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1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

2 국내외정책동향 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 3

3 산업이슈및 동향 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

4 시장동향및 전망 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

5 기술동향및 이슈 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

6 중소기업시장대응전략 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18

7 주요기술개발테마현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19

8 중소기업기술개발테마 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

기술개발테마

SoC 부품

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 47

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 64

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 72

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 77

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1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 97

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 101

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 113

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 117

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 123

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 131

고주파반도체

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 143

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 151

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 165

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 169

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 177

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 179

광학부품및기기

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 189

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 194

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 210

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 213

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 219

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 224

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1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 235

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 241

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 248

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 253

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 258

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 261

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1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 271

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 276

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 287

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 291

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 298

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 303

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2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 317

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 327

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 333

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 341

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 347

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1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 357

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 359

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 367

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 371

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 377

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 387

반도체화학소재

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 397

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 410

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 428

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 441

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 448

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 456

전략분야현황분석

지능형센서

지능형센서

1

지능형센서

1 개요

가 정의

스마트 자동차 사물인터넷 웨어러블 디바이스 등 IT 융합 제품에서 지능형 서비스를

수행하는 소프트웨어와 시스템반도체(System on Chip SoC)가 융합된 지능형 전자 부품을

통칭

오는 2020년까지 세계 시스템반도체 시장 10 점유를 목표로 하는 지능형 반도체 사업에 업계관심이집중되고있음 미래부에따르면 2020년지능형반도체핵심분야사업은총 9개로나뉠 수

있음

출처 과학기술정보통신부

더 많은 기능을 작은 칩에 넣기 위한 초미세 공정개발과 함께 위의 표와 같이 특정 목적을 위한맞춤형설계 및 생산능력이지능형반도체산업의경쟁력으로부각되고있음

사람과사물은 물론 사물인터넷(IoT) 자율주행 등 다양한 기기가 연결되면서지능형 반도체의신규수요처가빠르게증가해반도체의집적도만으로수요를충족시킬수없는 상황으로변화

미국에선 구글 인텔 IBM 등이 지능형 반도체 최고 기술을 보유하고 있으며 유럽에선 ARM을

구분 분야 관련제품

주력산업

5G이동통신

- AP

- 저전력칩

- RF칩

심해저해양플랜트-시스템반도체

-고집적회로

스마트자동차-비디오칩

-Wi-Fi칩

미래신시장

지능형로봇-시스템반도체

-고집적회로

착용형스마트기기

-음성인식칩

-저전력칩

-소형화칩

실감형콘텐츠 -멀티미디어반도체

복지및산업

맞춤형웰니스케어 -바이오피드백칩

재난안전관리스마트시스템 -스마트센서칩

신재생에너지하이브리드시스템 -에너지 SoC

[ 2020년지능형반도체핵심분야 ]

전략분야현황분석

2

선두로전쟁부품 산업용로봇 의료로봇 드론 기업들간협업이이뤄지고있음

지능형반도체세계시장규모는 2018년 3767억 달러 2020년 4559억 달러에이를 것으로전망

나 범위및 분류

지능형 반도체의 주요 응용분야는 스마트 인지middot제어 스마트 통신 초고속 컴퓨팅으로분류되며 분야별세부적으로파생되는신기술분야는광범위함

스마트 인지middot제어 반도체는 지능형 시스템의 인지 및 제어에 사용되는 소프트웨어 SoC 기술로최근 머신러닝(Machine Learning)기술을 기반으로 한 성과들이 발표되고 IT 업계의 주목을 받고

있는 분야임 세계 최초 집적화된 형태의 뉴로모픽 칩이 IBM에 의해 발표된 이후 전 세계적으로

지능형반도체기술개발경쟁촉발

스마트 통신 반도체는 스마트 통신을 구현하기 위한 다양한 커넥티비티 SoC 기술로 5G와 같은차세대이동통신 스마트운송 스마트재난안전서비스등 고속데이터통신기능의기반

초고속 컴퓨팅 반도체는 초고속 연산처리가 가능한 지능형 반도체 소프트웨어 SoC 기술로사물인터넷 빅데이터 스마트로봇등제품 구현에사용되는필수기반 부품

출처 KOTRA글로벌윈도우

구분 세부기술 주요제품및 기술

스마트인지middot제어반도체

얼굴인식사람이상의인식률 9915달성발표(페이스북

2015)

사용자취향분석을통한콘텐츠및광고추천 넷플릭스(Netflix) 아마존

자동통역 스카이프(Skype) 마이크로소프트

개인형음성비서및대화형교육서비스 애플시리 IBMWatson CogniDoll

스마트통신반도체

고속이동통신 5G AV코덱등에사용되는고속이동통신기술

광대역네트워크광기반고속네트워크 차량middot선박middot항공용통신시스템 기저대역모뎀HW설계기술등

초저전력커넥티비티 근접통신협업미들웨어 자율제어등

초고속

컴퓨팅

반도체

뉴로모픽고속컴퓨팅자율학습및판단을가능하게하는기술로뉴로모픽middot뉴로시냅틱middot칩신경망등의분야에응용

지능형메모리SSD UFS 등 메모리와 PUController가 융합돼

독립적인기능담당

빅데이터고속처리다량의정보실시간분석고속연산처리지능형

반도체분야로Multi-Thread ParallelProcessing 빅데이터등에응용

IoT프로세서사물인터넷디바이스를위한소형저전력프로세서 다양한응용을위한주변장치 IP기술

[ 지능형반도체 3대 응용분야및 세부 기술 ]

지능형센서

3

2 국내외정책동향

가 해외정책동향

미국 EU등주요국들은일찍이지능형반도체선점을위해정부정책을발표하고적극적인투자로다양한프로젝트진행

해외 주요국은 지능형 반도체 분야의 경쟁우위 확보를 위해 국가적 차원의 중middot장기적 대응

방안을수립하고관련산업성장기반을조성중

미국 EU 일본 등 선도국들은 민middot관 협력에 기반한 원천기술 개발과 응용제품의 경쟁우위 확보를위한 지능형반도체고부가가치화에집중

중국 대만 등도 정부 주도의 공격적 투자로 핵심요소기술 확보에 주력하고 전문인력 확충 등 산업성장기반조성에매진

미국은 2008년 방위고등연구계획국(DARPA)이 인간의뇌 구조와유사한 형태를 지닌 데이터

처리 칩셋인 뉴로모픽칩 개발을 위해 시냅스(SyNAPSE System of Neuromorhic Adaptive

Plastic Scalable Electronics)라는 프로젝트를 착수하였으며 IBM의 주도로 연구기관 및

대학들이참여하여개발

유럽에서도 미국과 마찬가지로 인간 뉴런을 모사한 지능형 반도체 개발을 위해 휴먼 브레인

프로젝트(Human Brain Project HBP)에 착수하였으며 2013년부터 10년간 총 예산 10억

유로(한화 1조 2000억 원)를투자

일본의 경우 반도체 시장의 경쟁력 회복을 위해 MIRAI ASUKA 등과 같은 민middot관 협동

정부사업을실시하고 차세대반도체개발을집중적으로지원

중국은 반도체 분야에 전방위 투자를 진행하고 있으며 특히 파격적인 투자 세제 혜택을

통한핵심요소기술의국산화에주력

국가 주요내용

미국

middot민middot관협력을통해지능형반도체원천기술개발에주력

- (DARPA) IBM의 지능정보 칩 프로젝트에 투자 고속지능정보 처리기능을 지능형반도체에구현하기위한프로젝트를진행

EU

middot EU의대학 연구소등을중심으로인공지능칩개발에중점

- 인간 뉴런을 모사한 인공지능칩 등 개발을 위한 lsquoHuman Brain Project(HBP)추진 총 예산 10억유로(한화 1조 2000억원) 규모투자

일본

middot지능형반도체+응용제품기술개발을위한지원프로그램제공

- MIRAI(2001~2007년) ASUKA(2006~2011년) 등 정부사업을 통해 1조 2818억원을투입시스템반도체집중투자

[ 주요국지능형반도체관련 정책 ]

전략분야현황분석

4

출처 ETRI

국가 주요내용

중국

- 파격적투자middot세제혜택을통한핵심요소기술의국산화에주력

- 반도체 생태계의 전방위적 지원을 위해 190억 달러 규모의 National IC IndustryInvestment Fund조성계획발표(20146)

- 2015년이후 10년간반도체분야약 180조원투자결정

대만

- 정부주도로인력양성middot유치기업생태계조성등강력추진

- (Si-Soft 프로그램 2003~2007) SoC 분야인력양성에총 25억달러투자

- 1980년신주과학산업단지조성기업(TSMCmiddotUMC등)육성토대마련

지능형센서

5

나 국내정책동향

정부가미래부산업부중심으로지능형반도체관련사업추진 지능형 반도체는 스마트카 사물인터넷 웨어러블 디바이스 등의 스마트 기기가

지능형서비스를 제공할 수 있도록 하는 SW 및 SoC 융합기술로 반도체 관점에서는

시스템반도체 SW관점에서는시스템소프트웨어및 부가서비스구현 SW등이모두포함

특히 지능형 반도체는 산업적 파급효과가 큰 핵심부품이자 기반요소로 향후 다양한 주력산업과융합한시너지창출기대

출처임채덕외 2013 출처산업연구원

[SW-SoC 융합개념도] [지능형반도체범위]

정부는 상대적으로 열악한 시스템반도체 육성을 위해 2010년부터 종합발전계획을 수립 RampD사업신설등체계적인지원방안을추진

시스템IC 2010사업 시스템IC 2015사업(시스템 반도체 상용화 기술 개발)을 통해 시스템반도체개발을지원하고 중소중견팹리스및 파운드리업체육성을장려

