수요전망은 밝은편임 - 고출력, 집적화, 고속스위칭, 저가격화를 위해서는 고주파부품소재의 개발과 에피기술의 완성화 소자의 설계 및 제작기술개발이 필요함 - 중소기업들이 기술, 가격경쟁력을 갖출 수 있도록 지원이 이루어진다면 화합물반도체 고주파소자 분야의 차세대 성장 동력으로서 역할을 해줄 수 있음 나. 산업특징 및 구조 디지털 및 아날로그 고주파 전자소자의 경우, 3GHz까지의 응용에서는 GaAs 소자가 휴대폰에서의 전력소자 부분에서 계속 응용분야가 넓어지리라 예측되고 있고, 특히 LMDS 및 밀리미터 웨이브 분야의 초고주파 소자의 경우, 오늘날까지 아직까지는 화 합물 반도체의 독점분야로 여겨지고 있음

111 화합물반도체 GaAs IC 증폭기의 경우, HBT가 전체 GaAs 전력 증폭기 시장의 많은 부분을 차지하 고 있고, MESFET도 높은 이득 특성 때문에 고 성장률을 나타내고 있는 실정이나 당 분간은 GaAs HBT가 전력증폭기 시장의 주류를 형성할 것으로 예측하고 있음 향후 단말기에 들어가는 모든 부품을 하나의 칩에 집적화한 MMIC를 사용하여 모듈 조립의 개념으로 단말기를 제작하여 가격 경쟁력을 높이려 하고 있음. 특히 InP IC는 40Gb/s 이상의 전송속도를 갖는 광통신 시스템의 광송수신기의 전자소자와 밀리미터 파 대역의 초고주파 무선통신 시스템의 송수신기 칩으로 사용될 전망임 InP IC는 HEMT와 HBT를 기본 소자로 한 IC가 각 회사의 사정에 따라서 제작되고 있으며, 30GHz 이상의 동작 주파수에서 높은 항복 전압을 요구하는 레이저 구동소자 는 InP HBT가 주류를 이룰 것으로 예상되고, 무선 LAN 및 자동차 레이더 등의 응용 에서 요구되는 60GHz 이상의 높은 주파수에도 InP IC가 사용될 전망임 현재 InP IC 제작에서 가장 문제가 되고 있는 것은 높은 가격으로서 실제의 응용은 아직까지 대중화가 이루어지지 않고 있음 InP IC 제작에서 가장 문제가 되고 있는 것은 높은 가격 문제를 해결하기 위해 6인치 GaAs 기판을 이용하고 6인치 GaAs 공정라인을 이용하여 InP HEMT의 성능에 거의 육박하고 있는 Metamorphic HEMT를 Lockheed Martin, Raytheon 등 많은 화합물 반도체 업체가 개발에 전념하고 있음 Anadigics사 및 Infineon(Siemens)사는 현재 Analog GaAs 부품을 생산하기 위한 6인 치 GaAs 생산 라인을 갖추고 MESFET, PHEMT 및 HBT를 생산함으로써 6인치 디지 털 GaAs 생산 라인을 이미 갖춘 Vitesse사와 더불어 경쟁을 하고 있음 고주파GaN 전력증폭기는 이동통신 기지국, 선박 및 군수용 레이더 등 여러 분야에 응용이 가능한 기술로, 특히 군수용 핵심 기술 확보를 통하여 초고가의 무기체계 국 산화 및 미래 초고주파 레이더 기술 확보를 통한 관련 부품 산업의 경쟁력을 제고 할 수 있음 세계 레이더 시스템 시장은 2014년 52억 달러 규모로, 이 중 약 30% 정도가 전력증폭 기의 가격에 해당하며, 현재 능동형 위상배열 레이더는 기존 기술인 GaAs 기반 전력 증폭기에서 GaN 전력증폭기로 대체가 진행되고 있음

112 전략제품 GaN 전력증폭 소자의 고주파수별 응용분야를 보면 민수용 보다는 군용의 전력 레벨 이 높으며, X-band 이하의 응용이 집중되어 있음 표는 S-band와 X-band용 GaN 고출력 전력증폭기 개발 현황을 나타내며 Cree사에서 Sband용으로 최대출력 520W, 효율 63% 제품을 개발하였고, X-band용으로는 일본 Fujitsu사가 최대출력 101W, 효율 53% 제품을 개발하였으나 실제로 구매를 할 수 있 는 x-band 내부정합형 전력증폭기는Toshiba의 50W급(모델명 : TGI )이 최고 수 준이며, 국내 기업인 RFHIC는 핵심 칩을 미국에서 수입하여 모듈을 제작 후 판매하 는 형태임 구분 RFHIC Eudyna Cree Toshiba NKL Fujitsu Frequency Band S-band S-band S-band X-band X-band X-band Frequency (GHz) [S-band와 X-band용 GaN 고출력 전력증폭기 개발 현황] , P outmax(w) 160/ /300/ / PAE(%) 55/ /38 53 Gain(dB) 11/ Duty(%) CW CW - Vdd(V) /32 - 개별 반도체 소자를 조립하여 회로 형태로 구현하던 하이브리드 회로는 대량 생산의 개념에 적합한 Monolithic 회로로 발전하고 있고, Monolithic 회로의 경우에는 회로의 구현이 설계와 반도체 공정으로 이루어지므로 대량 생산에 유리할 뿐만 아니라 회로 구현시 거리 오차가 작아, 특히 고주파 대역에서 우수한 성능의 회로를 구현할 수 있음 고주파 반도체 소자는 소모 전력이 작고, 크기가 작기 때문에 많은 회로들을 동일한 기 판 위에 집적할 수 있으며, 이러한 고주파 회로들은 이동통신 기기의 주파수 대역 확대 와 소형화에 따른 저전력, 저잡음, 광대역을 주요 목표로 개발이 진행되리라고 예상됨 기존의 고주파 회로의 경우, 개별 회로만으로 개발 판매되어 왔던 것이 많은 회로와 동작을 하나의 칩으로 구현하려는 시도가 이뤄지고 있음. 과거에는 수동소자나 단일 부품 등을 사용했으나 집적화를 이루는 경우 신뢰성이 개선되고 있어 반도체 기술을 이용한 소자의 사용이 늘고 있는 추세임

113 화합물반도체 화합물 반도체의 응용 부품으로서 이동통신 시장이 급격히 확대되면서 고주파 특성이 우수하고, 신호 크기에 따른 특성 변화가 적으며, RF단의 여러 소자들을 단일 칩으로 집적 가능하게 한 정보통신용 부품으로서 수요가 급증하고 있어서 높은 집적도의 칩 은 제품의 생산 단가를 낮추고, 성능을 개선시킬 수 있는 장점이 있으므로 더욱 많이 적용될 것으로 예상됨 최근의 휴대용 전화기에 사용되는 마이크로파 회로의 경우 고속 아날로그 회로와의 구별이 점점 없어지고 있으며 이와 같은 경향은 앞으로도 지속될 전망이고, 이러한 발전 방향은 대량 생산과 성능 향상에 도움을 줄 것으로 기대됨 각종 회로가 갖는 잡음, 전력, 선형성 등 기본적인 특성 향상 외에도 불필요한 배터리 소모와 열 방출을 줄이기 위한 저전력 소비, 저전압 동작 등은 앞으로도 지속적으로 증진시켜야 함 [고주파 소자 중심의 연관 산업구조] 후방산업 고주파 소자 전방산업 GaN 기판, SiC, ZnO HMIC, MMIC, MOSEFT, BiCMOS, BJT, HBT, 인덕터, 캐패시터 가전, 군수, 자동차, 이동통신분야, 네트워크 산업 [고주파 소자 중심의 SWOT 분석] 강점(Strength) - 메모리분야 반도체 강국으로 설계기술 등이 뛰어남. 이러한 장점 을 바탕으로 화합물반도체 고주파소자 분야에도 연결 가능성이 용이함 - 화합물 반도체는 기억소자와 기능소자, 아날로그 회로 등을 하나 의 칩에 집적하는 시스템 SOC를 구현하는 데도 용이함 - 스마트폰, 디지털TV, 자동차, 에너지, 의료등 후방산업과의 높은 연계성 기회요인(Opportunity) - 반도체가 활용되는 차세대 정보통신기기 시장확대 - 디지털제품의 융복합 진행 등으로 반도체의 안정적 수요 시장 존재 - 고전력 이동통신 장비수요에 다른 GaN 전력증폭기 고성장 전망 -지구온난화 및 글로벌 환경규제 확대에 따른 절전형 부품에 대 한 관심증대 약점(Weakness) -화합물반도체 고주파소자 원천기술 부족에 따른 높은 해외 의존도 - GaN 기반 전력 반도체의 실용화에 있어서 편차가 적은 고품질의 대구경 웨이퍼의 양산이 실리콘 웨이퍼에 비해 늦어지고 있음. 웨 이퍼의 지연은 결국 재료비에 직접적인 영향을 미치게 됨 - GaN는 이온 주입에 의해 특성이 좋은 p형 반도체 층을 형성하는 데 어려움이 있음. 이로 인해 SiC에서 적용된 MOSFET이나 JFET 같은 구조의 트랜지스터를 제작하기 어려움 위협요인(Threat) - 세계 경쟁 기업보다 뒤쳐져있는 화합물 반도체 기술 - 중국 화합물반도체시장의 급성장

114 전략제품 다. 시장현황/전망분석 이동통신기술의 핵심인 고주파 반도체 소자시장은 이동통신기기 즉, 스마트폰 등의 사용 비중이 높아짐에 따라 지속적 시장 확대를 보일 것으로 예상됨 고주파 반도체 소자는 전력 소모가 적고 빠른 속도의 구현에 유리한 반도체 소자를 이 용하여 고속 동작이 가능한 반도체 소자를 구현하는 기술이므로, 계속되는 이동통신망의 발전과 변화로 인하여 고주파소자 시장 또한 지속적으로 시장이 확대될 것으로 예상됨 - 고주파소자 시장에서 2013년 세계시장규모는 113억 달러에서 2017년 약 121억 달러 까지 지속적 성장을 할 것으로 예상되며, 국내시장은, 2013년 약 2천억 원에서 2017 년 2천3백억 원까지 낮은 비율이지만 연평균 4%의 상승률로 성장할 것으로 전망됨 [고주파소자 시장현황 및 전망] 구분 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 11,300 11,500 11,700 11,916 12,129 6% 국내시장 1,946 2,065 2,162 2,265 2,369 4% 자료 : 세계시장과 국내시장 모두 참고자료를 바탕으로 추정함. Global Industry Analysts inc(2009.2), isuppli 2007,2008, IDTechEx(2005; 2006), Photon Consulting( ), Photon, International( ), Gartner( , ), 반도체재료 데이터북, 2008, 파워디바이스 2009년 정보통신연구진흥원, 2008 전자신문, isuppli 2009, 지식경제부 이차전지산업발전전략( ), IT총연, 노무라 종합 연구소, Frost & Sullivan, Hiegde, 후지경제, OIDA report(2006)의 Source & Detector 부문의 자료인용 라. 공급망(분류)에 따른 분석 고주파용으로 사용되는 질화갈륨 기판 세계시장은 2011년 이후 매년 평균 20%에 이 르는 고속 성장으로2019년에 25억$ 규모에 달하는 큰 시장을 형성할 것으로 예측됨 - 특히 초고효율(Ultra High Brightness)급 LED와 Power Electronics용 반도체는 이제 시장 진입단계이므로 질화갈륨 기판시장은 2019년까지는 연간 30% 이상의 급격한 성장이 예상됨 국내 LD용이나 Power Electronics용 질화갈륨 기판수요는 선진국에 비해 뒤져 2017년 쯤 시장이 형성되기 시작할 것으로 예측됨 2013년경에 벌크에서 제조된 질화갈륨 기판을 사용한 Power Electronics용 시장이 새 롭게 열릴 것으로 기대되며 이는 4인치, 6인치 SiC 기판과 8인치 GaN-on-Silicon대체 기술과의 경합이 예상되나 질화갈륨 기판의 가격하락 여부에 달려 있음

115 화합물반도체 GaN의 뛰어난 특성은 전력 반도체에도 활용할 수 있고, GaN를 이용하면, 현재의 실 리콘 전력 반도체보다 인버터와 컨버터 등 전력 변환기의 대대적인 효율 향상과 소형 화를 기대할 수 있음 - GaN가 넓은 밴드 갭(3.4 ev)과 높은 항복전압, 낮은 온 저항, 빠른 스위칭 속도를 제공하기 때문이며, 일부 특성은 SiC보다 좋으나 개발 및 상품화 측면에서는 SiC보 다 늦은 행보를 보이고 있음 Yole Developpement에 따르면, GaN를 이용한 전력 반도체 시장 규모는 2011년에 250만 달러 미만이며, 제품을 판매하고 있는 메이커도 두 개사에 그치고 있으나 올해 부터 생산량이 증가하고 신규 참여 움직임도 활발해 시장 규모가 5,000만 달러에 이 를 전망임 년에는 신규 참여 기업의 제품 생산이 본격화하면서 2015년에 600 V 이상의 전 압에 대응하는 GaN 소자가 제품화돼 빠르게 보급되고 참여 기업도 12 15개 사로 늘어날 것으로 예상됨 - 특히 전기자동차(EV)와 하이브리드 카(HEV) 부품이 GaN 전력 반도체를 사용하게 되면 10억 달러를 넘는 시장 규모로 성장할 가능성도 있지만, 자동차 제조사가 GaN 전력 반도체를 선택할지 여부는 불투명한 상태임 GaN 반도체 소자는 주로 산업용, 전력망, 정보통신(ICT) 부문에서 수요가 촉진되고 있 으며, ICT 부문은 GaN 전력 디스크리트, 특히 전력 증폭과 정류, 고주파수 스위칭에 사용되는 트랜지스터용으로 많이 사용하고 있음 - GaN 소자의 우수한 특성은 기존 실리콘 소자의 한계를 뛰어넘는 훨씬 더 높은 전 압 수준에서 효율적으로 작동할 수 있는 쇼트킷 다이오드, FETs, HEMT 및 기타 발 전된 트랜지스터 등의 GaN 디스크리트를 가능하게 함 - 또한 GaN 전력 반도체는 전도 손실과 스위칭 손실을 줄여주어 전자 시스템의 효율 을 높여줌 - GaN 전력 반도체의 주요 응용 분야는 현재 모든 엔드유저 영역에 걸쳐 사용되는 인버터 및 컨버터, RF 소자, 전원공급 모듈, 모터 드라이브 등임 GaN 전력 반도체의 경우, 시장 성장은 주로 300 V에서 1000 V의 중간 전압 범위의 응용 분야인 중간 전압 전력전자 시장의 세 확장으로 인해 견인되고 있고, 따라서 시 장 매출의 대부분은 첨단 산업용 전력 응용 분야, 전력망, 태양열 및 풍력 부문에서 나오고 있음

116 전략제품 GaN 반도체는 실리콘 반도체보다 훨씬 더 작고 더 가볍지만 더 튼튼하고 효율적이 며, GaN 소자는 이온화 방사선에 대한 낮은 민감도, 일부 방사 환경에서 더 나은 안 정성 등 GaN이 제공하는 추가적인 특징으로 인해 태양전지 어레이, 인공위성, 국방 및 항공우주 분야의 고성능 전력 기기에 사용되고 있으며, 이외에도 전기자동차 및 하이드리드 전기자동차 부문에서 높은 수익 창출을 기대하고 있음 현재 시장의 전체적인 양상은 소수의 업체들만이 경쟁하고 있음. 참여사의 숫자는 GaN 전력 반도체 분야에 진입하려는 여러 대형 전력 반도체 업체와 신생 업체들이 늘면서 빠르게 증가할 것으로 예상됨. 현재 전체 GaN 전력 반도체 시장은 총 전력 반도체 시 장(현재 파워 디스크리트와 전력 IC를 포함하여 340억 달러)의 1%미만이지만, 향후 10 년에 걸쳐 전력 반도체 및 전자장치 업체들이 참여할 것으로 예상됨에 따라 점유율을 빠르게 높여나갈 것으로 예상됨 오늘날의 세계는 전력 분배 시스템, 산업용 시스템, 중전기 시스템, 터빈, 중기계, 첨 단 산업용 제어 시스템, 전자기계 컴퓨팅 시스템 등을 비롯해 HVDC(High-Voltage Direct Current), 스마트 그리드 시스템, 풍력 터빈, 풍력 시스템, 태양광 발전 시스템, 전기자동차 및 하이브리드 카와 같은 여러 가지 새로운 전력 애플리케이션(청정기술) 등을 포함한 다양한 적용 분야에서 다수의 GaN 전력 애플리케이션을 포함함 미국에 본사를 둔 Markets and Markets은 세계 GaN 반도체 소자(디스크리트 및 ICs) 시장 : 세계 전망 및 분석(2012~2022) 이라는 제목의 보고서에서 GaN 전력 반도 체 시장은 2012년 말까지 1,260만 달러에 이를 것으로 예상함 - GaN 전력 반도체에 대한 예상 매출은 2012년부터 2022년까지 63.78%의 폭발적인 연평균 성장률 기록하며 2022년 말까지 17억 5000만 달러가 될 것으로 예상함 - 전력 및 광반도체를 모두 포함한 총 GaN 반도체 시장 규모는 2022년에 26억 달러 에 이를 것으로 전망하였음 GaN 전력 반도체를 개발하고 있는 업체는 SiC 전력 반도체의 경우와 비교하면 적은 편이며, 현재 미국의 EPC와 IR, Transphorm, PowDec Technologies, 프랑스의 ST마이 크로일렉트로닉스, 일본의 산켄전기, 후지쯔, 파나소닉, 롬 정도를 내세울 수 있음 ST마이크로일렉트로닉스는 2010년 10월부터 3년 6개월 예정으로 고효율 고신뢰성 GaN 소자를 개발하고 있으며, LAST POWER(Large Area silicon carbide Substrates and heteroepitaxial GaN for POWER device applications)라는 이 계획으로 GaN 웨 이퍼를 제조하는 스웨덴 Acreo 등 유럽의 14개 기업과 연합해 150 mm의 실리콘 웨 이퍼를 이용해 HEMT 구조의 GaN 소자를 개발함

117 화합물반도체 - ST에 따르면, 650 V에서 15 A 제품과 200 A 제품을 목표로 하며, 같은 전압의 IGBT와 비교하면 손실을 40% 낮출 수 있을 전망임 일본 산켄전기는 385 V입력에 200 V를 출력하는 DC-DC 컨버터 회로를 선보였으며, 500 khz로 스위칭 동작시켰을 경우에 변환 효율은 97%미만에 이름 년부터 GaN 전력 반도체를 개발하고 있는 이 회사는 올해 말부터 2013년에 걸 쳐 GaN 전력 반도체의 패키지 제품의 양산을 시작한 후, SiC 전력 반도체의 양산 으로 진행할 계획임 후지쯔는 GaN-HEMT를 이용한 저손실 듀플렉서를 개발하였고, 송수신 간의 신호 간 섭을 억제하는 고출력 회로 집적화 설계 기술로 송수신 신호를 효율적으로 전환하는 것과 송신 신호가 수신 신호에 주는 영향을 줄일 수 있게 하였음 - 이 기술은 단일 칩으로 고출력 트랜시버를 구성할 수 있기에 레이더 장비 및 무선 통신 기기 등의 시스템 소형화에 이바지 할 것으로 기대됨 NXP는 현재 게이트 길이 0.25 μm의 기술을 개발 중이며, 2013년에 E 클래스의 협대 역용 고효율 GaN 솔루션을 발표할 계획이며, 선형 증폭기의 효율을 능가하는 GaN 스위칭 트랜지스터 채용의 디지털 파워 앰프의 개발도 진행 중임 - 이 스위치 모드 파워 앰프 (SMPA)는 하드웨어를 전혀 수정할 필요 없이 여러 대역 에서 사용할 수 있으며, NXP의 다른 GaN 공정 기술과 마찬가지로 0.25μm GHSM 공정 기술은 SiC 기판을 사용, 신뢰성과 RF 성능을 향상시켰음 자료 : MarketsandMarkets Analysis [어플리케이션 분야별 GaN반도체시장 규모]

118 전략제품 공급망 단계 부품 소재 고주파반도체 응용회로 및 복합 응용기기 고주파소자 제작에 화합물반도체 고주파소자가 집적화된 주요내용 사용되는 주요소재 고주파 소자류 모듈 및 응용기기 주요 제품 / 기술 해외 기업 GaN 기판, SiC, ZnO 스미토모(일), 히다치(일), 미쯔비시케미컬(일), 후루가와금속(일), Lumilog(프) [공급망 분석 종합] HMIC, MMIC, MOSEFT, BJT, BiCMOS, HBT, 인덕터, 캐패시터 EPC(미), IR(미), 트랜스폼(미), 파우덱 테크놀로지스(미) ST마이크로일렉트로닉스(프), 산켄전기(일),후지쯔(일), 파나소닉(일), 롬(일) 삼성전자, 삼성전기, LG이노텍, 효성 저잡음증폭기, 전력증폭기, 증폭기일반, 발진기, 혼합 기, 스위치, 위상천이기, 주파수분배/체배기, 디지 털회로, 송수신기, 변복조기 산켄전기(일), 롬(일), 후지쯔(일), 국내 기업 삼성코닝정밀소재, 유니모포트론 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* 삼성전기, LG이노텍, 효성 * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1) 3. 기업니즈조사 고주파소자 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소기업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 광통신 표면방출 레이저, WDM-PON용 광송신 소자, CWDM용 초고속 변조 소자, 광소자, 레이저 다이오드 등의 제품을 개발, 판매하고 있음 또한 고주파소자와 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 어레이형 광원개발, 화합물 반도체 광소자 제작 공정 기술, 동작인식 센 서용 레이저다이오드 개발 등이 있음 고주파소자 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야의 시장 진입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 고출력 레이저 다이오드 모듈, 10G 비냉각 분포 궤환형 초고속 소자, 광 통신 표면방출 레이저 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 광통신용 양방향 Quadplexer 개발, 소자설계 기술, 에피기술, 칩제작 기 술, 패키징 기술, 펌핑용 고출력 레이저다이오드 개발 고에너지 레이저다이오드 모 듈 개발 등이 있음

119 화합물반도체 4. 요소기술 후보군 고주파 특성의 구현을 위해 소자의 속도 성능 개선이 대단히 중요함. 고주파 특성을 증 진시키기 위하여 새로운 물질이 지속적으로 채용되었고 주로 반도체 내부에서 전자나 정공의 이동속도가 빠른 물질이 고주파 특성 개선을 위한 소자 제작에 이용되고 있음 최근에는 InP 기판이 GaAs 기판에 비해 상대적으로 고가이고, 대구경이 어려운 문제 를 개선하기 위해 GaAs 기판을 이용하지만 InP 기판 위에서 가능한 소자를 구현하는 metamorphic 방법이 많이 연구되고 있음 HBT에서도 마찬가지로 초기의 Si 기반의 BJT에서 발전하여 AlGaAs/GaAs 및 InGaP/GaAs HBT 등의 GaAs 기판을 이용한 HBT와 InP/InGaAs 및 In AsAs/InGaAs HBT 등의 InP 기판을 이용한 HBT, 그리고 Si/SiGe HBT 등 Si 기판을 이용한 소 자가 구현되고 있음 - 이와 같이 새로운 물질을 도입한 경우 고주파 반도체 소자의 성능이 월등히 향상될 수 있음 - 구조 변경을 통한 소자 성능의 개선은 이미 언급한 새로운 물질을 이용한 소자의 성능 개선에 비해 개발될 수 있는 가능성이 무한히 많아 소자 구조나 공정 방법의 개선을 통한 성능 개선이 예측됨 HEMT에서도 속도와 전류를 높이기 위하여 채널 물질에 응력을 주는 pseudo-morphic 구 조나 채널의 아래와 위 양쪽에 도핑을 하는 double doped 구조로 발전되었고, BJT의 경 우에도 베이스를 다른 물질로 교체한 HBT가 개발되어 직류 및 고주파 특성의 향상에 기 여했음 - 고주파 특성의 개선을 위하여 측벽 공정 등 소자 공정의 방법을 변화시킨 것과 Schottky 접합을 오믹 접합 대신 사용하여 접촉 면적을 줄이면서 접촉저항을 줄이지 않는 방법 등으로 역시 수백GHz의 fmax가 구현되어 지속적인 기술개발이 필요함 고주파 반도체 소자의 성능 개선 방향은 고주파 특성, 선형 특성, 최대 전류 및 항복 전압 특성, 잡음 특성 등의 분야에서 이뤄지고 있으며, 소자가 적용되는 회로에 따라 주요한 개선 분야를 결정하고 있음. 소자의 성능 개선과 더불어 소자를 생산하기 위 한 공정 면에서도 높은 집적도, 수율 향상, 소자의 신뢰성 향상, 저전력 등을 실현할 수 있는 방법으로 발전이 예상됨

120 전략제품 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 신물질 고주파용 고효율 저가격화의 신소재, 신물질 기판 개발 전문가 GaN,InP,SiC, ZnO 고주파용 고효율 저가격화의 GaN기판 개발 전문가, 니즈 화합물증착 화합물반도체에 피 증착기술 환경분석 설계 tool 고주파소자 최소화 설계기술 전문가 공정장비 소자 구조나 공정 방법의 개선을 통한 성능향상기술 전문가 PKG장비 고신뢰성 고주파소자 패키징기술 니즈 전력증폭기 고주파소자 집적화 기술 니즈 5. 핵심기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술 도출함

121 화합물반도체 [요소기술 조정결과] 중분류 최종 요소기술 출처 신물질 고주파소자용 고효율 신물질개발 전문가, 특허 GaN,InP,SiC, ZnO 고주파용 저가격화 기판제조기술 전문가, 니즈, 환경분석 화합물증착 화합물에 피증착 개선기술 전문가, 니즈, 환경분석 설계 tool 고주파소자 최소화 설계기술 전문가 공정장비 고주파소자 제조공정 개선기술 특허 PKG장비 고신뢰성 패키징기술 전문가, 니즈, 환경분석 구동모듈 고주파소자 최적구동기술 전문가, 니즈, 환경분석 전력증폭기 고주파소자 집적화기술 전문가, 니즈, 환경분석 제어모듈 고주파소자 최적제어기술 전문가, 니즈, 환경분석 SoC 다기능의 단일 칩 구현기술 전문가, 니즈, 환경분석 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함 [핵심기술 선정결과] 중분류 고주파용 부품 소재 핵심요소기술 고주파용 저가격화 기판제조 기술 화합물에피증착 개선 기술 고주파 소자 고신뢰성 패키징 기술 고주파소자 최적구동 기술 고주파소자 집적화 기술 집적화 모듈 고주파소자 최적 제어기술 다기능의 단일 칩 구현기술

122 전략제품 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 핵심요소기술 기술요구 사항 목표 1차년도 2차년도 3차년도 최종 목표 고주파용 부품 소재 고주파용 저가격화 기판 제조 기술 GaN기판의 저가격화 기술 2 GaN기판의 저가격화 저가격 3 GaN 기판 개발 저가격 4 GaN 기판 개발 저가격 4 GaN 기판 개발 화합물 에피 증착 개선 기술 전위 밀도 개선 확립화 AlInN/GaN dislocation density : 108/ AlInN/GaN dislocation density : 107/ AlInN/GaN dislocation density : 106/ AlInN/GaN dislocation density : 106/ 고주파 소자 고신뢰성 패키징 기술 간섭의 최소화 및 내구성 강화 패키징 S-band (GHz)범위 X-band (GHz)범위 X-band 9.5(GHz) X-band 9.5(GHz) 고주파 소자 최적 구동 기술 최소 전력 구동을 위한 구동회로 및 구동기 제작 S-band 구동 (GHz)범위 X-band구동 (GHz)범위 X-band구동 9.5(GHz) X-band구동 9.5(GHz) 고주파 소자 집적화 기술 개별 소자의 회로와 연계된 모듈화 기술 확립 저잡음 증폭기, 전력 증폭기, 증폭 기일반, 혼합기, 스위치, 주파수 분배/ 체배기 송수신기, 변복조기 송수신기, 변복조기 집적화 모듈 고주파 소자 최적 제어 기술 집적화된 고주파 소자 제어 전력 증폭기 제어 혼합기/스위치 제어 송수신기/ 변복조기 제어 송수신기/ 변복조기 제어 다기능의 단일 칩 구현 기술 다기능 단일칩의 구현을 위한 칩 및 평가 기술 다기능 단일칩 개발 다기능 단일칩 평가 보드 개발 다기능 단일칩 평가 특성 기술 개발 다기능 단일칩 평가 특성 기술 개발

123 화합물반도체 나. 로드맵 기획

124 전략제품 LED 소자 1. 개요 - 정의 : LED 소자는 다수의 캐리어가 전자인 n형 반도체 결정과 다수의 캐리어가 정공인 p형 반도체 결 정이 서로 접합된 구조를 갖는 광 전기 변환형의 반도체 소자로서 화합물 반도체 특성을 이용하 여 전기 신호를 원하는 영역의 파장대역(UV~IR)을 갖는 빛으로 변화시켜 신호를 보내거나 발광 된 빛을 조명으로 사용됨 - 범위 : LED소자는 방출하는 빛의 종류에 따라 가시광선 LED, 적외선 LED(IR LED), 자외선 LED(UV LED))로 구분될 수 있음 가. 정의 및 필요성 LED(Light Emitting Diode)소자는 p-n접합된 반도체 칩에 전압을 인가하여 전기에너 지를 광에너지로 전환하여 빛을 방출하는 반도체 발광소자임 LED 광원이란 화합물 반도체 특성을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 효율적으로 전환하여 최적의 효율로 안정적으로 방출되도록 하는 LED 광원을 말하며, 에피공정/ 장비, 칩공정/장비, 패키지, 제어장치가 있음 LED산업은 고효율로 빛을 방출하는 반도체소자와 광원모듈을 제조하고, 이를 이용하 여 LED조명과 LED응용 융 복합 제품을 제조하는 기술 및 관련 산업으로 정의됨 LED는 기존 광원대비 월등한 효율과 수명, 빠른 응답속도, 친환경성 등 장점이 있어 그린 조명 실현이 용이하므로, 기존 광원을 LED로 대체하면 연간 1조 원의 전기료를 절감하고 세계적으로 연간 2억 톤의 CO2 배출량 감소 효과가 예상됨 나. 범위 및 분류 LED산업은 협의로는 LED광소자, LED조명응용, LED광기술융합(시스템조명), LED광 소자 LED모듈/융 복합제품, LED조명 등을 포함하는 산업이며, 넓은 의미로는 LED의 응용을 통해 파생되는 모든 종류의 LED응용제품 산업을 포함함

125 화합물반도체 LED소자는 방출하는 빛의 종류에 따라 가시광선 LED, 적외선 LED (IR LED), 자외선 LED (UV LED))로 구분될 수 있음 - 가시광선 LED는 전체 LED 시장의 90~95%를 차지하고 있으며 적색, 녹색, 청색, 백색 LED 등이 있음 - 적외선 LED는 리모콘, 적외선 통신(IrDA7)) 등에 사용되고 있으며, 시장규모는 전체 LED 시장의 5%수준임 - 자외선 LED는 경화 및 살균, 피부치료 등 산업용 경화기나 생물 보건 분야에 사용 되고 있으며, 시장규모는 2%미만임 LED는 조명의 패러다임을 전통조명으로부터 광 반도체 디지털 조명으로 바꾸는 조명 기술의 일대 변혁을 가져올 것으로 전망되며, 뛰어난 에너지절감효과로 인해 저탄소 사회의 구현과 녹색성장을 동시에 이룰 수 있는 성장 산업임 현 LED조명에 사용되는 고출력 LED칩은 모두 화합물반도체 기술로 이루어져있고 향 후 효율을 높이기위한 칩도 화합물을 이용하는 방법이 최적의 효과를 나타낼 수 있음 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 LED 광원 원재료 LED 소재 LED 소자 알루미나, 갈륨, 인듐, SiC, 알루미늄, 구리, 유리, 플라스틱 기판, 형광체, 봉지재, 방열 소재, 타겟 금속 에피, 칩, 패키지, 제어장치, PCB, 반사판 [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 LED 응용제품 LED칩 패키지/모듈 주변장치 GaN 웨이퍼, 성장 공정, 성장 장비 본딩 와이어, Connector, 에폭시 수지, 광학렌즈, Reflector Cup, Terminal Pins 전력장치, 제어장치(PCB), 밀폐장치, 제품 설계 기술

126 전략제품 2. 산업 및 시장분석 - LED 기술 메가트렌드는 고효율, 고기능, 고신뢰성, 고출력, 저비용, 고생산성 등 개의 키워드로 요약할 수 있는데 6개 키워드를 모두 만족하는 기술을 개발하는 것이 최근의 핵심 기술임 - 전 세계적인 형광등 생산 중단 추세로 LED 조명의 수요가 크게 증가할 것으로 전망됨 가. 니즈분석 LED소자의 초저가화 è 시장니즈 1 : 대면적 저가격 LED 소자 LED는 2000년 초반 핸드폰용 키패드에 채용되면서 대량 생산이 본격적으로 이루어졌 으며, 향후 5-10년 이내 LED는 일반조명을 대체할 것이 확실하지만 LED가 형광등과 같은 일반조명을 대체하기 위해서는 저가화가 최우선적으로 이루어져야만 함 하인츠의 법칙에 따라 LED의 성능은 10년마다 20배가 향상되고 가격은 1/10로 하락 하여 왔고, 1993년 일본의 나카무라 수지는 20세기에는 불가능하다고 여겨졌던 청색 LED 개발에 성공함으로 인하여 고효율의 백색 LED의 개발이 가능하게 되었고 조명 분야의 핵심 부품으로 부각됨 형광등은 이미 EU, 일본 등은 2012년까지, 호주는 2013년까지 퇴출 완료를 선언했으 며, 한국도 2013년까지 생산을 중단할 계획임. 더욱이 형광등에는 환경규제 물질인 수 은이 포함되어 있어, 대체로 세계 각국이 형광등을 2020년까지 퇴출 완료할 목표로 LED조명의 저가격화를 서두르고 있음 최근에 기술개발을 통하여 사파이어 단결정의 직경을 6인치 이상 8인치까지 확대하는 것이 가능해졌으며 이에 따라서 LED의 생산량이 급격하게 증가되고 있음 특히 삼성LED와 같이 기존 메모리 생산라인의 유휴라인에서 LED를 제조함으로써, 생산원가를 대폭 낮출 수 있는 결정적 요인이 되었음

