당사 리서치센터는 2022년, 2023년 NAND 시장 Sufficiency Ratio를 각각 10%, 16%로 추정하고, NAND 시장 내 공급 과잉이 지속될 것으로 전망한다. 3Q22 계절적 성수기 임에도 불구하고 NAND시장 내 재고 레벨은 전분기 대비 현저하게 높아지고 있다. Set 출하량 및 Contents 증가세도 단기에 제한적일 것으로 전망한다는 점을 감안하면 3Q22 지나면서 대규모 재고 조정이 불가피 하다는 판단이다.

한편 중국 YMTC의 NAND 시장 내 영향력 확대되며 시장 경쟁이 지속될 것으로 전망한다는 점은 향후 수급 개선에 부담으로 작용할 것이다. 앞서 언급했던 바와 같이, YMTC의 2Q23 북미향 NAND제품 공급 본격화와 더불어, 중화권 Mobile향 NAND 및 IT향 NAND 수요를 대응한다고 가정하면 글로벌 NAND Capa 기준 점유율은 각각 14%, 19% 수준으로 Capex 확대가 요구되기 때문이다. 

내년 낸드 시장은 강도 높은 경쟁 환경에도 불구 연내 수급 균형 에 는 근접 가능할 것으로 예상된다. 디램 보다 다소 늦겠으나 4Q23 중 초과 공급 상태가 상당 부분 해소될 것으로 전망한다(공급/수요 103%). 낸드 는 스토리지 역할의 특성상 1) Set 당 고용량화 수요가 높고, 2) HDD의 점진적 대체라는 변수가 존재해 디램 대비 기본적으로 시장 수요 성장률이 높다. 또한 가격 탄력성이 높은 편으로, 가격 바닥을 형성할 것으로 예상되는 3Q23을 기점으로 고객사들의 수요가 빠르게 반등할 것으로 전망한다.

특히 낸드 세부 Application 중 Enterprise SSD의 수요 반등이 강할 것으로 예상한다. 상대적으로 경기 비탄력적인 데이터센터 수요 증가에 기인 하며, 3Q23 가격 메리트 상승에 따른 채용 유인이 증가할 것으로 판단한다. 당사는 내년 Enterprise SSD 시장 수요성장률 이 +43% 수준으로 전체 낸드 시장 수요를 견인할 것으로 전망한다(전체 낸드수요 성장 +28%).

중요한점은 데이터센터의 기능적 특성상 높은 신뢰성을 요구 하기 때문에 타 Application대비 상대적으로 진입장벽이 높다는것이다. 1Q22 기준 Enterprise SSD 시장은 삼성전자와 SK하이닉스가 약 82%를 점유하 면서 과점 시장과 유사한 구도를 형성하고 있다. 낸드 업황 반등 과정에서 국내 메모리 업체들의 수혜 강도가 상대적으로 더강하게 나타날 것으로 판단한다.

메모리, 비메모리를 포함한 반도체 전체의 매출액은 1H22 3,042억달러로 추정되며, 지역별 비중은 중국 33%, 아시아 27%, 미국 23% 순이다. 4Q21 중반을 고점으로 전년 대비 매출 증가율은 둔화되고 있으며, 중국 및 아시아 지역은 매출액이 전년 동기 수준을 기록 중이나 미주 지역은 아직도 성장세를 나타내고 있다.

메모리 반도체만 보면 1H22 매출 규모는 790억달러로 전체 반도체 매출액에서 약 26% 비중을 차지하고 있고, 지역별 비중은 미주 37%, 중국 32%, 아시아 21% 순을 기록하고 있다. 메모리 반도체의 월별 매출 증가율도 4Q21 고점을 형성하고 둔화되고 있으며, 6월을 기점으로 전 지역에서 전년대비 마이너스 성장을 기록하고 있다.