시스템반도체 및 장비산업 육성전략은 2015년까지 약 1조 7000억 원을 투입하여 시스템반도체와장비의국산화및 세계적기업 육성등을 목표로함

임베디드 SW 분야는 2013년 말 발전전략을 수립하고 이를 토대로 주력산업 연계형 RampD고급인력양성 시장활성화및 산업생태계개선정책추진중

산업부는 201312월 「임베디드 SW 발전전략」을 발표하고 이에 따라 주력산업별 lsquoSW + SoC+ 플랫폼rsquo 등의통합개발을추진

최근에는 SoC-SW플랫폼등융합기술의중요성이강조되면서관련사업이활발하게추진중

전략분야현황분석

6

지능형 반도체 분야의 핵심원천기술과 시장선점을 위해 중장기 지원방안을 수립하고 관련 성장기반조성중

과학기술정보통신부는 2014년에 지능형 반도체를 13대 미래성장동력 중 하나로 선정하고기술개발 인력양성 생태계조성을지원하기위해 2015년과 2016년종합실천계획을발표

지능정보기술 기반의 제4차 산업혁명에 대응하기 위해 수립한 K-ICT 전략 2016에서는 지능형반도체를 ICT 선도사업 차세대 경쟁력 확보 전략의 첫 번째 핵심과제로 선정하고 기초middot원천

기술확보에주력

2016년 12월에 발표된 지능정보사회 중장기 종합대책에서는 지능정보기술 확보의 일환으로초고성능컴퓨팅핵심요소기술및지능형반도체기술고도화와뉴로모픽칩연구를추진

산업통상자원부에서는 지난 3월 시스템반도체 산업 경쟁력 강화 방안을 발표하고저전력middot초경량middot초고속반도체설계기술확보에 2210억 원을투자한다고발표

출처 IITP

융복합소재 부품개발을효율적으로지원할수 있도록소재 부품인프라개선 현재 15개 신뢰성 센터를 5개 융합 얼라이언스 체계(금속 화학 섬유 세라믹전자 기계자동차)로개편

첨단 소재 부품 정보를 수집 재생산할 수 있는 빅데이터 플랫폼 상용화 기간 비용을 단축할 수있는 가상공학플랫폼을구축

첨단 소재 부품 산업인력 양성을 위해 소재 부품 분야를 총괄하는 인적자원협의체를 지정하고가상공학전문인력등융 복합 소재 부품 관련인력 양성을확대할계획

소재 부품기업의글로벌진출역량을향상시키지위한지원을강화하고지속확대

주요정책 주요내용

미래성장동력종합실천계획(20163)

- 미래성장동력선정기술개발middot인력양성middot생태계조성지원

- 인간지능형 컴퓨팅 지능형 반도체 핵심요소기술개발 아키텍트급 고급인재양성중소기업연구개발환경및창업활성화지원등

K-ICT 전략 2016(20165)

- ICT선도사업차세대경쟁력확보전략핵심과제로선정

-지능형반도체의기초middot원천기술확보에주력

지능정보사회중장기종합대책(201612)

- 지능정보기술확보의일환지능형반도체에전략적 RampD투자

-지능형반도체기술고도화뉴로모픽칩선도연구추진

시스템반도체산업경쟁력강화방안

(20173)

- 시스템반도체산업선도국도약위한정책과제제시

-저전력middot초경량middot초고속반도체설계기술확보인력양성등

[ 국내 지능형반도체관련정책 ]

지능형센서

7

3 산업이슈및동향

가 산업이슈

센서는 4차 산업혁명을주도하는핵심아이템

센서는특정대상에서아날로그데이터를선택적으로검출하여유용한전기및 디지털신호로

변환하는 장치이며 모든 사물인터넷(IoT) 기기에 부착되어 압력 온도 속도 이미지 등

아날로그정보는물론다른 IoT 기기에서생성되는디지털정보등도측정

인간이 오감을 통해 주변환경을 인지하고 상황을 추론하는 것처럼 모든 IoT 기기는 센서로

데이터를수집 분석하고부가가치를창출

스마트카와 스마트폰을 주축으로 全 분야에서 수요가 급증 2025년 경에는 센서 1조개(Trillion) 시대도래예상

Big 2 수요처인자동차와핸드폰이계속해서시장을주도

자동차대당센서사용은 rsquo15년 200개에서자율주행시대에는더욱증가

일반폭에서는이미지와음향 한 대에 2개의센서만사용되었지만차세대폰에는한대에 20개

이상의센서가사용될전망

현재 매년 10억 개의 센서가 출하 생산량은 연평균 50 이상 증가 하는 추세이며 10년

전후로매년 1조 개가생산될것으로예상

자료 Trillion Sensor Summit LG경제연구원 (2014) 재인용

[주요 기업의센서 글로벌수요 전망]

전략분야현황분석

8

모바일센서 기술의확대적용

모바일 센서는 스마트 기기에 점차 다양한 기능을 제공하기 위해 어플리케이션별로 개발 및

탑재되는형태를보이고있음

기본적인 센서 기술이 MEMS 나노 등의 미세 기술과 반도체의 SoC 기술 등이 전반적인

기술적융합및 진화를거듭함으로써복잡한기능을제공할수 있게변화중임

주로 모바일 기기의 제어 판단 저장 통신 등의 기능을 높이는 차원에서 센서 기술이

적용되었던 반면에 최근에는 인간의 가장 가까운 곳에서 존재하는 기기로써 여러

어플리케이션을적용할것으로예상됨

또한스마트기기의변화에따라기존의센서들을물리적으로소형화시키거나투명화시킬수

있는기술에대한개발도진행중임

지능형센서

9

나 핵심플레이어동향

해외업체동향

독일의 lsquo인더스트리 40rsquo이 당초 정보통신산업협회(BITKOM) 기계산업협회 (VDMA)

전자산업협회(ZVEIBITKOM) 등 산업협회 주도의 연구 중심 프로젝트였다면 2015년 출범한

lsquo플랫폼 인더스트리 40rsquo은 범국가적으로 민middot관middot학이 모두 참여하는 형태로 바뀌었다는

특징이 있으며 이는 표준화 연구중심으로 인한 더딘 진행 인더스트리 40에 대한

중소기업의 인식 부족 그에 따른 확산 저해 등에 대응하여 실용성과 실행력을 강화하는

차원에서 추진주체를 확대한 것이며 인더스트리 40 추진을 본격화하면서 개별 기업의

범위를 넘는 공통과제를 선도하고 기업간 이해관계 조정을 위한 정부의 조정자 역할이

필요하였기때문

독일은 종합적인 비전과 함께 달성과정에서 발생할 이슈에 대한 구체적인 실행 방안을

제시하고 있으며 독일 인더스트리 40의 최종목표는 lsquo전국가의 스마트공장화rsquo이며 이를 통해

첫째 규격품뿐 아니라 고객 주문형 상품도 대량생산할 수 있는 다품종 대량생산 시스템을

실현시키고 2020년 이후에는 독일 제조업 전체가 스마트공장으로 연결되어 거대

플랫폼화하는 로드맵을 제시하고 있으며 둘째 독일내의 모든 공장을 단일의 가상공장

환경으로 만들어 국가 단위의 생산 및 수요예측이 가능한 21세기 공장생태계를 실현하고자

하며 이러한 비전은 전체 국가가나아갈 방향을 제시하고 추진동력을 확보할 수 있다는

측면에서의의가큼

일본 정부는 2013년 6월부터 산업경쟁력 강화 및 성장전략으로서 lsquo재흥전략rsquo을 수립 및

운영해왔으나 정책 수립 차원에서 4차 산업혁명을 인식하기 시작한 것은 2015년

일본재흥전략 개정판부터이며 2011년부터 미국 정부가 첨단제조파트너십 (Advanced

Manufacturing Partnership) 정책을 독일 정부가 인더스트리 40을 추진한 데 비하여

정책대응이 다소 늦은 편인데 이는 초기 일본 정부가 4차 산업혁명의 핵심요소기술인

산업용 IoT 등을기업단위의대응문제로인식한데 따른것으로보임

일본은 4차산업혁명에대응한전략수립에있어 제조강국으로서강점을최대한활용하려고

하며 특히 부품 소재 등 기반산업 센서 M2M(Machine to Machine)등 공장 자동화

분야에서 세계 최고 수준의 경쟁력을 보유하고 있어 미국이 압도적으로 앞서있는 가상

데이터(virtual data 이하 virtual data로 표기) 분야는 과감히 포기하고 제조 현장

데이터(real data 이하 real data로 표기) 활용에집중하고있음

전략분야현황분석

10

국내업체동향

삼성전자가 모바일AP CMOS 이미지센서 DDI(디스플레이 구동칩) 등에서 세계적 경쟁력을

확보 중이며 일부 2-3개社을 제외한 대부분 팹리스社들은 1000억원 미만의 영세한

중소기업임

낮은기술경쟁력으로인해핵심 SoC의국산화율은 5미만

자동차 모바일 등 수요산업과 연계하여 시장규모가 크고 단기 상용화가 가능한

시스템반도체(SoC) 핵심요소기술확보및국산화추진

산업통상자원부(이하 산업부)의 보도에 따르면 국내 센서 내수시장은 rsquo12년 약 54억 달러

규모에서 rsquo20년 99억 달러규모로연평균 104성장할것으로전망

국내 내수시장은 세계 시장보다 높은 성장률이 예상되나 국내 기업의 내수시장 점유율은

105수준으로매우낮은상황

국내 기업의 생산액은 rsquo12년 기준 133억 달러 규모로 세계 시장에서 차지하는 비중은

19로매우낮은수준

정부는 lsquo첨단 스마트 센서 육성사업rsquo에 rsquo15년부터 6년간 1508억 원을 투자할 계획이며

rsquo20년 기준 42억달러생산과 21억 달러수출을달성할것을목표로설정

국내수요기업은국내 제품의신뢰성 첨단 센서의성능문제등으로 센서수요를해외기업으로부터

주로조달

센서 수요기업은 성능middot신뢰성 등을 이유로 해외제품을 사용하고 국내 센서기업은 영세성과

기술력부족등으로혁신을회피하는악순환형성

지능형센서

11

4 시장동향및전망

가 세계시장

각국가별시장동향

세계 센서 시장은 2016년 3452 억 달러에서 2021년 3669 억 달러로 연평균 31의 고성장을지속하고있음

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 345238 355912 366956 378356 355922 366933 31