127 화합물반도체 LED소자의 고효율화 è 시장니즈 2 : LED소자의 WPE(Wall Plug Efficiency) 최대화 LED가 백열전구에 비하여 90%의 전기절감 효과가 있으며 LED 네트워킹은 LED 조 명을 기존 조명에 비하여 제어가 디지털로 가능하고 LED 네트워킹 디지털 제어에 의 해 조명의 20%의 전기를 절감할 수 있는 고효율을 실현할 수 있음 시스템 네트워킹 기술이 개발되면, 약 35%의 전기를 절감할 수 있는 고효율을 실현할 수 있으며, 백색 LED 광효율을 향상시키기 위해 내부양자효율, 광추출효율, 전류 주 입효율 등 광소자의 레벨에서의 에피 및 공정기술 개선이 필요함 2008년 9월 30일 이후 미국 에너지부가 마련한 효율성 및 성능 기준을 충족할 경우, 일반 조명 목적 LED 제품(주택/비주택용 모두 포함)에 대해 에너지 스타를 부착함 - 에너지 스타 제도는 자발적이나, 소비자 구매시 제품의 효능을 증명해주는 라벨로 자리 잡아 대미 시장 진출시 획득이 권고됨 - 연방정부 조달 시에는 에너지 스타 부착 제품 조달이 의무화됨 LED소자의 단점 극복 è 시장니즈 3 : 고부가가치 LED 소자 LED 조명의 신성장동력으로 자리 잡기 위해서는 LED의 치명적인 단점을 보완하고, 장점을 극대화 할 수 있는 기구시스템의 발전이 필요한데 가장 시급하게 기술발전이 요구되고 있는 분야는 방열 기술 분야로 이는 다양한 발열 메커니즘을 정확하게 분석 할 수 있는 기술과 이를 바탕으로 소자, 패키지, 기구 등이 유기적으로 보완할 수 있 는 기술이 요구됨 많은 열이 방출되기 때문에 실제 LED 패키지에서 가장 중요한 기술은 방출되는 열을 효율적으로 외부에 발산시키는 것임 LED에서 발생하는 열은 LED의 성능을 감소시키고, 주변 전자소자들의 수명을 단축 시키기 때문에, 패키지 공정에서 제어하는 중요한 공정임

128 전략제품 LED소자의 융복합화 è 시장니즈 4 : 고기능성 LED 융복합 소자 LED 조명은 각 환경에 최적의 조명구축 및 전력절감 효과를 위한 기술이 가장 필요 하다고 할 수 있으며 대체형 성격의 기술개발이 요구됨. 추가적으로 표현도가 자유로 운 LED의 장점을 이용하여 심미적 측면이 설계 및 디자인 기술의 발전도 요구됨 최근 똑똑한 소비자의 다양한 요구에 부합하려면 각 목적에 맞는 제어시스템의 결합 은 필수적이며 기본적인 조명자체를 사용자의 취향과 목적에 맞게 컨트롤할 수 있는 기술과 스마트그리드와 연계하여 전력효율을 최대화할 수 있는 기술 그리고 IT와 융 복합화를 위한 네트워크 연동이 가능한 기술의 발전이 요구됨 빛을 내는 반도체 LED는 음성과 영상을 소리에 실어 전달할 수 있으며 LED 조명과 통신을 융합한 LED 가시광 무선통신기술이 있음. 실내조명 외에 실외 원거리 조명의 무선통신 응용 융복화 통신도 가능하여 약 30m까지 빛과 동시에 데이터를 송수신할 수 있으며 응용 기술의 발전이 기대됨 LED소자의 고신뢰성 è 시장니즈 5 : 고수명 LED 현재 LED 조명 산업의 가장 큰 목적 중에 하나인 에너지 절감효과를 극대화하기 위 해서는 안정적으로 소비자에게 공급될 수 있는 고효율, 저가, 고신뢰성의 LED 개발 기술이 필수적으로 요구됨 2020년이 되면 발광효율은 200 lm/w, 수명은 10만 시간, 연색성 지수 >85, lumen당 단가는 <2$/klm이 될 것으로 전망하고 있음 대량생산을 위한 신뢰성평가기술도 매우 중요함. 양산체제 하에서 LED의 가격 경쟁 력을 갖기 위해서는 제작된 LED 웨이퍼 레벨의 품질관리가 무엇보다도 중요하며, 이 를 위해 LED 성능을 나타내는 내부양자효율, 광추출효율, 주입효율 등 효율을 분리하 여 평가할 수 있는 기술이 중요함 패키지 레벨의 고장진단 및 분석기술이 필요하며, 이를 통하여 주요 열화 인자의 물리 적 원인 해석 및 해결방법을 확립하고, 패키지 및 모듈의 신뢰성을 향상시켜야함

129 화합물반도체 [LED 소자의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 경제 - 오는 2020년까지 조명 전체의 60%를 LED조명으로 교체한다 는 LED 조명 206o 계획 실시 - 녹색성장산업의 신성장동력 창출전략 가운데 LED는 에너지 사용 측면에서 가장 유망한 분야로 선정하여 집중적인 지원 정책을 전개하고 있음 - 우리나라 LED시장도 노트북과 LCD TV의 LED 채용 비중 급증, LED조명의 표준화 확대 등에 힘입어 2015년까지 연평 균 30.4%의 높은 신장세를 나타낼 것으로 예상 - 국내 LED 정책이 원천적 소자 기술에서 탈피하여 조명 기술 위 주로 편중되어 새로운 소자 기술에 대한 지원이 점점 부족해 지 는 실정임 - 세계 LED시장은 제품가격의 지속적인 하락으로 적용범위가 확 대되면서 급성장하고 있는데, 원천기술을 확보하고 있는 미국, 일본 및 독일의 기업들이 65~70%의 시장을 점유하고 있음 사회 기술 - 인구성장이나 지속적인 도시화 같은 메가트렌드에 힘입어 세계 조명 시장이 성장하고 있으며, 이에 LED 시장 역시 동 반 성장 - LED의 응용은 조명뿐만 아니라 타산업과 융합되어 새로운 제품이나 기능을 창출하여 시장구조를 변화시키고 있음 - LED 광소자 기술이 그랜드 컨소시엄 형태로 개발되어 있어 국내 기술이 선진사의 최고 효율에 접근하고 있음 - LG이노텍, 삼성LED, 한국광기술원 등이 수직형 LED칩을 개 발해 왔으며, LG이노텍의 경우 일부 제품에 양산라인을 적 용한 칩을 출시 - 최근에는 국내 대부분의 기업과 대학, 연구소에도 수직형 칩 공정이 일반화 됨 - 국내 LED반도체의 기반 소재 기술이 미약하여 외국의 주요 소 재업체에 의존 - 국내 LED소자 업체가 대기업 위주로 편중되어 있고 중소기업의 경우 전문으로 하는 산업체의 수가 적음 - 일본과 유럽, 미국, 대만 업체가 LED 시장을 주도 - 일본과 유럽 등 LED 시장 주도 업체들은 LED 관련 물질부터 제조방식에 이르기까지 특허 등 다양한 지적재산권을 보유 - 높은 시장점유율의 장점은 신규 시장 진입자들과 협상 및 협력 관계 구축에서 유리한 위치를 점유하고 있음 저비용 고효율 고기능 고출력 고신뢰성 고생산성 - LED 기술 메가트렌드는 고효율, 고출력, 저비용, 고생산성 등 4개의 키워드로 요약할 수 있는데 4개 키워드를 모두 만족하는 기술을 개발 하는 것이 최근의 핵심 기술임 - LED는 사용자 친화적임. 수명이 길어, 백열등의 100배, 형광등의 10배 이상이며, 또한 경박단소( 輕 薄 短 小 )의 제품 생산이 가능하기 때문에 점차 다양한 응용분야로 적용되고 있으며, 장기적으로는 LED가 주된 광원이 될 수밖에 없을 것임. 세계 각국에서도 이러한 추세에 맞춰 다양한 LED 개발 및 보급 프로젝트를 진행

130 전략제품 나. 산업특징 및 구조 국내 LED산업은 2009년 중대형 LED BLU 상용화를 계기로 중간 출력대(middle power)의 생산력과 성능 수준은 세계 정상급에 도달하였으나, 고부가가치 조명용 LED 칩의 기술 수준은 선진국과 격차가 존재함 필립스, 오스람, 삼성, LG 등 국내외 대기업의 대규모 투자와 자체 수직계열화를 통해 LED 조명 제품의 저가격화의 실현으로 중소기업 존립 위기와 시장 경쟁력을 상실함 - LED 조명 저가격화를 위한 핵심 부품인 방열, 광학, 회로 등의 대량생산체계 미흡 과 LED 칩/패키지의 수율 저하로 인해 약 60% 이상 해외 수입에 의존함 - 삼성, LG, 포스코, 동부 등 국내 대기업의 대규모 투자와 금형, 디자인, IT 등 세계 적 수준의 LED 조명의 핵심 요소기술의 적용 2013년 세계적으로 백열전구 판매 및 생산 금지와 독일, 스위스 등 단계적 원전 폐쇄, 일본 원전사태에 따른 전력공급 부족 예상에 따른 고효율 조명 보급 및 시장 확대 - 중소기업의 활발한 해외 진출에 의해 일본을 중심으로 미국, 러시아, 남미, 동남아시 아 등에 시범 및 보급 프로젝트에 참여 진행 중임 사파이어 위주의 LED 기판은 향후 대구경 사파이어, GaN 호모기판, Si 저가형 기판 등 칩 디자인과 가격 경쟁력, 성능에 따른 선택적 경쟁이 심화될 전망임 - 8인치급 이상의 대구경 에피는 장비와 에피기술이 연계되어야 하고 생산성 측면에 서 단기적으로 상용화하기에는 기술적으로 힘듬 우리나라의 LED 칩 시장은 백색 LED를 위한 청색 위주의 단편적인 라인업을 가지 며, 응용분야 또한 휴대폰과 BLU 위주로 성장해옴 - 미래 LED 융합기술은 사용 파장이 다양하고 사양이 세분화 되어 풀 스펙트럼을 요구 - 재료의 다변화와 응용제품별 칩 설계의 디자인 유연성 확보 차원에서 LED 칩 파장 의 다변화가 시급함 LED 시장 경쟁력은 기술성능 외에 가격적인 요소가 중요해 지고 있으며 이에 따라, 제조장비의 국산화가 시급함 - 장비용 부품 소재까지 확장이 필요하며, 국내 장비 기업의 기술력 제고를 위한 전문 인력 양성도 시급함

131 화합물반도체 LED기반의 가시광통신은 조명과 동시에 통신이 가능하여 조명과 통신이라는 복합적 목적을 다양한 분야에 적용 및 응용이 가능함 - LED조명의 새로운 패러다임 전환에 능동적으로 대처하여 조명시장 세계 주도권 확보 [LED 소자 중심의 연관 산업구조] 후방산업 LED 소자 전방산업 LED 제조 장비 산업 기판 제조 산업 실내외 조명, 핸드폰, 디스플레이, 자동차조명등 각종 전기전자산업 및 환경, 농수산, 의료, 정보통신산업 등 강점(Strength) [LED소자 중심의 SWOT 분석] 약점(Weakness) - 반도체 기반기술의 LED제조응용 강점 - LED와 주력산업의 융합기술정책 확대 - 대외경쟁력이 강한 IT, 휴대 및 정보가전, 자동차, 선박 등 광응 용 전방산업에 강점 - 세계 최초 국내 규격 작성 및 국내외 표준화의 대외적 선도 - LED산업 육성 및 혁신 자원 투자 집중 기회요인(Opportunity) - 국내외 LED 조명 보급 및 응용시장 확대로 LED 수요 증대 및 높은 성장률 - 세계적 원천특허 시효만료 - 지구 온난화 방지를 위한 고효율 광원 채택 의무화 - 녹색성장 정책 강화로 관심집중 - 반도체 대기업의 브랜드 가치 존재 - 정부의 육성 정책 및 국제 표준 선도 - IT/BT/ET/DT 등 융합 고부가가치 창출 - 원천기술 및 관련 기술인력 부족 - 대형 브랜드 기업 중심으로 시장 형성 (필립스, 오스람, GE 등 세계시장 45%) - 관련 장비 부품 소재 기술력 취약 및 수직계열화 산업구조 취약 - 선진국의 기술 우위와 중국의 저가 공세 - 중소기업 위주로 산업 자생력 부족 - 중장기적 규모의 연구개발 지원 부족 위협요인(Threat) - 선진국 산업체들의 시장선점에 의한 높은 진입 장벽 - 대만과 중국의 협력과 저가화 공세, 선진사의 전략 제휴 및 거대 계열화 등 국가별, 업체별 전략적 경쟁 심화 - 원천특허 무기화 및 특허마찰 심화 - 기술개발 경쟁심화 - 미국, 유럽, 일본, 중국 등 자국 산업 보호 및 육성을 통한 적극적 인 지원책 추진 다. 시장현황/전망분석 세계 LED 시장은 LED 응용기기 중심으로 양호한 성장세를 보일 전망이며, 세부 시 장별로 보면, 휴대폰에 주로 적용되는 소형 디스플레이 부문은 성장세가 둔화되며 하 락세로 전환될 전망이나 중대형 디스플레이 부문의 급격한 성장이 예상되는 가운데 전반적인 LED 시장은 성장세를 보일 것으로 전망됨 세계 LED 시장이 성장세를 보임에 따라 접합된 반도체 칩에 전압을 인가하여 전기에 너지를 고아에너지로 전환하여 빛을 방출하는 반도체 발광소자인 LED 소자의 시장 또한 확대될 것으로 예상됨 - LED 시장에서 2013년 세계시장규모는 138억 달러에서 2017년 약 293억 달러까지 지속적 성장을 할 것으로 예상되며, 국내시장은, 2013년 약 2조7천억 원에서 2017년 9조2천억 원까지 연평균 26%의 상승률로 성장할 것으로 전망됨

132 전략제품 [LED소자 시장현황 및 전망] 구분 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 13,875 16,740 20,000 24,367 29,399 21% 국내시장 27,144 36,840 50,000 67,859 92,098 26% 자료 : 세계시장과 국내시장 모두 참고자료를 바탕으로 추정함. 전자부품연구원, 한국광기술원, 한화증권 라. 공급망(분류)에 따른 분석 최근 몇 년간 LED 발광효율이 급격히 향상되어, 형광등에 견줄만한 160 lm/w에 이 르렀음. 이로 인해 LED시장이 갑자기 활발하게 급성장하고 있으며, 응용분야의 새로 운 개척이 활기차게 이루어지고 있음 LED시장은 신호등 휴대폰 BLU 산업용조명 가로등 형광등 대체 조명으로 신규시장이 확대됨 기존 전통조명시장 약 천억불 시장에 대해 가격하락 및 성능향상으로 2015년 LED조 명시장이 본격적으로 형성될 것으로 예상되며, LED 조명은 2015년 150억불 이상의 시장 형성으로 국가 성장 산업임 자료 : Strategies Unlimited, [LED 광소자 세계 시장전망] BLU LED 소요량은 2009년에서 2010년 기간에 약 50%로 감소, 세트 제조비용과 LED 의 채택율은 올렸지만 예상보다 LED TV 저변확대는 부진하였으며, 캡티브 시장을 보 유하는 백라이팅 LED 공급사들이 조명시장으로 무게중심을 급속히 이동하고 있음

133 화합물반도체 중국발 MOCVD 촉진정책으로 빠르게 성장할 것으로 예상되어 2015년까지는 공급우 위의 시장이 될 것으로 보이며, 심화되는 가격압박이 조명시장 성장에 견인차 역할을 할 것으로 예상됨 LED는 제품가격의 지속적인 하락으로 적용범위가 확대되면서 시장규모가 급성장하고 있으며, 이는 1 고휘도 LED 개발로 경쟁기술인 후면형광조명(CCFL)과의 가격격차 감소, 2 노트북, TV등 중대형 LCD와 자동차, 조명등으로 적용범위 확대, 3 에너지 효율이 높은 제품에 대한 세계적인 수요증가, 4 LED를 생산할 수 있는 기초 소재인 사파이어 기판의 크기가 2인치에서 6-8인치로 커지면서 양질의 칩 공급량이 확대되어 가격 하락 속도가 빨라지고 있기 때문임 니치아, 필립스, 오스람, Cree, Toyoda Gosei 등 주요 LED 선발업체들은 특허 및 지 적재산권을 이용하여 높은 진입장벽을 형성하고 있음 국내 LED산업은 특허 마찰 해소, 노트북과 LCD TV의 LED 채용 비중 급증, LED조 명의 표준화 확대 등으로 급격한 성장을 이룩하고 있음 특히 조명용 LED 기술의 발전과 함께 경기 침체에 따른 에너지 절약 움직임과 녹색 성장을 추구하는 정부의 의지를 반영하여, 최근 국내 LED 조명시장은 급격히 확대되 고 있음 향후 국내 LED시장은 녹색성장 정책에 힘입어 2015년까지 연평균 30.4%의 높은 성장 으로 2008년 2조 5,000억 원에서 2015년 15조 7,000억 원 규모로 크게 확대될 것으로 전망됨 국내 LED 관련기업은 2010년 기준 약 830개인 것으로 나타났으나 약 10개 기업을 제 외하면 대부분 영세한 수준임 - 에피 및 칩 제조 기업은 삼성LED, LG이노텍, 서울옵토디바이스, 갤럭시아포토닉스, 더리즈, 등 10여개가 있음 - LED 패키지 업체는 국내 서울반도체, 루미마이크로, 알티반도체, 이츠웰, 광전자, 럭 스피아, 에이프로, 목산전자, 대진디엠피, 바이오닉스, 원반도체 등이 있음 세계 LED시장은 제품가격의 지속적인 하락으로 적용범위가 확대되면서 급성장하고 있는데, 원천기술을 확보하고 있는 미국, 일본 및 독일의 기업들이 65~70%의 시장을 점유하고 있음

134 전략제품 기초 및 핵심원천기술의 확보가 가장 시급한 과제로 대두되고 있고, LED 기술수준은 핵심 소재인 형광체가 일본의 50% 수준으로 매우 낮고 LED 광원은 85% 수준을 나 타내고 있음 - 특히, LED 칩 제조공정 기술의 경우 상당한 연구비용이 소요되지만, 이에 대한 지 원책과 고급인력 등이 부족한 실정임 LED의 핵심 소재로는 에피 웨이퍼, 사파이어 기판재료, 형광물질이 있는데, 에피 웨 이퍼는 삼성LED, LG 이노텍 등 국내 업체에 의해 생산되지만, 사파이어 기판재료, 형 광물질, 봉지재, 칩 본딩제 등은 수입에 의존하고 있음 국내 LED조명 시장을 둘러싸고 국내에 진출한 해외 다국적기업과 삼성 및 LG를 위 시한 국내 대기업, 그리고 수백개에 이르는 국내 중소기업들 간에 국내 LED조명 시 장을 선점하기 위해서 치열한 각축전을 펼치고 있음 - 필립스와 오스람 등 해외 다국적기업들은 삼성과 LG를 상대로 미국과 독일 등 외 국에서 특허침해소송까지 제기하고 있음 미국은 2014년부터 백열등 사용을 금지해 LED조명 교체에 대한 기대 심리가 높지만 우리 정부는 이보다 구체적으로 2020년까지 국가평균 60%, 공공기관 100%를 바꾸겠 다고 선언해 빠른 시장 변화를 알리고 있으며, 여기에 신기술 신제품에 우호적인 한 국 소비자들의 특성도 있어, 조명 업체들의 한국 진출 및 경쟁은 더욱 심화될 것으로 예상되고 있음

135 화합물반도체 [공급망 분석 종합] 공급망 단계 광원소재 및 장비 LED 소자 응용기기 주요내용 광원소재 및 장비 LED 광원(소자, 패키지), 주요 제품 / 기술 해외 기업 국내 기업 기판, 봉지재, 형광체, 광도파로, 렌즈, 금속와이어, 리드프레임, Heat sink, 열전도소재, PCB 소재, 고열전도성 접착소재 등 광원 소재 및 부품, 형광체 도포 장비, 광학 특성 측정 장비, 방열 특성 측정 장비 등 광원 공정 장비 Osram, Rubicon, Monocrystal, ACME, Kyocera, Namiki 삼성코닝, SSLM, LG실트론, LG화학, 제일모직, 사파이어테크놀로지, 일진디스플레이, Hisolar, TPS, 포스포, 대주전자재료, 네패스신소재, 한솔테크닉스, 삼정P&A, 비아이템 가시광(RGB) LED, 적외선(IR) LED, 자외선(UV) LED, 백색 LED 소자, 고출력LED, 고효율 LED, COB 패키지, SMD패키지, 고방열 패키지 Cree LED, Osram, Rubicon, Philips, Lumileds, Philips Solid State Lighting, Future Lighting Solutions, Osram optosemiconductor, Nichia, Toyoda gosei, Epistar, Everlight 삼성전자, LG이노텍, 서울반도체, 서울옵토디바이스, 동부엘이디, 우리이티아이, 알티반도체, 대진디엠피, 루멘스, 일진머터리얼즈, 일진반도체 일반조명기기 및 조명제어시스템 디스플레이용 조명모듈 및 패널 특수용조명기기 및 조명제어시스템 LED 일반 조명 모듈 및 엔진, 형광등/백열등 대체용 조명, 다운라이트, 면발광, LED 가로등, 플래시 램프등, LED일반 조명 제어 시스템, LCD BLU, LED signage, 옥외용 전광판 등 디스플레이용 조명, 자동차 전조등, 신호등, 키패드용 조명, 의료기기용 조명, 농업용 조명, 살균용 UV 조명, 방폭등, 터널등, 무대조명 등 Philips, Cree, Endo Lighting, Osram, GE lighting, Zumtobel, Toshiba, Panasonic, Sharp, Stanley, Citizen, Rohm 삼성전자, LG전자, 포스코LED, 동부라이텍, LED 라이텍, 금호전기, 루멘스, 우리조명, 한솔라이팅, 아이엠, 세코닉스, 파인테크닉스, 엘이디라이텍, 대진디엠피, 갤럭시아일렉트로닉스, 알티전자, 루미리치, 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1) 3. 기업니즈조사 LED소자 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소기업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 화합물반도체기판 (GaN) 및 화합물반도체 Template( GaN, AlN, AlGaN Template), 반도체용 전구체, 자외선 LED 등의 제품을 개발, 판매하고 있음 또한 LED소자와 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 LED용 기판개발, 반도체용 전구체 합성 및 제조기술 고출력 자외선 LED 개발 등이 있음

136 전략제품 LED소자 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야의 시장진 입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 UV용 GaN & AlN TEMPLATE, 반도체용 전구체, 고출력 자외선 LED, 화합물 반도체용 기판, 소재 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 UV 파장용 LED용 기판개발, 반도체용 전구체 합성 및 제조기술, 고출 력 자외선 LED 개발, 화합물 반도체용 가공기술 개발 등이 있음 4. 요소기술 후보군 LED 기판 소재 분야는 기존 사용되고 있는 Al2O3의 성능은 특성개선의 한계인 상황 에서 GaN 기판 기술의 적용이 고려되고 있으며 활성층의 스트레인 최소화를 위한 비 (반)극성 GaN기판의 기술도 요구되고 있음 가시광 LED분야는 조명에 적용을 위한 고출력 청색 수직형 LED 및 저가화를 위한 GaN on Si 기술 등이 사용되며 녹색 및 적색의 활성화를 위한 제조기술이 있음, 최근 나노기술을 이용한 효율향상 및 조명통신에 적용되는 고속 LED 소자 개발이 이루어짐 비가시광 LED 분야는 AlGaN을 이용한 UV 영역의 소자를 제작하기 위한 에피 기술 및 반사막 투명전극 등의 공정기술 개발이 진행되며 최근 응용 범위가 확대되고 있는 고출력 IR LED 기술 등이 있음 LED 패키지 분야는 PCB, metal, MCPCM 등에 칩을 직접 실장하는 COB 기술이 각 광을 받고 있으며 고신뢰성 확보를 위한 고방열 소재 및 기판 등이 이슈가 되고 있음

137 화합물반도체 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 LED 기판 소재 가시광 LED 비가시광 LED LED 패키지 저결함 GaN 단결정 및 Template 제조기술 비(반)극성 GaN 기판 제조기술 Droop 최소화 LED 제조 기술 GaN on Si LED 기술 고출력 고방열 수직형 LED 기술 고인듐 녹색 에피의 스트레인 제어 및 활성층 성장기술 AlGaInP 에피 성장 기술 고온 구동 대면적 Red LED 기술 조명통신용 나노기반 고속 LED 기술 고효율 UV LED를 위한 저결함 AlGaN 에피 기술 UV LED용 고반사막 공정기술 UV 고투과성 투명전극 공정기술 MOCVD를 사용한 고효율 IR 활성층 성장기술 수직형 고출력 대면적 IR LED 기술 고출력 고방열 COB(Chip On Board) 기술 고내열 소재 기술 저열저항 기판소재 기술 고신뢰성 봉지재 기술 니즈, 전문가 전문가, 환경분석 니즈, 환경분석 전문가 니즈, 환경분석 전문가 전문가, 환경분석 니즈, 전문가 전문가 니즈, 전문가 전문가 전문가, 환경분석 니즈, 전문가 니즈, 환경분석 니즈, 전문가 니즈, 환경분석 환경분석 니즈, 전문가 5. 핵심요소기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술 도출함

138 전략제품 [요소기술 조정결과] 중분류 최종 요소기술 출처 LED 기판 및 원료소재 GaN 기판 제조 기술 전문가 가시광 LED LED 패키지 소재 GaN on Si LED 기술 고효율 수직형 LED 기술 스트레인 제어 박막 성장 기술 마이크로나노기반 LED 기술 고효율 저결함 AlGaN 에피 기술 파장 맞춤형 전극 기술 고방열 COB 기술 고내열 소재 기술 고신뢰성 봉지재 기술 형광체 구성요소 기술 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 니즈, 특허 전문가 전문가 전문가, 니즈, 환경분석 니즈 전문가, 니즈, 환경분석 니즈 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 니즈, 특허 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함 [핵심기술 선정결과] 중분류 가시광 LED LED 패키지 소재 핵심요소기술 GaN on Si LED 기술 고효율 수직형 LED 기술 고효율 저결함 AlGaN 에피 기술 고방열 COB 기술 고신뢰성 봉지재 기술 형광체 구성요소 기술

139 화합물반도체 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 핵심요소기술 기술요구 사항 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 최종 목표 Si 기반 LED 기술 대구경화 에피 성장 기술 8inch, 120 lm/w 10inch, 140 lm/w 12inch, 160 lm/w 12inch, 200 lm/w 가시광 LED 수직형 LED 제조 기술 수직형 LED 140 lm/w 160 lm/w 180 lm/w 260 lm/w 특수 파장 LED 저결함 AlGaN 에피 성장 기술 도핑 안정성 at 40% AlGaN 8 ohm/ 6 ohm/ 4 ohm/ 1 ohm/ 고방열 COB 패키지 설계 기술 접합 신뢰성 20 Khrs 25 Khrs 30 Khrs 50 Khrs LED 패키지 소재 고신뢰성 봉지재 기술 신뢰성 30 Khrs 40 Khrs 50 Khrs 100 Khrs 형광체 구성요소 기술 연색지수 연색 지수 > 80 연색 지수 > 82 연색 지수 > 84 연색 지수 >

140 전략제품 나. 로드맵 기획

141 화합물반도체 고속 소자 1. 개요 - 정의 : 반도체소자의 속도는 전기신호를 운반하는 전자의 유효질량에 의하여 결정되는데 유효질량이 작 을수록 전하가 빨리 움직여 속도도 빨라짐 이러한 원리를 이용하여 고속기능을 하는 화합물을 이용한 반도체 소자임 - 범위 : 단일원소가 아닌 2종류 이상의 원소가 결합하여 반도체 성질을 나타내는 화합물을 이용한 반도 체로 이루어진 소자로 조합방법과 조성비로 구성 제작되어 고속기능을 하게 됨 가. 정의 및 필요성 화합물 반도체는 실리콘 반도체가 지니지 못한 물리적 특성과 특이한 구조의 소자를 제작하는데 탁월한 장점이 있으며, 화합물 반도체 같은 직접천이 반도체는 빛 방출을 하기 때문에 발광소자와 레이저다이오드를 제작하는데 사용함 - 전자의 이동속도도 실리콘 반도체에 비해 10배 이상 높아 고속동작 특성의 소자를 만드는 데 주로 이용하고 있음 고전력용 GaN 전력 고속스위칭 소자는 기존 Si-기반 IGBT에 비하여 스위칭 손실과 온-저항 손실이 낮아 30%이상의 에너지 절감이 가능하며, HEV 등 전기자동차의 DC-DC 부스터 컨버터나 DC-AC 인버터에 GaN 전력반도체를 적용할 경우 경량화, 변 환효율 향상, 전용 냉각시스템을 제거할 수 있어 연료소모를 10%이상 줄일 수 있음 나. 범위 및 분류 화합물반도체는 원자의 주기율에 따라 Ⅳ족, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등 다양한 종류가 있으 며, SiGe과 GaAs는 에너지갭이 1eV, 1.4eV인데 비해 SiC와 GaN는 에너지갭이 eV, 3.4eV로 높아 고전력 고온용으로 주로 사용되는 광대역폭 반도체라고 불리 고, Ⅳ족 화합물반도체인 SiC와 SiGe은 간접 천이 밴드구조인 반면, Ⅲ-Ⅴ족 반도체인 GaAs와 GaN는 직접 천이 밴드갭이어서 적색, 청색, 녹색의 빛을 내는 발광소자로 대 부분이 적용되고 있음

142 전략제품 GaAs를 위주로 하는 화합물반도체는 고속동작은 물론 광기능 특성에 있어서 뛰어난 물질적 장점을 배경으로 연구개발이 진행되어 왔으며, 2세대 이동통신기술인 CDMA 와 제3세대인 IMT2000의 차세대 무선통신기술에 필수인 전파 송수신단의 송신칩과 수신칩은 GaAs와 SiGe 화합물반도체에 의해 구현되고 있음 - 아울러 테라 비트라는 대용량 광통신 시스템을 구성하는데 사용되는 광송신부 및 광수신부에 사용되는 광소자 및 고속전자소자 역시 모두 화합물반도체로 만들어짐 GaAs나 InP와 같은 화합물 반도체는 높은 전자 이동도를 가지며, 밴드 갭이 다른 물 질을 적층할 수 있는 이종접합구조가 가능하기 때문에 고속 전자소자 및 집적소자 (MMIC: Monolithic Microwave Integrated Circuit)에 사용되고 있음 - 특히 최근 1~2GHz 대역의 PCS, WLL 등 이동 무선통신기의 발달로 GaAs ME-SFET MMIC의 수요가 증가하고 있으며, 지금까지 1~2GHz 대역의 이동통신용 RF 부분에 사용되었던 화합물 반도체 소자는 최근 실리콘 RF 반도체 소자의 발전과 요구되는 데이터 양의 증가로 더 높은 주파수 대역의 활용으로 변화되고 있음 화합물 전자소자는 Si 전자소자보다 속도특성이 훨씬 우수하며, 주어진 도핑 레벨에서 실리콘보다 임계전압이 높음 - 특히 최근 초고주파 전자소자의 재료로서 각광을 받고 있는 InP는 표면에서 일어나 는 캐리어 재결합률이 GaInAs나 GaAs보다 1,000배 정도 낮기 때문에 GaAs 소자보 다 차단 주파수가 우수하고, Valence Band Offset에 의한 베이스와 에미터 간 정공 의 흐름을 차단시킬 수 있음 - 따라서 일반 바이폴라 전자소자보다 베이스 도핑을 10~100배 크게 하여 베이스 저 항을 낮춤으로써 최대 공진주파수를 증가시키고, 소자크기를 줄일 수 있음 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 고속소자 POWER ELECTRONICS LASER DIODE MESFET, MEMT, FET,HBT 근적외선, 중적외선, 원적외선 [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 고속소자 고속소자용 소재 고속소자용 부품 고속소자 응용 모듈 GaAs, InP 2.5Gbps, 5Gbps, 10Gbps, 40Gbps, 구동모듈, 제어모듈

143 화합물반도체 2. 산업 및 시장 분석 - 향후 GaAs 화합물반도체의 성장률은 충분히 높게 유지되어 IMT2000과 10GHz급 SONET에 계속해서 개 발 적용될 전망임. 아울러 제4세대 통신인 40GHz의 무선 ATM-LAN, 40 60GHz MBS, 70GHz대의 ITS 밀리 미터파 기술에 아직은 GaAs(InP포함)계 화합물반도체가 적합 - 미래의 고도화 된 정보통신 서비스를 가능하도록 하기 위해 테라비트급 광전송시스템의 구축이 진행되 고 있으며 이를 달성하기 위한 핵심기술로서 초고속 전자소자의 역할은 매우 중요함 가. 니즈 분석 IMT2000과 10GHz급 SONET 장비의 확대 및 제4세대 통신에의 고속소자 적용 è 시장니즈 1 : IMT2000/SONET장비의 확대와 MBS, ITS기술의 진입으로 고속소자필요 Si CMOS와 SiGe HBT소자가 기술발전에 따라 GHz대의 시장을 잠식하기 시작했음에도 불 구하고, 향후 5년 이상 GaAs 화합물반도체의 성장률은 충분히 높게 유지되어 IMT2000 과 10GHz급 SONET에 계속해서 개발 적용될 전망임 - 아울러 제4세대 통신인 40GHz의 무선 ATM-LAN, 40 60GHz Mobile Broadband System, 70GHz대의 Intelligent Transportation System의 밀리미터파 기술에 아직은 GaAs(InP포 함)계 화합물반도체가 적합함 자료 : Telecom ABC & ITU [IMT2000 개요 및 사용 스펙트럼]

144 전략제품 자료 : Motorola & ITU [Mobile Broadband System 개요 및 발전방향] 자료 : U.S. Departmemt of Energy. etc [Intelligent Transportation System 개요] 테라비트 광통신을 위한 초고속 전자소자의 필요성 대두 è 시장니즈 2 : 고도화 된 정보통신 서비스를 위한 초고속 전자소자 필요 미래의 고도화 된 정보통신 서비스를 가능하도록 하기 위해 테라비트급 광전송시스템 의 구축이 예상되고 있으며 이를 달성하기 위한 핵심기술로서 초고속 전자소자의 설 계 및 제작기술의 개발이 매우 중요함 현재까지는 통신 서비스가 음성통신을 위주로 진행되어 왔으나 최근 들어 영상과 데 이터를 포함한 멀티미디어 통신량이 급증하면서 수백 Gbps정도의 전송용량이 요구되 고 있으며 인터넷 가입자의 폭증 등 최근의 유통 정보의 확장추세를 감안할 테라비트 급 광전송시스템이 요구될 것이 분명하므로 이의 상용화 여부가 통신 선진국으로 진 입할 수 있는가를 가늠하는 주요한 기술적 척도중의 하나임 - 이러한 시스템의 핵심 고속소자는 화합물반도체를 이용하여 제작할 수 있음