비메모리 반도체는 메모리 반도체와는 다소 상이한 양상을 나타내고 있다. 1H22 매출액은 2,251억달러로 글로벌 전체 비메모리 반도체의 전년대비 월별 매출 증가율은 둔화되고 있으나, 지역별 추이에서 특이한 점은 6월까지도 미주 지역이 성장세를 나타냈다는 것이다. 이는 애플, 퀄컴 등 AP 중심의 로직 IC 수요 증가에 기인한 것으로 추정된다.

- 지난 2019년 하락 사이클에서 전방 업체들의 재고 소진 기간은 약 10개월로 계선된다. 4Q18부터 서버 향 반도체 주문이 급감했고, 3Q19 초부터 PC, 스마트폰 향 반도체 주문이 증가했다. 

- 이번 하락 사이클에서 샌산업체들의 공급 증가 부담은 거의 없다. 2023년 DRAM 생산 BIT Growth(10%초반)는 역사상 가장 낮을 전망이다. 

- 다만 매크로 불확실성은 2019년 대비 클 수 있다. 이에 전방업체등의 재고소진 기간은 6~9개월 수준으로 예상된다. 5월부터 서버 향 반도체 주문이 감소하기 시작했다는 점을 감안하면 1Q23 내외부터 전방 수요처들의 주문이 증가할 가능성이 높아 보인다. 

M16 팹

• 총 3조5000억원이 투입됐고, 축구장 8개에 해당하는 5만7000㎡ 면적에 아파트 37층에 달하는 105m 높이로 조성됐죠.

• SK하이닉스에서 현재까지 유일하게 극자외선(EUV) D램을 만들 수 있는 팹입니다

• 12인치 웨이퍼 기준 약 15만장 규모로 만들어졌고요. SK하이닉스 공장 중 ASML이 세계에서 독점 공급하는 EUV 노광기가 설치될 수 있는 유일한 공장이기도 합니다.

• M16에는 총 2대의 EUV 노광기를 갖추게 되는데요. ASML에 따르면 기존 EUV 노광기(NXE:3400C) 생산 능력(스루풋·throughput)이 시간당 170장, 신형 노광기가 160장 이상이라고 하는데요

• 단순 산술 상으로 한 개 레이어에만 EUV 노광을 적용한다고 가정하면 대당 월 11만~12만장의 웨이퍼를 생산할 수 있습니다.

• SK하이닉스는 올해 말까지 M16에 EUV D램, 기타 제품 포함 월 6만장 안팎 생산 능력 확대를 계획한 것으로 알려집니다. 총 생산 능력의 약 40%를 채운다는 얘기겠네요.

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M10, M14

• M10, M14의 D램 생산 능력을 합하면 월 15만장 수준으로 파악이 됩니다

• 10나노 1세대(1x)~3세대(1z)에 이르는 다양한 D램을 생산합니다.

• 우선 M10 일부 라인에는 SK하이닉스의 또다른 사업 축인 CMOS 이미지센서(CIS) 라인이 가동되고 있습니다.

• M14의 또다른 포인트. 여기선 D램 라인 외에도 월 5만장 가량의 낸드플래시 라인이 가동되고 있습니다

• 최근 반도체 수요에 따라 이 라인을 D램 생산 공간으로 바꿀 것이란 사내 공지가 있었다고 하죠. 앞으로 이 라인에서 어떤 제품이 생산될지 지켜봅시다.

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중국 우시 팹

• 현재 우시 공장에는 2개 동이 있는데요. 2019년 준공한 'C2F'를 C2와 연결해 원팹(OneFAB) 체제로 가동 중이죠.

• 우시 공장의 존재감은 꽤 큽니다. 이곳에서는 월 19만장의 12인치 웨이퍼가 생산됩니다.

• SK하이닉스 D램 월 생산량의 48%입니다. 현재 팹에는 월 1만~2만장 D램을 생산할 수 있는 유휴 공간이 있는 것으로 알려집니다

• 아직까지 우시에 EUV 노광기를 들일 수 있는 설비 인프라는 없습니다. 다만 ‘향후’·‘언젠가’ SK하이닉스가 10나노급 4세대(1a) 이상 EUV D램 양산을 이곳으로 이관해야 할 상황이 올 때 어떤 전략을 취할지 지켜봐야 겠습니다.