출처 Gartner 201609 13-15년연평균성장률자료를참고하여 lsquo16-rsquo19년전망치추정

[ 세계반도체시장규모및 전망 ]

2012년 기준으로 북미지역이 224억 달러 점유율 33로 가장 크고 유럽 아태지역 순으로형성되어있으나 2019년 기준으로 중국을 포함한 아태지역이 유럽을 제치고 2번째 큰 시장을형성할것으로예상됨

이미지센서 압력센서 바이오센서순으로시장 비중이큰것으로조사됨 자동차산업(24)과 장치산업(18)이 가장 높은 비중을 차지하고 있으며 모바일 등 소비재산업(17)과의료산업(11)에 적용되는센서비중이높아지고있음

이외에도 기계 및 제조업 건설산업 항공기 및 선박건조 등 다양한 산업 분야에 센서 적용이확대되고있음

일본 닛케이베리타스 전망에 따르면 10년후 세계센서 수요는 현재보다 100배인 1조개로 늘어날것으로 보고 있음 (지구촌 인구가 약 72억 명으로 계산하면 한사람당 약 140개의 센서가 주변에

있다는것을의미함)

스마트카용 센서 시장은 2014년 199억 달러 규모에서 연평균 97 성장하여 2020년에는 352억달러 규모로성자할전망

응용 유형별로는 Power train 부분의 센서 시장이 가장 큰 비중을 차지하나 Driver support와safetysecurity 부문이향후 성장을주도할전망

기술별로는 Rotational motion 센서가 가장 큰 비중을 차지하나 향후 성장은 무인주행과 스마트운행에대한필요성증가로인하여 Imagevision 센서와 Radarlidar 센서 부문이주도할전망

전략분야현황분석

12

나 국내시장

국내 센서 내수시장은 2016년 51조 5912억 원에서 2021년 54조 9438억 원 규모로

연평균 32성장전망이나 국내기업의내수시장점유율은 105수준으로매우낮음

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 515912 532431 549441 567056 532412 549438 32

주시장규모는생산+수입-수출

출처 과학기술정보통신부 한국정보통신진흥협회 한국전자정보통신산업진흥회 연도별 자료를 참고하여 lsquo16-19년 전망치

추정

[ 국내 반도체시장규모및전망 ]

내수시장에서도 105 정도만 국산센서가 사용되고 센서 전문기업의 63가 연간

매출액이 50억원에도미치지못하는영세기업으로구성

센서 수요기업은 성능 신뢰성 등을 이유로 해외제품을 사용하고 국내 센서기업은 영세성과 기술력부족 등으로혁신을회피하는악순환형성

글로벌화 된 수요기업은 검증된 해외센서를 사용하고 국내센서기업은 저가센서 조립 생산 및 이로인한 첨단센서개발역량취악의악순환지속

우리 정부는 201212월 rsquo센서산업 발전전략lsquo을 발표하면서 센서산업 육성을 위해 적극 추진

중이며향후 6년간(2014년 ~ 2019년) 약 3300억원의자금지원중

7대 산업분야선정 자동차 모바일 로봇 보안 바이오의료 환경 USN 7개 핵심소자 (자기센서 압력센서 관성센서 영상센서 레이더 센서 화학 및 광학센서)와 2개기반기술지원

국내센서기반 IoT 활용서비스비지니스추진의어려움 타 산업분야로의 확산은 아직 미진하며 사업성이 검증된 성공사례가 드물어 관련 기업은 도전적투자 주저 (전체 제조업에서의 IoT활용 비율은 56 등 전반적인확산미진)

대기업은 시장 불확실성으로 대규모 투자를 주저하고 중소기업은 가치사슬내 다양한 사업자를 모아서비스를만들어낼역량부족

수요자는 사물인터넷 제품서비스에 대한 필요성을 크게 느끼지 못하는 상황 (사물인터넷 제품 및서비스를있으면좋지만반드시필요하지않은것으로인식ldquo가트너 2014년rdquo)

지능형센서

13

5 기술동향및이슈

가 기술동향

(1) 해외기술동향

반도체및전문센서업체들이자동차용센서시장의주도권을확대하고있음

미국 Freescale Systron Donner Analog Device 등의 업체에서 압력센서와 능동안전시스템을위한다양한센서 개발 및 생산

일본 Denso Panasonic Tamagawa Seiki Hitachi Auto Motive 등의 업체에서 아시아 지역을타겟으로능동안전시스템용센서개발 및 생산

유럽 독일의 Bosch 프랑스의 Schneider Electric 등이MEMS 등을 생산 이스라엘 Mobileye가 단안 카메라센서모듈로시장선점(약 80정도) 이 외에 콘티넨탈 보쉬 덴소 델파이 등 대형 부품업체가 카메라 레이더 센서 모듈의 주요공급물량을독점하고있음

(2) 국내기술동향

국내의경우바이오센서기술개발은주로기초중심의연구가대부분인것으로확인됨

바이오 센서 연구는 1999년부터 2013년까지 총 752건이며 그 중 752건이며 그 중 시스템측면에서접근한종합적성격의연구는 71건으로 10 수준임

바이오 센서 시스템 연구는 2001년부터 시작되었으나 바이오 센서를 구성하는 시스템에 관한연구로 이것이 실제 제품화하는 측면까지 고려되지 않았으며 현재까지도 기술개발이 가장 긴

혈당측정기구와관련된제품이제대로출시되지않는상황임

주요바이오센서 시스템관련 기술개발동향

투명유연센서

한국전자통신연구원에서 lsquo투명 촉각센서rsquo를 세계 최초로 개발하였고 실용화를 위한 다양한 연구를진행 중임(대덕넷 201406)

국내자동차용센서

가속도 자이로 압력센서 등 자동차용 MEMS 센서는 안전관련 고신뢰성을 요구하는 품목으로완제품을전량해외수입을통하여조달하거나관련소자를수입하여패키징하는단계

국내 자동차용 센서시장 규모는 lsquo14년 기준 10억달러 규모로 커지고 있으나 국내업체의 시장점유율은23수준에불과하며고부가가치첨단센서의경우 100수입산에의존하고있는실정

선진업체의 RampD 생산등에 대한 투자확대로후발업체와의격차는더욱 확대될전망

전략분야현황분석

14

출처 한국자동차산업연구소자율주행차핵심요소기술및업체전략 2015

[ 지능형센서관련주요 기업 ]

지능형센서

15

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

스마트폰센서별업체시장점유율 (단위)

감성인지 센서 시각 청각 미각 후각 촉각 등 영역별로 진행하고 있는 수준이며 상당히

오랜기간동안연구개발투자를진행하고있는것으로나타남

시각 도요타 토비테크놀로지가 다양한 분야(업체)에서 가장 활발히 기술 개발이 이루어지고 있는상황이며이는이미지센서의기술수준이여타센서에비해 높기때문임

도요타는 얼굴표정을 정보로 인식하는 센서를 통해 슬프거나 화가난 상태를 판단하여 운전자에게미리경고하는시스템을개발중 (MSN Money 2012)

Tobii Technology 사용자의시선을센싱하여커서를움직이게하는새로운입력장치를개발중 청각 기술개발 중인 내용을 살펴보면 우선 청각장애인에게 실제 소리를 제공할 수 있는전달체로써의센서와기계가사람의목소리를알아듣고판단할수 있는 센서로크게 진행중

NTT 도코모 기계가 인간의 음성을 인식하고 의미를 해석하여 사용자와 대화할 수 있도록 하는lsquo말하는컨시어지rsquo 서비스를출시(中深郞 2013)

촉각주로 실제 사람의 손이나 발 형태로 만들어진 로봇에 인간의 근육 움직임 손과 발동작 등의움직임을인식하는촉각센서를개발중

USC(University of South California)의 Viterbi 연구팀이 개발한 촉각센서는 117개의 재료를95수준에서구분가능함

스위스 로잔공대 연구팀이 주관하고 프랑스와 독일 연구진이 참여한 인공손 이식 실험을 lsquo13년 말시행하였고그 결과를 rsquo14년 2월 미국 의학저널 lsquo사이언스트랜스래이셔널메디슨rsquo에 실림

후각 및 미각 아직 인간의 정보전달 물질에 대한 기초 학문의 발달이 미진함에 따라 사람처럼냄새를맛거나맛을 느끼는센서에대한 연구는미흡한수준임

6~24개의 센서가 각각 특정 물질에 대응함으로써 맛과 냄새를 센싱하고 이를 기 구축된데이터베이스와 비교하여 판별하는 형태이며 아직 센서의 가격이 2~10만달러 수준으로 높게

전략분야현황분석

16

나타남에따라기술개발이더딘상황임

최근 인간이나 동물의 후각 또는 미각 수용체의 매커니즘을 이용한 바이오센서를 통해 미각과 후각정보를센싱할수 있는 센서에대한 기술개발이진행중인 것으로나타남

투명유연센서

유연한 재질을 사용할 시에도 센서가 제기능을 발휘할 수 있도록 하는 기초원천기술로 주로 미래의디스플레이형태와관련이있음

미국 Amtel社는 플렉시블 디스플레이를 위한 터치스크린 관련 콘셉 제품을 지속적으로 제시하고있으며 3M社 역시 투명유연 터치스크린개발에참여하고있는상황

자동차용센서

Freescale 압력센서 에어백및 ESC용가속도센서등을 주로 생산 Systron Donner 항공기 우주선 등에 사용되는 센서를 공급하는 업체로 자동차용 각속도 센서시장에우위를점하고있음

Analog Devices 에어백용가속도계 각속도계등을생산 Sensata 압력센서 NOx 가속도 센서를 주력으로 생산하고 있으며 압력센서의 경우 글로벌 시장점유율이 31에이르고있음

