TSMC는 2022년 설비투자 가이던스를 400~440억 달러에서 360억 달러로 10% 하향 조정했지만 미국, 일본, 대만에 증설은 계획대로 진행 할 예정이다. TSMC는 2024년 완공 목표로 짓고 있는 애리조나주 피닉스 공장 부근에 2026년 완공을 목표로 공장을 추가 건설할 계획이다. 일본 공장은 2024년 완공을 목표로 구마모토에 170억 달러를 투자할 계획이다. TSMC는 2024년까지 1,000억 달러 규모의 설비투자를 집행하겠다고 발표한 바 있다. 2022년 설비투자를 10% 하향조정했지만 중장기적으로 설비투자는 지속될 것으로 예상한다. TSMC는 설비투자의 70~80%를 첨단 공정 기술에 투자하고 있다

TSMC의 증설로 수혜가 기대되는 업종은 OSAT(후공정 서비스 업체)이다. TSMC와 글로벌 OSAT 매출 증가율 추이를 보면 동행하는 흐름을 보이고 있다. 비메모리 반도체는 다품종 소량생산의 특징이 있다. 칩의 종류마다 다른 후공정을 거쳐야 하고 칩의 테스트 또한 다른 방식으로 진행되어야 한다. TSMC도 후공정 사업을 직접 영위하고 있지만 모든 칩의 후공정을 담당할 수 없어 일부 제품의 후공정은 OSAT 업체에 맡기고 있다. OSAT 업체 중에서 TSMC와 협력하는 업체는 대만의 ASE와 미국의 Amkor가 있다. 글로벌 OSAT 업체와 거래하는 국내 업체로는 한미반도체, 이오테크닉스, 인텍플러스가 있다.

IT 수요 둔화에 따른 설비투자 감소 

글로벌 경기 둔화와 금리 인상으로 IT 제품 수요가 둔화되면서 주요 반도체 업체들은 2022년 설비투자 가이던스를 하향 조정했다. 2022년 상반기까지는 수요 감소 영향이 적었지만, 하반기에는 급감한 수요와 그에 따른 재고 조정으로 반도체 장비주들 주가도 급락했다. 2023년에도 반도체 업체들은 보수적인 설비투자 집행을 이어 갈 것으로 전망한다. 다만, 국내외 주요 테크 업체들의 실적발표가 마무리된 후 반도체 장비 업체들의 주가를 살펴보면 후공정 장비 업종의 상승폭이 다른 장비 업체들 대비 높았다. 후공정 장비 업체들의 주가 상승폭이 높았던 이유는 매출처가 해외로 다변화되어 있어 상대적으로 안정적인 영업이익률을 유지하고 있기 때문으로 추정한다.

NAND 공정에서는 한계에 부딪힌 적층 수에 대한 해결책을 찾는 것이 당면 과제다. 3D NAND 공정은 싱글 스택 방식에서 더블 스태킹 방식으로 진화하였다. 집적도 증대를 위해 적층 수가 증가함에 따라 한 번에 채널 홀 에칭(HARC 에칭)이 불가능해졌고, 더블 스태킹 즉, 1차 스태킹 1차 에칭 2차 스태킹 2차 에칭으로 공정을 두 번에 나누어 진행하게 되었다. 삼성전자는 176L, SK하이닉스는 96L부터 더블 스태킹 방식을 적용하고 있다. 그러나 더블 스태킹도 완전한 해결책은 아니다. 300~360L 이상부터는 더블 스태킹 방식도 한계에 부딪힐 것으로 예상된다.

이에따라 1) 트리플 스태킹, 2) Wafer Bonding 등의 방식이 연구소 레벨에서 고려되고 있는 것으로 파악된다. 트리플 스태킹은 스태킹과 에칭을 한 번 더 나누어 총 3차에 걸쳐 진행하는 방식을 의미한다. Wafer Bonding은 셀 영역과 Peri 영역을 별도의 Wafer에서 성장시켜 TSV 방식으로 두 Wafer를 Bonding 하는 방식이다.

양쪽모두 장비 업종에는 긍정적인 요소다. 트리플 스태킹은 공정 스텝 수를 증가시키기 때문에 하드마스크 증착과 제거를 담당하는 ACL PECVD, PR Strip 장비 수요가 가한다. 테스와 피에스케이가 관련되어 있다. 그러나 비용 효율의 측면에서 트리플 스태킹 방식 보다는 Wafer Bonding이 선택될 가능성이 높다.

Wafer Bonding 방식은 ‘20년 YMTC가 128L 3D NAND에서 Xstacking이라는 이름으로 처음 선보였고 당시에는 큰 주목을 받지 못했으나, 더블 스태킹이 한계에 부딪히는 300~360L 이상부터 선두 업체들도 적용할 가능성이 높다. Wafer Bonding은 데이터가 저장되는 셀 영역과 CMOS(Peri 영역)를 별도의 Wafer에서 성장시 키는 것이 핵심이다. 셀과 CMOS는 온도 특성 등 요구되는 공정 환경에 차이가 있기 때문에 각기 다른 Wafer에서 제조할 경우 공정 난이도가 하락하고, 적층 수 확대 에도 유리하다. 물론 Wafer 사용량의 증가와 Bonding 공정 추가로 비용 상승 요인이 존재하지만 트리플 스태킹보다는 비용 효율 측면에서 유리한 것으로 파악된다. Bonding의 방식은 TSV 방식이 유력하기 때문에 관련 밸류체인에 대한 관심이 필요할 것이다. 국내 업체 중에서는 TSV용 TC Bonder 수주 이력이 있고 Hybrid Bonder를 개발중인 한미반도체를 주목할만하다.

- 장비의 국가별 수입의존도는 2010년 미국, 일본에서 2021년 미국, 일본, 네덜란드, 싱가포르, 중국 등으로 확대

- 웨이퍼제조공정에 활용되는 장비는 일본에 대한 수입의존도가 2021년 86.1%로 확대되었으나, 수입액 감소에 기인한 영향으로 판단됨

- 전공정, 조립장비는 각각 미국에서 네덜란드, 일본에서 싱가포르로 최대수입국이 변화하였으며, 측정·검사 장비의 수입의존도는 2010년 미국 40.1%에서 2021년 일본 30.8%로 변화됨

- 반도체 장비의 무역수지는 수입액이 수출액을 상회하면서 적자를 지속하고 있으며, 주요 교역국은 미국, 일본, 네덜란드인 것으로 분석

- 미국과 일본에 대한 장비 수입의존도는 각각 2010년 34.3%, 31.9%에서 2021년 25.7%, 25.0%로 비중이 축소됨

- 한편, 네덜란드로부터의 장비 수입은 동기간 20.0%에서 25.0%로 5%p 증가하였는데 이는 극자외선(EUV) 노광장비를 독점 생산하는 ASML 성장에 따른 영향으로 분석됨