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청주캠퍼스 M17

• SK하이닉스는 청주캠퍼스 바로 옆 청주테크노폴리스의 43만㎡ 땅에 4조3000억원을 들여서 새로운 공장을 지으려고 했습니다.

• 착공 결정이 초읽기에 들어갔으나 지난달 29일 SK하이닉스 이사회가 이 결정을 보류했죠. 원자재 가격 상승, 대외 경제 불확실성 등이 최근 반도체 업계에 너무 큰 영향을 주면서 투자를 연기한 것이라는 관측이 많습니다

• 청주캠퍼스에는 여러 개의 낸드플래시 공장이 있습니다.

• 세계 시장 점유율은 18% 내외입니다. 2위인 일본 키옥시아를 바짝 뒤쫓고 있죠. 176단 낸드플래시 양산 이후 200단 이상 칩을 언제 출시할 지도 관심 포인트입니다.

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청주 M11, M12, M15

• 낸드 라인은 M11, M12, M15. 크게 세 개 라인이 있습니다

• M11 라인은 2008년, M12 라인은 2012년 각각 가동을 시작했습니다. 각종 시장조사 자료에 따르면 두 라인의 낸드 플래시 생산량은 약 9만장 가량 됩니다.

• 청주캠퍼스의 가장 최신 팹은 M15입니다. 2018년 가동을 시작한 이 팹은 축구장 8개 크기인 1만8000평 부지 위에 세워졌습니다.

• M15의 활용도는 아직 무궁무진합니다. 이 팹의 총 생산 능력은 12인치 웨이퍼 기준 약 20만장 정도로 파악이 되는데요. 현재까지 약 6만장 정도 생산 능력이 갖춰진 것으로 알려졌습니다

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청주 M8

• 2017년 이 사업을 분사해서 SK하이닉스시스템IC라는 자회사의 생산기지

• 2018년부터 중국 우시에 새로운 공장을 짓기 시작한 SK하이닉스시스템IC는 현재 대부분의 장비를 이설하고 현지에서 파운드리 사업을 본격화하기 시작합니다

• SK하이닉스 사업보고서에 따르면 현재 M8 일부는 8인치 웨이퍼 이미지센서 라인으로 활용하고 있다고 합니다. 그 외 장비가 우시로 이동한 상황인데, M8의 남은 공간을 앞으로 어떻게 활용할 지가 관전 포인트입니다.

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용인시 처인구 원삼면

• 용인 클러스터 구축 계획은 2019년 2월 발표되었죠. 10년간 120조원을 들여 메모리 팹 4곳을 짓는 메가톤급 프로젝트입니다

• 클러스터는 한 팹 당 12인치 웨이퍼 기준 월 20만장 씩, 최대 80만장을 생산할 수 있도록 만든다는 계획인데요. 당연히 EUV 인프라가 들어올 수 있는 최첨단 공장이 될 것으로 예상됩니다.

• 특이할 만 한 건 이 사업에는 SK하이닉스와 함께 50여개 협력사가 클러스터 사업에 참여하게 되는데요. 세계적인 반도체 장비 회사, 소재회사는 물론 우리나라 기업들도 이곳에 둥지를 틀 준비를 하고 있습니다

• 지난 14일 SK하이닉스 용인클러스터 착공식이 예정됐었는데, 여러가지 이유로 연기가 됐죠. 언제 첫삽을 뜨게 될지, 첫 팹 가동은 언제일지 관심있게 지켜보는 이들이 많습니다