145 화합물반도체 자료 : Lucent Technology참조 [초고속전자소자 기술발전] 컴퓨터와 이동통신 단말기분야 고속 전자소자의 응용성의 확대 è 시장니즈 2 : 고속 전자소자의 수발광 분야 확대 컴퓨터와 이동통신 단말기의 보편화와 광케이블과 통신위성을 통한 인터넷의 개통은 전세계를 동일한 시공간에 놓이게 하였고, 이러한 현대사회의 정보통신 시스템은 시 간적으로는 빨라야 하고 공간적으로는 작아야 하는 기본 요구를 충족시켜야 하는 특 징을 지니고 있음 - 막대한 양의 정보를 짧은 시간 내에 빠르게 주고받기 위하여서는 초고속의 소자가 요구되는 한편, 공간이 협소한 가정이나 사무실에서도 사용이 가능하고 휴대가 손쉽 게 이루어지기 위하여서는 작고 가벼워야 함 자료 : IEEE Communications Magazine [고속 전자소자의 컴퓨터와 이동통신 단말기분야응용]

146 전략제품 소형의 고성능 PC를 가능하게 한 고집적 마이크로프로세서 및 메모리 소자의 비약적 발전에는 실리콘 반도체를 이용한 집적회로 기술이 있었으며, 초고속 광통신 시스템 의 핵심부품인 고속 소자와 LD 광원의 실현에는 화합물반도체 기초한 이질구조 소자 의 끊임없는 연구개발이 됨 - 향후에도 지속적으로 레이저다이오드나, 포토다이오드, LED 등 수발광 분야에 있어 서 고속전자소자의 역할이 커지고 있고 이에 대한 수요가 지속적으로 이루어질 것 으로 전망됨 [상용 화합물반도체 고속소자와 관련 물질계 및 응용 시스템] 레이저다이오드(Laser Diode)분야 근적외선 (SWIR)/ nm InGaAsP, InNAsP 고속 광통신 광원 근적외선 (SWIR)/ nm AlGaAs, InAlGaP 원격조정 광원 적색(Red)/ nm AlGaAs 광기록(<5Gb)광원 청색(Blue)/ nm InGaN 광기록(>10Gb)광원 광검출기(Photo Detector)분야 근적외선(SWIR)/ nm AlGaAs, InAlGaP 원격조정센서 원적외선 (LWIR)/8-14um HgCdTe, AlGaAs 열영상, 열추적장치 중적외선(MWIR)/1.5um InSb, PbSe, HgCdTe 열영상, 적외선센서 근적외선(SWIR)/1.3um Si, Ge, InGaAs, PbS, PbSe 열영상, 적외선센서 근적외선(SWIR)/ um InGaAsP 광통신 검출기 근자외선(NUV)/ nm AlGaN 열추적장치, 고온센서 방사선(X/v-Ray) Si, CdZnTe 방사선영상, 비파괴검사 발광다이오드 (Light Emitter Diode)분야 적색 (Red)/ nm AlGaAs, GaAsP 평판표시장치 황색 (Yellow)/ nm GaAsP, InAlGaP, InGaN 평판표시장치 녹색 (Green)/ nm GaP, InGaN 평판표시장치 청색 (Blue)/ nm InGaN, SiC 평판표시장치 백색 (White)/~550nm InGaN, ZnCdSe 백색 조명용 광원

147 화합물반도체 [고속소자 분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 년부터 시스템반도체 및 반도체 장비, 재료산업집중육성 정책을 발표하고 추진 중에 있음 - 고속소자는 컴퓨터와 이동통신 단말기 분야에서 응용성이 확대 되고 있으나 정부지원이 미흡한 실정임 경제 - 반도체가 활용되는 차세대 정보통신기기 시장확대 - 디지털제품의 융복합 진행 등 반도체의 안정적 수요시장 존재 - 고속소자는 공정 및 소재 제어기술 등이 일본에 편향 되어있어 이에 따른 진입장벽이 큰 상태임 사회 - 스마트환경, 그린에너지, 예방진단 등 미래인간대응을 통해 신기술시장을 창출하는 저전력, 저발열, 저소음 고속소자 등 친환경적으로 동작하여 에너지효율을 높이는 소자관심증대 - 산업기반 미약으로 외국의 주요 부품업체에 의존 - 영세한 중소기업 위주의 산업구조로 인해 고급인력 부족현상 기술 - 전력용량이 작으며 스위칭속도가 빠른 응용분야에서는 파워 MOSFET사용이 많아짐 - 중전력을 요구하며 스위칭속도 중간응용분야에서 IGBT소자 의 사용증대로 전력효율성을 높이고 있음 - 화합물반도체 고속소자 관련하여 원천기술 부족에 따른 높은 해 외 의존도 - 화합물반도체 고속소자 관련 산업기반이 미약 고출력 고효율 고속 저가화 경량화 집적화 - 전방산업이 지속적으로 성장하고 있고 고속소자 활용 범위가 전산업 분야에서 다양하게 넓혀가고 있어 수요전망이 밝은편임 - 고속스위칭, 저가격화를 위해서는 소재의 신개발과 에피공정의 최소화와 소작제작기술의 안정성이 필요함 - 중소기업들이 기술, 가격경쟁력을 갖출수 있도록 지원이 이루어진다면 고속소자 분야의 차세대 성장 동력으로서 역할을 해줄 수 있음 나. 산업특징 및 구조 고속 반도체소자의 용도별 특성이 다양해 1GHz이상의 무선통신용 분야에서 기존의 GaAs MMIC가 향후 5년 이상 부분적인 자리를 차지하겠지만, 궁극적으로 1GHz대에서 Si CMOS와 전반적인 경합을 벌일 것이고, 1 10GHz에서 SiGe반도체에 의해 점차 대체 될 것임 SiGe BiCMOS기술은 실리콘 ASIC 제품의 다양화는 물론이고 동작속도가 10GHz 이상 에서 저소비전력(0.5mW/MHz 이하) 성능을 크게 발전시킬 선행기술로 인정받고 있음. 특 히 SiGe 화합물반도체는 기억소자와 기능소자(MPU, MCU, DSP)와 아날로그 회로 등 을 하나의 칩에 집적하는 시스템 온 칩(System-On-a-Chip)을 구현하는데도 뛰어남

148 전략제품 SiC에 비해 GaN은 고속 스위칭이 가능하나 노멀리 오프 동작이 어렵다는 약점으로 인해 개발이 더디게 진행되어 왔으나 GaN의 장점을 활용하려는 업계의 노력이 서서 히 결실을 맺어가고 있음 - 에너지절약 기술 중에는 반도체 설계 및 공정 기술, 새로운 소재를 도입함으로써 에 너지 소비를 줄이려는 노력이 활발함 - 발전소에서 생산된 전력이 최종 소비될 때까지 일반적으로 몇 단계의 변환 과정을 거치는데 이 때 낭비되는 전력을 전력 반도체의 개선으로 줄일 수 있음 GaN와 유사한 용도에 쓰이는 SiC는 항복전압이 실리콘이나 GaAs의 0.5MV/cm의 6배 인 3MV/cm에 달하고, 열전도도 역시 3배 정도 높아 GaAs의 5배에 달하는 전력밀도로 사용이 가능함 - SiGe 소자는 성능 집적화 생산단가 면에 있어서 우수한 경쟁력을 바탕으로 소신호 RF소자의 핵심부품으로 자리를 굳히기 시작해 저잡음증폭기, 믹서, PLL, VCO 등으 로 실장되기 시작했음 실리콘(Si)을 대체하는 새로운 전력 반도체의 대표주자로 실리콘 카바이드(SiC)와 함 께 차세대 전력 반도체로 각광받고 있는 갈륨 나이트라이드(GaN)가 있음 - SiC를 이용한 전력 반도체는 이미 다이오드와 트랜지스터가 양산되고 있으며 모듈 제품도 판매되고 있음 SiC가 Si보다 유리한 것은 재료의 물리적인 성질이 우수하기 때문이며, SiC는 Si보다 밴드 갭이 넓기 때문에 절연파괴 전압이 큰 소자를 제조할 수 있음. 따라서 소자를 얇게 할 수 있으며 도프 농도를 높일 수 있어 손실의 원인인 온 저항을 줄일 수 있음 [Si, GaAs와 SiC, GaN 공정프로세스 요구 성능 및 기술적 난이도] 물질 Si, GaAs SiC, GaN 디바이스칩 고집적화, 마이크로디바이스 칩 대형디바이스 칩 가치 고속, 대정보량 고전압, 대전류 Bit Watt 디바이스특성 LIC, Logic메모리 파워디바이스 중 고 벌크:~1500 벌크:~2200 처리온도 에피:~1100, ~700 에피:~1500, ~1500 이온주입 : 상온 이온주입: 500~900 어닐링: 900~1500 어닐링: 1500~1800 불순물확산 확산계수 높음 확산계수 낮음 확산프로세스 가능 확산프로세스 불가능 산화 용이함 어려움

149 화합물반도체 SiGe 반도체 중에서 무선통신 분야의 적용은 전체의 30% 정도로 비교적 작은 반면, 오히려 고속 아날로그 및 디지털 회로에 적용률이 높음. 이와 관련, 시장의 규모가 막 대한 고속 프로세서, 고속 스위치, 고속 기억소자 등과 같은 제품을 선도적으로 개발 할 수 있도록 SiGe BiCMOS를 기반으로 한 Cell IP를 구축하는 일이 중요함 광통신의 전송용량은 매 4년 단위로 155Mbps에서 622Mbps, 2.5 Gbps, 10Gbps, 그리 고 40Gbps로 4배씩의 증가를 보여왔으며, 인터넷 수요의 폭발적인 증가를 충족하기 위해서 가입자마다 155Mbps의 정보를 제공하는 광가입자망의 구축을 위하여 파장분 할 다중화 방식의 광통신 방식을 이용한 Tbps 시대로의 발전을 필요로 하게 될 것임 - 광통신망을 실현하기 위한 광소자의 경우, 송신부에서는 InP를 재료로 한 10Gbps 및 40 Gbps에서 동작하는 단일파장 레이저 및 광변조기가 수신부에서는 10Gbps 사 태형 광검출기 및 40Gbps 광전 집적소자 등이 개발되었음 [고속소자 중심의 연관 산업구조] 후방산업 화합물 고속소자 전방산업 AlGaAs, AlGaInP, GaInN, GaAs, GaN MESFET, MEMT, FET, HBT 가전, 군수, 자동차, 이동통신분야, 네트워크 산업 강점(Strength) [고속소자 SWOT 분석] 약점(Weakness) - 스마트폰, 디지털TV, 자동차, 에너지, 의료등 후방산업과의 높은 연계성 - SiGe 화합물 반도체는 기억소자와 기능소자(MPU, MCU, DSP)와 아날로그 회로 등을 하나의 칩에 집적하는 시스템 온 칩 (System-On-a-Chip)을 구현하는 데도 뛰어남 - 화합물반도체 고속소자 원천기술 부족에 따른 높은 해외 의존도 - 영세한 중소기업 위주의 산업구조로 인해 고속소자기술관련 고급인 력 부족현상 기회요인(Opportunity) 위협요인(Threat) - 화합물 반도체 고속소자 시장규모가 증가하는 추세에 힘입어 화 합물 반도체 산업을 확충하려는 새로운 국면에 들어서고 있음 - 반도체가 활용되는 차세대 정보통신기기 시장확대 - 디지털제품의 융복합 진행 등 반도체의 안정적수요 시장 존재 - 화합물반도체 고속소자 관련 산업기반이 미약 - 중국 화합물반도체시장의 급성장

150 전략제품 다. 시장현황/전망분석 반도체소자의 속도는 전기신호를 운반하는 전자의 유효질량에 의하여 결정되는데 유 효질량이 작을수록 빨리 움직여 속도가 빨라지는데, 기존의 실리콘반도체소자는 단일 원소로 이루어져 이를 발전시키기 위한 2종류 이상의 원소가 결합되어진 소자가 주목 받고 있음 2종류 이상의 원소가 결합되어 만들어진 소자는 기존 반도체보다 연료소모를 10%이 상 줄일 수 있고, 10이상의 속도 개선이 가능하기 때문에 반도체 시장의 새로운 패러 다임을 불러올 것으로 전망됨 - 세계시장의 경우 2013년 62억 달러에서 2017년 94억 달러까지 연평균 11%을 이룰 것으로 전망됨 - 국내시장은 2013년 6900억 원에서 2017년 1조 원까지 성장할 것으로 전망됨 [고속소자 시장현황 및 전망] 구분 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 6,260 7,012 7,720 8,561 9,499 11% 국내시장 6,909 7,686 8,348 9,293 10,343 11% 자료 : 세계, 국내 시장 모두 고전력소자 시장현황을 기준으로 추정함. Data obtained through primary and secondary research with our partner firms and the following URLs datagroup.asia, lucintel.com, berginsight.com, strategicmarketingassociates.com, futurehorizons.com, strategyr.com, zeefer.org, euromonitor.com, marketsandmarkets.com 라. 공급망(분류)에 따른 분석 GaAs 화합물반도체 고속전자소자는 1980년대에 미국의 DARPA에 의해 고속 디지털 소자의 연구개발이 주를 이루었으나 1990년대에는 무선통신기술로 방향을 틀어 전략 적으로 개발되고 있음 - GaAs 전자소자는 12년 이상 GaAs MANTECH(Manufacturing Technology)를 통해 기술개발을 지속해온 미국의 비테세(Vitesse), RFMD, TRW, 트리퀸트, 커넥션트, 레 이시온, M/A-COM 등의 업체들이, 광소자는 일본의 소니, NEC, 히타치 등이 독점 하다시피 하고 있음 전력증폭기나 LD구동용 고속스위치회로와 같은 용도에 적용되는 GaAs소자를 제외하 고는 무선통신용 주요 부품으로 SiGe반도체가 핵심적인 기여를 할 것으로 예상, 세계 적인 반도체 기업들이 SiGe반도체기술을 확보하기 위해 앞 다투어 뛰어들고 있음

151 화합물반도체 애질런트, 아나디직스, 비테세, 모토로라 등의 업체들은 최근 6인치 웨이퍼 가공설비 를 확충하고 있음. 인텔도 SiGe, GaAs, InP의 소재업체와 협조체제를 추진하고 있으 며, 40GHz급 소자의 개발에 진입했음 미국과 일본에 각각 13개, 5개 업체들이 화합물반도체 산업에서 맹위를 떨치고 있는 가운데, 독일은 테믹, 인피니온 등의 반도체 제조업체가 SiGe과 GaAs 반도체를 이끌 고 있고, 프라이버거는 GaAs웨이퍼를 공급하고 있음 인피니온의 경우 자동차와 유선통신, 기억소자, 칩카드 IC와 같이 Si, SiGe, GaAs반도 체의 가능한 모든 소자를 제조하고 있음 - 인피니온은 DFB-LD, InGaAs-PD, SiGe BiCMOS로 10km까지 전송 가능한 10Gbps 광 통신용 반도체 칩의 개발을 완료했으며, 2001년에 38 42GHz대의 광대역 무선시스템을 개발해 6인치 제조공정을 완료. 또한 LNA ADC 등 고속소자에 저소비전력의 장점을 살리는 SiGe반도체가 대부분 적용될 것으로 보고 개발에 박차를 가하고 있음 독일의 레겐스부르크에 있는 오스람 광반도체는 유럽에서 최초로 InGaN 청색 레이저 다이오드를 발표. 청색레이저 다이오드는 400nm대의 파장으로 현재 DVD의 650nm나 780nm 레이저 다이오드를 대체해 기록밀도를 4배로 높일 수 있음 - 이 연구는 프라이베르거의 프라운호퍼 고체응용물리학부와 슈투트가르트대학, 움대 학, 인피니온이 공동으로 진행함 독일 트루바흐에 위치한 유나식스의 경우, SiGe반도체의 에피성장에 가장 핵심인 UHV(Ultra High Vacuum)-CVD장비를 미국 맥심, 대만 ITRI 등에 공급하기 시작함 SiGe HBT를 구현하기 위한 에피 공정에는 저압 화학증착장비와 감압장비가 모두 적 용되고 있음. 테믹은 저압 화학증착 장비를, 모토로라와 노드롭그루만사는 감압 화학 증착 장비를 SiGe반도체 양산에 쓰고 있음 최근 한국에서도 고속용 화합물반도체 시장규모가 크게 증가하는 데 힘입어 화합물반 도체 산업을 확충하려는 새로운 국면에 들어서고 있음 - 이언컴을 비롯해 LG 나리지온 등이 GaAs계 전자소자인 HEMT, HBT의 개발을 진 행하고 있으며, 삼성과 LG, 광전자가 GaN와 GaAs 광소자를 생산하고 있음 - 한국전자통신연구원은 GaAs와 SiGe기술을 개발해 나리지온에 GaAs Tx/Rx칩기술, 이언컴에 AlGaAs HBT기술, 대우에 SiGe HBT기술을 각각 이전했음

152 전략제품 한국전자통신연구원에서 화합물반도체 연구개발을 주도해온 연구원들도 벤처 창업을 통해 기술 상용화에 도전하고 있음 - RF 및 밀리미터파 전자소자부문에서는 젠스텍, 가인테크, 에이에스비, FCI, 텔트론이 광소자에는 빛과전자, 포토닉솔루션 (우리로 광통신합병), 젠포토닉스 등의 벤처들이 무선 광통신용 첨단부품을 국산화하면서 화합물반도체 상용화의 전진기지 역할을 맡고 있음 - SiGe반도체가 속속 제품으로 출하되면서 국내 반도체 업계에서도 움직임이 본격화 하고 있음 [공급망 분석 종합] 공급망 단계 부품 소재 고속소자 모듈 및 응용기기 주요내용 고속소자 제작에 사용되는 화합물 주요소재 화합물반도체 고속소자류 주요 제품 / 기술 GaN 기판, SiC, ZnO MESFET, MEMT, FET,HBT 해외 기업 스미토모(일), 히다치(일), 미쯔비시케미컬(일), 후루가와금속(일), ) 비테세(Vitesse), RFMD, TRW, 트리퀸트, 커넥션트, 레이시온, M/A-COM, 소니, NEC, 히타치 고속소자가 집적화된 각종모듈 및 응용기기 가전, 군수, 자동차, 이동통신분야, 네트워크 산업응용 모듈 및 기기 인피니온 국내 기업 삼성코닝정밀소재, 유니모포트론 이언컴, LG,광전자 나리지온, 삼성, 삼성전기, LG이노텍, 효성 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1) 3. 기업니즈조사 고속소자 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소기업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 Reciver Modules, FPCB (연성인쇄회로기판), 화합물 반도체용 웨이퍼, 소재, WDM-PON용 광송신 소자, CWDM용 초고속변조 소자 등의 제품을 개발, 판 매하고 있음 또한 고속소자와 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 화합물 반도체 광소자 제작 공정 기술, 화합물 반도체 가공기술 개발, 차세대 디스플레이 모듈용 FPCB 및 소재개발 등이 있음

153 화합물반도체 고속소자 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야의 시장진 입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 화합물 반도체용 기판, 소재, MPCB, 고출력 레이저 다이오드 모듈 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 고출력 신광원 부품용 방열소재 개발(Development of enhanced thermal management materials for high power LED), 화합물 반도체용 가공기술 개발, 펌 핑용 고출력 레이저다이오드 개발 고에너지 레이저다이오드 모듈 개발 등이 있음 4. 요소기술 후보군 초고속, 초고주파 특성을 갖는 차세대 초고기능 소자를 개발하기 위해서는 반도체 소 자 제조공정의 미세화 실현은 필수 요건임. 반도체 소자 제조공정의 미세화를 위해서 는 새로운 방법의 광 리소그라피 또는 전자빔 리소그리피가 요구됨 - 이러한 미세화 프로세스를 사용하여 GaAs 및 InP를 기판으로 한 터널링 제어형 양 자 기능소자 및 초고속, 초고주파의 기능을 갖는 초고기능 전자소자의 개발은 물론 크기의 스케일 다운을 통하여 전자의 산란을 크게 줄이고, 양자상태가 시간적 공간 적으로 코히렌트 상태로 결합이 가능한 단일전자 트랜지스터 등 다양한 소자의 개 발로 이어질 것임 전계효과 트랜지스터에서는 초고속화를 달성하기 위하여 게이트와 소스간 충전시간, 게이트 주행시간,게이트와 드레인간 충전시간,드레인 주행시간을 단축해야 하며, 게이트와 소스간 충전시간은 유효 게이트 거리와 게이트 부분의 채널의 두께를 변화 시킴으로써 제어할 수 있음 게이트 주행시간의 단축은 게이트 거리를 짧게 하고, 포 화속도가 큰 재료를 선택하는 것이 중요함 - InGaAs/InAlAs계는 높은 밴드 옵세트, 고이동도, 고포화속도, 저잡음 특성으로, GaAs/AlGaAs계는 고이동도의 물성 때문에 초고속, 고주파소자 응용에 이점을 갖 고 있는 재료들로서 부상되고 있음 고속소자용 반도체는 수많은 장점에도 불구하고 AlGaN과 GaN 에피의 격자부정합에 의 한 특성 열화, 결정결함감소, 단결정 성장, 표면특성제어기술 개발 등 아직도 해결해야 할 여러 가지의 이슈를 가지고 있음. AlGaN/GaN 격자부정합에 의한 스트레인 문제, 결정 결함, 전위밀도개선, 고품위/고수명 소자를 위해서 결함농도를 낮춰야 할 필요성이 있음

154 전략제품 고속 전자소자 기술 분야의 결정성장, 단결정 에피택시, 도핑 조절 등의 기판 및 에피 기술과 드레인/소스/게이트, 전자게이트, 전자공급층 등 전극구조 구현 기술에 대한 밀집도가 높음 - GaN 에피택시 분야가 중요한 이슈로 진행되고 있으며, 이는 기존의 Si 전자소자와 경쟁 우위를 가지기 위하여 대면적 에피택시 성장 및 GaN on Si의 에피택시 성장 분야에서 주요핵심 기술이기 때문임 드레인/소스/게이트의 전극 분야와 전자게이트/전자공급층 분야, 전극과 채널구조를 최적화하는 설계 및 소자 공정 분야의 기술이 필요함 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 고속소자용 부품소재 고효율 저가격화의 화합물기판 개발 초고속화 달성을 위한 고포화속도 재료의 개발 니즈 니즈 고속소자 전문의 고품위 에피증착기술 전문가 고속소자 소형의 고속소자 설계기술 신규 photo-lithography/electron-beam Lithography 공정기술의 개발 환경분석 전문가 고신뢰성 고속소자 패키징기술 전문가 고속소자 집적화 모듈 고속소자 집적화 및 응용기술 니즈 5. 핵심요소기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술 도출함

155 화합물반도체 [요소기술 조정결과] 중분류 최종 요소기술 출처 Ⅲ-Ⅴ족,Ⅱ-Ⅵ족 대면적 저가격화 화합물기판 특허 InGaAs/InAlAs 고포화속도 재료의 개발 기술 전문가, 니즈, 환경분석 MBE장비 고효율 에피택시성장 기술 전문가, 니즈, 환경분석 설계 TOOL 소형의 고속소자 설계 기술 전계효과 높이는 반도체 설계 기술 전문가, 환경분석, 특허 특허 Electron-Beam장비 정밀 Electron-Beam Lithography 공정 기술 전문가, 니즈, 환경분석 설계/공정 전극구조 및 채널구조의 최적화 기술 고속소자 집적화 기술 전문가, 니즈, 환경분석 환경분석 식각장비 정밀 Photo Lithography공정기술 환경분석 고속매칭 고신뢰성 고속소자 패키징기술 전문가, 니즈, 환경분석 Board 회로기술의 집적화 기술 전문가, 니즈, 환경분석 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함 [핵심기술 선정결과] 중분류 InGaAs/InAlAs MBE장비 설계 TOOL Electron-Beam장비 설계/공정 고속매칭 Board 핵심요소기술 고포화속도 재료의 개발 기술 고효율 에피택시성장 기술 소형의 고속소자 설계기술 정밀 Electron-Beam Lithography 공정기술 전극구조 및 채널구조의 최적화기술 고신뢰성 고속소자 패키징 기술 회로기술의 집적화 기술

156 전략제품 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 핵심요소기술 기술요구 사항 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 최종 목표 고속 소자용 부품 소재 고포화속도 재료의 개발 기술 혼합 재료의 개발 GaN 소재 관련 재료 SiC 소재 관련 재료 AlN, ZnO 소재 관련 재료 AlN, ZnO 소재 관련 재료 고효율 에피택시 성장 기술 전위 밀도 개선 AlInN/GaN dislocation density : / AlInN/GaN dislocation density : / AlInN/GaN dislocation density : / AlInN/GaN dislocation density : / 소형의 고속 소자 설계 기술 switching speed 개선 lighting evice layout power device layout communication device layout communication device 고속 소자 정밀 Electron- Beam Lithography 공정 기술 공정 선폭 정밀도 제어 기술 확보 선폭 정밀도 : 6 nm 선폭 정밀도 : 5 nm 선폭 정밀도 : 4 nm 선폭 정밀도 : 4 nm 전극 구조 및 채널 구조의 최적화 기술 전극 및 채널 형성의 공정 개선 low resistor ohmic, trench 개선 field ring 개선 산화막 형성 개선 저저항 오믹,트랜치,산화 막 형성 고신뢰성 고속 소자 패키징 기술 소자의 고신뢰성 및 소형화 40x30mm이내 30x20mm이내 20x10mm이내 20x10mm이내 고속 소자 집적화 모듈 회로 기술의 집적화 기술 소자간의 집적화 기술 lighting device integration화 power device integration화 communication device integration화 communication device integration화

157 화합물반도체 나. 로드맵 기획

158 전략제품 화합물 반도체 소재 1. 개요 정의 : 반도체 주기율표상의 단일원소가 아닌 2종류 이상의 원소가 결합하여 반도체 성질을 나타내는 화 합물을 이용한 반도체로 사용되거나 기판 등의 소재로 사용되는 재료로서 다양한 조합방법과 조 성비로 여러 응용 제품을 만들 수 있음 범위 : 다양한 원소의 조합방법과 조성비를 조달해서 목적에 상응하는 여러 가지 화합물 반도체의 소재로 여러 기능의 소자 등 까지 포함함 가. 정의 및 필요성 화합물반도체 소재는 GaAs, InP, GaN, ZnO, SiC, SiGe, GeSbTe 등과 같이 매우 다양 하여 각각 특유한 광학적 전기적 특성을 가지고 있음 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)등 단일원소로 구성된 단결정 반도체에 비하여, 2종류 이 상의 원소가 결합하여 반도체의 성질을 나타내는 물질을 화합물반도체라고 함 실리콘 박막/CIGS 태양전지는 기판소재, 증착 장치, 실란 가스 및 CIGS 등 화합물 소재, 태양전지 소자, 태양전지 모듈, 전력변환장치 및 시스템 등을 거쳐 실제 수용가 또는 발전 전기 계통에 연계될 수 있는 태양광 발전 시스템으로 구성됨 질화갈륨(GaN)은 우수한 전자 이동성과 보다 강한 파괴 전압, 우수한 열전도 성질의 특징을 지니므로 높은 스위칭 주파수 효율성을 필요로 하는 전력과 라디오 주파수 (RF) 소자에 이상적임. 현재 질화갈륨(GaN) 파워소자는 대량 생산에 너무 많은 비용 을 소모하므로 비표준 생산 공정에 사용되는 소형 직경 웨이퍼로 가공, 사용됨 LED에 사용되는 화합물 반도체 소재는 Ⅲ-Ⅴ족의 GaAs, GaP, GaN과 Ⅱ-Ⅳ족의 ZnS, ZnSe, ZnCdSe, Ⅳ-Ⅳ의 SiC 등 종류가 다양하며 현재는 Ⅲ-Ⅴ족이 주로 이용되고 있음 - 발광재료 대표적 발광 색 (nm)은 GaAs 적외(890), GaP 황록색(565), 적색(700), GaAsP 황색(583), 동색(610), 적(630), GaAlAs 적색(655), AlInGaP 등색(590) 적색 (635), InGaN 자외(365), 청색(465), 청록색(500), 녹색(520) 등으로 물질에 따라서 다 른 파장을 조합할 수 있음

159 화합물반도체 나. 범위 및 분류 화합물 반도체용 소재는 두 종류 이상의 원소가 결합을 하여서 주기율표의 3족과 5족 의 화합물인 갈륨비소 등이 대표적으로 실용화되고 있음 화합물반도체를 이용하여 적용하는 분야는 매우 넓지만 전력소자, LED소자, 솔라셀 소자부분에 가장 영향력 있게 사용되며 그 산업 적용처로는 가전분야부터, 조명분야, 군수분야, 자동차분야, 이동통신분야, 전력분야 등 다양하게 적용됨 LED의 각종 기판 재료는 사파이어, GaN, SiC, AlN 기판 등이 있는데 현재 보편적으 로 사용하는 기판은 사파이어 기판이며, GaN 기판, AlN, SiC 와이드 갭 기판은 성능 은 우수하지만 아직 실용화 연구가 진행되고 있음 사파이어를 가공한 형상은 주상, 피라미드, 원추형 등 여러 가지이며 각 LED 회사가 가공하 는 메사(Mesa)효율을 향상하기 위한 기술은 노하우로 진행되며, 표면 가공을 한 사파이어 기 판을 채용할 경우에 LED의 휘도가 표면 가공하지 않은 기판에 비하여 약 배 향상됨 현 LED조명에 사용되는 고출력 LED칩은 모두 화합물반도체 기술로 이루어져있고 향 후 효율을 높이기위한 칩도 화합물을 이용하는 방법이 최적의 효과를 나타낼 수 있음 현재 솔라셀 부분은 실리콘이나 박막형태를 이용하지만 광효율이 낮음. 향후 고집적 기술과 고효율을 갖기 위해서는 화합물반도체를 이용한 기술이 필수임 박막형 태양전지는 웨이퍼를 사용하지 않는 thin film 태양전지로서 실리콘 박막, Si:Ge 박막, 화합물 III-V(GaAs) 박막, CIGS 박막, 염료감응형 박막, 유기폴리머 박막 태양전지 등이 모두 박막형 태양전지임 태양전지 제조에 필요한 소재에는 활성층재료, 전극층재료, 반사방지막, 절연막재료, 밀봉용 수지 등이 있으며, 부품을 생산공정 설비와 주변 장치관련 산업도 전체 산업 경쟁력 강화를 위해서 대상 범위에 포함됨 III-V, II-VI 화합물 태양전지 : 원소주기율표상의 3족과 5족 화합물인 GaAs, InP 기반 태양전지와 2족과 6족 화합물 조합인 CdS, CdTe 등을 재료로 한 태양전지 기술은 아 직 국내 양산을 못하고 있는 실정임

160 전략제품 SiC는 파워디바이스를 사용할 때 발생하는 열로 고온이 되어도 진성커리어의 발생이 매 우 작아 특성변화가 작어 실온과 동등한 동작특성을 기대할 수 있으며 전류밀도도 크게 할 수 있어 작은 디바이스면적으로도 충분하여 전체를 소형화할 수 있는 장점이 있음 SiC는 밴드 갭이 Si의 2-3배이며, 이 때문에 절연파괴전계가 한자리 수만큼 크고, 포 화전자속도는 2배, 열전도는 3배 크기 때문에 통전상태에서의 저항 값이 Si 디바이스 보다 2자리 수만큼 낮아질 것으로 예상됨 - 작동온도 상한이 500~600 로 높고 열전도도가 높기 때문에 전열면적이 적어도 냉 각이 용이함 - SiC는 하이브리드자동차, 연료전지자동차 및 배터리전기자동차 등에서 사용되고 있 는 인버터를 소형화 저손실화 할 수 있음 - 송배전용이나 분산전원용의 전력소자로 SiC를 적용할 수 있게 되면 전력변환시의 손실을 크게 저감할 수 있게 됨 GaN 전자소자는 와이드 밴드갭과 고온안정성 등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력 스위칭 소자로서 사용됨 GaN 전력소자는 이동통신망 기지국의 전력증폭기로 사용될 경우, 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 전력밀도가 10배 이상 높아 소형화와 경량화를 통해 30% 이상의 전력절감이 가능하고, 레이더, 위성 등의 송수신 모듈에 사용할 경우, GaAs기 반 전력증폭기에 비해 높은 전력밀도(>8배)와 효율(>20%) 특성으로 탑재체의 경량화 와 에너지 절감에 크게 기여함 GaN화합물 전자소자는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온(700 C) 안정성 등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF(Radio Frequency) 전력증폭기와 고전력 스위칭 소자로서 큰 장점을 가짐 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 화합물 반도체 소재 화합물 반도체 LED 분야 소재 솔라셀 소재 전자소자용 GaAs, InP, GaN 소재 제어, 전력소자용 SiC 재료, SiGe, GeSbTe 등 특수 소재 제조 기술 GaN 화합물 소재화, GaAs 화합물, 기판용 단결정 제조 기술 (SiC, GaN bulk) CIGS(Cu(InGa)Se₂계 소재, InGaAsP 계 III-V 족 소재, 솔라셀용 GaAs 기반 소재