Denso 도요타와혼다등을 주요 고객사로하는아시아지역의공급업체 Panasonic 최근 GPS와 ESC용각속도계를강하게추진 Tamagawa Seiki 하이브리드 모터관련 센서에 전문화되어 도요타 혼다 하이브리드 차종에 센서를공급

Hitachi Auto Motive 능동 안전시스템용통합센서개발에주력 Bosch 현재까지자동차용MEMES 센서에서선두업체 Schneider Electric 압력센서와각속도계를생산

지능형센서

17

(2) 국내업체동향

엘바이오 2004년에 중소벤처기업부의 중소기업기술혁신개발 사업으로 lsquo바이오센서를

이용한 무채혈 혈당 측정 시스템 개발rsquo이 수행되었으나 해당 연구기업은 무채혈 혈당

측정제품을상용화하지못한것으로조사됨

KMH社 2008년에 무채혈 혈당 측정기를 식약청으로부터 허가를 받았지만 실제로 제품이

판매되지않았고 2009년감사의견의견거절에의해유가증권시장상장폐지됨

주로 소규모 단년도 과제(최대20억 이내 2~3년 이내)로써 특정기술이 제품화하기까지

중장기적기획및사업이없는실정

다 기술인프라현황

센서는 4차산업혁명을주도하는핵심아이템

모든 사물인터넷 (IoT) 기기에 부착되어 압력 온도 속도 이미지 등 아날로그 정보는 물론 다른IoT기기에서생성되는디지털정보도측정

스마트카와 스마트폰을 주축으로 전분야에서 수요가 급증 2025년경에는 센서

1조개(Trillion) 시대도래예상

센서산업에 SW업체 전문생산기업 사용자 그룹이 새롭게 진입 기존강자와 4자 구도를

형성하고경쟁과협력(Coopetition)증가

소프트파워 역량(데이터 분석력 생산노하우 업계 전문성)을 경쟁우위 요소로 내세우며 SW업체전문생산기업 사용자그룹의위상 강화

기존강자는 SW 역량강화 및 전문 생산업체 (Foundry) 제휴등을 통해 시장수성 노력

센서사업의중요성에도불구하고우리나라는대부분의 센서를 해외에서수입 국내의 설계 및

생산기반은매우열악

국내수요약 70억달러중 90를해외에서수입하는구조 국내생산업체의 85가매출액 300억 원 미만인소기업으로구성

4차 산업혁명에 대비하기 위해 센서산업 육성이 시급하며 산업재편이 일어나려는 지금이

진입적기 생산업체를주축으로수요설계SW업체가동반성장하는산업생태계구축이필요

최우선적으로국내생산 인프라확충이절실 센서산업을 측정하고자 하는 핵심기능을 중심으로 압축하고 설계-생산-SW-수요업체들이 참여하는중장기마스터플랜설계

향후 센서 경쟁력에서는 소프트파워 역량이 중요하기 때문에 생태계에 SW업체의 참여가 무엇보다중요

전략분야현황분석

18

6 중소기업시장대응전략

Factor 기회요인 위협요인

정책

bull정부의지능형센서에대한지속적인육성의지

bull지능형센서부품산업활성화및저가격화

bull정부의지능형센서개발지원정책제고

bull중국 미국 등 전 세계 주요 국가의 경쟁적인

지능형센서산업지원

bull국내개발자사용자수요자의협동연구부족

산업bull대기업을중심으로활발한투자확대

bull지능형기반기술확보용이

bull최근중국 및미국등과의반도체개발로국내제품

경쟁력위협

bull글로벌 기업이 세계시장 기술 선점으로 인한 국내

중소기업초기진입애로

시장

bullWellbeing 고령화 핵가족화 lsquo삶의질rsquo 향상등에

대한사회패러다임의변화에따른수요급증

bull인터넷 lsquo국제화시대rsquo에의한반도체필요성급증

bull기술력이 낮은 제품의 경우 중국의 저가품 유입으로

인해시장점유경쟁치열

bull빠른속도로반도체관련제품들의출시지속

기술

bull모바일용 SoC등세계선도제품개발기술력보유하여

차세대SoC에적용가능

bull산업과 ICT의 융합에 따른 단기 사용화 가능분야

적용군확대

bull낮은 기술경쟁력으로 인해 핵심 SoC의 국산화율은

5미만

bull전문인력 및 개발 비용이커서 중소기업들이접근하기

쉽지않은분야

정부의

반도체산업

적극적지원및

생태계조성

4차융복합

산업에대응

필요

경쟁력

있는분야를

기반으로

기술적용

개발자

사용자

수요자의

협동연구체계

수립

고령화

핵가족화삶에

질향상소비자

니즈부합

중소기업의시장대응전략

기술력향상 수요확대등을위해 정부의적극적인지원정책필요 정부 대기업 중심에서 원천기술인 지능형 서비스에 대한 투자를 적극 장려하는 한편 중소기업은 아이디어와기술력을집약시킨부품및부분품의개발

기경쟁력을확보하고있는분야를기반으로타분야적용 가능하도록제품개발

지능형센서

19

7 주요 기술개발테마현황

가 기술개발테마별개요

기술개발테마 개요

광학부품및 기기렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품이며 모듈을 구성

하는이미지센서와렌즈 모듈 IR-filter Package 등의개발및양산 기술포함

반도체검사장비반도체 제조공정에서 공정이 완료 된 후 웨이퍼와 패키지 상태에 서 반도체 칩

이 제 기능을올바로수행할수 있는지를확인하고불량유무를결정하는장비

반도체공정장비반도체 회로설계 웨이퍼 제조 등 반도체 제조를 위한 준비 단계부터 웨이퍼를

가공하고칩을제조하는단계까지의모든 장비를지칭

반도체패키징소재

반도체 칩에 필요한 전원을 공급하고 반도체 칩과 메인 PCB 간에 신호연결을

위해 전기적으로 연결하고 외부의 습기나 불순물로부터 보호할 수 있도록 포장

하는데필요한소재

전력반도체소자전력반도체 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자로 에

너지절약및제품의크기를축소하기위해전력변환 장치에사용

고주파반도체고주파수 대역 신호를 고속 처리 할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파

반도체소자

SoC 부품스마트폰 태블릿 등 차세대 이동통신기기에 필수적으로 내장되어 동영상middot멀티

미디어 콘텐츠 웹 콘텐츠 등의 다양한 데이터 서비스를 지원할 수 있는 관련부

품

반도체센서외부로부터의 갖가지 신호를 전기신호로 변환하는 것으로 반도체의 여러 가지

효과가 이용되고 있으며 이것을 이용한 다양한 센서를 통틀어 반도체 센서라고

함

반도체화학 소재 반도체용 화학 소재로 박리성 도전성 및 정전기 차폐 등의 기능성이 부여된 소

재 및 고성능반도체소재를지칭함

광계측및센서 빛을생성하는광원 광을송신수신하는광학측정 평가기술

LED 광소자 외부에서에너지를흡수하여임으의형태로방출하는소저

반도체잔류 가스제거장치반도체제조공정과정에서 발생하는 오염과이상 반응에 따른 웨이퍼 잔류 가스

제거장치

반도체건식식각장비반도체소자에 필요한각종 박막을 플라즈마와각종 반응성 가스를이용하여패

턴을형성하는장비

반도체세정 장비 다양한종류의기판의오염물을제거하는세정공정을수행하는반도체장비

전략분야현황분석

20

나 기술개발테마별동향및 전망

기술개발테마 동향및 전망

광학부품및 기기국내 광학부품 및 기기 업체는 지속적이 신기술 개발을 통해 점차 신제품에서

가시적인성과를나타내는중

반도체검사장비현재 종합 반도체 검사장비 시장은 외국계 기업의 시장 점유율 높지만 메모리

검사장비분야에서국내중소기업들이높은경쟁력보유

반도체공정장비국내 반도체 장비 및 핵심 부품의 국산화율은 20 이하 수준이지만 국내 업

체들은증착장비분야에서강점을보임

반도체패키징소재세계 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 국내 기업의시장진입여의치 못했

으나 최근 차세대기술 확보통한기술 격차좁힘

전력반도체소자국내 중소기업은 글로벌 기업의 과점으로 인해 어려움을 겪고 있는 상황이지만

신재료개발을통한중소기업틈새시장공략가능

고주파반도체우리 중소기업의 강점인 반도체 기술을 기반으로 한 무선 송신 IC와 디지털 및

아날로그 IC와의 통합기술이용 시장선도가능분야

SoC 부품 SoC 부품은 다양한 서비스를 이용할 수 있도록 변화하는 중이며 동영상 멀티

미디어에강점을가진 국내중소기업이뛰어들수있는다양한분야존재스

반도체센서 세계 반도체 센서 시장은 IT 융합의 진전으로 급성장 중이며 반도체 미세공정에

강점이있는 국내중소기업의활약 가능

반도체화학 소재반도체 소재 산업은 첨단산업이면서도 중소기업이 참여 가능한 산업으로서 공정

용가스 및 화학약품등은 수요가적고 품목이다양하여전문 기술을보유한중

소기업에적합

광계측및센서 중소기업진출가능한다양분시장 존재

LED 광소자 LED 산업은중소기업이시장진출하기매우 용이한분야

반도체잔류 가스제거장치 반도체제조공정에가스잔류제거장치의비중이점점 증가하는추세

반도체건식식각장비 반도체건식 식각장비는반도체공정에서필수 분야

반도체세정 장비 반도체세정 장비는반도체공정필수 장비로중소기업진출 가능

지능형센서

21

8 중소기업기술개발테마

가 중소기업기술수요

중소기업 대기업 공기업등에대하여설문조사및 방문조사를통하여기술수요조사를실시

조사결과 광학설계기술 반도체 패키지 기술 핵심 센서 칩 제조기술 회로설계 특수소재의 원재료개발 웨이퍼 크기의 정밀한 고분자 필름 cutting기술 고집적 반도체 구현 기술 등의 수요가 있는