1) Epitaxy 공정 증가

GAA의 Nano Wire 형성을 위해 임시 막질을 통해 구조를 형성한 이후 임시 막질을 제거하는 방식이 필요하다. 속도가 중요한 Logic의 경우는 Epitaxy를 통해 결정질 Si의 적층이 필수적이다. GAA 구조 채용에 따라 Epitaxy 장비의 수요가 늘어날 것이다, 또한, Si/SiGe박막 Epitaxy에 사용되는 Si과 Ge 프리커서의 수요 또한 증가할 것으로 예상된다

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관련기업 : 원익머트리얼즈, 레이크머트리얼즈, 오션브릿지

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※ Epitaxy

소자에의 응용을 위한 결정성장방법 중의 하나는 단결정으로 이루어진 웨이퍼 상에 얇은 박막결정을 설장시키는 것이다. 이 과정에서 기판은 그 위에 새로운 결정을 성장시키는 시드 결정이 되며, 새 결정은 기판과 같은 결정구조 및 방향성을 가진다. 이렇게 기판 웨이퍼 위에 같은 방향성을 갖는 단결정막을 기르는 기술을 epitaxial growth 또는 epitaxy라 한다.

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2) ALD 수요의 증가

존에는 FinFET 공정에서는 옹스트론 단위의 산화막 증착에 주로 ALD가 사용되었으나, GAA 구조에서는 Nano Wire 표면에 High-K 유전막 증착뿐만 아니라 Metal Gate 물질 증착을 위해서도 Step coverage가 높은 ALD가 필수적이다

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ALD장비 관련 기업 : 주성엔지니어링, 유진테크, 원익IPS

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3) Seleective Etching에 따른 Etchant 수요 증가

GAA 공정에서는 Si/SiGe 박막 증착 이후, SiGe를 선택적으로 제거하는 공정이 추가된다. HF/H2O2/H2O or CH3COOH = 1:200:3 희석액을 이용한 Wet Etching이 유력하다. 관련 Etchant의 수요 확대가 전망된다. 솔브레인(HF)과 한솔케미칼(H2O2)에 수혜가 기대되는 부분이다.

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식각액 : 솔브레인, 한솔케미칼

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4) EUV 본격화에 따른 관련 서플라이 체인 수요

통상적으로는 EUV 적용 자체의 어려움으로 인해 도입에서의 병목 현상이 소자의 발전 속도를 결정하지만, 삼성파운드리의 GAA의 경우 양산을 앞두고 있는 점을 고려하면 노광 단계에서의 고비는 넘어선 것으로 판단한다. 또한, 7nm FinFET 부터 EUV를 적용해 오고 있고, EUV 적용의 성장률이 가장 빠른 파운드리가 될 것으로 전망한다.

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파운드리 업체들의 본격적인 EUV 기반 생산경쟁까지는 불과 1년여 밖에 남지 않았다. 그 사이 삼성전자는 EUV의 수율과 가동률을 높일 수 있는 생태계를 구축해야만 하는 상황이다. 국내 EUV 밸류체인의 수혜가 예상된다. 관련 업체로는 에스엔에스텍(블랭크마스크, 펠리클), 에프에스티(펠리클), 파크시스템스(AFM 장비) 등이 대표적이다.

국내의 대표적인 Wet Etchant 제조사는 솔브레인이다. HF, BOE 뿐만 아니라 HSN H3PO4를 생산하고 있다. 삼성전자의 GAA용 Si/SiGe Selective Etchant 또한 솔브레인이 공급할 가능성이 높다. 이엔에프테크놀로지의 경우에도 솔브레인과 유사한 Etchant 포트폴리오를 공급하고 있으나, H3PO4에서 일부 제품의 차이가 있다. 불소화합물 전문 회사인 후성도 반도체용 HF를 생산하고 있으며, SK머티리얼즈도 신사업의 일환으로 Wet Etchant에 대한 진출을 시도중이다.