161 화합물반도체 [공급망에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 화합물 반도체 소재 전자/전력소자 소재 LED 분야 소재 HEMT 및 MMIC 기술용 GaAS 및 InP 소재, 전력소자용 SiC재료 LED 산업용 GaN 화합물 소재, 봉지제 및 렌즈 소재 솔라셀 소재 Solarcell 소재, Temdom 솔라셀용 GaAS 기반 소재 2. 산업 및 시장 분석 - 국내 반도체, 디스플레이 기술은 세계 최고 수준으로 이를 기반으로 태양전지 기술 우위 확보 가능 - 2종류 이상의 원소가 결합된 화합물 반도체는 크게 3가지로 나누어지는데 전자/전력소자 소재분야와 LED분야 소재분야, 솔라셀 소재 분야로서, 이 3분야가 앞으로의 화합물 반도체 소재에 발전가능성이 클 것으로 전망됨 가. 니즈 분석 가격경쟁력 요구 è 시장 니즈 1 : 저가(low cost) 고효율(high efficiency) 화합물 반도체 소재 현재의 태양광발전은 발전단가가 기존 에너지원보다 고가이며, 차세대 태양전지의 비 전은 기술개발을 통해, 초고효율, 초저원가 태양전지 상용화를 목표로 하고 있으며, 이러한 기술과 관련된 산업체 지원 필요함 실리콘 박막 태양전지는 디스플레이 공정 기술의 적용이 가능하여 대면적 모듈 생산에 는 용이하지만 효율이 낮고 초기 투자비용이 높기 때문에 tandem, triple-junction 등 적층 기술개발을 통한 효율 상승과 장비 개발을 통한 시설 투자비용 저감이 필요함 LED는 2000년 초반 핸드폰 용 키패드에 채용되면서 대량 생산이 본격적으로 이루어 졌으며, 향후 5-10년 이내 LED는 일반조명을 대체할 것이 확실하지만 LED가 형광등 과 같은 일반조명을 대체하기 위해서는 저가화가 최우선적으로 이루어져야만 함 하인츠의 법칙에 따라 LED의 성능은 10년마다 20배가 향상되고 가격은 1/10로 하락 하여 왔고, 1993년 일본의 나카무라 수지는 20세기에는 불가능하다고 여겨졌던 청색 LED 개발에 성공함으로 인하여 고효율의 백색 LED의 개발이 가능하게 되었고 조명 분야의 핵심 부품으로 부각됨

162 전략제품 반도체, 디스플레이 등 우수한 기술 활용 가능 è 시장 니즈 2 : 화합물 소재 응용 분야의 양산 기술 확보 한국은 반도체, 디스플레이 분야 세계 1등 기술을 보유하고 있는 역량을 기반으로 태 양전지 기술 우위 확보 가능 LED 분야의 기존 사파이어의 대구경화 및 GaN on Si 기술의 도입으로 LED 및 전자 /전력소자의 저가격화가 급격하게 이루어질 가능성이 큼 실리콘 박막 태양전지는 대면적 양산 기술 측면에서의 장점이 있다고는 하나 공정시 간이 길어지는 단점이 있기 때문에 고속 증착 기술 개발이 필요함 융복합화를 통한 화합물 소재 적용 모듈 적용 증가 전망 è 시장 니즈 3 : 화합물 소재를 이용한 응용분야의 융합형 모듈화 태양전지 모듈의 경량화, 건물통합형 모듈의 우수한 미관 등이 신재생에너지 정책의 홍보 수단 및 실제적인 에너지 효율성 증대로 이어질 수 있도록, 시장니즈에 맞추어 제품을 개발해야 시장 확대에 기여 가능함 실리콘 박막/CIGS 태양전지는 금속호일 및 폴리머 기판 소재를 적용시 경량 플렉서 블 태양전지의 구현이 가능함. 또한 전면전극이 없는 모듈 구조로 인하여 미관이 수 려하여 건물통합형 모듈에 적합함. 하지만 건물 통합형 모듈에 필요한 소재의 국산화 및 소자 원천기술 확보가 필요함 LED 조명은 각 환경에 최적의 조명구축 및 전력절감 효과를 위한 기술이 가장 필요 하다고 할 수 있으며 대체형 성격의 기술개발이 요구됨. 추가적으로 표현도가 자유로 운 LED의 장점을 이용하여 심미적 측면이 설계 및 디자인 기술의 발전도 요구됨 국내 시장만을 고려하면 시장규모가 작아 투자대비 경제성 확보가 어려우며, 세계시 장을 대상으로 할 경우, 신재생에너지 사업은 각국 정부정책에 크게 좌우되는 특성으 로 인해 시장예측 불확실성이 높음 고유가에 따른 대책, 저탄소화 노력의 일환으로 정부의 신재생에너지 계획 및 발전 비중 증대 시책에 따라 소재 관련산업은 지속적인 성장이 예상됨

163 화합물반도체 태양전지 제조 공정은 반도체 제조공정과 유사하며 오히려 더 단순한 측면도 존재하 지만 광전환 효율 증대, 저가화 등 기존의 반도체 LCD 기술과는 다소 다른 기술적 목표 및 노하우가 존재하는 것으로 볼 수 있음 화합물 반도체를 이용한 공정은 반도체 제조 분야와 유사하긴 하지만, 기존의 기술과 차별화되는 고효율, 저가화 달성기술의 확보가 필요함 결정형 및 박막형 태양전지 및 발전 시스템의 원료/소재, 소자/공정, 모듈, 시스템, 설비/장비 등 요소기술 및 기술개발이 필수적임 [화합물 반도체소재 분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 - LED 조명 206o 계획, '국민 보급형 LED 조명, 아파트 주 차장 LED 조명사업 등 정부 및 민간 단체 등에도 LED조명 보급을 위한 정책 제안 활발 - 산업통상자원부가 세계 4대 소재 강국 진입을 목표로 에너 지 반도체용 초고순도 탄화규소(SiC)를 세계 시장 선점 10대 핵심소재(WPM, World Premier Materials)로 지정하였고 2010년부터 연구 개발을 진행 중에 있음 - 화합물반도체 연구와 관련하여 미국/일본/유럽 등에서는 막대한 투자를 하는데 비해 국내의 지원은 미비한 상태임 - LED 조명의 높은 가격이 주요 시장 제재요인으로 기관에서 LED 를 활용하는데 가장 큰 영향을 미치고 있음 경제 - 세계적으로 ICT기술의 융복합화로 다기능의 화합물반도체에 대한 시장규모가 증대할 것으로 예측됨 - 반도체 가격 약세와 수요 부진의 장기화에 생산 능력 확대를 위 한 신규 설비 투자가 후순위로 밀리고 업계 전반적 보수 투자 기 조에 따른 반도체 시장의 저성장 기조가 이어질 것으로 예상됨 사회 기술 - 인구성장이나 지속적인 도시화 같은 메가트렌드에 힘입어 세계 조명 시장이 성장하고 있으며, 이에 LED 시장 역시 동 반 성장하고 있음 - GaN은 발광 소자에 커다란 시장을 지니고 있으며, 고전력 고온 특성이 뛰어나 전자소자로도 개발되었으며, 신소재 및 신소자의 창출이 기대됨 - 국내 화합물반도체의 산업기반이 미약하여 외국의 주요 부품업 체에 의존 - 국내 화합물반도체를 전문으로 하는 산업체의 수가 적음 - 화합물 반도체 전자소자의 산업화를 위한 정부차원의 지원은 미 흡하여 관련 생산업체가 극소수이고, 규모와 기술수준에 있어서 세계적으로 경쟁력이 심각한 열세 상황임 - 수천억 원에 상당하는 무선-이동통신용 화합물 반도체를 수입에 의존하는 상황임 집적화 고효율 신소재 융복합화 초고순도 시장성 - LED 조명 보급을 위한정책 제안이 활발하게 진행되고 있으며, 세계적으로 ICT기술의 융합화로 다기능의 화합물 반도체에 대한 시장 규 모가 증대 될 것으로 예측되면서 화합물 반도체 소재의 수요도 증가할 것으로 전망됨 - 화합물 반도체에 대한 선진국들의 막대한 투자에 비해 국내 산업계는 관련 연구개발이 거의 전무한 상태이고, 정부차원의 지원도 미흡하 여 세계적 경쟁력이 열세인 상황임

164 전략제품 나. 산업특징 및 구조 LED 산업용 갈륨 및 갈륨 화합물 소재는 LED 산업의 급격한 팽창에 따른 전기 및 전자기기의 핵심원료임 원재료는 갈륨이며, 보크사이트에서 알루미나를 제조할 때 부산물로 추출되며, 보크사 이트 매장량은 풍부하며, 아연광에서 아연제련 시 부산물로 생성, 전 세계 생산규모는 184톤(2007년 기준)으로 추정됨 국내 보오크사이트 매장은 미미하며, 북한은 세계적 보오크사이트 매장량을 보유하고 있으며, 전 세계 갈륨 수요의 약 65%는 일본이 점유하고 있음 가시 및 자외 영역의 발광다이오드는 대부분 Ⅱ-Ⅳ족, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 및 3원, 4원 혼정 반도체로부터 제조됨. 사용하는 기판은 반도체 재료의 적층결정의 격자정수 (a)에 가능한 한 근접한 기판을 선택하는데, GaN 질화물계 기판은 일반적으로 사파이 어 기판을 사용하여 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)법으로 LED 를 제조함 사파이어 LED 기판이 선도업체인 Nickia, Toyoda, Misbishi 등이 미국, 독일 등과 기 술동맹을 체결하여 규격 통일을 통하여 공통 표준규격을 만들고 있으며, 형광등에 대 체되는 저전력 조명용의 장점을 홍보하며, 각종 신호기, 휴대폰, PC, LCD TV 등 다 양하게 용도가 전개됨 SiC 기판 반도체 재료는 차세대 반도체라고 하는 SiC 와이드디바이스 단결정 기판은 인버터 재료로서 가전제품, 하이브리드 차 및 LED 기판 등 다방면으로 응용될 수 있 는 재료임 태양전지 화합물 소재로 Chalcopyrite Cu(InGa)Se2 (CIGS)계 화합물반도체는 고효율 박막태양전지의 광흡수층으로 가장 유력한 후보물질로 오랫동안 연구되어 왔고, 최근 높은 광변환효율과 저비용 대면적 증착의 가능성으로 인해 국내외 많은 기업들에 의 해 상업화 시도가 가시화되고 있음

165 화합물반도체 태양전지의 경우 전체 원가에서 가장 높은 비중을 차지하고 있는 부분이 소재이기 때 문에 소재에 대한 관심이 상당히 높음. 태양전지 소재로서 결정질 실리콘 외에 실리 콘 박막, CIGS(Copper, Indium, Gallium, Selenide) 박막, CdTe 박막, 유기 염료 등 다양한 소재가 개발되고 있으며 각 소재마다 장단점이 달라 태양전지를 사용하는 용 도에 따라 소재를 달리 사용하고 있는 상황임 CuInSe2 화합물 박막 태양전지는 1980년대 미국 Boeing사가 기존의 단결정실리콘 (20W/kg)태양전지를 대체할 수 있는 우주용의 경량 고효율 태양전지로 처음 연구되 었을 만큼 효율이 높고 안정성이 우수함 전력반도체 소재로는 전력 손실을 획기적으로 줄일 수 있는 반도체 기판 소재가 개발 되고 있는데 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화아연(ZnO) 등이 이에 해당됨 초고순도 SiC 소재를 적용한 SiC 에너지 반도체 소자는 기존의 실리콘 소자 대비 인 버터와 컨버터의 에너지 효율을 개선함으로서 에어컨의 경우 전력 손실의 약 70% 감 소, 산전 기기의 경우 스위칭 속도 4배 향상 및 전력 손실 50% 감소가 가능하며 이러 한 절감 효과로 인해 차세대 반도체 소재로 불리우는 SiC, GaN, ZnO 소재에 대한 연구가 기업과 학계를 중심으로 활발히 진행되고 있음 SiC 소자는 에너지 절감에 기여할 뿐만 아니라 기존 실리콘 전력 반도체의 소자에 비 해 물질적 특성이 매우 우수하기 때문에 고전압, 고온에서 사용될 수 있고 전력 변환 장비의 크기 감소에도 상당한 영향을 끼칠 것으로 보임 에너지 반도체 소자용 SiC 소재는 일부 상용화되어 판매되고 있지만 고품질(저결함) 화와 저가화의 문제가 남아있으며 SiC 소자의 기초 원료인 초고순도 SiC 분말 소재 를 생산하는 것 또한 상당한 기술력을 필요로 하기 때문에 기술 습득을 위해 선진국 의 여러 기업들이 적극적으로 연구 개발하고 있음 SiC 소재는 전력 증폭기 등 전기 전자제품뿐만 아니라 태양광 발전용 인버터 내지 전 기 자동차용 인버터 등에 채용되는 등 다양한 분야에 활용될 수 있기 때문에 향후 태 양광, 전기 자동차 등 신사업 성장과 맞물려 빠르게 성장할 것으로 예상됨

166 전략제품 [화합물 반도체소재 중심의 연관 산업구조] 후방산업 화합물 반도체소재 전방산업 기판 제조, 특수 소재 제조, GaN화합물 소재화, 형광체 합성 전자/전력소자 소재 LED 소재 솔라셀 소재 가전, 군수, 자동차, 조명 이동통신분야, 네트워크 산업 [화합물 반도체소재 중심의 SWOT 분석] 강점(Strength) 약점(Weakness) - 반도체 및 디스플레이 최강 국가 - 연관 산업의 지속적 성장과 타 산업과의 연계 가능 - 세계수준의 LED 소자 및 응용기술 보유 - 화합물 반도체 관련 연구자 풍부(학계, 연구계 및 산업계) - 중소기업들의 낮은 기술경쟁력 - 선진국 기업들의 시장선점에 의한 높은 진입장벽 - LED산업의 대기업 수직 계열화 - 전문생산기업 부재 및 작은 내수시장 규모 - 핵심소재의 해외의존과 경쟁국의 기술공개 기피 기회요인(Opportunity) 위협요인(Threat) - 다양한 분야에 응용분야 활성화 - 정부의 적극적인 육성 정책 - 세계적 원천특허 시효만료 임박 - 글로벌 에너지 환경 이슈로 인한 그린조명 채택 의무화 - 그린산업의 신규시장 확대 - 녹색성장 정책 및 환경규제 강화 의무화 - 삶의 질에 대한 인식 확산 - 대기업들의 대량생산 체제 구축 - 중국 업체들의 저가 소자 대량 유통 - 선진국의 원천기술 독점으로 기초기술 확보 어려움 - 규제수준의 변동/변화와 환경장벽의 강화 - 특정분야의 경쟁 집중과 투자 우선순위에 대한 인식 부족 다. 시장현황/전망분석 2종류 이상의 원소가 결합된 화합물 반도체는 크게 3가지로 나누어지는데 전자/전력 소자 소재분야와 LED분야 소재분야, 솔라셀 소재 분야로서, 이 3분야가 앞으로의 화 합물 반도체 소재에 발전가능성이 클 것으로 전망됨 화합물 반도체 소재 세계시장은 솔라셀 소재, LED소재, 전자/전력 소재 순으로 규모 가 큰 것으로 조사되었으며, 2013년 52억 달러에서 2017년 148억 달러로 연평균 30% 의 성장률을 보일 것으로 전망되며, 국내시장은 전자/전력 소재, 솔라셀 소재, LED 소재 순으로 규모가 큰 것으로 조사되었으며, 2013년 8300억 원 규모에서 2017년 2조 원 규모로 연평균 25% 성장률을 보일 것으로 전망됨

167 화합물반도체 [화합물 반도체소재 시장현황 및 전망] 구분 [단위: 백만 달러, 억 원] 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 5,249 6,447 8,429 11,141 14,871 30% 국내시장 8,343 10,025 12,471 15,807 20,402 25% 자료 : 전자/전력소재, LED소재, 솔라셀 소재 시장현황을 기준으로 추정함. Gartner Forecast Report 2006, JFCA s Fine Ceramics Industry Trend Survey ( ), New Industrial research Institute Special Report 2006, Japan, Semiconductor International, 대신증권, Displaybank 라. 공급망(분류)에 따른 분석 군수용 고출력 전력증폭기 시장과 관련하여 대당 4억 원대의 대전차 탑재 레이저 레이 더의 국산화 대체, 위치추적 및 근거리 물체 포착 센서 개발 등 초고가 무기 체계 국 산화 및 정밀 군수용품에 대한 수요발생으로 새로운 시장이 계속 확대되는 양상임 - 급격히 증가하게 될 초고주파 레이더용 고출력 전력소자 및 전력증폭 모듈의 해외 의존도에서 벗어나 부품소재 산업의 경쟁력과 지속적인 경제 성장을 위한 GaN 전 력소자 및 모듈의 기술력 확보가 시급함 LG이노텍은 2013년 LED 조명 생산 전반에 필요한 부품 설계 기술에 관한 솔루션 에코 시스템 과 미들파워 패키지 가운데 형광등보다 2배 이상 밝은 170루멘퍼와트(lumens/watt) 제품을 선보임 - LED 패키지 전 제품에 대해 6천 시간의 신뢰성 테스트를 거쳐 미국 정부의 에너지 효율성 프로그램인 에너지스타 인증을 부여하는 LM80 검증을 완료함 에너지 효율적인 전자 제품을 위한 고성능 실리콘 솔루션 제조사인 온세미컨덕터가 2012년 차세대 질화갈륨(GaN) 온 실리콘(Si) 파워 소자 개발 협력을 위해 벨기에의 선도적인 나노일렉트로닉스 연구 센터인 imec(아이멕)과 멀티 파트너 산업 연구 개발 프로그램에 합류했음 - 아이멕의 연구 프로그램은 표준 고생산성 200mm 팹을 통해 가공이 가능한 200mm 질화갈륨 온 실리콘 웨이퍼를 성공적으로 생산하였으며 저비용 공정에 제2의 필수 조건인 표준 CMOS 공정과 툴에 부합되는 가공 공정도 개발함 향후 실리콘 반도체 기반 MOSFET 기술의 물리적 한계를 대체 극복하기 위하여 전기 적으로 우수한 특성을 갖는 화합물반도체 기반의 III-V MOS 반도체에 관심이 증대되 고 있음

168 전략제품 국내 산업계에서는 GaN LED(Light Emitting Diode)/LD(Laser Diode) 등의 광소자에 비해 GaN 전력소자에 대한 연구개발이 미비한 상태임 RFHIC는 1.2~1.4GHz에서 약 1.3kW의 출력을 갖고 이득이 53dB이고 효율이 50%인 GaN 전력증폭기를 개발함 한국전자통신연구원에서는 2012년 6월 현재 자체 보유한 4인치 화합물 반도체 팹과 GaN 공정 및 설계기술을 활용하여 S-/C-/X-band용 고출력 전력소자를 개발 - 향후에는 Ku-/K-/Ka-band용 전력소자, 차세대 디지털 레이더 트랜시버용 구동증폭 기(DA: DriveAmplifier), 고출력증폭기(HPA: High Power Amplifier), 저잡음증폭기 (LNA: Low Noise Amplifier), 스위치(switch) MMIC 설계 및 제작을 위한 국산 라 이브러리를 구축함 예정임 국내의 화합물 반도체 관련 연구개발은 연구소와 대학에서 GaAs와 InP 기반의 초고 주파/초고속 FET형 HEMT 전자소자와 MMIC를 활발히 개발하고 있으며, GaN기반 의 LED와 고주파 전력소자에 관련된 연구도 진행되고 있으나 화합물 반도체기반의 차세대 III-V MOS 소자에 대한 연구 개발에 대한 투자는 현재 전무한 실정임 일본 가이시 주식회사는 2012년 독자적으로 개량한 결정 육성 기술을 통해 결함을 저 감해 녹색 LED의 발광효율을 기존 대비 약 2배로 높이는 고품질 질화 갈륨(GaN) 웨 이퍼를 개발함

169 화합물반도체 [공급망 분석 종합] 공급망 단계 화합물 반도체 소재 전자/전력소자 소재 LED 분야 소재 솔라셀 소재 주요내용 전자소자용 GaAs, InP, GaN 소재 제어, 전력소자용 SiC 재료, SiGe, GeSbTe 등 특수 소재 제조 기술 GaN 화합물 소재화, GaAs 화합물, 기판용 단결정 제조 기술 (SiC, GaN bulk) CIGS (Cu(InGa)Se₂계 소재, InGaAsP 계 III-V 족 소재, 솔라셀용 GaAs 기반 소재 주요 제품 / 기술 HEMT 및 MMIC 기술용 GaAs 및 InP 소재 기술, 고주파 전력소자에 적용하는 GaN 제어 기술, 전력소자용 SiC 재료 기술 SiGe, GeSbTe 특수 소재 제조 기술 LED 산업용 GaN 화합물 소재화 기술, GaAs 계열의 화합물 재료 기술, 기판용 단결정 제조 기술 (SiC, GaN bulk), 백색광 LED용 형광체 합성 기술, 봉지제 및 렌즈 소재기술 CIGS(Cu(InGa)Se₂계 소재 기술 InGaAsP 계 III-V 족 고효율 solarclell 소재 기술 Temdom 솔라셀용 GaAs 기반 소재 기술 해외 기업 Infineon, ST Micro, Mitsubishi, Toshiba, Renesas, Rohm, Fairchild, Vishay, Fuji, IR, Hitachi, Shindengen, ON Semi, Sanken, Parasonic, Furukawa, NEC, NTT, Cree, Dow Corning, SiCrystal,TankeBlue,N-Crystals,No rstel, Osram, Monocrystal, 교세라, 나미키, 신코샤, Sumitomo전공, Mitsubishi Chem., Hitachi Cable, LumiLog, Kyma Inc., 인터매틱스, Nichia, Toyoda Gosei, Nitto Denko, 시네쯔, 도레이다우코팅, GE도시바 Wurth Solar GmbH, Solibro, Solarion, Filsom, Grobal Solar, Ascent Solar, Solyndra, DayStar Technoligies, Solopower, Odersun, ISET, Nanosolar, Avancis, Miasole, Johanna Solar, Hodda Soltec, Showa Shell, Sulfurcell 국내 기업 LS산전, DAWIN, Fairchild, Magnachip, KEC, AUK, 동부, 실리콘윅스, 텔레칩스, 트리노테크놀로지 삼성코닝, SSLM, 일진, 크리스탈온, 하이솔라, TPS, 루미지앤테크, 사파이어테크놀로지, LG실트론, 삼성코닝정밀유리, 그랜드텍, 유니모포트론, 포스포, CMS technology,대주전자, 넷패스신소재, 동진세미캠 LG 이노텍, 대양 메탈, 삼성 SDI, 현대 Avancis, 글로실, 나라테크, 넥솔론, 렉서, 심포니에너지, 웅진에너지, 이엔이시스템, LG실트론, 퀠리플로 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1) 3. 기업니즈조사 화합물 반도체소재 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소 기업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 화합물반도체기판 (GaN) 및 화합물반도체 Template( GaN, AlN, AlGaN Template), 화합물 반도체용 웨이퍼, 소재, 광소자, 레이저 다이오드 등의 제품을 개 발, 판매하고 있음

170 전략제품 또한 화합물 반도체소재와 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 LED용 기판개발, 화합물 반도체 가공기술 개발, 동작인식 센서용 레이 저다이오드 개발 등이 있음 화합물 반도체소재 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야 의 시장진입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 UV용 GaN & AlN TEMPLATE, 반도체용 전구체, 화합물 반도체용 기 판, 소재 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 UV 파장용 LED용 기판개발, 반도체용 전구체 합성 및 제조기술, 화합 물 반도체용 가공기술 개발 등이 있음 4. 요소기술 후보군 화합물반도체 소재는 GaAs, 양하여 각각 특유한 전기적 특성을 가지고 있음 InP, GaN, ZnO, SiC, SiGe, GeSbTe 등과 같이 매우 다 전자/전력소자 소재분야와 관련하여 SiC 및 GaN는 우수한 전자 이동성과 보다 강한 파괴 전압, 우수한 열전도 성질의 특징을 지니므로 높은 스위칭 주파수 효율성을 필 요로 하는 전력과 라디오 주파수(RF) 소자에 이상적으로 적용됨 또한 기존 HEMT 및 MMIC에 주도적으로 사용되어 왔던 GaAs가 전자소자의 주된 소재로 사용됨 LED 분야 소재분야와 관련하여 LED 산업의 급격한 팽창에 따라 희소금속 중에서 핵 심원료인 갈륨의 사용량이 급증하여 GaN 및 GaAs 기반 LED 소재에 대부분 적용되 고 있음 또한 기존 사용하고 있는 사파이어 보다 효율이 높은 GaN 및 SiC 기판이 소 재에 사용되고 있음 - 백색 LED 제작에 적용하는 형광체 합성 및 각파장별 고신뢰성을 요구하는 봉지재 및 렌즈 소재 기술의 업그레이드가 필요한 실정임 솔라셀 소재 분야와 관련하여 화합물 반도체 박막태양전지의 가장 효율이 높은 소재 인 CIGS(Cu(InGa)Se₂)태양전지의 기술 연구가 활발히 진행되며 향후 기존 태양전지 시장을 압도할 것으로 전망되고 있으며 GaAs 및 InGaAlP기반으로 Temdom형 솔라 셀의 개발이 진행되어 고효율 부분 솔라셀 기술로 적용됨

171 화합물반도체 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 HEMT 및 MMIC 기술용 GaAs 및 InP 소재 기술 니즈, 전문가 전자/전력소자 소재분야 고주파 전력소자에 적용하는 GaN 제어 기술 전력소자용 SiC 재료 기술 니즈, 전문가 니즈, 환경분석 SiGe, GeSbTe 특수 소재 제조 기술 환경분석 LED 산업용 GaN 화합물 소재화 기술 니즈, 전문가 GaAs 계열의 화합물 재료 기술 환경분석, 전문가 LED 분야 소재분야 기판용 단결정 제조 기술 (SiC, GaN bulk) 니즈, 환경분석 백색광 LED용 형광체 합성 기술 환경분석 봉지제 및 렌즈 소재기술 니즈, 전문가 CIGS(Cu(InGa)Se₂계 소재 기술 니즈, 환경분석 솔라셀 소재 분야 InGaAsP 계 III-V 족 고효율 solarclell 소재 기술 전문가 Temdom 솔라셀용 GaAs 기반 소재 기술 니즈, 전문가 5. 핵심요소기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술 도출함

172 전략제품 [요소기술 조정결과] 중분류 최종 요소기술 출처 GaAs와 InP 기반의 초고주파/초고속 FET형 HEMT 전자소자 소재 전문가, 니즈, 환경분석 전자/전력소자 소재분야 LED 분야 소재분야 솔라셀 소재 분야 전력소자용 SiC 재료 기술 고주파 전력소자에 적용하는 GaN 제어 기술 SiGe계 소재 제조 기술 LED 산업용 GaN 화합물 소재화 기술 GaAs 계열의 화합물 재료 기술 SiC 단결정 제조 기술 GaN 단결정 제조 기술 LED 방열 소재 기술 CIGS(Cu(InGa)Se₂계 소재 기술 GaAs 계 III-V 족 고효율 solarcell 소재 기술 환경분석 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 니즈, 특허 환경분석 전문가, 니즈, 환경분석 전문가 전문가, 니즈, 특허 전문가 전문가 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함 [핵심기술 선정결과] 중분류 핵심요소기술 GaAs와 InP 기반의 초고주파/초고속 FET형 HEMT 전자소자 소재 전자/전력소자 소재분야 고주파 전력소자에 적용하는 GaN 제어 기술 SiGe계 소재 제조 기술 LED 산업용 GaN 화합물 소재화 기술 LED 분야 소재분야 SiC 단결정 제조 기술 LED 방열 소재 기술

173 화합물반도체 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 핵심기술에 따른 연구목표 설정에 있어 핵심기술의 추가 또는 통합이 필요하다 판단 되는 경우 일부 핵심기술 선정결과를 조정하여 로드맵을 기획함 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 핵심요소기술 기술요구 사항 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 최종 목표 전자/전력 소자 소재 분야 III-V족 기반 HEMT 전자 소자 소재 기술 전력용 GaN 제어 기술 (GaN on Si 기술) GaAs/ InP 기판 기술 Bowing 및 Crack 제어 기술 3 inch 4 inch 6 inch 8 inch 6 inch 8 inch 10 inch 12 inch LED용 GaN 기판 기술 대면적 기판 at 결함 밀도 1E6/cm2 2 inch 3 inch 4 inch 6 inch LED 소재 분야 SiC 단결정 제조 기술 대면적 기판 제조기술 2 inch 4 inch 6 inch 6 inch LED 방열 소재 기술 고방열 소재 기술 열저항 0.3 /W 열저항 0.25 /W 열저항 0.2 /W 열저항 0.15 /W 태양 전지 소재 분야 GaAs 계 III-V 족 고효율 solar cell 소재 기술 Multicell 형태의 집광 효율 25% 30% 35% 40%

174 전략제품 나. 로드맵 기획

175 반도체 공정기술 전략분야 현황분석

176 전략분야 반도체 공정기술 1. 개요 가. 정의 및 범위 - 정의 : 반도체 칩을 구현하는 기술로 다이오드, 트렌지스터, 태양전지 등의 다양한반도체 소자를 제조하 고 기능을 부여하기 위한 박막 제조공정 및 처리기술, 그리고 소자를 패키징하는 기술을 의미함 - 범위 : 미세공정을 다룰 수 있는 공정장비, 소재 및 가공된 웨이퍼의 패키징까지 범위에 포함됨 반도체 공정기술은 다이오드, 트렌지스터, 태양전지 등의 다양한반도체 소자를 제조하 고 기능을 부여하기 위한 박막 제조공정 및 처리기술, 그리고 소자를 패키징하는 기 술을 의미함. 이들 공정을 구현하기 위한 공정장비 및 패키징 장비의 기술을 포함함 최근에 반도체 소자가 나노범주에 들어감에 따라서 다양한 반도체 소자를 구현하기 위한 나노공정 및 장비기술이 이 반도체 공정에 포함됨 반도체공정 장비 소재기술은 전자회로를 웨이퍼위에 인쇄하는 전공정, 조립ㆍ검사를 하는 후공정, 제조공정의 주기적 오류 검사와 관련된 측정 분석공정 및 이를 가능케 하는 장비와 반도체 제조에 사용되는 소재 기술을 포함함 반도체고정은 원재료인 웨이퍼를 개별칩으로 분리하는 시점을 기준으로 전 후공정, 검 사로 구분되며 각 공정별로 전문화된 장비를 활용하고 있음 세부적으로는 PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), ALD (atomic layer deposition) 등의 박막증착장비, 전통적인 photo lithography를 위한 다 양한 박막 패터닝 기술, dry and wet 식각기술, 플라즈마 식각기술, cleaning 기술, 도 핑을 위한 implantation등의 표면도핑 기술, annealing 기술, 단일 패키징, 다중 패키징 기술 등과 이를 구현하기 위한 공정장비기술이 포함됨

177 반도체 공정기술 나. 주요 제품 반도체 공정기술은 다양한 메모리, 비메모리 반도체소자, LED 소자 및 LED 조명, 실 리콘 및 화합물 태양전지 제품 등에 적용되고, 또한 반도체 공정기술은 이들 공정을 구현하는 장비들로서 제품화 되는 경우가 많음 다양한 패키징 장비가 주요 전략제품으로 종류로는 thermal evaporator, sputter deposition 장비, atomic layer deposition 장비, plasma ashing 장비, plasma etching 장비, reactive ion etching 장비, UV lithography 장비, photolithography 장비, Doping 장비, Wet and Dry etching 및 cleaning 장비, Annealing 장비 등이 있으며 또한, 이에 적용되는 다양한 증착용 precursor 가스제조기술, etch 가스 제조기술, cleaning용 용액 제조기술, 증착용 target 및 source 제조기술, UV mask 제조기술 및 공정장비기술 등이 주요 제품군임 식각장비는 현재는 습식 비해 건식이 널리 사용되고 있으며, 특히 플라스마를 이용한 건식 에칭장비 분야가 기술적인 측면 및 산업적인 측면에서 그 중요성이 매우 높음 향후에는 차세대 MRAM을 위한 식각 공정장비, High-k gate 물질 저손상 공정기술, Multiple Frequency Pulsed Plasma를 위한 플라즈마 소스 기술, Extreme low-k 공 정기술, Extreme HARC 공정 기술, 450mm diameter 반도체 공정을 위한 공정기술이 조직적으로 연구 되어야 하며, 차세대 그래핀, MoS2 등의 2-D 반도체 나노소자를 포 함하는 차후세대를 위한 공정기술 및 장비기술의 선점을 위한 기술개발이 요구됨 대분류 중분류 세부 제품 또는 기술 반도체 공정기술 전공정 장비 패키징 및 조립장비 테스트 장비 [주요제품 분류표] 스캐너/스테퍼 장비 트랙 장비 식각 장비 증착 장비 세정장비 Ion Implanter RTP Wafer 가공장비 Interconnection Encapsulation Wafer Level 장비 Wafer Probe Tester Burn-In Tester 메모리테스터 시스템반도체 테스터

178 전략분야 2. 산업현황분석 - 나노기술 시대에 진입하면서 반도체 제조 기술 개발 속도가 장비 개발 속도를 추월함으로써, 제조 공 정 및 검사 기술과 더불어 장비도 함께 개발되어야만 반도체 제조도 가능한 시대로 기술 패러다임이 변화하였으며, 특정한 장비 개발 없이는 반도체 제조가 이루어 질 수 없음 - 최근 후발업체(국내업체 포함)가 꾸준한 기술력 축적 및 지속적인 성장을 하고 있으며, 이에 위협을 느 낀 외국 선진업체들의 특허분쟁 제기 등 후발업체에 대한 견제가 갈수록 심화되고 있음 가. 환경분석 (1) 정책(Politics) 촉진요인 반도체, 자동차 등 기간산업은 민간기업의 주도에 의한 시장경제의 논리로만 진행되 었다기보다는 정부와의 협조를 통한 대기업의 세제 지원 및 협력기업의 연구개발 역 량 강화 등의 협력관계가 유지되어 왔음 한국산업기술평가관리원은 신성장동력 산업과 자립화가 미약한 장비산업의 균형 발전 을 위해 신성장동력 7대 분야(반도체, 디스플레이, LED, 그린수송, 바이오, 의료, 방송 장비) 장비산업의 기술경쟁력 확보 지원하는 90억 원 규모의 신성장동력 장비경쟁력 강화사업 을 추진함 반도체 소자기업과 장비 재료기업 간 상생 협력의 일환으로 정부가 2007년 2월부터 주도해 반도체 장비 재료 성능평가협력사업 을 추진하는 것은 장비 국산화에 큰 기 회를 창출함 - 성능평가 협력사업은 반도체 양산 라인에 장비와 재료 등을 직접 투입, 양산에 적용 가능한지에 대한 성능 여부를 반도체 소자기업이 직접 인증하는 사업으로서 실수요 기업인 삼성전자, 하이닉스, 동부하이텍 등에서 성능평가팹을 운영함 - 이 사업에서 정부는 자금 지원보다는 소자기업과 장비 재료기업을 연계하는 코디네 이터 역할을 수행함 산업자원부는 6개 글로벌 기업과 미래 반도체 소자개발 투자 협력 MOU 를 체결하고 향후 4년간 최소 250억 원 이상을 반도체 소자 관련 원천 기술 개발 공동투자에 합의 하여 반도체 분야에서 선도형 기술개발에 착수함