것으로조사

중소벤처기업부 RampD지원사업에 신청한 과제를 반도체 산업을 반도체 주요 품목별로 분석한

결과 SoC 반도체장비용 핵심부품 및 제조장비 측정검사장비 기타반도체장비

기타반도체소자 Si소자순으로중소기업이기술개발에관심을보이는것으로분석

주요품목별 기술개발과제가 증가하는 추세를 살펴보면 노광트랙장비의 증가율이 가장 높게나타났으며 센서용소자 기타반도체소자 반도체재료순으로기술개발이증가하는것으로나타남

주요 반도체 분야별 신청 과제에 대한 내용을 분석하여 각 분야별로 중소기업이 관심을 갖는

제품을파악

반도체 소자 및 시스템 분야에서는 플립칩패키지용 범프 표면처리 공정 CMOS 기반(MEMS)의마이크로어레이(microarray) 바이오센서 IoT 기반의 헬스케어를 위한 웨어러블 산화물 반도체

디바이스 및 측정 플랫폼 전력반도체 테스트 모듈 등과 관련된 기술개발에 대한 수요가 높은

것으로나타남

반도체 장비 분야에서는 차세대 기술 융복합형 SSD 테스트 장비 차세대 포토마스크 및포토레지스터 master 친환경 고효율 열처리 기술을 기반한 Heat Exchanger 장치 플렉서블

디바이스 응용을 위한 고효율 플라즈마 원자층증착기 (Plasma-Enhanced Atomic Layer

Deposition) 반도체디스플레이 공정용 플라즈마 화학반응계수 최적화 프로그램 플라즈마

처리장치의 트레이(Tray)의 개량 및 개선 적층형 반도체 패키지용 보이드 제거 및 플라즈마 세정

일괄공정시스템개발등과 관련한수요가높은것으로나타남

전략분야현황분석

22

주요품목과제건수 점유율

()

평균증가율

()lsquo14 lsquo15 lsquo16 합계

지

능

형

센

서

반도체

소자

및

시스템

MEMS소자 16 18 19 53 495 90

센서용소자 13 11 29 53 495 741

Si소자 22 32 25 79 738 117

SoC 45 59 67 171 1597 223

기타반도체소자 15 27 38 80 747 603

반도체재료 15 10 25 50 467 584

설계Tool 5 2 5 12 112 450

화합물소자 12 21 22 55 514 399

반도체

장비

기타반도체장비 28 34 23 85 793 -55

노광트랙장비 4 2 6 12 112 750

반도체장비용

핵심부품및 제조장비42 35 62 139 1298 302

세정장비 9 6 9 24 224 83

에칭장비 6 12 12 30 280 500

열처리장비 6 4 5 15 140 -41

이온주입장비 2 1 1 4 037 -250

증착장비 11 12 16 39 364 211

측정검사장비 37 50 52 139 1298 195

패키징장비 7 8 12 27 252 321

폴리싱(CMP)장비 0 3 1 4 037 -

합계 295 347 429 1071 1000 290

[ 중소벤처기업부 RampD지원사업신청과제현황 ]

지능형센서

23

나 중소기업기술개발테마

기술개발테마 개요

지

능

형

센

서

광학부품및 기기렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품이며 모듈을 구성하

는이미지센서와렌즈모듈 IR-filter Package 등의개발 및 양산기술포함

반도체검사장비반도체 제조공정에서 공정이 완료 된 후 웨이퍼와 패키지 상태에 서 반도체 칩이

제기능을올바로수행할수있는지를확인하고불량 유무를결정하는장비

반도체공정장비반도체 회로설계 웨이퍼 제조 등 반도체 제조를 위한 준비 단계부터 웨이퍼를 가

공하고칩을제조하는단계까지의모든장비를지칭

반도체패키징소재

반도체 칩에 필요한 전원을 공급하고 반도체 칩과 메인 PCB 간에 신호연결을 위

해 전기적으로연결하고외부의습기나불순물로부터보호할수 있도록포장하는데

필요한소재

전력반도체소자전력반도체전력을시스템에맞게 배분하는제어와변환기능을가진 소자로에너지

절약 및 제품의크기를축소하기위해전력 변환장치에사용

고주파반도체고주파수 대역 신호를 고속 처리 할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파 반

도체소자

SoC 부품 스마트폰 태블릿 등 차세대 이동통신기기에 필수적으로 내장되어 동영상middot멀티미

디어콘텐츠 웹 콘텐츠등의 다양한데이터서비스를지원할수 있는관련부품

반도체센서 외부로부터의 갖가지 신호를 전기신호로 변환하는 것으로 반도체의 여러 가지 효

과가이용되고있으며 이것을이용한다양한센서를통틀어반도체센서라고함

반도체화학 소재 반도체용 화학 소재로 박리성 도전성 및 정전기 차폐 등의 기능성이 부여된 소재

및고성능반도체소재를지칭함

[ 지능형센서분야기술개발테마 ]

기술개발테마현황분석

SoC 부품

SoC 부품

정의및 범위

SoC 부품은 컴퓨터 모바일 기기 가전 자동차 산업용 전장기기 운용을 위해 사용되는 아날로그디지털 및 혼성신호들의 수신 가공 변환 생성 전송하는 일련의 기능을 수행하는 반도체 집적회로

부품을통칭

임의의 특정 시스템이 갖는 다양한 기능들을 반도체 회로에 집적하고 소프트웨어와 결합하여운용함으로써시스템의고성능화 소형화 저전력화및 지능화화를주도하는기술

정부지원정책

2014년 정부는 지능형반도체 (SoC부품에 SW 기능을 강화한 반도체)를 13대 미래성장동력 중하나로 선정하고 2015년 및 2016년에 종합실천계획을 발표하였으며 생태계 조성 지원을 비롯한

중소기업연구개발환경및 창업활성화지원

4차 산업혁명에 대응한 K-ICT 전략 2016에서 지능형반도체를 차세대 경쟁력 확보 전략의 첫 번째핵심과제로선정하여핵심원천기술확보에주력

2017년 3월 시스템반도체 산업 경쟁력 강화방안의 일환으로 저전력 초경량 초고속반도체설계기술및 핵심 인력양성육성책발표

모바일 SoC 수요급증에 따라 해외 의존도가 큰 중소 팹리스용 모바일 CPU 코어 국산화 기술개발국산 CPU 코어(Aldebaran EISC 등)를 활용한middle-tech SoC 제품 중점지원

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)국내시스템경쟁력(가전 모바일자동차)

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(정책)중소벤처육성정책수립

bull(환경)대기업 IDM메모리집중 유기적협력부재

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경) IoT 웨어러블기기등신규틈새시장

대규모근접중국시장

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)글로벌기업토털솔루션제공 지배력강화

중국의급격한성장저가격물량공세

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)대기업호황으로중소업체강화정책소극적

중소기업의시장대응전략

대기업 (수요기업)-중소기업및 중소업체간협업상생모델구축 (개발자원 공유 제도개선) 4차산업혁명의틈새시장 발굴 노력 (모바일기기파생제품 IoT 웨어러블디바이스등)

핵심요소기술로드맵

SoC 부품

29

1 개요

가 정의및 필요성

SoC 부품은 컴퓨터 모바일 기기 가전 자동차 산업용 전장기기 운용을 위해 사용되는

아날로그 디지털 및 혼성신호들의수신 가공 변환 생성 전송하는 일련의 기능을 수행하는

반도체 집적회로 부품을 통칭하는 것으로서 임의의 특정 시스템이 갖는 다양한 기능들을

반도체 회로에 집적하고 소프트웨어와 결합하여 운용함으로써 시스템의 고성능화 소형화

저전력화및 지능화화를주도하는기술

출처한국산업기술평가관리원소재부품산업산업기술 RampBD전략보고서 2017

[ SoC 부품 개요 ]

한국의 반도체산업이 대기업middotIDM위주로 메모리산업에 집중되면서 현대자동차 삼성전자

LG전자 등 글로벌 경쟁력을갖춘 셋트업체가있음에도불구하고수요기업-팹리스-파운드리간

유기적인협력이취약하여중소 SoC 부품회사들이기회를살리지못하고있음

수요기업은 글로벌 기업과의 협력강화로 인하여 국내 팹리스 기업과의 공동 제품기획 및 RampD에소극적

국내 파운드리 설계자산(IP) 및 지원 공정의 다양성 부족 등으로 팹리스 기업은 대만 등 해외파운드리서비스에의존하여경쟁력약화및제작비용상승요인으로작용

주력산업부가가치확대를위한경량 SoC 부품솔루션기술개발및 생태계구축필요

국내 파운드리 (삼성전자 SK하이닉스 동부하이텍 매그나 등) 기반 소량 다품종 중소업체형 SoC핵심 IP 개발 및 검증 필요

SoC 부품솔루션기술 (SW-SoC 융합 플랫폼) 공유체계구축

기술개발테마 현황분석

30

나 범위

(1) 제품분류관점

반도체주요기능별분류

기존의 주요 기능별 반도체 분류로는 그 제조방법에 따라 시스템반도체 (SoC) 메모리반도체 및특화소자등으로구분

[주요 기능별반도체분류]

구분 기능별분류 제품기술 비고

반도체

SoC

마이크로

(MPU DSP MCU)

MPU Micro Process Unit

DSP Digital Signal Processor

MCU Micro Controller Unit

주문형반도체

(ASIC ASSP)

ASIC Application Specific ICs

ASSP Application Specific Standard Product

RF Analog

Mixedmode

범용

(FPGA PLD)

FPGA Field Programmable Gate Array

PLD Programmable Logic Device

Sensor

메모리

DRAM DRAM Dynamic Random Access Memory

SRAM SRAM Static Random Access Memory

NVM

(Flash ROM PRAM)NVM Non-Volatile Memory

특화소자

광소자 (LED)

전력소자

단위 개별소자

LEDLight Emitting Device

SoC 부품

31

주요응용분야별 SoC 부품분류

SoC 공통기술을기반으로주요분야별 SoC 부품을구분

[주요응용별 SoC 부품 분류]