사용량 면에서 HF보다 많은 H2O2의 경우 국내에서는 한솔케미칼이 대표적인 제조사이다. 특히, 새로 채용될 것으로 예상되는 GAA향 Etchant에 H2O2의 사용량이 매우 많으며, Nano Sheet가 얇아질수록 H2O2의 비중은 더욱 커질 것으로 예상된다. 단, Wet Etchant의 경우 소자 업자가 직접 레시피를 배합하는 것은 아니기에, 솔브레인 등 HF 제조사를 통해 공급될 가능성이 높다고 판단한다

대표적인 Etching Gas 제조사 및 판매사는 Kanto Denka, Showa Denko, ADEKA 등 일본계 업체들과 Merck 등 글로벌 업체들의 경우 대부분의 Etching Gas 라인업을 갖추고 있다. 국내의 경우에는 사용빈도가 높은 CF계 소재를 국산화 해 생산하는 경우가 많으며, 특히 염소(Cl2)계 Gas의 경우 유독성의 이유로 국내 업체들이 생산하는 경우는 드물다.

SK(SK쇼와덴코)와 후성은 CF계 Gas를 생산하고, 원익머트리얼즈는 SiF6와 SiCl4, 오션브릿지는CF4, HBr을 각각 생산 및 유통한다. NF3의 경우 식각 능력이 있으나, 식각의 용도보다는 Chamber 세정용으로 사용되는 경우가 많고 SK머티리얼즈가 글로벌 생산능력 1위로 생산하고 있다.

비록 매출 비중이 작음에도 불구하고 업체의 소재별 판매 라인업을 파악하고 있어야 하는 이유는,특수가스의 경우 언제 어떻게 공급망의 변화가 생길 지 예측하기 어렵기 때문이다. 반도체 생산을 멈출 수 없기에 즉각적인 이원화 또는 반사수혜가 가능한 영역이고, 이를 위해서는 사전에 소량이라도 Qualification을 득한 업체에 기회가 돌아가기 때문이다. 한일 소재 사태 때의 HF, PR 이슈와, 금번 러시아-우크라이나 사태의 여파로 원익머트리얼즈의 Xe 가스가 주목을 받은 사례가 대표적이다.

습식 식각의 특징은, 

1) 등방성(Isotropic): Etchant내 분자의 움직임의 방향성이 특정되지 않기 때문에 식각 대상이 노출된 모든 방향으로 식각이 진행된다. 등방성 식각이 필요한 경우도 있지만, 미세패턴 구현에 불리한 측면도 있다. 

2) 높은 선택성(Selectivity): Etchant의 화학반응에만 의존해 반응하기 때문에 대상 물질의 조성에 따라서 식각 되는 정도를 조절 가능 하다. 

3) 신속성: 액체상태의 반응이기 때문에 반응물의 밀도가 낮은 기체 반응인 건식 식각 대비 속도(Etch rate)가 빠르다. 

4) 경제성: Etchant에 대한 의존도가 높기 때문에 장비에 대한 의존도가 상대적으로 낮고 다수의 기판을 한꺼번에 처리하기 용이하기 때문에 비용 측면에서 유리한 면이 있다.

건식 식각의 특징은, 

1) 비등방성(Anisotropic): 전기장을 통해 식각 가스의 움직임을 제어할 수 있기 때문에 일부 등방성 식각은 물론, 비등방성 식각을 할 수 있다. 극성이 없는 라디칼(Radical) 반응의 경우 등방성, 극성이 있는 이온 반응의 경우 비등방성 식각이 가능하다. 

2) 낮은 선택성: 주로 직진성이 강한 식각이기 때문에 선택성이 낮은 측면이 있다. 단, 라디칼을 이용하면 건식 식각에서도 선택성 식각이 가능하다. 

3) 늦은 처리속도(Through put): 기체상태의 반응이기 때문에 반응물과의 접점이 적어 반응 속도가 느리다. 

4) 정밀성: 기체상태의 반응일 뿐만 아니라, 식각가스의 움직임을 제어할 수 있어 미세한 패턴의 구현이 가능하다. 5) 낮은 경제성: 반응물 보다는 고가의 플라즈마 장비를 이용한 반응이 많고, Through put이 낮기 때문에 비용이 많이 든다.