179 반도체 공정기술 저해요인 장비 개발 관련 과제가 수요기업인 소자기업 중심으로 이루어져 있기 때문에 주로 외 산장비의국산화에 머물러 수요기업의 비용절감 측면에서는 도움이 되나 장비기업의 수익성극대화에는 크게 도움이 되지 않는 상황임 주력 기간산업인 반도체산업에 지대한 영향을 주는 장비산업의 중요성과 산업규모에 비해 단독적으로 장비개발을 위한 정부R&D 사업은 미흡한 수준임 - 반도체 관련 대규모 정부R&D사업은 대부분 반도체 소자 개발에 초점이 맞추어져 반도체 공정 및 부품 소재 개발 등에는 많은 예산과 정책적 지원이 추진되었지만, 장비분야는 기존 R&D 사업의 일부분으로 취급되어 왔음 선진 장비기업에 비해 규모가 작은 국내 장비기업이 연구개발에 전력하기에는 역량이 상대적으로 많이 부족하므로, 정부의 체계적인 지원이 필요함 - 장비 및 부품 소재기업 입장에서의 R&D 지원사업 기획 추진이 필요하며 산 학 연 전문가들이 쉽게 참여할 수 있는 환경 조성도 필요함 - 따라서 실제 판매가 가능한 장비 생산을 할 수 있도록 장비기업 주도의 R&D사업의 기획 및 추진이 필요함 - 이를 위해, 기업 간 컨소시엄 및 전문가 그룹을 구성할 수 있도록 지원하고, 기업들 도 사외 전문가 네트워크를 적극 활용하고 참여 전문가에게 보수를 제공할 수 있는 마인드 함양이 필요함 원천기술 개발 관점에서 학 연이 주도가 되는 R&D사업(나노반도체장비 원천기술상용 화 사업의 원천기술개발 과제)은 논문, 특허 등의 연구실적은 발생하지만 상용화와 관 련된 생산기술 측면에서는 성과가 거의 없음. 따라서 실제 판매가 가능한 장비 생산 을 할 수 있도록 장비기업 주도의 R&D사업의 기획 및 추진이 필요함 (2) 경제요인(Economy) 촉진요인 일본의 유일한 메모리기업인 엘피다의 파산으로 미국 유일 메모리 기업인 마이크론이 인수하였고, 그로 인해 세계 메모리시장의 거대 기업이 삼성, 마이크론, SK하이닉스 3 개 기업으로 재편됨에 따라 높은 점유율을 차지하고 있는 한국이 더 경쟁력을 가질 것으로 전망됨

180 전략분야 반도체 제조업체가 고정비 부담을 완화하기 위해 후공정의 외주화 비중을 높이는 추 세에 있기 때문에, 국내 패키징 시장의 규모도 지속적으로 성장할 것으로 전망됨 지속적인 한국시장의 규모유지와 450mm 대구경 전환에 따른 업계 판도 완전재편가 능성이 있음 최근 한국, 대만, 중국 등 아시아권의 반도체공장 투자 급증으로 전 세계 반도체 장비 /소재/부품 시장에서 아시아권이 차지하는 비중이 더 높아질 것으로 전망됨 장비 및 공정을 실시간으로 모니터링하기 위한 계측기, 센서, 제어기 및 관련 S/W 시 장의 급속한 확대가 전망됨 저해요인 중국은 2011년 이래에 10%가 넘는 성장률을 기록하며 빠른 성장세를 보임 년과 2012년을 비교했을 때, 아시아 지역의 전 세계 반도체시장 점유율이 눈에 띄게 향상한 반면, (25%~56%), 미국을 포함한 북미지역의 점유율은 31%에서 19%로 급감함 신규 장비의 연구개발, 시제품 제작, 시험, 평가 등을 위해서는 초기에 많은 자금이 필요하지만 국내 장비기업의 자금력이 취약하여 투자 여력이 부족함 - 외국 선진 장비기업은 이미 규모의 경제를 이루어 초기 시장선점을 통해 투자비를 조기에 회수하고, 차세대 기술개발에 역량을 집중하는 선순환 구조를 구축함 - 반도체 장비기업에 특화된 펀드 조성 등을 통해 연구개발 투자비 지원과 함께 기업 규모 확대를 위한 M&A 자금 지원이 필요함 (3) 사회요인(Society) 촉진요인 최근 장비경쟁력의 원천이 신뢰성 있는 부품기술에서 기인한다는 인식하에 많은 장비 기업들이 협력업체 발굴에 힘을 쏟고 있으며, 주요경쟁요인으로 관리하고 있음

181 반도체 공정기술 정부는 고부가가치 성장산업 영역인 엔지니어링, 해양플랜트, 시스템반도체, 임베디드 소프트웨어(SW) 등의 분야와 관련하여 해외 우량기업 인수합병(M&A)를 적극 지원하 고, 대학 공학교육 프로그램 강화 대책을 마련하고, 고급두뇌 양성 인력을 점증시켜 향후 7년간 총 1만 750명, 연 평균 1500명의 고급인력을 양성하는 고급두뇌 역량강화 를 통한 산업고도화 전략 을 발표함 저해요인 장비의 개발을 위해서는 공정, 기계, 재료 등을 폭넓게 알면서도 개개인별로 특화된 전문 분야의 지식 기술을 가진 고급 연구인력이 필요하지만 반도체산업 관련 배출 인력의 수가 적고 영세한 국내 장비기업은 우수 인력의 확보가 어려운 상황임 - 대부분의 국내 우수인력은 대기업인 반도체 소자기업과 외국 장비기업에서 근무 국 내 중소기업의 경우 소자 전문인력의 인력부족으로 다양한 공정서비스 보다 대형수 요의 고객 위주로 공정서비스 운영하고 있고, 향후 다품종 소량생산 형태의 파운드 리로 확장하는데 매우 큰 장애요인으로 제기되고 있음 반도체 소자기업과 장비기업 간, 장비기업들 간, 장비기업과 부품 소재기업 간 협력이 부족하여 정보 기술 인적 교류가 원활하게 이루어지지 않음 - 반도체 소자기업을 정점으로 하여 장비기업들이 수직 계열화되어 있고 계열 간 장 비교차 구매 비중이 낮으며, 반도체 소자 대기업이 협력 장비기업의 육성 지원 의지 가 낮음 (4) 기술요인(Technology) 촉진요인 High density Plasma Source를 이용한 양산용 Plasma 산화질화 도핑장비 개발, 장비 국산화로 수입대체 및 수출증대 효과가 기대됨 - 새로운 개념의 H-ICP 차세대 실리콘 식각 장비 개발로 세계 최고 성능으로 동일한 장치에서 40nm이하 실리콘 및 산화막 식각이 가능함 국내 반도체 장비산업의 경우, 국내 거대수요기업과 연계하여 기술개발 시 규모의 경 제 및 학습효과로 단기 내 국제경쟁력 확보가 가능할 것으로 전망됨

182 전략분야 저해요인 국내 장비기업들이 장비 설계 및 제조를 위해 필수적인 기초 원천기술의 부재와 이에 따른 개발역량 부족으로 인해 최신 장비의 연구개발 미진함 - 장비 개발 지연 및 설비 완성도 미흡으로 인해 장비 판매가 부진함 - 외산 장비의 모방 시 지식재산권 관련 문제가 발생함 부품 소재 기술력의 취약으로 인해 핵심 부품 소재의 대부분을 수입에 의존함 - 장비 수출로 벌어들인 외화의 상당부분은 고부가가치 부품 소재의 구매로 다시 해 외로 유출되는 구조적 문제 발생 - 특히, 고부가가치 소재 분야는 기술혁신에 소요되는 기간이 매우 길고 시장실패 확 률이 높은 대표적 분야로서 국내 중소기업이 독자적으로 연구개발 하기는 어려움 장비/소재/부품 분야에서 미ㆍ일 등 선발국의 원천특허의 종속을 극복하는 것이 매 우 시급한 실정임 [반도체 공정기술분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 경제 사회 기술 - 정부와 기업의 협력관계가 유지되어옴 - 신성장동력산업 지원 - 소자기업과 장비 재료기업 간의 상생협력 주도 - 반도체 소자 관련 원천 기술 개발 공동 투자 합의 - 메모리 시장이 재편됨에 따라 국내 기업의 강세가 전망 - 후공정의 외주화 비중이 높아지는 추세 - 아시아지역의 반도체 공장 투자 급증 - 계측기, 센서, 제어기 및 관련 S/W 시장 확대 - 장비기업들이 협력업체 발굴을 통해 신뢰성을 높일 계획임 - 정부는 연 평균 1500명의 고급인력을 양성할 계획임 - 반도체 공정 장비 국산화로 수입대체 및 수출증대 효과가 기대됨 - 국내 반도체 장비 산업이 국내 거대수요기업과 연계하여 기 술개발 시 단기 내 국제경쟁력 확보 가능 - 장비 개발 관련 주제가 소자 기업 중심 이루어짐 - 장비개발을 위한 정부R&D 사업이 미흡한 수준 - 규모가 작은 국내 장비기업은 정부의 체계적인 지원이 필요 - R&D사업에서 연구실적은 발생하지만 상용화에는 성과가 미미함 - 중국 시장의 급격한 성장세 - 국내 장비기업들의 영세성으로 인한 투자 여력 부족 - 국내 장비기업들은 우수 인력 확보가 어려움 - 반도체 소자기업과 장비기업, 부품 소재 기업 간의 협력이 부족 - 원천 기술의 부재와 개발역량 부족으로 연구개발 미진 - 부품 소재 기술력 취약으로 인해 수입 의존도가 높음 장비국산화 균형발전 고급인력 상생협력 시장성장성 전략적 정책지원 - 반도체 소자 업체와 장비 업체 간의 불균형이 심해 상생협력 통해 균형발전을 추진해야함 - 열악한 장비업체들이 성장 할 수 있도록 정부의 전략적 정책지원이 필요함 - 장비국산화와 상용화를 통해 수입 의존도를 줄이고 수출을 증대시켜 반도체 강국으로 성장

183 반도체 공정기술 나. 산업특징 및 구조 (1) 산업의 특성 반도체 공정ㆍ장비ㆍ소재는 반도체를 제조의 핵심 기반기술이며 반도체산업의 미세화 기술 경쟁력과 제조원가에 가장 큰 영향을 미치는 핵심기반임 - 전자/전기 공학, 광학, 화학, 정밀가공 기술, 기계 설계, 시뮬레이션 등 다양한 최첨 단 기술의 총합으로 이루어지며 종합적이고 파급력이 큰 산업임 반도체 공정의 미세화 기술은 제조원가를 감소시키는 핵심기술이기 때문에 최신 미세 화기술을 확보하지 못한 회사들은 경쟁에서 도태됨 - 나노기술 시대에 진입하면서, 반도체 제조 기술 개발 속도가 장비 개발 속도를 추월 함으로써 제조 공정 및 검사 기술과 장비도 함께 개발되어야만 반도체 제조가 가능함 반도체 제조공정의 난이도 증대에 따라 기술개발 양상 변화 및 신규 기술 수요 발생 2000년대 들어 반도체 회로 미세화 및 웨이퍼 대형화에 따라 관련 기술 개발의 양상 이 변화됨 - 과거에는 반도체 소자 기업이 단독으로 공정기술 위주로 반도체 제조기술을 개발하 였으나, 마이크로 시대에서 나노시대로 접어들면서 공정 및 장비기술과 관련하여 소 자기업과 장비 재료기업과의 공동 개발의 중요성이 크게 증대 미세 공정의 적용으로 공정의 난이도가 높아짐에 따라 첨단장비 공정제어(AEC/APC,Advanced equipment control /Advanced process control) 관련 장비 수요가 증가함 원천기술 및 노하우가 집중된 미국, 일본, EU의 소수 기업들이 장비시장을 지배하고 있 어 R&D 역량이 부족한 국내 장비기업은 고부가가치의 장비시장 진입장벽이 높음편임 - 초기에 막대한 비용을 투입해야하는 반도체 장비산업의 특성상 글로벌 기업을 배출 하기 위해선 정부의 적극적인 지원과 소자기업의 협력이 필요하고, 국내의 경우 세 계 50위권에 1개사 세메스(44위)만 포함되는 수준으로 장비산업은 전반적으로 매우 영세한 상황임 - 국내 반도체 소자기업의 공정라인은 외산 장비가 장악하고 있으며, 장비 국산화율은 낮은 수준에 머물고 있음

184 전략분야 반도체 장비 산업은 수명주기가 짧은 지식집약적 고부가가치 산업으로 적기 시장 진 입이 매우 중요하고 한 세대의 장비기술이 완전히 성숙되기 전 다음 세대의 장비 기 술로 전환되는 시기가 매우 중요한 산업임 반도체 장비 개발을 위해서는 전기, 전자, 기계, 물리, 화학, 재료, 광학 등 다양한 학 문적 기초를 필요로 하며, 초미세, 고집적, 고진공 등을 구현하기 위한 극한기술이 필 요한 기술집약적 산업임 - 정밀기계, 자동차, 우주항공 및 의료기기 등 다른 정밀가공산업에의 파급효과가 큰 산업임 (2) 산업구조 반도체는 기술 및 사업영역으로 나눌 때 설계 위주의 팹리스, 반도체 제조 전문인 파 운드리, 외형성형 가공의 후공정인 패키징, 기능 성능을 시험하는 테스트, 그리고 시 스템 장착에 필요한 서비스로 구분하며, 각 단계별 전문화된 기업 또는 종합반도체 회사로 나뉨 소자대기업들은 수직계열화를 통해 협력업체 경쟁력 강화 지원 및 장비 재료의 안정 적 공급을 추구하고 있는데 이는 수직계열화 전략 운용이 용이한 국내 업체를 중심으 로 수직계열화 구조를 형성되고 있음 반도체 장비 산업은 반도체 생산의 필수요소 산업으로 반도체 제조 기술을 선도함 높은 전ㆍ후방 효과로 타 산업에의 파급효과가 큰 산업으로 반도체장비산업은 디스플 레이, LED, 태양광 장비기술의 기반기술로 활용됨 - 반도체 장비는 디스플레이 및 태양광 소자 생산 장비와도 밀접하게 연계되어 있으 므로, 향후의 경제 산업적 파급효과를 고려하여 관련 산업의 육성이 반드시 필요함 시설구축(장비구축) 생산기술개발 반도체 생산 [반도체 생산 단계]

185 반도체 공정기술 [반도체 공정기술 중심의 연관산업(전후방산업)구조] 후방산업 반도체 공정기술 전방산업 전자/전기 공학, 광학, 화학, 정밀가공 기술, 기계 설계 증착장비, 식각장비, 패키징 장비, 웨이퍼 세정장비, 웨이퍼 검사 장비 디스플레이, LED, 태양광 장비 기술, 바이오, 반도체 소자시장, MEMS, 센서 3. 시장분석 년 반도체 시장의 매출은 2013년 예상매출 362억 9,000만 달러에 비해 21% 증가한 439억 8,000만 달러에 이를 것으로 전망됨 - 3차원 낸드플래시와 핀펫(FinFET)공정 기술이 반도체 관련 시장을 이끌 것으로 전망됨 - 300mm와 450mm 웨이퍼 비중이 증가하고, 200mm와 150mm는 점차 줄어들 것으로 전망됨 가. 시장현황 및 전망 SEMI에 따르면, 스마트폰과 태블릿 컴퓨터의 지속적인 수요 강세로 2014년 반도체 장비 시장의 매출은 2013년 예상매출 362억 9,000만 달러에 비해 21% 증가한 439억 8,000만 달러에 이를 것으로 전망됨 - 삼성의 중국 낸드플래시 팹 투자 및 도시바와 샌디스크의 일본 팹 투자, 아일랜드 팹을 포함한 인텔의 투자 등이 장비 매출 성장의 주요 동력인 것으로 나타남 2014년 전공정 웨이퍼 가공 장비의 매출은 2013년 287억 달러에서 24% 증가한 355억 9,000만 달러에 이를 전망이며, 테스트 장비와 어셈블리 및 패키징 장비 또한 내년에 각각 31억 8,000만 달러(+6%)와 29억 달러(+14%)로 확대될 전망임 년 대만이 106억 2,000만 달러로 세계 최대 매출을 기록할 것으로 예상되며 뒤를 이어 북미가 87억 5,000만 달러, 한국이 87억 4,000만 달러를 기록할 것으로 전망됨 - 지역별 증가율을 보면, 중국 82%, 유럽 79%, 한국 31%, 일본 21%, 북미 9%, 대만 2% 상승할 것으로 예상됨 고난도 적층 기술이 적용된 3차원 낸드플래시가 기존의 일반적인 평면 낸드플래시를 대체할 것으로 예상되어 3차원 낸드플래시 기술과 핀펫(FinFET)공정 기술이 반도체 관련 시장을 이끌 것으로 전망됨 시장조사업체 IC인사이츠에 따르면 2012년 기준 생산시설 비중의 56%를 차지했던 300mm 반도체 웨이퍼 세계 생산시설 비중이 2017년에는 70%까지 확대될 것으로 전 망되는 반면에 200mm 및 150mm의 비중은 점차 줄어들 것으로 예상됨

186 전략분야 - D램, 플래시 등의 메모리반도체, 마이크로프로세서, 이미지 센서, 전력관리 반도체 등이 300mm웨이퍼 시설을 통해 생산됨 300mm 생산시설을 보유한 업체는 삼성전자, SK하이닉스, 도시바, 마이크론엘피다 등 의 메모리 반도체 업체, MPU를 생산하는 인텔과 TSMC, 글로벌파운드리 등이 있음 - 막대한 투자비용으로 인해 현재 300mm를 포함하여 450m연구에 투자할 수 있는 업 체가 300mm는 15개, 450mm는 10개미만으로 예측됨 200mm 웨이퍼 공장은 이미지센서, 디스플레이드라이버IC, 마이크로컨트롤러(MCU) 및 아날로그, 미세전자기계시스템(MEMS) 기반 칩을 저렴한 비용으로 생산할 수 있어 절대 생산 용량은 줄어들지 않을 것으로 전망됨 8인치 웨이퍼 뿐 아니라 12인치 웨이퍼, LED, 패키징, MEMS 등 다양한 분야에서 중 고 장비 수요가 증가할 것으로 보이며, 중국과 대만의 새로운 팹 건설이나 기존 팹 증설로 반도체 중고장비 시장이 활력을 되찾고 있음 - 지금까지 중고 장비 시장은 200mm 전공정 장비가 수요의 대부분을 차지했지만, 300mm 중고장비의 수요도 빠른 속도로 증가함 국내 반도체의 제조 경쟁력은 종합제조(IDM)은 80% 수준, 팹리스는 70%수준, 파운드 리는 60%수준임 향후 반도체 재료 시장은 반도체 소자시장의 약 14%를 차지하는 후방산업으로 미세 화 및 대구경화 등 기술발전에 따라 중요성이 점차 확대되고 있음 공정별 장비시장을 보면 노광장비, 공정 자동화 장비, Wafer-Level 패키징 장비 등이 높 은 성장률을 보고 있으며, Wafer Feb 장비의 시장 규모가 가장 큰 것을 확인할 수 있음

187 반도체 공정기술 [공정별 장비시장 전망] 자료 : Gartner 공정장비 (단위 : 억 불) 성장률(%) (2010~2011) Wafer Feb 장비 % 노광 장비 % Track 장비 % 증착 장비 % 식각, 세정, 평탄화(CMP) 장비 % 열처리, 산화/확산 장비 % 이온주입 장비 % 웨어퍼 분석 장비(Metrology, Inspection, Review) % 공정 자동화 장비 % 기타 웨이퍼 제조 장비 % Wafer-Level 패키징 장비 % KISA에 따르면 국내 반도체 장비 시장은 세계 시장 기준으로 평균적으로 약 18.5%의 비중을 차지하고 전공정이 가장 규모가 크고, 후공정과 검사공정은 시장규모가 성장 하지 못하고 정체되어 있는 것으로 보임 [국내 반도체장비 시장전망] (단위 :억 불) 구분 세계장비시장 국내장비시장 전공정 후공정 검사공정 수출 국내시장비중 17.6% 16.5% 16.9% 16.7% 21.4% 18.6% 22.8% 19% 자료 : KSIA 향후 반도체 제조공정이 20~10nm급의 초미세공정으로 업그레이드 투자가 확대될 것 으로 보여 수율이 높아지고 생산이 증가될 전망됨 - 시스템반도체는 20nm급 공정 도입으로 최첨단공정을 통한 고부가가치 제품 생산을 확대로 쿼드코어AP 등 고부가 제품 매출 증가가 예상됨

188 전략분야 반도체 공정기술 관련 품목 시장현황 및 전망을 보면 스테퍼, CSP, MCM은 세계 및 국내시장 모두 높은 10% 이상의 높은 성장률을 보이며 확대될 것으로 보이는 반면에 RIE와 MCP는 비교적 낮은 성장률을 보임 [반도체 공정기술 관련 품목 시장현황 및 전망] (단위: 백만 달러, 억 원) 구분 주요품목 세계 시장 국내 시장 성장률(%) (2013~2017) 스테퍼 % RIE % CSP % MCP % MCM % 소계(상위5개품목) 1,504 1,659 1,879 2,100 2, % 스테퍼 % RIE % CSP % MCP % MCM % 소계(상위5개품목) ,096 1,174 1, % 자료 : Data obtained through primary and secondary research with our partner firms and the following URLs datagroup.asia, lucintel.com, berginsight.com, strategicmarketingassociates.com, futurehorizons.com, strategyr.com, zeefer.org, euromonitor.com, marketsandmarkets.com 나. 무역현황 반도체 제조용 장비의 수출현황은 2007년 1억 1,973만 달러에서 2012년 1억 4,641만 달러로 증가하였고, 수입현황 또한, 2007년 5,721만 달러에서 2012년 6,799만 달러로 증가한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 0.353에서 2012년 0.366으로 소폭 증가하였음 반도체 제조용 장비 부품의 수출현황은 2007년 9억 3,968만 달러에서 2012년 15억 9,468만 달러로 증가하였고, 수입현황 또한, 2007년 6억 950만 달러에서 2012년 11억 2,292만 달러로 증가한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 0.213에서 2012년 0.174로 감소하였으며, 2009년 0.022로 수입금액이 수출금액보다 더 컸던 것을 확인할 수 있음 실리콘 웨이퍼의 수출현황은 2007년 2,708만 달러에서 2012년 7,735만 달러로 증가하 였고, 수입현황 또한, 2007년 1,702만 달러에서 2012년 1억 4,103만 달러로 약 9배 정 도 증가한 것을 확인할 수 있음

189 반도체 공정기술 - 무역특화지수는 2007년 0.228에서 2012년 0.292으로 대폭 감소하였으며, 수출에 비 해 수입현황이 급격하게 증가한 것이 원인임을 확인할 수 있음 기타전자제품의 수출현황은 2007년 3,103만 달러에서 2012년 2,934만 달러로 소폭 감 소하였고, 수입현황은 2007년 6,242만 달러에서 2012년 9,668만 달러로 증가한 것을 확인할 수 있음 - 무역특화지수는 2007년 0.336에서 2012년 0.534로 감소하여 수입특화상태에 가 까운 것을 확인할 수 있음 품목 구분 반도체 제조용 장비 반도체 제조용 장비 부품 실리콘웨이퍼 기타전자제품 [반도체 공정기술 품목별 수출입 현황] (단위: 천불(USD1,000),톤(TON)) 수출중량 9,991 6,112 3,783 5,099 8,458 8,419 수출금액 119, ,832 67, , , ,416 수입중량 2,179 1,877 1,882 1,778 3,298 1,994 수입금액 57,216 54,475 44,627 59,556 91,679 67,999 무역지수 62,516 51,357 22,889 59,345 75,540 78,418 무역특화지수* 수출중량 69,159 82,585 93, ,610 87,565 94,441 수출금액 939,687 1,187, ,341 1,324,467 1,379,191 1,594,688 수입중량 22,978 28,195 32,375 38,209 38,731 40,239 수입금액 609, , ,438 1,236,225 1,138,157 1,122,925 무역지수 330, ,030-42,097 88, , ,761 무역특화지수* 수출중량 수출금액 27,080 34,408 34,838 66,309 82,741 77,351 수입중량 수입금액 17,020 14,813 44, , , ,035 무역지수 10,060 19,595-9,275-39,997-55,552-63,683 무역특화지수* 수출중량 수출금액 31,037 29,310 16,520 21,675 31,244 29,347 수입중량 수입금액 62,425 52,432 42,063 81,150 92,874 96,682 무역지수 -31,388-23,121-25,542-59,475-61,630-67,335 무역특화지수* * 무역특화지수=(상품의 총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로 산출되며, 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며 1이면 완전 수출특화 상태를 말함. 지수가 1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만 한다는 뜻

190 전략분야 다. 글로벌 수출입 유망품목 글로벌 수출입 유망품목 조사는 전략분야별 수출입 유망품목 발굴을 통해 기술경쟁력 과 수출성장 잠재력이 우수한 중소기업을 지원하기 위한 목적으로, 2013년 글로벌전략 기술개발사업과 연계하여 수행되었음 무역특화지수, 시장성장률 등의 종합적 지표를 기준으로 수출유망품목, 수입대체품목, 수출 수입형 품목의 세 가지 품목군을 도출함 반도체 공정기술 분야에서는 반도체웨이퍼, 소자측정 등의 반도체 검사장비, 반도체 제조용 장비 부품, 표면처리용 장비인 진공 증착장비가 수입대체품목으로 선정되었으 며 반도체 디바이스는 수출유망품목으로는 선정됨 라. 업체동향 (1) 해외업체동향 세계주요 반도체 장비 Top 10 기업은 일본(4개), 미국(4개), EU(2개)업체가 포진하고 있으며, 전체시장의 60%이상을 점유하고 있음 - 미국 어플라이머티리얼즈(AMAT), 네덜란드 ASML, 일본 도쿄일렉트론(TEL) 등 선 진3사의 시장독점(약 36%) 체제 유지 - 미국과 일본은 웨이퍼 프로세스 장비 및 계측장비, 유럽은 노광기와 조립장비의 경 쟁력을 갖추고 있음 - M&A, 기술개발 등을 통해 일관공정 체제를 갖추고 수요기업의 요구에 대해 토털 솔루션을 제공함으로써 시장 지배력 확대 [글로벌 반도체 장비 10위 기업 일반 현황] (단위 : 억 달러) 순위 업체명 국가 판매제품 2011년 반도체매출 1 ASML 네덜란드 노광장비 68 2 Applied Materials 미국 CVD, PVD, ECD, CMP 59 3 Tokyo Electron 일본 Etcher, CVD, IC장비 51 4 KLA-Tencor 미국 측정&분석 25 5 Lam Research 미국 ETCH, CVD, PVD, ECD 23 6 Dai nippon Screen 일본 세정장비 18 7 Nikon 일본 노광장비 14 8 ASM International 네덜란드 Epitaxial eactors Furnace, PECVD, ALD tools 13 9 Advantest 일본 Tester Novellus Systems 미국 CVD, PVD, ECD 10 자료 : COSAR,

191 반도체 공정기술 미국 어플라이머티리얼즈(AMAT)와 일본 도쿄일렉트론(TEL)의 경형 통합으로 규모의 경제를 실현하여 향후 장비 업계의 지형 변화가 가속화될 것으로 보이고, 양사의 주 력 제품군이 거의 겹치지 않는 점은 인해 영업 활동에 큰 장점으로 활용될 것임 최근 퀄컴은 28nm 공정기술을 위해 파운드리 파트너사인 대만 TSMC와 협력하기로 함 - 인텔의 22nm 3D-Tri-gate 트랜지스터 개발 및 이를 이용한 Ivy Bridge 양산 등 세 계적인 반도체 핵심기술 확보를 위한 경쟁이 치열해지고 있는 상황임 최근 중소 경쟁사들이 등장하면서 글로벌 반도체 장비 기업들이 국내외 홍보 마케팅 활동을 대폭 강화할 것으로 보임 - 세계 반도체 장비 시장 1위 업체인 미국 어플라이드머티어리얼즈는 반도체 전시회 ` 세미콘 웨스트2013`에도 참가하여 자사 핵심 솔루션을 발표함 - 식각(에칭) 장비 업체 램리서치 역시 지난해 국내 홍보 마케팅 인력을 충원하고 국 내외 홍보 및 마케팅에 투자함 글로벌 반도체 장비 업체인 램리서치는 국내에 기술 및 훈련센터를 설립하여 한국산 부품 구매 확대, 조인트벤처를 통한 현지 생산 시스템 구축에 이은 3단계 현지화 전 략을 강화함 - 또한 램리서치는 노벨러스시스템즈와 합병을 완료하여 450mm 웨이퍼로의 확대, 로 직 및 낸드 메모리의 3D 구조를 포함한 주요 기술 전환 지원에 있어 경쟁우위를 확 보할 계획임 글로벌 반도체 테스트 장비 생산업체인 일본 아드반테스트는 천안에 신공장을 설립하 고, 장기적으로 메모리 반도체용 검사장비를 한국에서 전량 생산할 예정임 (2) 국내업체동향 삼성전자와 SK하이닉스가 2013년부터 10나노급 초미세 공정을 적용한 메모리 양산을 위해 세계적으로 실제 양산에 적용된 EUV 노광기가 아직 없는 차세대 설비인 300mm 웨이퍼용 EUV리소그래피를 도입 중에 있으며 공정 연구개발을 위한 EUV 리 소그래피 평가용 장비를 운용하고 있음 - 국외 기업인 인텔과 대만 파운드리 업체인 TSMC도 진행 중에 있음

192 전략분야 삼성전자는 업계 최초로 45나노 임베디드 플래시 로직공정과 이를 적용한 스마트카드 IC 테스트 칩 개발 성공함 - 개발에 성공한 45나노 스마트카드 IC테스트 칩은 기존 80나노 공정 제품과 비교했 을 때 소모전력을 25% 절감했고 데이터를 읽어 오는 시간은 50%나 줄여 생산성이 높아졌음 - 삼성전자는 설계 공정의 최적화 작업과 신뢰성 있는 기관의 보안성 테스트를 거쳐 45나노 임베디드 플래시 공정을 적용한 스마트카드IC를 2014년 하반기부터 양산할 예정임 국내 반도체 장비기업들은 실리콘 사이클에 따른 경기변동에 대비하기 위해 대부분 디스플레이 태양광 LED 장비사업에 진출하고 있고, 장비 Top 25기업 분석 결과 72% 는 디스플레이 장비, 36%는 태양광 장비, 20%는 LED 장비사업을 동시에 진행하고 있으며 약 43%의 기업들은 3가지 이상의 분야에 관여하고 있는 것으로 나타남 [주요 반도체장비기업 현황] (단위 : 억 원/명) 사업영역(%) 구분 업체명 주요 장비 디스 매출 인원 반도체 태양광 LED 플레이 1 세메스 Track, 세정 , 에스에프에이 자동화장비 , 주성엔지니어링 식각, 증착 , 원익아이피에스 증착 , 제우스 세정, 열처리 , 참엔지니어링 식각 , 케이씨텍 세정, CMP , 디엠에스 식각 , 세크론 조립장비 , 한미반도체 조립장비 , 탑엔지니어링 Saw, 몰딩 , 유진테크 증착 , LIG에이디피 식각 , 미래컴퍼니 조립장비 , 에스티아이 약액공급기 피에스케이 Asher 고려반도체 조립장비 테스 증착, 식각 프롬써어티 테스터 유니테스트 테스터 자료 : KSIA, 투자의 큰 축이 메모리에서 시스템 반도체로 옮겨감에 따라 국내장비기업들도 상대적 으로 접근이 어려운 시스템 반도체용 장비개발에 힘을 쏟고 있음

193 반도체 공정기술 삼성전자와 하이닉스가 생산하는 DRAM과 Nand Flash만으로도 국내 패키징 관련 업 체들에게 큰 시장이 제공되고 있음 - 국내 패키징 관련 업체로는 네패스, Lead Frame, 삼성테크윈, 풍산마이크로텍, LG마 이크론, 삼성전기, 심텍, 대덕전자, 덕산하이메탈, MK전자, 코리아써키트, 디에이피, 이수페타시스 등이 있음 - 국내 전문 패키징 업체로는 하나마이크론, STS반도체, 시그네틱스 등이 있음 반도체 수요업체의 다양한 요구에 부합하는 박막형 소자를 생산하기 위해 Etcher, CVD, Lithography, 평탄화(CMP), 금속 세정 관련 등 나노급 핵심장비의 기술개발이 가속화되 어 업체 간에 경쟁이 치열하게 전개되고 있음 차세대 반도체 시장에 대응하기 위해 국내 장비 소재 업체들은 핀펫, 3D 낸드플래시, 쿼드러플패터닝(QPT) 등의 연구개발에 집중하고 있으며, 차세대 노광기 개발에 한계 를 보여 화학 증기증착(CVD) 화학적 기계연마(CMP) 식각(Etch) 장비를 활용하는 쪽 으로 선회함 - 관련 업체들로는 원익 IPS, 국제일렉트릭, 유진테크, 솔브레인, 케이씨텍 등이 있음 쎄미시스코는 중소기업기술혁신개발 사업 지원 대상으로 선정되어 연구 과제인 실리 콘 관통 전극 TSV(Through Silicon Via) 고속 깊이 측정 장비 개발 을 진행함 - 기존 복수의 칩을 접속하는 배선의 거리를 크게 단축시켜 고성능, 저전력, 고집적화 의 장점을 제공함 주성엔지니어링은 글로벌 M램 반도체 개발 업체 크로크스테크놀로지(Crocus Technology) 와 러시아 국영 해외투자기업 러스나노(RUSNANO)가 설립한 합작사 CNE와 차세대 메 모리 주력제품인 자기저항메모리(Magnetic RAM) 식각장비 공급계약을 체결함 - MRAM 식각 장비(제품명 Genaon Plus)는 기존 반도체와는 달리 다양한 화합물 신 소재를 사용하는 차세대 반도체 성격을 감안해 기존 장비로는 가공이 어려운 플래 티넘ㆍ망간ㆍ코발트 등의 자기 금속층을 제거할 수 있는 핵심 공정 장비임 국내 반도체 패키지 후 공정 업체들인 시크네틱스, 하나마이크론, STS반도체통신 등은 영업망을 다변화하거나 신사업에 도전하는 등 사업 다각화에 적극적으로 나서고 있음 - 시그네틱스는 무선통신 반도체 1위 업체인 브로드컴 물량을 늘려 영업을 확대하고 있음 - STS반도체통신은 자회사 BKE&T를 통해 터치스크린패널(TSP) 사업에 진출함 - 하나마이크론은 브라질에 반도체 메인공장을 건립하고, 중남미 지역 반도체 시장에 진출함