SoC 제품 주요시장 주된소요기술 고려사항

SoC 공통기술

Foundry공정기술

IP 기술

소요 IP 여부 (디지털및 아날로그)

공정별특화된 PDK 확보여부

임베디드 SW 플랫폼 연동성 통합성 형상관리

e-CAD CADMixedmode 통합 시뮬레이션

SW IP

RF SoC무선통신 무선랜

레이더 WiFi 등RFAnalog 설계 RFAnalog PDK

디스플레이 SoCTV 디스플레이

모바일디스플레이Analog 설계 고속 저고전압혼성신호

멀티미디어 SoC TV 게임기 영화 Digital 설계 VRAR 고해상도 고속처리

바이오의료 SoC웨어러블 헬스케어

의료기기

Mixedmode

설계

개인정보보호법등규제

식약청인허가의소요시간

센서반도체 CIS MEMSMixedmode

설계재현성 신뢰성확보

스토리지 SoC SSD eMMC USB Digital 설계 임베디드 SW활용

자동차 SoC 자동차모듈업체 MixedmodeISO26262 규정준수

신뢰성 (Fault Tolerance)

전력에너지

반도체

PMIC

전력소자Analog 회로 신뢰성 정합성

통신방송 SoC

4G 5G WLAN

WiFi Zigbee

Bluetooth

Digital 설계무선통신규격

틈새시장공략 (Zigbee IoT 등)

CPU 전자기기일반 Digital 설계ARM IP Licence 비용

컴파일러 IP DeV Kit 제공여부

GPUBig Data AI

자율주행 ARVRDigital 설계 저전력 고속 연산

인터페이스 SoC

디스플레이

AI

모바일기기

MixedmodeHDMI MIPI 등 표준준수

Master 칩 (예AP) 기반

기술개발테마 현황분석

32

(2) 공급망관점

반도체는기능및 수요특성에따라공급형태가차별화됨

메모리는 대표적인 소품종 대량생산 방식인 반면 SoC 부품은 이와 비교하여 다양한 품종을중소규모로생산공급하는형태임

- DRAM NAND Flash와 같이 시장 수요 규모가 큰 메모리반도체의 경우는 일정한 규격의 제품을

얼마나빨리 높은 수율로고급할수있는 가가 경쟁력의핵심임

- SoC 부품의 경우는 필요로 하는 셋트 (예 스마트 폰이나 TV 등)와 같은 특정분야의 기능으로

특화시킨형태임 (Analog ASIC Microcomponents 등)

2016년 반도체 시장은 탈 스마트폰화가 가속되면서 전기차자율주행차 스마트홈스마트팜빅데이터 로봇 산업군 등 새로운 응용분야의 등장으로 해당 시장이 향후 잠재적인 성장

모멘텀으로부각되고있음

IoT 자동차의 스마트화 인구의 고령화 친환경 빅데이터 등의 IT 시장에서 요구되는 반도체는제품주기가 짧고 기술발전에 의한 Cost down이 빠르기 때문에 과거와는 달리 효율적인 반도체

생산 방식이요구되고있음

AI 산업의 부각으로 관련 반도체의 수요 증가가 예상되면서 반도체 기술의 원칩화(SoC) TSV뉴로모픽스칩등새로운반도체응용의수요가증가할것으로전망

파운드리 (SoC 부품제작및공급) 특성

SoC 부품 산업의 key player인 팹리스 기업은 저렴한 가격으로 칩을 생산하고 싶어 하지만공급자인 파운드리 기업은 팹 투자비용과 위탁물량 (Capa) 공정 개발비 등으로 낮은 가격에 칩을

공급할수가 없음

- 12인치WSPM 100K인 파운드리기업팹구축비용 약 50억 달러

- 12인치 22nm급 Logic 공정개발비용 1억 8천만 달러

- 8인치 90nm급전공정비용(장) 600달러 12인치 45nm급전공정비용(장) 2500달러

출처한국산업기술진흥원(2016)

국내 팹리스 기업은 DDI CIS PMIC 제품을 제외하고 소량으로 반도체를 주문생산하고

있는데기술경쟁력부족으로거대시장보다는틈새시장을주로공략하고있음

틈새시장에진출하는팹리스는투자위험성으로큰 물량을파운드리에위탁할 수 없기 때문에작은물량을제조할수 있는파운드리의요구는높아지고있음

국내 순수 파운드리인 동부하이텍의 경우 8인치 웨이퍼 기반의 월 11만장의 생산 Capa를 가지고있고 035um~90nm 공정 기술을 통해 시장규모가 큰 제품 등을 생산 할 수 있는 기반을 갖추고

있음

rsquo16년도 한국반도체협회가 진행한 팹리스 기업 대상 설문 조사에 따르면 국내 팹리스의 월 웨이퍼생산량은 10만장 내외로 국내 파운드리 기업에서 43 해외에서 57를 사용하고 있는 것으로

조사됨

rsquo국내 팹리스 기업과 파운드리 기업 간의 생태계를 조성하기 위해서는 lsquo소량의 물량도 서비스가

SoC 부품

33

가능한 파운드리 기업rsquo이 필요하며 특히 가장 수요가 높은 90nm~45nm 공정 기반의 다양한 제품

포트폴리오를서비스할 수 있는 파운드리가필요함

[국내 파운드리공급능력현황]

팹명 가동일 Capacity TechWafer Size

(mm)기타사항

삼성전자

S1 lsquo05 100000 322814nm 300 mobile AP

S6 lsquo95 100000 130~65nm 200Logic RF eFlash DDI

PMIC

SK 하이닉스 M8 lsquo97 100000 65nm 200 PMIC DDI CIS

동부하이텍

Fab1 lsquo98 65000 180nm 200 Foundry 전용

Fab6 lsquo01 55000 90nm 200 Foundry 전용

매그나칩

Fab4 lsquo93 85000 130nm 200 Analog Logic

Fab3 lsquo12 32000 250nm 200 Analog Logic Discrete

출처 KSIA 2015

기술개발테마 현황분석

34

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

SoC부품산업은대표적인지식집약적산업

SoC 부품산업은 첨단 대규모 공정장비 및 대량생산을 특징으로 하는 메모리반도체와 비교하여시스템 및 서비스의 요구에 대응한 반도체 설계 및 생산서비스 (파운드리)를 통해 수요자에게

부품을공급하는대표적지식 집약적산업임

[SoC 부품산업 특징]

특성 SoC 부품 메모리반도체

시장성 응용분야별특화된기능 제공 범용대량생산

기술성 반도체회로설계및 SW 미세집적공정및 대량생산기술

진입장벽 기술 가격

경기변동 상대적으로둔감 민감

경쟁력핵심

설계기술

임베디드 SW기술

우수한설계인력

설비투자

자본력

출처 ETRI 시스템반도체현황및발전전략장기발전방안

SoC 부품은 IT 융복합시스템산업경쟁력의원천및 기반

전기전자 시스템의 신호정보에너지 프로세싱(연산제어전송변환 등) 기능을 단일 칩에 통합하여경제성 편의성 생산성을극대화하는 ldquo다기능융sdot복합반도체rdquo로 진화 발전하고있음

주력산업의고도화및융합신산업의경쟁력과고부가가치화는시스템반도체기술력확보에좌우 우수 설계 인력과 임베디드 소프트웨어 경쟁력 확보가 필수적인 지식집약 산업이며 파운드리와연계한생태계구축이중요

시스템반도체는 칩의 기능에 따라 제품군이 형성되어 사용자의 요구에 따라 설계에 특화된

다양한 제품과 시장을 형성하고 있는데 부가가치가 높아 메모리 반도체 대비 가격이

안정적인것이특징

SoC 부품

35

(2) 산업의구조

SoC 부품산업은 종합반도체기업 (IDM) 팹리스(Fabless) 파운드리 (Foundry) 패키징 및

테스트등의기업군으로형성되어있음 IDM은 자체설계기술과 생산라인을 동시에 갖추고 있어 반도체 생산 전 과정을 수행하는

종합반도체기업으로 대규모 RampD 인력 및 설비를갖춤

- 대표적기업 인텔 삼성전자 TI 등

팹리스(Fabless)는 생산시설인 팹(Fab)이 없이 시스템반도체의 설계와 개발판매만을 전문적으로수행하는 업체로 생산은 파운드리에 위탁하며 창의적인 인력 및 기술력 마케팅 능력이 필요한

기업군으로고정비의대부분은 RampD 인건비가차지하고있음

- 대표적기업 퀄컴 아바고 미디어텍등

파운드리(Foundry)는 외부업체(Fabless IDM)가 위탁하는 반도체 설계를 제품으로 만들어생산공급하는 기업으로 팹을 가진 전문 생산기업으로 초기 설비투자규모가 크고 적정 규모의생산량(Capa)과가격 경쟁력 신뢰성확보가요구됨

- 대표적기업 TSMC Global Foundry 동부하이텍등

패키징 및 테스트(OSAT Outsourced Semiconductor Assembly amp Test) 기업은 가공이 완성된웨이퍼의 조립 패키징 및 테스트를 수행하는 기업으로 IDM Foundry에 이어 설비투자에 많은

비용이요구되고축적된경험과마케팅확보가중요

- 대표적기업 ASE Amkor JCET 하나마이크론등

SoC 부품산업은 글로벌 기업들이 다양한 제품을 토털 솔루션으로 독점 공급하는 방향으로

변화

동영상 코딩 그래픽 프로세서메모리 혼합구조 통신 HMI 인식 OS(Operating System)컴파일러 임베디드소프트웨어등의다양한기술이통합되어 ldquoSolution on a Chiprdquo 형태로발전