194 전략분야 - 한미반도체는 모바일기기 공정에 주로 쓰이는 신제품 반도체 장비인 플립 칩 본도 (Flip-Chip- Bonder) 의 매출액이 크게 늘었고, 수요도 더 증가할 것으로 전망됨 반도체 전공정 장비 업체 테스가 반도체 제조시 절연막 등을 형성하는데 사용되는 증 착장비로 균일하고 얇은 막질 형성시 필수적으로 사용되는 전공정 핵심 장비인 저압 화학기상증착장비 양산에 성공함 - 그 이외에 가스방식 에칭장비 및 PECVD장비도 양산에 성공함 2012년에는 동부하이텍이 대표적인 아날로그 반도체 생산기술인 0.35미크론급 복합전 압소자 제조공정기술과 0.18미크론급 혼합신호 반도체제조 공정기술로 미 국방부 반 도체 인증 획득함 - 미국 국방부 군수국으로 납품하는 반도체 생산업체로 공식 등록되면서 각종 군사기 기, 항공기, 인공위성 등에 사용되는 우주항공용 반도체를 본격적으로 생산할 수 있 는 기반을 확보함 - 미국 국방부 군수국 반도체 공급업체로 등록된 미국 팹리스와 함께 0.18미크론급 혼 합신호 공정기술을 기반으로 해 군수장비용 반도체를 개발하고 있으며 조만간 공급 할 예정임 [반도체 공정기술의 주요 제품의 국내 업체 현황] 중분류 주요 제품 대기업 중소기업 중소기업 주요 참여영역 중소기업 중소기업 참여 정도* 점유율* 식각장비 주성엔지니어링, 참엔지니어링, 케이씨텍, LIG에이디피, 테스, APTC 대면적 식각장비, 나노소자용 시각장비, 저손상 식각장비 전공정 장비 증착장비 하이닉스 주성엔지니어링, 원익아이피에스, 유진테크, 테스, APTC, AP시스템, 테라세미콘, SNTEK CVD, PECVD, Sputter 세정장비 세메스, 제우스, 케이씨텍, PSK, 네오테크놀로지, 프록스코리아 에셔, Cleaning system, 탈기장치 RTP AP시스템, SNTEK, 리드엔지니어링, 거성 Tube type RTP, Standard RTP system, Lamp head, Rotor 패키징 및 조립장비 웨이퍼 장비 싸이맥스, AP시스템, 파이오닉스 웨이퍼 레벨 패키지용 기판, Load Port Module, EFEM 테스트장비 테스터 유니테스트, 프롬써어티, 세메스, 테크윙, ISC, 져스텍, 세메스 테스트 소켓, 메모리 테스트 핸들러 * 중소기업 참여정도와 점유율은 주요제품 시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 (낮은 단계:, 중간 단계(,, ) 높은 단계: )

195 반도체 공정기술 마. 기업니즈조사 반도체 공정기술 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 제품 현황을 살펴보면 다음과 같 은 제품을 개발하고 있음 - 제품으로는 금속박막 증착 시스템, evaporator, 반도체 웨이퍼 이송장치, Arc Plasma Power Supply, 진공펌프 컨트롤러, 반도체 테스트장비 SSD TESTER, 반도체, LED, DISPLAY공정에 사용되는 Steam Clener 장비, Chiller, Heat Exchanger, 반도체 Test Probe pin, 반도체 Test & Burn-in Socket, LED 외관 검사 장비 등이 있음 - 기술로는 반도체 pcb 세정장치, 고효율 스퍼터 건, 대기/진공 구현기술, 450mm wafer 용 plasma source module, 친환경 전력용 반도체, 대용량 반도체 및 FPD 공 정용 초고순도 가스정제기 개발, 칩 공정 수율 개선, 칩 성능 개선 등이 있음 또한 반도체 공정기술 분야 중소기업의 니즈분석을 통해 향후 주요생산제품을 살펴보 면, 다음과 같은 제품의 개발에 대한 니즈가 많음 - 제품으로는 반도체 세정장치, 스퍼터, 반도체 관통전극(TSV) 깊이 측정 장치 개발, 450mm Plasma source, 가스공급장치, 정제기 및 공정폐가스 처리장치, 반도체 led 용 세정건조장비, 진공펌프 컨트롤러 등이 있음 - 기술로는 클린룸 설비, 스퍼터링 건, 스퍼터 진공 Chamber 제어 기술, Wafer mapping 기술, Wafer align 기술, 팸토초 레이저를 이용한 TSV 고속 깊이 측정 기 술, 대면적 반도체, 디스플레이공정용 폐가스 처리장치 개발, 수직형 LED용 통합 Wafer bonder, 고효율 고신뢰성 UV LED 패키지 등이 있음 바. R&D 현황분석 2011년 9월 New York 주정부의 대규모 지원에 의해 인텔, 삼성, TSMC, Global Foundries, IBM이 참여하는 G450C 컨소시엄이 발족되어 본격적으로 450mm 전환을 위한 연구개발이 추진되고 있음 1982년 상공부에서 최초로 반도체만의 개별특정산업지원정책인 반도체공업육성세부 계획(1982~1986) 을 수립하면서 국내 기업에 의한 대량생산체제 및 자립연구개발체제 가 갖춰지기 시작함

196 전략분야 반도체 공정ㆍ장비ㆍ소재는 반도체를 제조하는 핵심 기반기술로 2015년에 10 nm급 공정기술이 전망됨에 따라 반도체 제조공정, 장비 및 부품ㆍ소재기술의 지속적인 개 발이 요구됨 - 미세화기술은 반도체소자의 특성을 향상시키고 제조원가를 감소시키는 핵심기술로 서 최신의 미세화기술을 확보하지 못한 회사들은 경쟁에서 도태되고 있는 실정임 - 10nm급 소자의 생산을 위해 EUV 노광장비가 개발 중이고 제조생산성 향상을 위하 여 장비의 대구경화(450mm)가 진행 중이며 또한 3D 패키징을 위한 TSV 제조장비 시장이 신규로 형성 중 - 최근에는 미세화기술 뿐만이 아니라 기존기술의 한계를 뛰어넘는 새로운 공정기술 (Cu/low-k 배선, High-K/Metal Gate, FinFET, TSV 등)을 확보한 회사가 독점적인 지위를 누리고 있음 반도체 소자의 기능이 고도화됨에 따라 이에 소요되는 소재 또한 고기능화가 요구되고 있으며, 새로운 형태의 소자가 개발됨에 따라 새로운 재료의 요구가 대두되고 있음 - 반도체 소자 제조비용 절감을 위한 Si 웨이퍼의 대구경화 (300mm 450mm), 반도 체 소자성능 개선을 위해 Si 웨이퍼를 대체할 SOI, SiGe웨이퍼, Strained Si의 도입, 소자크기의 미세화 및 소자의 고집적화를 위한 새로운 노광기술, PRAM, PoRAM, ReRAM 등 새로운 비휘발성 메모리 소자의 구현을 위해 새로운 특성의 박막 증착 을 위한 신규 전구체 혹은 스퍼터링 타겟이 필요함 반도체장비분야에 대해 산업통상자원부를 중심으로 산업 육성을 위해 지난 18년간 약 1,700억 원의 연구개발 예산을 투입하였으며 초기에는 조립, 모듈 중심이었으나, 98년 이후에는 300mm 전공정 장비에 집중 지원함 [정부지원 사업 이력] 사업명 기간 지원규모 지원내용 지원부처 G7 프로젝트 93 ~ 97 78억 원 모듈/조립 과기처 중기거점 95 ~ 억 원 조립/검사 산자부 시스템IC ~ 억 원 식각/증착 산자부, 과기처 부품소재기술개발 04 ~ 562억 원 전분야 산자부 성장동력반도체 04 ~ 112억 원 부품 산자부 반도체장비상용화 07 ~ 억 원 증착/식각/검사 지경부 계 1,764억 원 자료 : 산업통상자원부

197 반도체 공정기술 국내 장비 소재 업체들이 핀펫(FinFET) 3D 낸드플래시 쿼드러플패터닝(QPT) 등 차세 대 반도체 시장에 대응하기 위해 연구개발에 집중하고 있음 - 삼성전자는 내년 상반기 14나노 핀펫 공정을 시스템 반도체에 적용할 것으로 예상 - 핀펫 트랜지스터를 형성하는데 식각 CMP 공정이 추가로 필요하기 때문에 솔브레인, 케이씨텍 등 국낸 장비 업체들도 수혜를 입을 것으로 기대됨 전북대 화학공학부 연구팀이 개발한 나노급 반도체 핵심 소프트웨어인 3차원 소프트 웨어 3D 스피드 가 국내 중소기업에 이어 대기업에도 공급되고 있음 AP시스템은 300mm 웨이퍼 패키징 공정에 필요한 장비 범프 스퍼터(Bump Sputter) 를 국내 최초 개발에 성공하였고, 급속열처리장비(RTP)와 레이저열처리장비(LTA)에 이어 신규 반도체 장비 연구개발을 지속적으로 추진하고 있음 한국표준과학연구원은 단결정 웨이퍼의 성능을 좌우하는 표면과 결정면의 각도인 면 방위를 정확하게 측정할 수 있는 새로운 면방위 측정기술 을 확립하는데 성공하여 기 존 측정방식보다 불량률을 낮추고, 정확도도 10배 이상 높아짐 미세공정(2Xnm, 1Xnm) 소자개발, 웨이퍼의 450mm 대구경화, EUV 리소그라피 등 R&D 비용의 천문학적 증가로 이를 감당할 수 있는 업체가 소수화되어 가고 있으며 국제 연구컨소시엄이 활성화 됨 - 미세공정소자 개발 : IBM Fab Camp, 450mm - 대구경화 : G450C, EUV : IMEC, SEMATECH 등 - 450mm 대구경화 : G450C (IBM, 삼성, 글로벌파운드리즈, TSMC 등) 반도체 생산용 소재 및 재료 패키징 업체인 미국 ATMI는 최근 일어난 삼성 불산가 스 누출 등 반도체 공정에서 일어날 수 있는 사고를 미연에 방지하는 역할을 하는 SDS 가스 실린더와 브라이트팩 보틀 패키징 기술을 선보이며 2013년부터 본격적인 생산에 들어갈 예정임 - 수원의 나노소자특화팹센터에 자체 연구개발센터를 구축해 재료 연구와 개발도 병 행하고 있음 정부 지원을 통하여 장비산업 발전기반 조성 및 산업위상 강화는 성공적이나 글로벌 수출산업화로의 육성은 여전히 미흡한 것으로 평가됨 - 국책사업 결과로 약 1조 8천억 원 이상의 매출이 발생하였으며, 이를 토대로 디스플 레이/태양광 분야에 성공적으로 진출함 - 매출규모는 CVD 3,500억 원, Track 4,000억 원, ALD 2,000억 원, 기타 전공정장비 4,500억 원, 후공정 및 부분품 4,000억 원 규모

198 전략분야 2013년 1월, 국내외 반도체 기업 100여 개가 참여하는 정보 제어 기술 위원회(I&C Technical Committee)가 최근 국내 반도체 공정기술을 국제 표준 SEMI E5-0712로 채 택. 반도체 공정에 사용하는 850여 개의 SEMI 국제 표준 중에서 국내에서 처음으로 제정한 표준임 - 그 외 반도체 표준화 관련 국제 표준 및 국내 표준 개발 - JEDEC : DDR4 SDRAM관련 표준 114건 제안, 86건 채택 - SEMI : 반도체장비 자동화관련 표준 4건 제안 및 채택 - IEC : 반도체소자 과련 표준 2건 제안 및 1건 채택 - KS : 반도체장비 및 소자관련 표준 12건 제안 - TTA : 부품 및 모듈로부터 방사되는 차량 내 전자파 방사측정 표준 6건 제안 및 채택 2013년도 IT기반 구축을 위한 사업으로 반도체 장비 재료 성능 평가에 전년대비 0.8 억 원 증가한 14억 원을 지원함 [반도체장비재료 성능 평가] (단위 : 억 원) 사업 정보 통신 연구 기반 구축 자료 : 반도체산업협회(KSIA) 내역과제(사업내용) 정부출연금 12년 13년 증감 주관기관 비고 시스템반도체산업기반조성지원 ETRI 정책지정 차세대반도체분석종합지원체계구축 순감 KIST 종료 광산업 기술력향상 광기술원 계속 반도체 디스플레이녹색생산기술연구기반구축 고려대 계속 지능형 홈네트워크 산업기반 조성 순감 ETRI 종료 IT 특화 연구소 설립 순감 NIPA 종료 반도체장비 재료 성능 평가 반도체 산업협회 정책지정 통신장비 성능비교시험(BMT)기반구축 TTA 계속 융합서비스 장비 상호운용기반구축 ETRI 계속 RFID/USN 시험 인증기반구축 NIPA 계속 Wibro-Adv 시험 인증기반구축 순증 미정 공모 펨토융합기술기반구축 순증 광주과기원 정책지정 PCB산업기술기반구축 순증 미정 공모

199 반도체 공정기술 2013년 전자정보디바이스 산업원천기술개발을 보면 차세대 450mm 차세대 450mm 장 비의 글로벌 협력 개발 및 20나노 이하 급 고집적반도체 핵심소재 기술개발을 위해 2016년까지 각각 900(백만원), 1,377(백만원)을 지원함 [2013년 전자정보디바이스 산업원천기술개발] (단위 : 백만원) 과 제 명 성격 구분 신규/계 속 연구 기간 정부출연금 12년 13년(안) 주관기관 비고 고성능 반도체소자용 차세대 기판기술 원천 계속 ,615 1,500 한국반도체 연구조합 초미세 고신뢰성 배선기술 원천 계속 ,000 2,000 한국반도체 연구조합 EUV 마스크 Actinic 검사장비 및 멀티 전자빔 웨이퍼 검사기술 개발 혁신 계속 ,400 1,400 선문대 100대 전략제품 22nm급 파운드리 소자 및 PDK 기술 개발 혁신 계속 (주)삼성전자 100대 전략제품 시스템반도체를 위한 3D Integration 요소 공정 기술개발 혁신 계속 ,200 1,200 (주)동부 하이텍 100대 전략제품 고속전송용 40um pitch급 플렉시블 PCB 소재 및 공정기술 개발 원천 계속 (주)이녹스 고밀도 플라즈마를 이용한 10nm급 반도체 및 10세대 디스플레이용 식각장비 기술개발 혁신 계속 ,400 2,400 한국반도체 연구조합 Damage Free 기술을 이용한 10nm급 반도체 및 10세대 디스플레이용 세정장비기술 개발 혁신 계속 ,000 2,000 한국반도체 연구조합 검사용 광학분석 기술을 이용한 반도체/디스플레이 측정 장비 기술 개발 혁신 계속 ,600 1,600 한국반도체 연구조합 20나노 이하급 고집적반도체 핵심소재 기술개발 혁신 신규 ,377 중소 중견 기업 글로벌 협력형 450mm 공정장비 개발 혁신 신규 중소 중견 기업 표준화 연계 자료 : 반도체산업협회(KSIA)

200 전략분야 반도체 장비 개발 관련 정부 R&D 사업 추진방향을 보면 총 예산 2425억 원에 34개 과제 중 혁신과제가 12개, 원천과제가 22개이며, 450mm 반도체장비 개발 및 글로벌 컨소시엄 평가(G450C) 가 250억 원으로 예산이 가장 높음 [반도체 장비 개발 관련 정부 R&D 사업 추진방향] (단위 : 억 원) 핵심기술명 개발기간 소요예산 개발주체 비고 10nm급 반도체 나노분석기술개발 산 학 연 공동개발 원천 450mm 반도체장비 개발 및 글로벌 컨소시엄 평가(G450C) 산 학 연 공동개발 원천 Cu barrier/seed 증착장비 개발(300mm) 산 학 연 공동개발 원천 TSV 및 bump용 도금장비 및 도금액 개발(300mm) 산 학 연 공동개발 원천 수직형 STT-MRAM용 ethcher 산 학 연 공동개발 원천 수직형 STT-MRAM용 sputter 산 학 연 공동개발 원천 CIS Tester 산 학 연 공동개발 원천 300mm급 TSV Hole 및 Bump 3D 광학 측정모듈 및 양산장비 개발 산 학 연 공동개발 원천 300mm급 Wafer Edge Trimming 공정 및 양산 장비 개발 산 학 연 공동개발 원천 450mm급(300mm prime 포함) 장비/부품/소재 평가 인증 기술 개발 및 표준화 산 학 연 공동개발 원천 실시간 장비 Monitor System 개발 산 학 연 공동개발 원천 반도체 초미세핵심공정 기술 개발 산 학 연 공동개발 원천 450mm Silion Wafer 및 제조장비 개발 산 학 연 공동개발 원천 EUV용 photoresist 및 Mask 개발 산 학 연 공동개발 원천 고품질 ALD 증착소재 개발 산 학 연 공동개발 원천 고품질 Sputter Target개발 산 학 연 공동개발 원천 반도체 3D Packagin용 접착제 소재 및 공정 개발 산 학 연 공동개발 원천 고밀도 플라즈마 환경용 부품 나노코팅 기술 개발 산 학 연 공동개발 원천 반도체 정밀 부품세정액 개발 산 학 연 공동개발 원천 차세대 CMP 공정용 Slurry 및 PAD개발 산 학 연 공동개발 원천 자동차용 반도체를 위한 고온 고신뢰성 솔더소재 및 패키징공정 개발 산 학 연 공동개발 원천 차세대 반도체용 진공공정의 실시간 측정/진단/제어 기술개발 산 학 연 공동개발 혁신 32nm/300mm 급 반도체 후공정용 웨이퍼가공장비 산 학 연 공동개발 혁신 고성능 반도체 소자용 차세대 기판 기술개발 산 학 연 공동개발 혁신 차세대 반도체 장비 및 소자의 표준화 기술 산 학 연 공동개발 원천 초미세 고신뢰성 배선기술 산 학 연 공동개발 혁신 EUV마스크 actinic 검사장비 및 멀티 전자빔 웨이퍼 검사기술 개발 산 학 연 공동개발 혁신 시스템 반도체를 위한 3D Integration 요소 공정기술 개발 산 학 연 공동개발 혁신 하이브리드 태양광반도체 장비기술 개발 산 학 연 공동개발 혁신 고속전송용 40um 피치급 플렉서블 PCB 소재 및 공정기술 개발 산 학 연 공동개발 혁신 나노반도체장비 원천기술 상용화개발사업 산 학 연 공동개발 혁신 고밀도 플라즈마를 이용한 10nm급 반도체 및 10세대 디스플레이용 식각장비 기술 개발 Damage Free 기술을 이용한 10nm급 반도체 및 10세대 디스플레이용 세정장비 기술개발 검사용 광학분석 기술을 이용한 반도체/디스플레이 측정 장비 기술개발 자료 : 반도체산업협회(KSIA) 산 학 연 공동개발 혁신 산 학 연 공동개발 혁신 산 학 연 공동개발 혁신

201 반도체 공정기술 4. 시사점 및 제언 국내 반도체 공정은 제조 중심의 구조로 장비와 소재에 대한 경쟁력이 비교적 낮은 수준이며, 핵심장비와 소재에 대한 대외 의존도가 높음. 따라서 제품생산과 장비, 소 재, 부품이 적절한 균형을 이루며 발전해야 하고, 국내 장비 소재 업체를 육성하기 위 해 해외의 원천기술에 대한 로열티를 지불하고, 필요한 장비를 생산하는 전략을 취할 필요가 있음 반도체 장비 산업은 수명주기가 짧은 지식집약적 고부가가치 산업으로 적기에 시장 진입하는 것이 중요하고, 웨이퍼 대형화와 미세 공정의 적용으로 공정의 난이도가 높 아짐에 따라 소자, 장비, 재료 기업들 간의 공동 개발의 중요성이 크게 증대함 국내 반도체 산업은 대부분 국내 우수인력이 대기업인 반도체 소자기업과 외국 장비 기업에서 근무하고 있기 때문에 반도체 소자기업이 우수 인력 확보가 어려운 협력 장 비기업, 부품 소재기업에 육성 및 지원이 필요한 상황이며, 정부에서는 고급 연구인력 확보를 위한 지원이 필요함 450mm 대구경 전환에 따라 업계의 판도가 크게 재편될 가능성이 있어 450mm 웨이 퍼용 대구경 장비 선점 필요성이 부각되고 있으며, 정부에서도 이에 대한 지원을 강 화하는 추세이기 때문에 차세대 반도체장비에 대한 연구개발은 파급효과가 클 것으로 예상됨 선진 장비기업에 비해 국내 장비기업은 규모가 작고 연구개발에 매진하기에 역량이 상대적으로 많이 부족하므로 정부의 R&D 지원 사업 기획 추진이 필요하며 산 학 연 전문가들이 쉽게 참여할 수 있는 환경의 조성과 논문, 특허 등의 연구실적뿐만 아니 라 상용화와 관련하여 생산기술 성과가 필요함

202 전략분야 [반도체 공정기술 전략제품 후보군] 분류 제품 설명 전략제품 출처 Multiple Frequency Pulsed Plasma를 위한 플라즈마 소스기술 차세대 plasma enhanced CVD 및 plasma etching공정 은 가스분해를 자유롭게 하여야하는데, 이를 위해서는 다중주파수 기술과 이를 pulsing하는 기술이 요구됨 전문가, 니즈 Extreme low-k 공정기술 차세대 메모리 및 비메모리를 위해서는 RC time delay 의 최소화를 위해 low-k 공정기술이 필수적임 전문가 반도체 공정기술 Extreme HARC 공정 기술 High-k gate 물질 저손상 공정기술 차세대 메모리 및 비메모리를 위해서는 >100:1 극한 high aspect ratio의 contact을 식각하는 기술이 요구됨 ALD를 이용한 extreme high-k물질에 대한 저손상으로 처리하는 기술이 요구됨 전문가, 니즈 전문가, 니즈 차세대 MRAM을 위한 식각 공정장비 차세대 비휘발성 메모리로서 각광을 받을 수 있는 장 비임. 현재 MRAM 소자공정을 제대로 구현하지 못하 고 있는 상황이며 수년 안에 필수적으로 필요한 공정 및 장비기술임 전문가, 니즈 450mm diameter 반도체 공정을 위한 공정기술 반도체 소자 제조비용 절감을 위한 웨이퍼의 대구경화 (300mm 450mm) 전문가, 니즈, 특허 상기 전략제품 후보군을 바탕으로 전략제품 종합검토 위원회와 전략제품 확정회의를 통해 후보군제품에 대한 검증 및 조정을 진행하여 최종 전략제품을 선정

203 반도체 공정기술 전략제품 현황분석 - 식각 장비 - 열처리 산화 이온주입 장비 - 증착 장비

204 전략제품 식각 장비 1. 개요 - 정의 : 웨이퍼에 패턴을 만들어 미세 회로를 형성하는데 사용되는 것을 말함. 반응성 가스를 이용하여 식각할 물질을 선택적으로 식각 하는데 필요함 - 범위 : 식각 장비는 크게 전공정 장비와 후공정 장비로 분류되며, 전공정과 후공정 식각 장비는 주로 플라즈 마를 이용하여 식각을 진행함. 플라즈마를 형성하는 타입에 따라 구조가 간단한 CCP (Capacitively Coupled Plasma) type과 coil을 이용한 ICP (Inductively Coupled Plasma) type, helix라는 전자파를 이용한 Helical resonator, 마이크로웨이브에 자기장을 가한 방식의 electron cyclotron resonance, 플라 즈마 형성 후 ion을 추출하여 beam 식각을 진행하는 ion beam system, 대기압에서 플라즈마를 형성 하여 식각하는 대기압 플라즈마 등으로 구성됨 가. 정의 및 필요성 반도체 기술은 소자의 고집적화 및 고속화를 위한 패턴의 미세화와 더불어, 생산성 향상을 위하여 대면적 Wafer를 사용하는 방향으로 발전하고 있음. 이러한 소자패턴의 미세화와 Wafer의 대면적화로 인하여 Critical 공정에서 발생하는 공정 Margin의 감 소, 각종 이물에 의한 소자의 수율 감소 등의 Issue를 극복할 수 있는 식각 장비의 개 발이 필요함 반도체 식각 장비 산업은 국가적인 대표 수출품인 반도체 소자의 기술 및 가격 경쟁 력 강화에 핵심적인 기반 산업이나, 국내 반도체 장비 및 핵심 부품의 국산화율은 20% 이하의 수준으로 극심한 무역 수지 불균형으로 국가적 차원의 연구 지원이 필요 한 산업 분야임 20 nm급 반도체 식각 공정 중에 발생하는 Bowing, Contact bottom distortion, RIE Lag 등과 같은 왜곡 또는 비이상적 식각 문제는 공통적으로 Wafer의 electrical charging 현 상에 기인하며 이 문제를 해결하기 위해 폭넓은 연구 개발이 필요함 나. 범위 및 분류 플라즈마를 형성하는 방법에 따라 분류할 경우, 정전 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈 마, 헬리콘 플라즈마, electron cyclotron resonance plasma, 대기압 플라즈마, remote plasma 등으로 구분됨

205 반도체 공정기술 식각 장비의 사용 범위에 따라 분류할 경우, 전공정과 후공정 차이에 따른 식각 장비 분류는 크게 없으나, 주로 절연 물질을 식각시 capacitively coupled plasma type을 사용하며, metal 및 magnetic 물질을 식각시 high density plasma type (ICP, ECR)을 적용함 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 식각 장비 RF 정합 방법 플라즈마 발생 형태 가변 캐패시터/전자 matching network CCP, ICP, ECR, helicon plasma, APP [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 식각 장비 부품 소재 장비 구성 부품 식각 장비 응용 분야 RF generator, RF matching network, TMP, pressure sensor, process chamber, electrostatic chuck 등 RF power 출력부, 공정 압력 제어, 기판이 포함된 공정 챔버, 진공 제어부 CCP, ICP, helicon plasma, ECR, remote plasma, APP Gate oxide 식각 장비, STI 공정 장비, TSV 공정 장비, Sawing/Thinning 장비, contact hole 식각 장비, metal 식각 장비 등 2. 산업 및 시장 분석 - 국내 Dry Etcher 의 수출 상황은 열악한 상황이며, 수입 규모는 국내 시장의 80% 이상을 수입에 의존 하고 있음 - 국내 반도체 식각 장비 개발업체는 선진업체에 비해 개발 시기가 늦어 주 장비로써의 역할보다는 국산 화 측면 및 경쟁업체 확보 차원에서 소자업체들이 사용하는 실정임 현재 국외의 주요 선진 업체인 AMAT, TEL, LRC 등의 경우는 공정 성능의 향상을 위 하여 100 MHz 이상의 VHF 기술에 여러 가지 식각 성능을 향상시키는 기술을 연구 개발 중이며, 웨이퍼의 손상 감도 등 차세대 설비로서 공정능력 향상을 연구하고 있음 특히 CCP System에 있어 선진 경쟁 업체인 AMAT 사의 경우, Pulse Matching system 및 Pulse Plasma를 연구 및 개발하여 차세대 공정 개발을 진행 중에 있으며, 공정 성능의 향상을 위하여 162MHz 등의 VHF 기술을 개발 적용하여 Wafer Damage 감소 등 차세대 설비로서의 공정 능력 향상에 대응하고 있음

206 전략제품 식각 장비의 점유율을 확대하기 위하여 HARC 공정 등과 같은 Critical Etch 분야에 는 Allied Centura, Enabler 등의 Model, Non-Critical Etch 분야에서는 생산성을 높인 Producer Model 등으로 이원화하여 대응하고 있음 Lam Research사의 경우, DFC 기술을 바탕으로 시장 점유율이 점차 상승하고 있으며 Critical 영역인 HARC(High Aspect Ratio Contact), Capacitor, Gate 등에서 강점을 보이고 있음. Wafer 주위에서 Plasma를 Confine 하는 Chamber 내부 Hardware 구 조를 강점으로 경쟁사 보다 MTBC를 높이고, 연속공정 및 All In One Process 등이 가능한 장점을 선보이고 있음 가. 니즈 분석 반도체 소자의 크기가 계속해서 감소함에 따라 미세 공정에 대응하는 식각 장비 구현 è 시장니즈 1 : 미세 식각 공정이 가능한 식각 장비 수백 nm 크기의 반도체 소자 식각 공정시, 나타나지 않던 비이상적인 식각 문제가 수 십 nm 크기 이하로 소자 크기가 감소함에 따라 비이상적인 식각 특성 나타남. 이 러한 식각 공정의 문제점을 해결하고, 공정 수율을 올릴 수 있는 식각 장비에 대한 수요가 증가하고 있음 소자 크기가 계속해서 미세화됨에 따라 기술력에서 앞선 해외 장비업체와 국내 장비 업체의 식각 장비 기술 격차는 점차 심화될 것으로 예상됨 반도체 식각 장비 대면적화를 통한 생산 수율 증진 è 시장니즈 2 : 차세대 nm급 450 mm 대면적 식각 장비 현재 반도체의 칩을 제조할 때 사용하는 웨이퍼의 크기는 직경 300 mm급으로 여기 에서 1.5배 확대된 450 mm급의 장비를 도입하려는 움직임이 활발해지고 있으며, 그 목적은 반도체 제조비용의 절감에 있음 450 mm 웨이퍼를 사용하면 현 300 mm 웨이퍼 사용에 비해 그 면적이 2.25배로 늘어 나기 때문에 한 장의 웨이퍼에서 얻을 수 있는 수율이 두 배 이상이 되며, 450 mm 공 장의 총 비용을 300 mm 공장의 1.5배 만큼 줄일 수 있다면 칩의 제조비용을 30%정도 절감할 수 있어 차세대 나노소자용 450 mm 대면적 식각 장비 개발이 각광받고 있음

207 반도체 공정기술 웨이퍼의 대구경화는 장치를 대형화 하는 것으로 실현할 수 있는데 이에 따라 현재 공정 장비 교체에 따른 손실 및 웨이퍼 자체의 가격 상승이 따를 것으로 보임. 따라 서 현재 450 mm화에 주력하고 있는 미국의 Intel, 한국의 삼성전자, 대만의 TSMC 등 의 메이져 LSI 업체들의 참여 장벽을 높이기 위해 제조비용 절감과 시설비 증가에 대 한 trade-off에 효과적인 출구를 제시하고 450 mm 라인의 채산성을 확보하기 위해서 는 450 mm 식각 장비 상용화에 대한 연구 개발이 요구됨 자료 : ITRS roadmap [450 mm wafer에 대한 ITRS roadmap FEP chapter] 신물질을 적용한 소자에 특화된 식각 장비 개발 è 시장니즈 3 : 차세대 반도체에 들어가는 신물질에 대한 맞춤형 식각 장비 기존 실리콘 기반의 반도체 소자의 성능 한계에 따른 돌파구로 신물질을 적용하여 차세 대 나노 소자를 만드는 연구가 활발히 진행되고 있음. 하지만 신물질을 적용한 반도체 소자 식각의 경우 기존의 식각 공정에 비해 까다롭고, 원하는 식각 특성을 얻는데 어려 움이 있어 이를 해결 할 수 있는 맞춤형 식각 장비 개발이 각광 받을 것으로 예상됨 건식 식각 공정의 핵심은 식각 가스가 피식각물과 반응하여 휘발도가 높은 compound 형성 및 신물질에 손상을 최소화 하는 식각 기술이 요구되나, 현재 신물질에 대응하는 맞춤형 식각 장비 개발에 대해 기술적인 한계가 남아있음

208 전략제품 [식각 장비 분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 경제 사회 - 국책 과제 등을 통해 산 학 연에서 차세대 식각 장비 개발에 착수하여 연구 개발 진행 - 소자기업과 장비 재료기업 간의 상생협력 주도 - 식각 장비 개발을 통해 반도체 소자의 단가를 낮출 수 있어 경쟁력을 갖출 수 있음 - 전자 제품들의 소형화와 편의성 등을 위해 나노 소자급 차세대 식각 장비 개발이 필수임 - 차세대 식각 장비 원천 기술 확보를 위한 정책적 지원이 미비한 상황 - 소자 기업 중심으로 장비 개발 주제가 이루어짐 - 반도체 식각 장비 개발을 위한 기초 개발 비용이 높음 - 중국 시장의 급격한 성장은 국내 기업들에게 부담임 - 나노 소자용 차세대 식각 장비 개발에 필요한 비용 문제로 기업들의 투자 수축 기술 - 차세대 식각 장비 기술 개발에 대한 폭넓은 연구가 진행중 - 세계 최고 수준의 반도체 제조 공정기술을 보유하고 있음 - 식각 장비 개발에 대한 기술적 진입 장벽이 높아 중소기업의 경우 기술력이 미흡하여 국산화율이 어려움 원천기술 확보 대면적화 차세대 장비 소자 소형화 기술장벽 상생협력 - 국책 과제 등을 통해 차세대 식각 장비 개발에 착수하여 연구 개발을 진행하고 있지만 원천 기술 확보를 위한 정책적 지원은 미비한 상황임 - 식각 장비 개발을 통해 소자의 단가를 낮출 수 있지만 기초 개발 비용이 높아 기업들의 투자가 활발하게 이루지지 못함 - 중소기업들의 경우에는 기술장벽이 높아 국산화율에 어려움을 겪고 있음 나. 산업특징 및 구조 반도체 장비 산업의 가장 큰 특징 중 하나는 반도체 산업과 마찬가지로 기술 발전 속 도가 빠르고 그 결과 진화 속도가 빠르며 유효수명(제품수명주기)이 짧으며, 반도체 기술의 발전 속도 및 반도체의 세대 교체주기가 진행되므로 설비의 평균 기술 수명이 3~5년 정도이며 지속적으로 차세대 디바이스 생산에 적합한 설비의 개발이 필요함 - 1~2년을 1주기로 변화하는 디바이스의 특성에 대용하기 위해 평균 6개월에서 12개 월 정도의 짧은 제품 개발기간이 필요한 구조임 - 따라서 한세대 반도체 장비 부문에서 시장을 석권한 기업이라 하더라도 지속적인 R&D를 통해 차세대 반도체 공정기술의 전개 방향을 정확하게 예측하고 준비하지 않으면 도태 될 수 있음 반도체 소자의 하락추세는 Chip Maker들에게 원가절감의 필요성은 Tech Migration의 연구 개발 비중의 증가로 이어짐 - 반도체 소자의 집적도 향상을 위해 300 mm wafer 식각 공정에서 450 mm 웨이퍼 식각 공정으로 전환됨에 따라 제조원가를 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, Chip Maker 들의 핵심 경쟁력으로 이어지므로 빠른 기술 개발이 필요함

209 반도체 공정기술 현재 300 mm wafer에서 450 mm wafer로 전환시 나타나는 식각 불균일도 및 비 이 상적인 식각 특성들을 개선하기 위한 연구가 진행되고 있으나, 공정 기술 개발에 대 한 큰 비용 및 공정 전환에 따른 손실 등으로 인해 상용화 시점이 지연되고 있음 - 반도체 칩의 저비용화 및 생산 수율의 향상과 다른 반도체 장비 업체들의 참여 장 벽을 높이기 위해 450 mm급 대면적 식각 장비에 대한 기술 개발은 중요한 이슈가 되고 있음 - 글로벌 장비 업체들의 원천 기술 및 노하우로 인해 국내 장비 업체들의 외형 성장 가능성은 축소될 것으로 예상되며, 차별화된 모멘텀을 보유한 업체들만이 Chip Maker와 전략적 협력관계를 통해 성장 기조를 이어갈 것으로 예상됨 현재 반도체 소자는 고집적화 및 고속 동작을 위하여 미세 패턴화 되어가고 있으며, 이와 함께 수율 향상을 위한 장비의 대구경화로 발전하고 있음. 이러한 nano size의 패턴으로 인하여 식각 공정시 여러 가지 문제가 발생하기 때문에 이를 극복할 수 있 는 식각 기술개발이 필요함 - 반도체 전공정 장비 산업은 국가적인 대표 수출품인 반도체 소자의 기술 및 가격 경쟁력 강화에 핵심적인 기반 산업이나, 국내 반도체 전공정 장비 및 핵심 부품의 국산화율은 20% 이하의 수준으로 극심한 무역 수지 불균형의 개선이 필요함 - 차세대 나노 소자용 식각 장비 개발에 대해 해외 메이져 장비 업체들의 기술력과 자본력으로 인해 반도체 식각 장비 시장에서 독과점적인 시장 구조를 보이고 있으 며 이를 빠르게 대응하지 못할 경우 반도체 장비 시장에서 도태될 수 있음 (단위 : 억 달러) 자료 : 사업보고서, 아이투자 [반도체 장비 투자 규모 추이]

210 전략제품 기존 실리콘 기반 반도체 소자에서 신물질이 적용된 차세대 반도체 소자에 대응하기 위한 맞춤형 식각 장비의 수요가 증가할 전망이며, 이에 대응하기 위한 원천 기술 개 발이 요구됨 - 차세대 고성능 반도체 소자를 위해 신물질을 적용한 소자 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 반도체 소자의 경우, 기존 반도체 칩의 시장 구조를 크게 바꿀 수 있 을 것으로 예상됨 - 따라서 이에 대응한 맞춤형 식각 장비 개발을 통해 차세대 반도체 장비 시장에 대 한 선점효과를 노릴 수 있음 [식각장비 중심의 연관 산업구조] 후방산업 식각 장비 전방산업 초고주파 RF generator, 식각 장비 부품 소재 대면적 식각 장비, 나노소자용 식각 장비, 저손상 식각 장비 모바일 기기, 테블릿 PC, 디스플레이 강점(Strength) [식각 장비 중심의 SWOT 분석] 약점(Weakness) - 정부를 중심으로 산 학 연에서 차세대 식각 장비 개발에 대한 폭넓은 연구 개발을 진행중 - 국내 칩 메이커 회사들의 높은 해외 의존도 - 국내 반도체 장비 업체들의 기술력 부족 기회요인(Opportunity) 위협요인(Threat) - 반도체 소자의 소형화와 비용 절감을 통한 경쟁력 확보 가능 - 해외 메이저 장비 업체의 높은 기술력 및 원천 기술 확보로 인한 진입 장벽이 높음 - 세계적인 반도체 장비 시장의 경기 침체로 인한 수요 감소 가능성 다. 시장현황/전망분석 국내에서의 반도체 식각 장비 개발업체는 선진업체에 비해 개발 시기가 늦어 주 장비로 써의 역할보다는 국산화 측면 및 경쟁업체 확보 차원에서 소자업체들이 사용하는 실정 웨이퍼에 패턴을 만들어 미세 회로를 형성하는데 사용되는 것을 말함. 반응성 가스를 이용하여 식각할 물질을 선택적으로 식각 하는데 필요함 - 식각장비 시장에서 2013년 세계시장규모는 40억 달러에서 2017년 약 60억 달러까지 지속적 성장을 할 것으로 예상되며, 국내시장은, 2013년 약 2조7천억 원에서 2017년 9조2천억 원까지 연평균 26%의 상승률로 성장할 것으로 전망됨

211 반도체 공정기술 [식각 장비 시장현황 및 전망] 구분 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 4,000 4,440 4,928 5,470 6,000 11% 국내시장 7,560 8,392 9,314 10,338 11,340 11% 자료 : 세계시장과 국내시장 모두 참고자료를 바탕으로 추정함. 치센터 SEMI, , 통계청 2012, Insight Plus, 2012, Gartner, 메리츠종금증권 리서 라. 공급망(분류)에 따른 분석 식각공정은 반도체 공정에서 기술적으로 어려운 공정으로 인식되고 있으며 상대적으 로 장비의 가격보다는 성능에 의해서 시장 점유율이 좌우되고 있는 공정임. 대표적인 업체로는 램리서치(Lam Research), 도쿄 일렉트론, Applied Materials 등이 있으며, 램리서치는 현재 44% 정도의 시장 점유율을 보이고 있음 - TCP(Transformer Coupled Plasma) 기술과 DFC(Dual Frequency Confined) 기술을 개발하여, 공정 단계 축소와 사이클타입 축소로 기술 차별화를 두고 있음 국내의 경우, 중소기업을 중심으로 2009년부터 RF power generator 제작 기술과 고속 동작이 가능한 automatic RF matching network 개발에 본격적으로 착수하였으며, 2012년 이후 소수 업체에서 VHF 기술이 적용된 RF power generator와 고속 동작이 가능한 RF matching network을 상용화하여 시장 공략하고 있음 TEL사는 Memory Device Deep Hole 공정 전용의 SCCM SH-Ox와 BEOL과 Shallow Contact Target의 SCCM SH JI-Ox Process Module의 성능을 더욱 특화시켜 나가고 있음. 공정 성능 향상과 더불어 System 전체의 성능을 더욱 향상시키기 위하여 설비 Platform을 기존 Telius System보다 소형화한 Telius SP로 개선하였음 국내 반도체 산업은 지난 20여 년간 눈부시게 발전해왔으나 산업발전을 주도한 것은 반도체 메모리 분야이고 반도체 산업의 저변은 매우 취약한 구조임. 반도체를 제조하 기 위해서는 고가의 반도체 장치를 사용하여야 하는데 국내 반도체 장치 시장의 자립 도는 반도체 장비의 국산화율이 10% 미만으로 매우 낮은 상황임. 특히 반도체 제조공 정의 핵심장치인 전 공정 장비의 경우 더욱 취약하여 메모리의 고속화, 고집적화에 따른 장비의 고기능화로 국산화율은 계속해서 떨어지고 있는 상황임

212 전략제품 최근 학회 및 기타 발표회에서 차세대 식각 장비 개발에 대한 연구가 내부적으로 진 행되고 있음을 짐작할 수 있는 자료들이 발표되고 있음. 이전 세대에의 장비 개발 시 나리오를 감안할 때 이미 선진업체에서는 내부적으로 연구를 진행할 것으로 판단되 며, 국내 업체의 반도체 전공정 장비의 선점을 위해서는 시급히 개발이 요구될 것으 로 판단됨 국내 Dry Etcher 의 수출 상황은 열악한 상황이며, 수입 규모는 국내 시장의 80% 이 상을 수입에 의존하고 있음 [공급망 분석 종합] 공급망 단계 부품 소재 식각 장비 응용기기 주요내용 주요 제품 / 기술 해외 기업 식각 장비를 구성하는데 필요한 각종 부품 및 적용된 기술 제품 초고주파 RF generator, RF matching network, Electrostatic chuck, Process chamber, vacuum pump AMAT, Pearl, EBARA, ENI, Advanced Energy 반도체 소자 식각에 사용되는 장비 대면적 식각 장비, 나노소자용 식각 장비, 저손상 식각 장비, 신물질 맞춤형 식각 장비 AMAT, LAM, TEL, LRC, 도쿄 일렉트로닉스 반도체 소자가 탑재된 각종 전자 제품 모바일 기기, 테블릿 PC, 노트북, 디스플레이, 각종 센서, 의료 기기 등 Apple, 노키아, Intel, Dell, HTC, Motorola, Sony, Nikon, HP 국내 기업 플라즈마트, NPP, SNTek 세메스, 주성 엔지니어링 삼성전자, 하이닉스, LG 전자 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1) 3. 기업니즈조사 식각장비 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다양한 중소기업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 450mm Plasma source, 가스공급장치, 정제기 및 공정폐가스 처리장치, 반도체 장비, wafer bonder, imprint 장비 등의 제품을 개발, 판매하고 있음 또한 식각장비와 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 450mm wafer 용 plasma source module, 대용량 반도체 및 FPD 공정 용 초고순도 가스정제기 개발, 대면적 반도체, 디스플레이공정용 폐가스 처리장치 개발, Laser Marking 장비, Handler 장비, wafer to wafer bonding 장비, UV 경화 시스템, Imprint Unit 등이 있음

213 반도체 공정기술 식각장비 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야의 시장진 입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 450mm Plasma source, 가스 공급장치, 정제기 및 공정폐가스 처리장치, 반도체와 LED 제조공정 장비 등의 제품을 미래에 생산할 계획을 가지고 있음 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 450mm wafer 용 plasma source module, 대용량 반도체 및 FPD 공정 용 초고순도 가스정제기 개발, 대면적 반도체, 디스플레이공정용 폐가스 처리장치 개발, High Purity Steam Generator(HPSG) 등이 있음 4. 요소기술 후보군 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 초고주파 RF generator, RF matching network 제조 기술 전문가, 니즈 부품 소재 식각 장비 Electrostatic chuck 제조 기술 전문가 Process chamber 제조 기술 전문가, 니즈 Pulsed 플라즈마 소스 기술 니즈 대면적 (450mm diameter) 식각 장비 제작 기술 니즈 나노소자용 저손상 식각 장비 제조 기술 니즈 차세대 반도체 맞춤형 식각 장비 제조 기술(extreme low k, extreme HRAC 등) 전문가, 니즈 5. 핵심요소기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술 도출함

214 전략제품 [요소기술 조정결과] 중분류 최종 요소기술 출처 부품소재 식각장비 고선택비 식각장비용 RF Generator/matcher 개발 대면적 Glass핸들링 용정전척 개발 고기능성 세라믹 정전척 개발 Plasma Chamber분석 및 설계기술 개발 반도체 공정용 식각 챔버 개발 식각공정용 건식 진공펌프 개발 사각 플라즈마 소스 기술 개발 저온식각장비 개발 저손상 플라즈마 소스 개발 450mm웨이퍼 대응 대면적 식각요소 기술 개발 I-line용 PSPI(Photosensitive Polyimide) 대응 플라즈마 식각 요소기술 개발 전문가, 니즈, 환경분석 전문가 전문가, 니즈, 환경분석 전문가 전문가 환경분석 전문가, 니즈 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 환경분석, 특허 전문가, 환경분석, 특허 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함 [핵심기술 선정결과] 중분류 부품소재 핵심요소기술 고 선택비 식각 장비용 RF module 개발 기술 고기능성 세라믹 정전척 개발 기술 저온 식각 장비 개발 기술 식각장비 저손상 플라즈마 소스 기술 450mm 웨이퍼 대응 대면적 식각 기술 I-line용 PSPI(Photosensitive Polyimide) 대응 플라즈마 식각 기술

215 반도체 공정기술 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 핵심요소기술 기술요구 사항 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 최종 목표 부품 소재 고 선택비 식각 장비용 RF module 개발 기술 RF Matching 고 선택비 구현을 위한 고주파 Generator/ Matcher 개발 (80 MHz) 고 선택비 구현을 위한 고주파 Generator/ Matcher 개발 (90 MHz) 고 선택비 구현을 위한 고주파 Generator/ Matcher 개발 (100 MHz) 고 선택비 초미세 패턴 가공을 위한 RF Module 고기능성 세라믹 정전척 개발 기술 세라믹 소재 플라즈마 10시간 조사 후 표면 조도 Ra 0.5 μm 플라즈마 10시간 조사 후 표면 조도 Ra 0.3 μm 플라즈마 10시간 조사 후 표면 조도 Ra 0.2 μm 고 내구성 세라믹 정전척 개발 저온 식각 장비 개발 기술 저온 식각 기술 저온 식각 장비 설계 및 제작 저온 식각 장비 평가 및 Modify 저온 식각 장비 공정 최적화 Damage 최소화를 위한 저온 식각 장비 개발 저손상 플라즈마 소스 기술 플라즈마 소스 저손상 플라즈마 소스 설계 및 제작 저손상 플라즈마 소스 평가 및 Modify 나노 소자 적용 공정 평가 및 최적화 나노 소자용 저손상 플라즈마 소스 개발 식각장비 450mm 웨이퍼 대응 대면적 식각 기술 대면적 장비/공정 식각 균일도 ±15 % 식각 균일도 ±10 % 식각 균일도 ±5 % 대면적 식각 공정 기술 I-line용 PSPI(Photosensit ive Polyimide) 대응 플라즈마 식각 기술 미세 식각 공정 요소 기술 Half pitch 40 nm Half pitch 30 nm Half pitch 20 nm 차세대 미세 식각 공정 기술

216 전략제품 나. 로드맵 기획

217 반도체 공정기술 열처리 산화 이온주입 장비 1. 개요 - 정의 : 반도체 기판 위에 트랜지스터를 제작하는 과정에서 소자를 전기적으로 분리하고, 소스와 드레인 액티브 영역을 형성하기 위하여 필요하고, Si 웨이퍼 기판위에 트렌지스터를 형성하는 공정을 전 공정이라고 하며, 각 산화공정과 이온주입 및 확산 공정과 손상을 복구하기 위한 후열처리 공정 에 필요한 장비를 통칭함 - 범위 : 반도체 전공정에 필요한 장비들로 열처리와 산화 장비는 발열부, 공정챔버, 가스제어부, 압력제 어부로 시스템이 구성되며, 이온주입 장비는 이온소스 발생부와 공정챔버, 압력제어부로 구성됨 가. 정의 및 필요성 반도체 공정은 원재료인 웨이퍼에 트랜지스터를 형성하고 개별 칩으로 분리하는 시점 을 기준으로 크게 전 후공정으로 구분되며 각 반도체 업체별로 특화된 공정과 장비 를 사용하고 있음 - 전공정(FAB)은 산화, 사진, 식각, 이온주입, 화학기상 증착 공정, 금속 배선 단계로 구분 - 후공정(Ass'y)은 후면 연마, 웨이퍼 절단, 다이 접착, 선 연결, 몰드, 인쇄 및 최종검 사 단계로 구분됨 전 공정은 반도체 소자의 성능을 결정하는 핵심 공정으로, 최첨단 미세화 공정 기술 을 확보한 업체가 독점적인 지위를 누릴 수 있어 장비 개발과 공정 기술에 관한 경쟁 이 치열함 - 최첨단 미세화 공정은 매우 높은 가공 정밀도와 생산성이 요구되며, 최근 450mm 웨 이퍼용 장비 연구가 노광 장비 중심에서 증착과 식각 장비 등으로 전환되고 있음 전 공정은 Si 웨이퍼 위에 반도체 소자를 형성하는 단계로 크게 산화, 패턴형성, 이온 주입, 금속배선 공정으로 구성되며 미세화 및 새로운 메모리 구조 대응 기술개발이 필요함 - 열처리, 산화, 이온주입 장비는 전 공정(FAB)인 웨이퍼 가공라인에서 Si 웨이퍼 위 에 산화막을 형성하여 Stress relief하고, 불순물을 주입하는 일련의 과정에 필요한 FAB 장비를 의미함

218 전략제품 나. 범위 및 분류 반도체 장비 기술의 범위는 메모리 소자 및 로직 소자를 포함하는 반도체 소자와 이 러한 반도체 소자를 제조하는데 필요한 제조 장비와 공정 및 반도체 소재를 포함함 반도체 장비는 전공정(FAB), 후공정(Ass'y), 검사 및 기타 장비로 구분되며, 열처리, 산화 및 이온주입 장비는 웨이퍼 기판위에 트랜지스터를 제작하는 전 공정에 사용되 는 장비를 칭함 반도체 소자의 성능 향상을 위하여 전 공정 기술은 130nm 급까지 단순히 트랜지스터의 게이트 폭을 줄여 왔으나, 90 nm 급부터는 Strained Si 기술, Ultra shallow junction 기술 등과 같은 새로운 기술이 도입됨 반도체 미세패턴의 크기가 나노 시대에 진입하면서 장비기술 개발 속도가 반도체 제 조기술 개발 속도보다 늦어지는 추세이며, 특정한 장비와 검사 기술이 개발되어야만 반도체 제작이 가능한 시대로 기술적 패러다임이 변화하였음 이와 같이 새로운 공정의 도입에 의한 생산 원가가 상승하고 있으며, 소자 미세화의 한계를 극복하기 위한 기술개발과 병행하여 효과적으로 대응 할 수 있는 장비개발의 여부가 소자업체의 경쟁력을 좌우하고 있음 일반적으로 열처리와 산화 공정은 Furnace와 RTP 장비가 주요 장비이며, 이온주입 확산공정은 Ion implanter와 RTP 장비가 주요 장비임 열처리는 반도체 제조용 웨이퍼의 온도를 측정하고 제어하는 기술로 산화막 형성, 확 산공정 및 Stress relief 공정에 활용되며, RTP 기술이 주요 기술이고, 레이저 어닐링 기술이 차세대 기술임 산화공정은 고온에서 산소나 수증기를 웨이퍼 표면에 뿌려, 얇고 균일한 실리콘 산화 막 형성 공정임 이온주입은 웨이퍼에 불순물 이온을 가속시켜 주입하는 공정으로, 웨이퍼의 물리적 특성을 바꾸는 것임. 반도체 소자 제조 공정의 핵심공정이며, Ultra shallow junction 을 형성하기 위한 핵심 원천 기술의 확보가 필요함

219 반도체 공정기술 전 공정 장비는 기능에 따라 Transfer 모듈, Process 모듈, Sub system 모듈로 구분됨 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 전 공정 장비 SOI wafer 기술 초박막 게이트 형성 기술 Shallow Junction 형성 기술 LTP, RTP RTP, LTA Plasma Doping, LTA [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 열처리, 산화 장비 소재 공정가스, 석영, 세라믹, MFC, Valve 열처리, 산화 장비 부품 히터, 펌프 시스템, 센서 시스템, 가스 제어부, 각종 제어부 전 공정 장비 열처리, 산화 장비 모듈 이온주입 장비 소재 Transfer 모듈, Process 모듈, Sub system 모듈 공정가스, 세라믹, MFC, Valve 이온주입 장비 부품 이온소스, 펌프 시스템, ESC, 센서 제어부, 가스 공급부 이온주입 장비 모듈 Transfer 모듈, Process 모듈, Sub system 모듈

220 전략제품 2. 산업 및 시장 분석 - 장비산업은 반도체 생산의 필수 요소산업으로 반도체 제조기술을 선도하며, 전 공정 장비는 웨이퍼 위 에 트랜지스터, 다이오드, 커패시터 등을 형성하고 칩을 형성하는 단계로 고집적화 및 미세화 수요대응 기술 및 원가 경쟁력이 있는 고생산성 장비개발이 필요함 - 고성능, 저전력, 고집적 반도체 소자 제작을 위한 미세화 공정 기술의 개발과 함께 게이트 폭이 90nm 이하가 되면서 Ultra thin gate oxide 형성기술, Strained Si 기술, Ultra shallow junction 형성을 위한 플라즈마 도핑, 레이저 어닐링 기술과 같은 이온주입 확산 공정을 위한 장비개발 등이 요구되고 있으 며, 450mm 대구경 웨이퍼에 적용 가능한 공정 기술개발 및 장비개발이 요구됨 가. 니즈 분석 메모리 시장은 스마트 기기의 급속한 증가로 반도체의 주력 시장이 PC 위주에서 모바일 제품으로 급속한 전환되고 있음 è 시장니즈 1 : 모바일 기기의 경박 단소화, 고성능, 저전력화 추세에 따라 최첨단 미세화 공정과 장비개발에 대한 요구가 날로 증대됨 반도체 소자의 동작 속도와 저전력화를 위하여 게이트 폭을 줄이는 공정 개발이 진행 되었으나, 게이트 폭의 축소에 따른 누설전류 등과 같은 문제점을 해결하기 위하여 Ultra thin gate 절연막 형성 공정 및 장비개발이 활발하게 진행 중임 스마트 기기의 급속한 보급과 클라우드 서비스 구현에 따른 무선 네트워크를 통한 대 용량 정보 전달 니즈로 인하여 모바일 기기들의 저전력화, 고성능화 및 박형화 추세 에 따라, 반도체 소자의 미세화는 반도체 산업의 주요 트렌드로 지속됨 자료 : 신성장동력장비개발 로드맵, 산업통상자원부 [반도체 기술의 패러다임 변화 추이]

221 반도체 공정기술 자료: IBM, 2012 [Silicon technology 로드맵] 반도체 소자의 구조 변화에 따른 반도체 장비개발 무게 중심의 변화 è 시장니즈 2 : 무어의 법칙을 극복하기 위한 차세대 노광 기술에 대한 한계에 따른 반도 체 업계의 반도체 구조 변화 대응 기술의 개발요구가 증대됨 고집적화 NAND Flash memory 구현을 위하여 게이트를 수직으로 적층하는 3D 게이 트구조가 개발됨에 따라 기존의 리소그래피 장비개발 중심에서 CVD/CMP/Etch 공 정으로 무게 중심이 이동하고 있음 반도체의 저전력화 구현을 위해 웨이퍼 위에 일부 튀어나온 구조인 Fin-FET 형상을 구현하기 위하여 CVD/CMP/Etch 공정의 중요성이 증대됨 CVD/CMP/Etch 공정이 증가함에 따라서 발생하는 Stress를 저감하는 기술과 장비의 개발에 대한 요구가 증대되고 있으며, Stress 저감 과정에서 트랜지스터의 소스와 드레 인 영역에 주입된 불순물의 이동이 없는 열처리 공정의 중요성이 증대됨. 따라서 기존 RTP 공정의 문제점을 극복할 수 있는 차세대 RTP 기술 및 장치의 개발이 시급함 반도체 소자의 수율 향상과 신뢰성 향상을 위한 웨이퍼 표면 처리 è 시장니즈 3 : 반도체 제조 공정 중 열처리 공정에 의한 결함의 주입, 식각과 이온주입 공정중에 금속 원자의 오염을 제거하기 위한 공정 개발 웨이퍼 표면에 결함이 없는 영역을 만들고, 벌크네 금속오염물 석출 사이트를 형성하 여 열처리 공정 중 소자영역과 분리시키는 기능을 가지는 RTA Annealed 웨이퍼와 우수한 게이트 산화막 품질을 얻기 위한 공정 및 장비개발이 필요함

222 전략제품 고온-저온-고온 내인성 게더링 공정 중 장시간의 열처리 공정에 의한 중금속 오염과 공정 의 불안정성을 극복하기 위한 RTP 웨이퍼 처리를 위한 열처리 장비의 개발이 필요함 자료 : 산업융합원 R&D 전략, KEIT [반도체 공정/장비 기술 로드맵] [실리콘 소자 매크로 로드맵] 매크로 로드맵 (주요 트렌드) 구분 Wafer Size 300 mm 300~450 mm Patterning Method 193 nm I-Litho DPT EUV ISO Structure Shallow Trench Isolation Structure 3D Structure (Tecess Array FET/Fin FET/3D FET) 등 Gate Gate Ox High-K/Metal Electrode Metal Cap Structure Cylinder/Pedestal MIM Pedestal MIM CS [fp/cell] Top Electrode Cap. Dielectric Bottom Electrode TiN ZrO2, HfO2, Ta2O5 TiN Ru, RuO2, Ir, IrO2 TiO2, STO, BST Ru, RuO2, Ir, IrO2 자료 : 산업통상자원부, 신성장동력장비개발 로드맵

223 반도체 공정기술 [열처리, 산화, 이온주입 장비분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 경제 사회 년 이후 시스템 반도체 및 반도체 장비, 재료 산업집중 육성 과 강소기업 육성 정책 추진을 통한 장비산업 발전기반 조성 및 사업 위상 강화 - 반도체 전 공정 웨이퍼 가공 장비 시장 상승세 기대 (2013년 287억 달러 2014년 355.9억 달러) - 국내 반도체 메이저 업체의 국산화 장비 채택이 증가함 - 빠른 기술 진화에 따른 시장 재편 가능성 - 수입대체 효과 및 기술적 자립에 의한 첨단 공정용 응용 장비개발 가능함 - 글로벌 수출 산업화를 위한 육성 정책 미흡함 - 국내 장비업체 대형화를 위한 정책지원 미흡함 - 선진사의 대형화에 의한 큰 시장 지배력을 가짐 - 고가의 핵심 부품소재 개발을 위한 막대한 투자비용 - 빠른 기술 진화속도와 짧은 유효 수명 - 반도체 장비 시장의 낙후성 - 중소기업 위주의 산업구조로 인해 고급인력 부족함 기술 - 반도체 IC의 고집적, 고성능, 저전력화 추세가 가속화가 전망됨 - 세계 최고 수준의 반도체 제조 공정 기술 보유 - 대형 외국 선진사에 의한 원천기술 및 소재, 제어기술 등의 편향과 국제협력 체제 미흡 - 반도체 공정/장비 분야 기술 표준화 활동 저조 고집적화 고성능화 저전력화 저가격화 안정적 수요 생산성향상 - 장비-수요기업 간 공동 장비개발을 통한 개발 기간의 단축이 필요하고, 전방산업의 지속적인 성장에 의해 관련 장비의 수요전망은 밝음 - 높은 가공 정밀도와 글로벌 진출형 핵심장비의 원천기술 확보를 위해 우수 고급인력 양성이 필요함 - 중소기업들이 기술, 가격경쟁력을 확보할 수 있는 정책지원이 필요하고, 향후 열처리-산화-이온주입 장비 분야가 반도체 장비의 차세대 성 장 동력원으로 역할이 가능함 나. 산업특징 및 구조 반도체 산업은 첨단 과학 및 산업분야 전반에 걸쳐 막대한 영향력으로 국가의 첨단 기술과 경쟁력을 향상시키는 견인차 역할을 담당하고 있음 - 부품소재의 후방산업과 반도체 제조와 그 응용기기인 전방산업과의 연계 효과가 큰 구조를 가지고 있으며, 최근 스마트 모바일 기기와 녹색기술 등 전방산업의 지속적 인 성장에 따라 지속적인 성장 가능성이 높은 산업임 전자/전기공학, 광학, 화학, 정밀가공 기술, 기계설계 기술, 시뮬레이션 등 광범위한 기술의 총합으로서 광범위한 주변 기술과의 공동 발전 없이는 반도체 장비개발이 불 가능한 산업으로, 종합적이고 파급력이 큰 산업임 관련 장비개발에 수조원 이상의 연구개발 투자와 반도체 업체들 간의 국제협력 및 대 규모 시설 투자가 요구되며, 경기 변동과 기술의 변화속도를 이끌어 가는 선도 산업 으로 반도체 제조업체의 요구에 대응하는 빠른 기술개발이 중요함

224 전략제품 종합반도체회사(IDM)와 설계전문회사, 파운드리 전문회사와의 유기적인 네트워킹이 이루어져야만 경쟁력 있는 공정 장비의 개발이 가능함 나노 기술 시대에 진입하면서 반도체 제조기술 진화 속도가 장비기술 진화 속도를 추 월함으로써, 제조 공정의 개발과 더불어 특정한 장비의 개발 없이는 반도체 제조가 이루어 질 수 없는 구조를 가지게 됨 열처리, 산화, 이온주입 장비 산업은 기술 집약적인 고부가가치 산업으로 제품의 사이 클의 비교적 길며, 부품소재 산업과 전방산업인 반도체 산업의 경기에 의해 영향을 크게 받음 해외업체의 장비기술 개발은 미세화와 고생산성 기술을 축으로 하여 이미 출현한 공 정과 형태는 비슷하나 기계구조 Concept의 혁신 및 제어기술의 극대화, 멀티 및 고생 산성을 통한 시장 지배력을 향상시키고, 부가가치를 높이는 방향으로 진행되고 있음 - Ultra shallow junction을 형성하기 위한 플라즈마 도핑 장비에 관한 기술은 국내 중 소기업에서 반도체 메이저 제조업체와 독자적인 기술이 적용된 장비개발과 성능평 가 공정을 마치고, 양산 대기 중에 있음 레이저 어닐링 열처리 장비와 공정은 AP시스템, SMEC, 테라세미콘 국내 장비 업체 에서 개발되어 삼성전자와 SK 하이닉스에서 공급되어 AMOLED와 반도체 양산에 적 용되고 있는 상태이지만 핵심 부품의 해외 의존도가 높아 시급히 개발이 추진되어야 할 분야임 - 이온주입 장비는 Varian사를 Applied Mateials에서 인수함으로써 70%의 시장을 지 배하고 있으며, 맷슨테크놀러지는 슈테아그사와 CFM 테크놀로지사와 합병함으로써 대형화를 통하여 원천기술 확보와 시장 지배력을 강화하고 있음 반도체 장비는 전 공정(FAB), 후 공정(Ass'y), 검사장비로 구분되며 각 공정별 투자 비중은 전 공정 장비가 약 70%, 후 공정 장비가 약 8%, 검사/운송설비가 약 22%를 차지함 최근 국내 반도체 장비 업체를 포함한 후발업체가 꾸준한 기술력 축적 및 지속적인 성장으로, 외국 선진업체들은 대형화를 통한 원천기술 확보와 특허분쟁 제기 등을 통 한 후발업체에 대한 견제가 심화되어 있어 경쟁이 치열하며, 진입장벽이 높은 분야임

225 반도체 공정기술 [국내 전 공정 장비별 시장성, 기술성, 국산화 기술 평가] 구분 주요장비 시장 성장성 시장성 기술성 국산화 점유율 기술성숙 도 기술 수준 수입대체 효과 해외의존 도 노광 Stepper/Scanner Track 中 5 中 5 上 5 식각 Etcher, Asher, CMP 中 4 中 4 上 4 증착 CVD, PVD 中 4 中 4 中 4 열처리 Furnace, RTP 中 2 中 3 下 3 측정/분석 Wafer Inspection Metrology 上 2 下 5 上 5 자료: 산업통상자원부 [열처리, 산화, 이온주입 장비 중심의 연관 산업구조] 후방산업 열처리, 산화, 이온주입 장비 전방산업 부품, 소재, 소프트웨어 등 관련 산업 Furnace, RTA, RPP, Laser Annealing, Ion Implanter, Plasma Doping System 반도체, LED, 디스플레이, 컴퓨터, 휴대폰, 디지털가전, 정보통신, 자동차, 에너지 및 의료기기 [열처리, 산화, 이온주입 장비 중심의 SWOT 분석] 강점(Strength) 약점(Weakness) - 반도체 메이저 업체 및 세계 최고 수준의 공정 기술 보유 - 지속적인 전방산업 시장의 성장에 따른 수요 증대 - 국가 R&D의 지속적인 지원에 의한 기술 저변 확대 - 핵심 부품/소재 기술 Know-how 부재 - 반도체 제조 중심의 산업구조 - 제품의 짧은 사이클과 높은 전방산업 의존도 - 자본력, 마케팅 및 국제 협력의 취약 기회요인(Opportunity) 위협요인(Threat) - 지속적인 한국 반도체 장비 시장 규모 유지 (전세계 수요의 약 20%) - 반도체 메이저 업체와 공동 장비개발 및 성능 평가 mm 대구경 전환에 따른 신규 시설 투자 - 선진 장비 업체의 기술 보호 및 특허 분쟁 - 중국, 인도 등 후발 국가의 기술 수준 급성장 - 선진사의 단가인하에 따른 수익성 저하 및 높은 진입 장벽 - M&A에 의한 외국 장비업체의 대형화에 따른 기술력과 시장 지배 력 강화 다. 시장현황/전망분석 반도체 공정은 원재료인 웨이퍼에 트랜지스터를 형성하고 개별 칩으로 분리하는 시점 을 기준으로 전 공정과 후 공정으로 구분되며 각 반도체 업체별로 특화된 공정과 장 비를 사용하는데, 이중 열처리 산화 이온주입 장비는 전 공정에 속하며 이 공정장비들 은 반도체 소자의 성능을 결정하는 핵심 공정으로 장비 개발과 공정 기술에 관한 경 쟁이 치열함

226 전략제품 반도체 시장의 규모가 확대됨에 따라 반도체 공정기술 시장역시 확대되고 있는 상태 에서 이 중 전 공정의 장비가 75% 이상 점유가 예상되고 재료시장에서도 전 공정 재 료가 60%이상을 계속 점유할 것으로 예상됨 세계시장의 전망은 2013년 32억 달러에서 2017년에는 112억 달러로 연평균 37%의 성 장률이 전망되며, 국내 시장의 전망을 살펴보면 2013년 6천억 원에서 2017년에는 2조 1000억 원의 성장규모를 나타낼 것으로 보임 [열처리, 산화, 이온주입 장비 시장현황 및 전망] 구분 (단위: 백만 달러, 억 원) 성장률(%) (2013~2017) 세계시장 3,219 4,376 5,968 8,168 11,214 37% 국내시장 6,080 8,264 11,277 15,435 21,189 37% 자료: 세계, 국내시장은 열처리 산화 장비인 Diffusion과 이온주입 장비인 Ion Implanter의 시장 데이터를 기준으로 추정함. 국내시장의 경우 정 확한 시장 데이터가 없어 SEMI, , 통계청 2012, Insight Plus, 2012에서 제시한 자료(국내시장 규모 = 세계시장 규모의 18%)을 인 용, Gartner 라. 공급망(분류)에 따른 분석 반도체 메이저 제조업체와 파운드리 업체의 RTP 장치는 Applied Matrials와 맷슨사 와 같은 해외 장비 업체에 의존하여 왔으나, 최근 국산화된 대체 장비의 신뢰도 향상 에 따라 국산장비의 보급률이 점차 증가하고 있음. 국내 RTP 장비 업체인 AP시스템 은 삼성전자에 Applied Materials에 이어 2위를 차지하고 있음 국내 레이저 어닐링 열처리 장비와 공정으로 AP시스템은 결정 성장을 위한 레이저 열처리 장치 기술과 75 nm급 이하 적용이 가능한 차세대 열처리 장비 기술력을 확보 하였고, 삼성전자에 납품함. 테라세미콘은 엑시머 레이저 어닐링 공정을 개발하였으나 장비 저가격화와 레이저 소스 유지보수 비용 문제가 발생함. 레이저 장비의 스캐너와 정밀 스테이이지 관련 기술의 국산화는 이루어졌으나, 레이저 소스와 같은 핵심 부품 의 해외 의존도가 높아 시급히 개발이 추진되어야 할 분야이며 이에 대한 장비 기술 은 해외에 100% 의존되고 있는 상태임 이온주입 장비는 Varian사를 인수 합병한 Applied Material과 Axcelis사가 70% 이상 시장을 점유하고 있으며, 국내 장비업체로는 한국베리안, 한국일신이온, 거성 등이 있 으나 이온소스 부품을 공급하거나 기존 장비의 유지보수 등을 주 업무로 하고 있어 이온주입 장비 시장에서 기술력을 갖춘 국내 업체가 전무한 상태임