SoC 부품산업은 동종 이종기술의 융복합화를 진행하여 新시장을 창출하고 시스템의 지능화

고성능화 소형화및저전력화를주도

지능화 고성능화 및 소형화 요구에 따른 인공지능 구현을 위한 컴퓨터 아키텍처 및 고집적화미세화기술등이 향후 중요한기술적이슈로대두

융복합화에 의한 신기술 확산으로 인해 웨어러블 바이오 사물인터넷 등 신시장 창출형 기술의전략적육성필요성증대

부가가치 확대를 위해서는 자동차 에너지 건강 환경재난 보안 등의 문제해결에 필요한 다양한서비스와의융합필요

최근 스마트기기(HW)가 사실상 표준화되면서 부품 저가격화 중국진입에 따른 경쟁격화

등으로한계에봉착하여새로운성장동력발굴필요

스마트기기에서 고부가가치인 플랫폼을 삼성 애플 등이 주도하며 단품 중심인 중소업체들은표준화된부품을저가격으로공급

기술개발테마 현황분석

36

롱테일마켓이 존재하는 IoT웨어러블디바이스 환경 및 제품의 활성화로 중소중견기업의 경쟁할 수있는틈새시장이존재

웨어러블 디바이스 사물인터넷 등 유망분야의 고부가가치 IP 개발을 통한 기술경쟁력 강화와 함께칩리스전문기업육성필요

시스템반도체기술(플랫폼)과타 산업(콘텐츠)의융합제품이어느정도 서비스시장에파급력을

미칠수있는가가중요

기존의 시스템업체 의존에서 탈피하여 시장주도를 위한 새로운 가치 창출 및 제품의 고부가가치화필요

후방산업 SoC 부품 전방산업

반도체제조 (Foundry) 패키징

반도체장비및재료

임베디드 SW

RFAnalog

디스플레이 SoC

멀티미디어 SoC (GPU CPU 등)

방송통신용 SoC (45G WiFi 등)

센서및바이오의료용부품

전력반도체

컴퓨터

모바일기기

통신방송시스템

스마트가전

자동차

산업기기

[ SoC 부품산업구조 ]

SoC 부품

37

나 시장환경

(1) 세계시장

rsquo16년 세계반도체시장은 3779억 달러이며 rsquo21년에 4343억 달러로성장전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

메모리 88600 91800 95200 98400 101900 105568 36

SoC 241200 245300 251700 259400 266400 273592 27

개별소자 48100 49100 50500 52100 53600 55208 30

합계 377900 386200 397400 409900 421700 434368 31

출처 iSuppli 2015 3

[ 반도체세계시장전망 ]

시스템반도체가 상대적으로 성장률이 높아 rsquo16년 2412억 달러에서 rsquo21년 2735억 달러의시장규모를형성할전망

반도체 시장의 경우 상위 10개 업체가 전체 시장의 52를 점유하고 있으나 산업용 반도체시장은이들업체가 37정도를차지하고있어 후발주자에기회가많은 영역임

스마트폰 DTV 등 디지털 가전 자동차 등 시스템의 성능을 결정하는 시스템반도체는 고부가가치제품으로 스마트폰의 경우 원가에서 메모리반도체 비중은 10~15이나 시스템반도체(AP 통신 칩

등)의 비중은약 40 내외임

rsquo15년 국가별 시스템반도체생산규모 및 점유율을 살펴보면 미국이 1410억 달러(688)로

압도적인 1위이며 한국은 88억 달러(43)로 5위

(단위 억 달러)

미국 유럽 대만 일본 한국 중국

1410 (688) 200(97) 142(69) 128(62) 88(43) 73(36)

출처 IHS 2016

[ lsquo15년도국가별 SoC 생산 규모및점유율 ]

기술개발테마 현황분석

38

주요 응용분야로 모바일기기 자동차 산업용 반도체 분야가 고성장세를 보이며 시장규모

확대예상

모바일기기의 AP는 미국의 퀄컴 한국의 삼성전자 대만의 미디어텍 자동차 분야는 네덜란드의NXP 전력전자분야에서는미국 TI 일본의미쓰비스가시장지배력을가짐

최근 IoT와 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기의 대중화로 아날로그 마이크로컴포넌트 반도체 시장역시지속적으로성장하여시스템반도체시장의성장을견인하고있음

자동차용 반도체시장은 rsquo14년 299억 달러에서 규모이며 차량의 스마트화 및 자율주행등 시장확실한 시장 견인요인에 의해 연평균 6 이상의 고성장이 전망되어 rsquo18년 401억 달러 수준에

이를 전망

특히 자동차의 전장시스템 비율이 증대됨에 따라서 유럽 미국 일본의 자동차 관련기업의 도로도입된기능안전국제표준인 ISO 26262를 만족하는고안전차량용반도체시장이확대될전망

응용분야별로는 파워트레인과 Safety 분야 반도체 수요가 가장 크게 증가하고 있으며 부품별로는MCU 센서및액츄에이터가가장크고 Analog 및 개별소자의시장증가율도높은편

산업용세계반도체시장은 rsquo15년 474억 달러에서 rsquo18년 586억달러 수준으로고성장전망특히보안및 감시 건물 및 홈 컨트롤분야가고도성장할것으로예상

(단위 억 달러 )

구분 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 lsquo17 lsquo18 CAGR

스마트폰 538 650 702 732 731 726 62

태블릿 149 129 131 138 138 137 -17

PC 591 663 693 654 639 659 22

TV 147 137 149 153 151 150 04

자동차 279 308 331 355 378 401 75

산업용 370 432 474 514 552 586 96

출처 IHS 2015

[ 주요응용처별반도체시장규모 ]

SoC 부품

39

(2) 국내시장

rsquo16년 국내 반도체생산은 1조 6850억 원으로 세계시장의 174를 점유하며 미국에 이은

세계 2위의반도체생산국지위를유지

메모리는 선제적인 투자와 앞선 공정기술로 압도적인 경쟁력을 보유(점유율 577)하고 있으나시스템반도체는여전히취약한상태(점유율 43)

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

통신방송

SoC1266 1860 2008 2169 2364 25531 80

자동차

SoC10983 17054 18622 20336 22207 24250 92

스토리지

SoC4601 5760 6024 6302 6881 7197 46

합계 16850 24674 26654 28807 31452 56978 72

출처 세계 시장과국내시장 모두 참고자료를바탕으로추정함 Global Industry Analysts inc(20092) iSuppli 2015

2016

[ SoC 부품 분야 국내시장규모및전망 ]

rsquo17년 국내 시스템반도체 생산액은 2조 4674억 원으로 세계시장의 43를 차지하였으며

rsquo16년 1조 6850억 원에비해증가

이는국내시스템반도체매출의약 85를차지하고있는삼성전자의 AP 매출 증가에기인- 삼성전자의 lsquo15년시스템반도체매출액은 74억달러로 rsquo13년 65억 달러에비해 9억 달러 증가

- 대기업 SoC 부품 및 파운드리생산액을제외하면실제 SoC 부품점유율은 1 미만임

가전 스마트폰등에서대기업과협력에성공한일부기업만생존- lsquo00년대 초 국내 1~2위 설계기업인 C M 사 등은 피처폰의 카메라 IC로 성장했으나 스마트

폰의등장과대기업의 AP 내재화전략에따른 시장변화에적응하지못해쇠퇴

- 대형 셋트업체는대부분외국산 SoC 부품을사용하며 국내반도체산업과의연계는미흡

삼성전자 LG전자가세계휴대폰시장을주도하면서모바일 AP와모뎀 RFIC PMIC 등 일부

시스템반도체의 국산화에 성공하였으나 프로세서 자동차 반도체 등 핵심품목은 여전히

대부분수입에의존

국내 팹리스들의 주력 품목은 DDI(Display Driver IC) CIS(CMOS Image Sensor) PMIC 모바일멀티미디어 IC 등 소수에불과

진입장벽이 낮은 제품으로 성장한 국내 팹리스들은 미세공정의 도입에 따른 투자규모 증대 중국팹리스의급속한성장과낮은 가격을앞세운공세등으로어려움을겪고있음

기술개발테마 현황분석

40

(3) 무역현황

SoC 부품으로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 시스템 반도체 품목의

무역현황을 살펴보았으며 메모리반도체가 지속적으로 무역흑자를 기록함과 대조적으로

시스템반도체는국내셋트업체의국내생산 SoC 부품의채용여부에크게좌우되는형태

SoC 부품은 2012년 6700만 달러의 무역 흑자를 나타낸 반면 2016년은 오히려 무역 적자를나타낸바있으며 2017년 7월 현재까지는소폭흑자를기록중

2017년도 1~7월사이의증가세는파운드리물량의증가에힘입은바큼

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 212789 207811 186423 199615 205155 28

수입금액 145774 150511 166199 191699 208212 87

무역수지 67015 57300 20224 7946 -3057 -

무역특화지수 019 016 006 002 0007 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ SoC 부품 관련 무역현황 ]

SoC 부품의우리나라수출순위는세계 7위로서약 5내외의점유율을보임

홍콩을 포함한 중국이 256로 가장 큰 시장 점유율을 나타내고 있으며 대만 싱가포르 미국등이 상위권을형성

세계 SoC 부품 수출시장은 중국과 대만이 상승한 가운데 한국은 2011년의 54에서 2016년은47로하락

반도체는 2017년 현재 최대의 수출 실적을 나타내고 있음에도 불구하고 비메모리 특히 SoC

부품분야는 여전히 경쟁력을 확보하지 못하고 있을 뿐 아니라 중국의 대규모 투자에 의한

추격으로인해 우리나라시스템반도체산업의장래가불투명함

우리나라 반도체 수출구조는 메모리반도체 중심으로 전개되고 있어 SoC 부품 중심의 세계시장구조와는괴리된구조를보임

반도체 제작 공정기술은 세계적 경쟁력을 보유하고 있으나 SoC 부품 설계기술은 선진국에 비해열세

SoC 부품

41

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

SoC 부품주요응용분야별기술트렌드

SoC 부품은 동종 이종기술의 융복합화를 급속히 진행하여 신시장을 창출하고 시스템의 고성능화소형화 저전력화및 스마트화를촉진

SoC 부품은 동영상 코딩 GPU CPU 메모리 통신 OS 임베디드 소프트웨어 등의 다양한 기술을통합하여 ldquoSolution on a Chiprdquo 형태로발전