227 반도체 공정기술 플라즈마 도핑 장비는 Varian사에서 이온생성 기술, 이온가속 기술, 20 nm급 이하 이 온주입 장치, 반도체 디스플레이 주입 장치 분야 등 기술 전반에 관한 원천 기술을 보유하고 있음. 국내 플라즈마 도핑 장비는 APTC에서 독자적인 안테나와 고압 펄스 전원을 적용하여 SK 하이닉스와 공동으로 Shallow junction 공정 개발이 완료 단계에 있으며, N형과 P형 불순물 주입을 위한 공정가스 개발과 불순물 도핑 프로파일을 평 가 할 수 있는 기술과 측정 장비 기술 개발이 시급함 향후 디바이스 집적도를 높이기 위하여 450mm 대구경화 대응 투자비와 Risk 부담을 줄 이기 위한 국제 컨소시엄 장비 공동 개발이 절실히 요구되고 있음 [열처리,산화, 이온주입 장비 공급망 분석 종합] 공급망 단계 부품 소재 열처리, 산화, 이온주입 장비 응용기기 주요내용 열처리, 산화, 이온 주입 장비 제작에 사용되는 주요 소재와 부품 반도체 열처리, 산화, 이온주입 장비 반도체/디스플레이 제조업체와 반도체를 탑재하는 응용기기 주요 제품 / 기술 발열체 부품, 정전척, 센서, 운송모듈, 플라즈마 발생 장치, 이온소스, 가스 공급장치 수평 Furnace, 수직 Furnace, 급속열처리장치 (RTP, RPP), 레이저 열처리(LTA), Ion Implanter, Plasma Doping System 등 반도체, LED, LCD, 컴퓨터, 휴대폰, 디지털가전, 정보통신기기, 자동차, 에너지 및 의료기기 해외 기업 NHK, Sahnsho, Fujikin, CKD Applied Materials, Tokyo Electron, STEAG, Mattson, UniThemp, Anealsys, Varian, Eato-Nova, Nissin Ion Equipment, Axcelis, 일본진공기술, 일본일신이온 Intel, TI, Toshiba, Micron, TSMC, UMC, Renesas, CREE, Phillips, ST Micron 국내 기업 원익쿼츠, 거성, 리드엔지니어링, 고려아연, 에드워드코리아 AP시스템, 테라세미콘 바이트론, SMEC, SNTEK, 뉴영엠테크, 리드엔지니어링, APTC, 나래기술, 거성, 한국일신이온 삼성전자, SK하이닉스, LG 디스플레이, Fairchild Korea, 매그나칩, 서울반도체 중소기업 참여정도* 중소기업 시장 점유정도* * 중소기업의 참여정도와 점유율은 주요제품시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분 후 점수화 함 (낮은단계: 0, 중간단계(0.25, 0.5, 0.75) 높은단계: 1)

228 전략제품 3. 기업니즈조사 열처리, 산화, 이온주입 장비 분야 중소기업의 니즈분석을 통한 현황을 살펴보면, 다 양한 중소기업들이 융합을 기반으로 하는 다양한 제품을 개발, 판매를 진행하고 있음 - 구체적으로 가스공급장치, 정제기 및 공정폐가스 처리장치, 반도체 장비, wafer bonder, imprint 장비, Chiller, Heat Exchanger, Hot trap. Vaporizer 등의 제품을 개발, 판매하고 있음 또한 열처리, 산화, 이온주입 장비와 관련하여 아래와 같은 기술 개발 수요가 존재함 - 구체적으로 대용량 반도체 및 FPD 공정용 초고순도 가스정제기 개발, 대면적 반도 체, 디스플레이공정용 폐가스 처리장치 개발, Laser Marking 장비, Handler 장비, wafer to wafer bonding 장비, UV 경화시스템, Imprint Unit, 에너지 절감이 가능한 Chiller, Heat Exchanger 개발, 2 zone control 방식의 AlN Heater 등이 있음 열처리, 산화, 이온주입 장비 분야의 중소기업들은 기술을 기반으로 다양한 산업분야, 적용분야의 시장진입을 위한 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 스퍼터, Load port, EFEM, Aligner, Cluster tool, TEM00 20W 급 UV 355nm 레이저, 450mm Plasma source, 가스 공급장치, 정제기 및 공정폐가스 처리 장치, Chiller, Heat Exchanger, Hot trap, metal heater, vaporizer 등의 제품을 미래 에 생산할 계획을 가지고 있음 이를 위해 아래와 같은 내용의 기술 개발 계획을 가지고 있음 - 구체적으로 스퍼터링 건, 스퍼터 소스, 발열 물질, 진공 Chamber 제어 기술, 청정 환경 구현 기술, Wafer mapping 기술, Wafer align 기술, Short Pulse Laser Resonator Stable Harmonic Module, 450mm wafer 용 plasma source module, 대 용량 반도체 및 FPD 공정용 초고순도 가스정제기 개발, 대면적 반도체, 디스플레이 공정용 폐가스 처리장치 개발, 에너지 절감이 가능한 Chiller, Heat Exchanger 개발, 차세대향 2 zone control 방식 AlN heater 등이 있음

229 반도체 공정기술 4. 요소기술 후보군 반도체/디스플레이 고효율 열처리 공정 개발에는 기판 가열 및 냉각 기술, 온도 측정 제어 및 균일도 확보기술, 열처리 장비용 Flash lamp 또는 레이저 소스 개발, 광학 라 우트의 최적화 기술 등에 관한 원천 기술 개발이 필요함 20 nm급 이하 반도체 공정용 RTP 장비 기술 개발을 위하여 Lens 제작 기술, 고정밀 온도 제어 기술, 소체적 고출력 Lamp 제작에 관한 원천기술 개발이 필요함 - Lens 제작 기술 : 색수차, 구면수차, 왜곡 수차 등 초점 및 Beam 투과성 확보를 위 한 Lens 설계 및 제작, Beam shape 최적화 및 Stiffness 제어기술 개발 - 온도 제어 Board 기술 : DSP board 개선을 통한 순간 Process 능력 향상 및 안정화 기 술개발 및 Power control board 개선을 통한 열원 제어능력 향상 및 안정화 기술 개발 - 소체적 고출력 Lamp 제작 : Lamp의 수명 연장 및 초기 불량률 Zero 기술 개발 반도체 소자의 집적도가 급속하게 진행됨에 따라 이온주입 공정에 있어서 불순물 위 치의 정확한 제어가 고기능 소자 제작의 필수 조건으로 부각됨 반도체 IC의 고집적화와 고성능화에 따른 미세 선폭이 30 nm가 되면 소스/드레인 접 합은 7 nm 이하의 Ultra shallow junction 제작이 필연적으로 요구되고 있음. 기존의 이온 주입 장비보다 우수한 Shallow junction 형성이 가능한 플라즈마 도핑 기술 개 발, 불순물의 확산이 없는 레이저 열처리 기술과 High-tilt High Current Implantation 기술 개발이 필요함 플라즈마 도핑 장비 상용화를 위해서는 대면적 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있는 플 라즈마 소스 설계, 플라즈마 이온주입에 필요한 고전압 펄스 발생 장치, N형/P형 불 순물 가스와 불순물의 확산이 없는 RTP 공정과 장비 및 비침투식 불순물 측정/평가 에 대한 요소 기술의 개발이 필요함 레이저를 이용한 열처리 기술은 대면적 영역을 레이저로 처리하는 공정 위주로 개발 되었으며, 상대적으로 국부적인 스크라이브 영역의 열처리 공정과 Ultra shallow junction 형성을 위한 열처리 공정을 위하여 빔 성형 기술, 정밀한 정렬 기술에 대한 개발이 필요하고, 생산성 향상을 위해 고속 정밀 스캐너와 기판 이동 장치에 관한 기 술 개발이 요구됨

230 전략제품 웨이퍼 이송 장비인 클러스터 툴 시스템은 트랜스퍼 챔버와 진공로봇, EFEM, 얼라이 너, FOUP 등으로 구성되고, 높은 Throughput을 구현하기 위해서는 전체 시스템과 각 모듈에 필요한 요소기술의 선행 개발이 필요함 [ 요소기술 후보군 ] 중분류 요소기술 출처 레이저장치 레이저 열처리 핵심부품 모듈설계 및 재료 기술 전문가, 니즈 이온빔추출장치 이온소스에 의한 이온빔 발생기술 전문가, 니즈 450mm웨이퍼용 초미세 반도체 공정용 플라즈마 이온 도핑 장치 플라즈마 도핑 핵심 기술 전문가 2D비침투식 Dose Monitoring장치 비침투식 Dose 모니터링 기술 니즈 이온빔 추출장치 가속컬럼에 의하여 이온을 가속하는 기술 환경분석 5. 핵심요소기술 선정 산업 및 시장분석, 중소기업 니즈분석, 전문가 추천 요소기술과 특허분석을 통한 요소 기술 후보군을 통합 검토하고, 건문가 합의를 통해 최종 요소기술로 조정함 - 도출된 요소기술의 범위와 수준, 중소기업 적합성과 시급성 등을 고려하여 요소기술 명을 보완함 - 타 전략제품 영역과 중복되는 요소기술들을 제거하였고, 연차별로 추진가능한 요소 기술들은 하나로 통합함 - 중복된 요소기술을 통합하고 기술간 레벨링 조정을 통해 최종 요소기술 도출함

231 반도체 공정기술 중분류 최종 요소기술 출처 레이저장치 레이저 급속열처리용 CO2/반도체복합 레이저시스템 개발 전문가, 특허 열처리공정용 고진공 챔버 장치 대면적 레이저빔 형성 장치 대구경 웨이퍼용 레이저열처리공정용고진공 챔버 개발 미러 방식 레이저 급속스캔 광학제어 핵심모듈 및 제어기술 개발 전문가 전문가, 니즈, 환경분석 표면처리장치 빔라인 금속오염 저감을 위한 빔라인 부품 Si표면처리 기술 개발 전문가, 니즈, 환경분석 소스오염 저감 장치 Halogen Cleaning가스를 이용한 소스 오염방지 기술 개발 전문가, 니즈, 환경분석 Gas Cluster Ion Beam 주입장치 Gas Cluster Ion Beam장치용 노즐핵심 부품 및 웨이퍼 스캔 시스템 개발 전문가, 니즈, 특허 질량분석기 선택도 향상장치 가속계 고정밀화 기술 개발 전문가 이온빔 추출장치 Hybride 균일 리본빔 형성 장치 450mm웨이퍼용 초미세 반도체 공정용 플라즈마 이온 도핑 장치 2D비침투식 DoseMonitoring 장치 [요소기술 조정결과] 이온주입공정 중 Charge Up 방지를 위한저에너지 이온빔 추출시스템 개발 균일빔 형성, Hybride리본빔 형성 장치[균일도1%미만] 450mm웨이퍼 플라즈마 도핑공정용 고균일도 다중 결합 플라즈마 소스 개발 15kV급 고압DC펄스 전원장치용Power Amp모듈 신뢰성 향상 기술 고온ESC척의 Arching방지를 위한 이온중성화 기술 개발 OES와 레이저를 이용한 2D비침투식 융합 Dose Monitoring장치 및 분석알고리즘 개발 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 니즈, 특허 니즈 전문가, 니즈, 환경분석 전문가, 니즈, 환경분석 기술성, 시장성, 중소기업 적합성, 정책부합성을 기준으로 도출된 요소기술 조정결과 를 기반으로 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술을 선정함 - 핵심기술 선정의 세부평가 항목으로는 1 기술개발의 시급성, 2 기술개발 파급성, 3 정부지원 필요성, 4 단기개발 가능성을 고려하여 핵심기술을 선정함 - 전문가 AHP평가를 통해 가중치를 설정하고, 전문가 평가를 통해 최종 핵심기술을 선정함 [핵심기술 선정결과] 중분류 소재 공정 장비 핵심요소기술 빔라인 금속오염 저감을 위한 빔라인 부품 Si표면처리 기술 개발 레이저 급속열처리용 CO2/반도체복합 레이저시스템 개발 Gas Cluster Ion Beam장치용 노즐핵심 부품 및 웨이퍼 스캔 시스템 개발 이온주입공정 중 Charge Up 방지를 위한저에너지 이온빔 추출시스템 개발 균일빔 형성, Hybride리본빔 형성 장치[균일도1%미만] 450mm웨이퍼 플라즈마 도핑공정용 고균일도 다중 결합 플라즈마 소스 개발 OES와 레이저를 이용한 2D비침투식 융합 Dose Monitoring장치 및 분석알고리즘 개발 Halogen Cleaning가스를 이용한 소스 오염방지 기술 개발 고온ESC척의 Arching방지를 위한 이온중성화 기술 개발

232 전략제품 6. 로드맵 기획 가. 연구개발 목표 설정 핵심기술에 따른 연구목표 설정에 있어 핵심기술의 추가 또는 통합이 필요하다 판단 되는 경우 일부 핵심기술 선정결과를 조정하여 로드맵을 기획함 [선정된 핵심요소기술에 대한 연구목표] 공급망 또는 중분류 소재 공정 장비 핵심요소기술 빔라인 금속 오염 저감을 위한 빔라인 부품 표면 처리 기술 급속 열처리용 복합 레이저 시스템 기술 Gas Cluster Ion Beam 장치용 노즐 핵심 부품 및 웨이퍼 스캔 시스템 기술 이온 주입 공정 중 Charge Up 방지를 위한 저에너지 이온 빔 추출 시스템 기술 고균일도 Hybride 리본 레이저 빔 형성 시스템 기술 고균일도 다중 결합 플라즈마 를 이용한 450mm 웨이퍼 플라즈마 도핑 장비 기술 2D 비침투식 융합 Dose Monitoring 장치 및 분석 알고리즘 기술 기술요구 사항 내오염성 코팅 기술 확보 기체/ 반도체 레이저 융합 기술 신속 가스 전환 제어 기술 확보 저에너지 이온 추출 기술 레이저 빔 공간 균일도 450 mm 웨이퍼 불순물 균일도 2D Dose Monitoring 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 금속 오염 방지를 위한 Si 코팅 기술 개발 급속 열처리용 고출력 기체/반도체 레이저 시스템 설계 신속 가스 전환 시간 < 15초 이온 빔 에너지 < 0.5 KeV Hybrid 리본 레이저 빔 공간 균일도 < 5% 450 mm 웨이퍼 불순물 균일도 < 4% OES를 이용한 비침투식 Dose Monitoring 기술 개발 금속 오염 방지를 위한 Si 코팅 장비 개발 급속 열처리용 고출력 기체/반도체 레이저 시스템 장비 개발 신속 가스 전환 시간 < 10초 이온 빔 에너지 < 0.3 KeV Hybrid 리본 레이저 빔 공간 균일도 < 3% 450 mm 웨이퍼 불순물 균일도 < 3% 레이저를 이용한 비침투식 Dose Monitoring 기술 개발 High Wear Resistance PVD Si 코팅 기술 및 장비 개발 급속 열처리용 기체/반도체 융합 레이저 시스템 개발 신속 가스 전환 시간 < 5초 이온 빔 에너지 < 0.2 KeV Hybrid 리본 레이저 빔 공간 균일도 < 2% 450 mm 웨이퍼 불순물 균일도 < 2% OES와 레이저 융합 2D 비침투식 Monitoring 기술 개발 최종 목표 Si 코팅 부품 표면 처리 기술 개발 급속 열처리용 고출력 기체/반도체 융합 레이저 시스템 5초 이하 신속 가스 전환 기술 개발 0.2 Kev 이하 극저에너지 이온 주입 장비 기술 2% 공간 균일도 Hybrid 리본 레이저 빔 형성 기술 2% 이하 균일도 450mm 웨이퍼 플라즈마 도핑 공정용 플라즈마 소스 기술 2D 비침투식 Dose Monitoring 장비 기술

233 반도체 공정기술 공급망 또는 중분류 핵심요소기술 Halogen Cleaning 가스를 이용한 소스 오염 방지 기술 고온 ESC척의 Arcing 방지용 이온 중성화 기술 기술요구 사항 중성 입자 온도 Positive DC 펄스 공급 모듈 개발 목표 1차년도 2차년도 3차년도 중성 입자 온도 3000 K Arcing 방지를 위한 ESC RF/DC 펄스 전원 공급 모듈 설계 중성 입자 온도 4000 K Arcing 방지를 위한 ESC RF/DC 펄스 전원 공급 모듈 개발 중성 입자 온도 5000 K Arcing 방지를 위한 ESC RF/DC 펄스 전원 공급 모듈 최적화 최종 목표 건식 세정용 원격 플라즈마 발생 장치 기술 Arcing 방지용 ESC 전원 공급 모듈 나. 로드맵 기획

234 전략제품 증착 장비 1. 개요 - 정의 : 반도체 원판(웨이퍼) 위에 원하는 분자 또는 원자 단위의 물질을 입혀 목적에 맞는 전기적인 특 성을 갖도록 하는 일련의 과정을 증착(Deposition)과정이라고 정의하고, 반도체 분야에서 미세하 고 정확한 두께의 박막을 형성하기 위해 주로 사용되고 있으며 증착방법에 따라 크게 물리적 기 상증착법(Physical Vapor Deposition)과 화학적 기상증착법(Chemical Vapor Deposition)으로 분 류하고 있음 - 범위 : 증착하고자 하는 물질의 특성에 따라 증착방법이 분류되며 가스 상태의 증착물을 고체상으로 변 화시켜 웨이퍼 위에 증착하는 화학증착장비(CVD)가 대표적이며 이중에서 플라즈마 상태로 증착 하는 플라즈마 화학증착장비(Plasma Enhanced CVD)와 기금속 화학증착(MetalOrganic CVD)방 법이 있으며 또한, 웨이퍼 기판상에 막을 만드는 장비(Sputter), 타켓물질을 증발시켜 가스 형태 로 증착하는 장비(Evaporator), 원자층 단위로 박막을 증착하는 원자층 증착장비(Atomic Layer Deposition)등으로 나눌 수 있음 가. 정의 및 필요성 반도체 증착공정은 분자 또는 원자 단위의 물질을 반도체 원판(웨이퍼) 위에 증착하 는 공정으로써 증착공정을 통해 형성된 박막은 크게 회로들 간 전기적인 신호를 연 결해주는 금속막층과 내부 연결층을 전기적으로 분리하는 역할을 하며, 오염원으로 부터 반도체 소자를 보호하기 위한 절연막층 등을 제조하는데 사용됨 - 이러한 박막층들은 단순한 기계가공으로 생성이 불가능 할 정도로 매우 얇은 박막 이기 때문에 높은 기술력이 요구됨 반도체 증착공정은 반도체 제조과정의 77%를 차지하는 전공정 중에서 13% 비율을 차지하기 때문에 핵심공정으로 분류됨. 증착장비에 따라 증착물질의 막질이 좌우되기 때문에 공정상의 필요에 따라 맞춤형 증착장비를 개발하고 있음 국내 반도체 증착장비에 대한 해외 의존도는 미국, 일본, EU 를 포함하여 매년 80% 이상을 기록하고 있고 좀처럼 개선되지 않고 있는 것으로 나타나고 있음 - 장비의 국산화를 통한 내수시장 활성화와 높은 공정단가 절감이 필요한 시점이므로 정부, 대기업, 중소기업들의 연구개발 지원이 필요한 실정임

235 반도체 공정기술 나. 범위 및 분류 (제품 분류 관점) 기술 적용 방법에 따라 분류하면, 크게 PVD 와 CVD로 나눌 수 있고, 증착방법에 따라 각각 Sputter, Ion plating, Evaporator와 CVD, PECVD, MOCVD, ALD 등으로 구분됨 (공급망 관점) 증착장비는 크게 소스부, 파워인가 영역, 챔버로 구성 되고, 소스부분은 증착하고자 하는 물질을 장착하는 영역이고 파워부는 증착방법에 따라 설계된 파워를 인가하여 다양한 방법으로 증착을 유도하는 영역이며, 챔버는 각각의 증착방법에 맞 추어 설계됨 - 설계된 증착장비는 증착물질에 따라 크게 PVD, CVD 로 분류되어 사용됨 - 반도체 증착공정은 목적에 따라 금속, 산화물, 합금, 절연층, passivation 박막 등으 로 구분되며 그 쓰임에 맞는 장비를 사용함 [적용기술에 따른 분류] 대분류 중분류 세부제품 Sputter(DC, RF, Magnetron, etc.) 물리적 기상 증착법(PVD) Ion plating Evaporator 증착장비 CVD (LP, AP) 화학적 기상 증착법(CVD) PECVD MOCVD ALD [공급망 단계별 주요제품 분류] 대분류 중분류 세부제품 증착장비 부품소재 증착법 목적분야 웨이퍼, 가스분사기술, 가열시스템, 파워소스, 증착률 측정, 진공펌프 등 CVD, PECVD, Sputter, Evaporator, Ion plating, ALD 등 전극형성, 산화물증착, 오염원 방지막, Encapsulation, Passivation, Gap-fill 등

236 전략제품 2. 산업 및 시장 분석 - 국내 기업들의 반도체 시장에서 차지하는 점유율이 매우 높은편이지만 반도체산업현회의 조사에 따르면 장비 의존도에서 미국 51.6%, 일본 29.7%, EU 6.7% 로 대부분의 장비를 해외에서 수입하고 있고 특히 나 전공정 장비의 경우 77.4%로 높은 비중의 해외 의존도를 보이고 있는 상황임 - 모바일 반도체 시장이 증대되면서 공정미세화 과정이 가속되고 있고 이에 따라 공정과정에서 투입되 는 증착장비 등 핵심장비의 기술력이 더욱 필요한 시점이 됨. 특히, 공정 미세화에 따라 Nitride, Oxide, Poly 박막을 증착하는 장비의 필요성이 앞으로도 계속 증대될 것으로 예상됨 가. 니즈 분석 증착 공정 중 플라즈마 변수 모니터링 원천기술 확보와 플라즈마 소스 기술 개발 è 시장니즈 1 : 플라즈마 핵심기술 반도체 제조를 위한 증착장비의 경우, 공정에 필요한 핵심 고밀도 플라즈마와 관련된 원천기술이 필요하며 이에 대한 국내의 기술부재로 인해 공정장비에 있어 대부분을 해외에 의존하고 있기 때문에 핵심기술의 내재화 및 장비국산화에 따른 파급효과 극 대화를 위해 핵심 원천기술에 대한 기술개발 필요함 스퍼터 장치에서 타겟과 기판 사이 플라즈마에서 방출되는 광원의 스펙트럼을 이용하 여 산소 및 산소음이온 스펙트럼을 정확하게 진담함으로써 양질의 박막을 얻을 수 있 기 때문에 플라즈마내 산소 및 산소음이온의 정확한 측정이 요구됨 스퍼터 공정 시 발생하는 산소음이온은 웨이퍼에 damage를 입히거나 증착된 박막 성 능을 저하시키는 등 좋지 않은 영향을 주기 때문에 이와 같은 모니터링은 매우 중요 한 핵심 기술임 저온 gate spacer 증착장비 및 고품질 ALD 박막 증착장비 개발 è 시장니즈 2 : 저온 gate spacer 증착장비 및 ALD 박막 증착장비 Si을 기반으로 하는 반도체 소자에 있어 SiO2, SiN 는 Si 과의 탁월한 계면특성과 함 께 제조가 용이한 이점으로 많이 사용되어져 왔고, 대표적으로 트랜지스터 소자의 gate spacer 로서 많이 사용되어짐 - 하지만, 이러한 박막들을 대부분 700도 이상의 높은 온도에서 증착하였기 때문에 소 스와 드레인 영역의 이온 주입층의 확산이 발생되어 채널길이가 감소하게 되고, 그 에따라 gate 의 특성이 저하되는 결과를 초래하고 있으며, 이를 방지하기 위해 저온 에서 gate spacer를 증착할 수 있는 증착장비가 요구되고 있음

237 반도체 공정기술 플래시 메모리는 기억매체의 소형화 및 저전력화가 요구되는 모바일 기기의 사용이 늘어나면서 급격하게 성장하는 반도체 소자가 됨 - 지금까지는 주로 소자의 소형화(scaling)에 의하여 memory의 집적도(density)를 증 가시켜 왔지만 국제 반도체 기술 로드맵(International Technology Roadmap for Semiconductors : ITRS)에 따르면 향후 3년 내에 플래시 메모리의 half-pitch 소형화 를 가능케 하는 광학 기술로서 아직 검증된 기술은 없는 상황임 최근 Bit-Cost Scalable(BiCS) 플래시 혹은 Terabit Cell Array Transistor(TCAT) 플래 시와 같이 3차원 적층 메모리 구조가 제안되었고, 이 방법들이 NAND 플래시의 새로 운 scaling 기술이 될 것이라 예상됨 평면 플래시 소자와는 다르게 3차원 플래시 메모리에서는 소자의 적층 숫자가 많아질 수록 메모리 집적도는 늘어나기 때문에 hole의 높은 종횡비는 매우 크고, ALD 방법 은 정밀한 두께 컨트롤이 가능하고 복잡한 형상에서도 100%에 가까운 단차 피복성을 갖는 유일한 기술이어서 우수한 균일도와 고품질의 blocking oxide, tunneling oxide 로서 ALD SiO2, SiN에 대한 연구가 필요한 실정임 저온결정화 Si 증착장비 개발 è 시장니즈 3 : 저온결정화 Si 증착장비 비정질 Si을 사용하는 박막 트랜지스터(thin-film transistor, TFT)에서는 케이트 절연막 으로 SiO2가 아닌 SiNx 박막을 사용하고 있으나 결정질 Si을 사용하는 TFT에서는 SiO2 박막이 gate 절연막으로 사용됨 - 특히 최근 중요성이 높아지고 있는 저온 결정화 Si(low-temperature polycrystalline silicon, LTPS) TFT의 제조를 위해서는 고품질의 SiO2 박막이 필요하나 현재 사용되고 있는 PECVD 공정으로는 누설전류가 낮고 계면특성이 우수한 SiO2 박막을 형성하기 어려운 실정임 플라스틱을 기판으로 사용하는 플렉시블 (flexible) 디스플레이 및 집적회로 소자 분야 에서는 대기로부터 수분을 막아주어 소자 특성의 열화를 방지하기 위한 목적으로 수 분 확산 방지막(moisture barrier)이 필요한데, 소자의 플렉서블한 특성을 유지하기 위 해서는 매우 얇은 두께로 수분의 확산을 막을 수 있어야 하며, 이러한 용도에 고밀도 의 SiO2 박막이 적합함 차세대 유기 디스플레이 및 유기 TFT 소자의 개발을 위해서는 열에 약한 유리나 플라스틱 기판을 손상시키지 않는 저온에서 고품질의 SiO2 박막을 제조할 수 있는 기술이 필요함

238 전략제품 PEALD 기술은 원자층 단위의 정밀한 두께 조절과 반응성을 높인 radical을 활용하기 때문에 기존 PECVD 보다 낮은 온도에서 공정을 가능케 하고 Thermal budget 측면 에서도 장점이 있음 산화물 트랜지스터 증착을 위한 스퍼터 증착장비 개발 è 시장니즈 4 : 스퍼터 증착장비 Oxide TFT의 경우 상온 공정이 가능하여 플렉서블 디스플레이가 상용화될 수 있고, 투명전극소재이어서 투명디스플레이가 현실화되어 디스플레이산업의 영역을 대폭 확 대시킬 것으로 전망됨 Oxide TFT 기술은 8세대 AMOLED back plane에 우선적으로 적용될 전망이며, AMOLED 투자비 중에서 TFT backplane 부분이 60~70%에 달하여 AMOLED 패널 제조원가에 가장 결정적인 요인이 될 것임 Oxide TFT 소자는 별도의 결정화와 도핑공정을 필요로 하지 않기 때문에 기판 대형 화라는 관점에서 poly-si 방식과 비교했을 때에 매우 유리하며, 현재까지 8세대 이상 의 기판규격에서 Oxide TFT 소자 기술의 검증이 완성된 상태는 아니지만, Oxide TFT 증착방법인 DC 혹은 AC 스퍼터링법을 활용할 경우 이론적으로 8세대 이상이 가능함 차세대 디스플레이로 주목받고 있는 AMOLED 가 중대형으로 구현되기 위해서는 이 를 구현하는 TFT가 대면적 균일도 및 전류 신뢰도가 동시에 만족되어야 한며, 현재 소형 AMOLED에서 사용 중인 poly-si TFT(LTPS)의 경우에는 우수한 전류 신뢰도를 보이고 있으나, 대면적 적용시 균일도 특성의 향상이 필요함 Oxide TFT 디스플레이가 본격적으로 성장할 경우에 대비하여, 재료인 Oxide 물질과 투명 플라스틱 기판, 스퍼터와 같은 핵심장비 기술들의 선행개발이 시급함

239 반도체 공정기술 [산화물 트랜지스터 구조] [증착장비 분야의 PEST 분석] 구분 촉진요인 저해요인 정책 경제 사회 기술 - 모바일 기기 시장의 급성장 - 플렉서블 반도체가 요구됨 - 이에 따른, 고품질 박막증착장비의 필요성이 증가됨 - 차세대 고기능성, 대면적 증착장비의 개발을 통해 소자의 단가 및 고기능성을 이룰수 있으며, 이에따른 기술 경쟁력 확보가 가능함 - 반도체칩을 사용하는 대부분의 전자장비의 소형화와 고기능성으로 인해 차세대 개념의 증착장비개발이 필요함 - 산화물 반도체 물질 개발 - 저온 박막 공정 기술 개발 - 증착장비 개발을 위한 정부R&D 사업이 좀더 활발히 이루어져야함 - 증착장비개발은 오랜 연구개발기간과 많은 개발비용을 소요하므로 중소기업의 시장진입에 대한 어려움과 많은 리스크 가지고 있음 - 소자업체의 장비선정시 신뢰성 문제로 인한 시장진입의 어려움 및 기반기술의 부재로 인한 기업들의 투자 위축 - 대면적화 기술 부재 - 국산 증착장비 수요 미흡 - 플렉서블 반도체 기술의 복잡성 대면적화 원천기술 확보 고품질 저온공정 유기TFT 플렉서블 - 반도체 소자의 다변화 및 다양화로 인해 사회적인 요구가 증가하고 있어 수요전망이 밝음 - 고품질의 반도체 소자 및 디스플레이 TFT 수요의 증가로 이와 관련된 다양한 문제점을 해결하기 위한 기술개발 필요 - 증착장비의 내수화가 매우 부족하여 대기업과 중소기업들의 지원이 필요함

240 전략제품 나. 산업특징 및 구조 반도체 증착 장비는 크게 물리적 기상 증착법과 화학적 기상 증착법으로 구분되는데 증착물질과 목적에 따라 다양한 방법이 사용되고 있음 [증착방식에 따른 증착장비의 분류] 반도체 증착 장비는 가스분사기술, 가열시스템, 파워인가부, 증착률 측정 부분, 플라즈 마 분석 시스템, 진공 펌프 등으로 구성되어 있음 - 반도체 제조에 있어서 품질도를 높이기 위해서는 박막 균일성, 재현성, 신뢰도 등이 확보되어야 함. 기화된 물질이 균일하게 증착되기 위해서는 높은 진공도와 장비에 따라 가스 혹은 증착 타켓이 웨이퍼에 균일하게 고상화 되어야 함 - 또한, 가열시스템을 이용한 증착장비는 안정적으로 증착물질을 가열시키는 기술과 챔버 내부의 온도를 균일하게 유지시켜 주는 원천기술이 확보되어야 하고 화학적 반응에 의한 고품질 박막을 형성시키는 ALD 증착방식의 경우에는 높은 가스 분사 기술과 배출기술이 동시에 수반되어야 함 - 마찬가지로, 플라즈마를 이용한 증착장비는 플라즈마 데미지를 최소화하면서 균일하 고 안정적인 플라즈마를 발생시키는 기술의 확보가 매우 중요함 반도체 증착장비 산업은 최종제품이 아닌 부품산업으로서 다른 조립산업에 비해 소 요되는 부품 소재의 수가 적어 협력업체 수가 적고, 1차 협력 관계 비중이 상대적으 로 높은 산업임 - (반도체) 소재, 장비 생산(소자) 조립 검사 - (자동차) 소재 3차 부품업체 2차 1차 완성차업체 - 1차 협력업체수('09년, 개사) : 반도체 160, 디스플레이 170, 휴대폰 630, 조선 3,000-2차 협력업체로 화학 기계업체 등이 있으나, 보통 여러 산업부문에 공급함

241 반도체 공정기술 소자대기업들은 수직계열화를 통해 협력업체 경쟁력 강화 지원 및 장비 재료의 안정 적 공급을 추구하고 있는데 이는 수직계열화 전략 운용이 용이한 국내 업체를 중심으 로 수직계열화 구조를 형성되고 있음 - 특히 장치산업의 특성상, 대기업의 생산성 및 품질이 장비에 크게 좌우됨에 따라, 1 차 장비업체의 수직계열화가 더욱 심한 편임 - 2차 협력업체들은 반도체 전용 부품소재 비즈니스가 아닌 디스플레이 LED 태양광 등 타 산업분야에도 진입하고 있음 - 최근 장비경쟁력의 원천이 신뢰성 있는 부품기술에서 기인한다는 인식하에 많은 장 비기업들이 협력업체 발굴에 힘을 쏟고 있으며, 주요경쟁요인으로 관리하고 있음 [반도체 장비산업 계열화 구조] [반도체 증착장비 중심의 연관 산업구조] 후방산업 반도체증착장비 전방산업 진공펌프, 챔버, 파워소스 Sputter, Evaporator, CVD, PECVD, MOCVD, ALD 메모리 반도체, 시스템 반도체, TFT, Fin-FET, Ⅲ-Ⅴ 반도체 소자