IoT VR 빅데이터 차세대이동통신 스마트자동차 등의 산업이 발전함에 따라 SoC 부품의고성능화 소형화 저전력화및 SW융합기술 등이 발전하고있음

반도체 미세공정이 한계에 이름에 따라 3차원 구조의 소자 제품이 개발되고 있으며 이와 동시에TSV 기법을 통해 SoC 칩들을 3차원으로 적층시키는 SiP 제품이 출현하는 등 소형 저전력을 위한

새로운제품 기술들이속속등장하고있음

출처한국산업기술평가관리원소재부품산업산업기술 RampBD전략보고서 (2017)

[ SoC 기술발전전망 ]

기술개발테마 현황분석

42

SoC 부품주요응용분야별기술트렌드

스마트 기기의 소형화 저전력화를 위해 통신방송 모뎀 AP 및 기타 멀티미디어기능을 단일 칩에집적한 SoC가 일반적이며 사물인터넷 재난안전서비스 등 Always-Connected 응용을 위해 다양한

Connectivity 기술을내장하는추세

자동차 분야에서는 자율주행과 안전주행 등을 위한 ADAS 및 ECU용 SoC 개발이 본격적으로이루어지고 있으며 자동차 전장시스템의 기능안전성 표준인 ISO26262 국제표준의 개정작업이

2018년을 목표로 이루어지고 있으므로 ISO26262 Part 11 기능안전성 반도체 표준을 기준으로

제품개발 필요

- 자동차에는 메모리비메모리 반도체 센서 등 대략 200여개의 반도체가 사용되며 하이브리드자동차의

경우일반차량에비해 10배이상의반도체관련부품이소요

- 고도의신뢰성및 성능 등이요구되는산업적특성에따라 진입장벽이높은고부가시장

프로세서 코어는 스마트폰 웨어러블 디바이스 사물인터넷 등을 위한 공통 요소기술로서 제품성능개선을 위한 연구개발과 함께 초저전력화 보안 및 신뢰성 강화를 위한 연구개발도 진행중이며

인공지능및 VRAR처리를위한 GPU의 성능향상도활발히진행 중

듀얼카메라 360도 카메라등을 사용한입체감있는영상을촬영하고이를재생하는 3D 영상 처리VRAR 시장이확산되고있음

생체신호를 검출하고 처리하기 위한 바이오 프로세서 개발이 진행 중이며 최근 대기업을 중심으로센서내장형바이오프로세서를개발하여팔찌형 패치형웨어러블기기에연계하는추세

웨어러블 기기 사물인터넷 등 응용을 위해 센서 반도체와 무선통신 모듈의 일체화 및 보안기술적용이 요구되고 있으며 센서용 반영구적 전원 공급기술과 자가진단보정 등의 지능형 신호처리

기술에대한 관심 증가

스토리지 SoC에서는 낸드플래시 기반의 스토리지 기술 발전이 두드러지며 모바일기기에 이어데스크톱PC 노트북 서버에장착되는비율도증가

디스플레이 패널의 대형화 추세와 UHD TV 보급 확산으로 더욱 실감있는 초고해상도 및 실감형멀티미디어기술개발에대한관심증가

가상현실증강현실시장의성장에따른 고해상도마이크로디스플레이기술개발이활발히진행 고주파 반도체는 다중밴드다중모드 저전력 트랜시버 기술이 더욱 고도화고집적화 될 것으로예상되며 밀리미터파THz 대역 소형센서 및 시스템 개발로 의료영상레이더 분야의 기술개발

활발히진행

프로그래머블 로직 반도체는 다수의 임베디드 프로세서 고속 IO 다양한 특정용도 IP 등을 내장한융합 SoC 플랫폼으로발전하는추세

반도체 집적도의 물리적 한계를 극복하기 위해 TSV 기반 3D 패키징 기술 및 14nm FinFET 기반SoC 출시본격화

전기자동차 스마트 그리드 등의 부상으로 전력에너지 반도체 기술개발에 대한 관심이 증가하고있으며 특히 1200V 이상의 초고전압용 전력반도체소자 개발 가속화와 함께 전력반도체소자와

제어용로직회로를함께집적하는지능형전력에너지반도체에대한관심 증대

인공지능에 대한 산업적 기술적 관심도가 높아지면서 인식율을 높이기 위한 뉴럴넷(NeuralNetwork) 딥러닝(Deep Learning) 알고리즘 개발이 활발히 이루어지고 있고 CNN RNN 등

다양한 뉴럴넷의 연구개발이 이루어지고 있으며 특히 저전력 초소형 인공지능 반도체의 연구개발

초기단계에있음

SoC 부품

43

국내외기술개발주요정책

국외동향- 미국 일본 유럽 대만 및 중국은국가 주도의 SoC 부품 육성 정책을시행

- 특히 중국은 lsquo14년 국가반도체산업발전추진요강에서 2020년까지세계수준목표를발표

- 대만의 경우 특유의 협업 생태계와 함께 70년대부터 파운드리 육성 고급 설계인력 유치 등의

강력한국가지원정책에힘입어세계 2위 팹리스국가로부상

[ 주요국가별 SoC 부품 정책 ]

국가 핵심전략 주요프로그램

미국

o 장기적로드맵기반지능형반도체 3D

반도체등 원천기술확보전략

o 축적된원천 설계기술기반 고부가가치

시스템반도체시장주도

o 애플 퀄컴 등 서비스특화 SW및 SoC

융합전략

o EDA SW에대한 원천기술확보및세계

최고수준의경쟁력유지

bull Sematech

- 반도체제조 및 장비기술개발

bull DARPA

- 고신뢰 SW 기반기술

bull상황인지 증강현실 IoE 등

bull MITStanfordUC Berkeley를 중심으로

EDA SW 원천기술확보

일본

o 1990년대 이후메모리사업보다 SoC

산업에역량집중

o Digital Consumer 게임콘솔 네트워크

분야집중 투자

o 정보가전 에너지디바이스용임베디드

SW개발 및 적용

bull ASUKA프로젝트

- 설계기술연구및교육

bullMirai 프로젝트 미래지향적기술개발

bull VDEC 프로그램

- 설계툴 장비 제공및교육

bull TRON HW와 OS를 동시개발

대만

o 중장기적으로파운드리중심의산업

생태계구축

o 2003년부터 Si-Soft 국가 SoC 프로젝트

진행

bull Si-Soft 프로그램

- 해외교수유치 지원

- 전문인력양성 기술개발

- 모듈-수요업체연계로팹리스지원

bull CIC 프로그램

- 반도체 설계 툴 IP지원 및 MPW 칩 제작지

원

중국

o 차세대반도체기술혁신과중장기적인

산학연중심의교육집중

o 오픈소스기반 OS 개발전략

bull lsquo국가반도체산업발전추진요강rsquo(rsquo14년)

bull ZCI 프로그램

-학부및대학원수준의교육과정개발

출처한국산업기술진흥원 201711

국내동향- 정부는 SoC 부품산업의중요성을일찍부터인식하고오랜기간 집중적인지원정책을시행

- 그럼에도 불구하고 자생적 생태계 부재 수요 대기업의 SoC 내재화 경향 및 협업미진 활발한

MampA 유도를 위한 제도적 뒷받침 미흡등으로 인해 세계 SoC 부품 생산량의 약 1 내외의

비중에그치고있으며 그나마중국의급속한발전으로인해미래가불투명함

기술개발테마 현황분석

44

[ SoC 부품산업관련주요 정부사업 ]

구분 사업 세부내용 부처

기술

개발

산업융합원천기술

개발사업

실시간지능형서비스지원을위한소프트웨어

융합지원 IP개발 (lsquo14~rsquo17)산업부

시스템반도체상용화

기술개발사업수입의존형시스템반도체국산화 (lsquo14~18rsquo) 산업부

산업융합원천기술

개발사업

Multi-domain 자동차전장 구조를위한 ECU용 SoC 및

임베디드 SW개발 (rsquo14~lsquo18)산업부

SW컴퓨팅산업

원천기술개발사업

이종멀티코어클러스터기반 스마트디바이스용

하이퍼커넥션서비스지원 SW-SoC 융합플랫폼

핵심요소기술개발 (rsquo14~rsquo17)

미래부

산업융합원천기술

개발사업

국내주력제품용 SW-SoC융복합미래형반도체

기술및 플랫폼개발 (rsquo14~rsquo17)산업부

전자정보디바이스산업

핵심요소기술개발사업

스타팹리스시스템반도체세계화기술사업

(rsquo11~rsquo17)산업부

인프라

산업융합원천기술

개발사업

공공 RampD과제를활용한반도체인력공급

(rsquo14~rsquo20)산업부

해외인재스카우팅사업 해외인재스카우팅사업 (rsquo14~rsquo18) 미래부

SoC 부품

45

(2) 기술환경분석

4차 산업혁명도래에따른 SoC 부품산업의환경변화

[SoC 부품산업의 3대 핵심 경쟁요인변화]

출처산업자원부시스템반도체산업경쟁력강화방안 2017

무어법칙의종료에따른 신개념반도체기술의등장 [More than Moore]- 초미세집적화 발열 신호간섭등의한계극복을위한 SiP 등 신개념반도체기술 대두

- 뉴로모픽칩등신개념저전력프로세서등장

IoT 인공지능 자율차등 새로운시장 수요 대두- 기존 스마트모바일기기용 SoC 부품은소수지배적기업에의해 독점

- IoT 빅데이터 AI 자율차분야의새로운 SoC 부품 시장형성

다품종소량생산생태계- IoT 등 다양한기기수요에대한소량 다품종 SoC 부품공급체계

- 파운드리-설계전문중소기업-셋트및 시스템업체의협업생태계조성이필요

초고집적미세공정기술은최고수준을유지하고있으나 SoC 부품설계기술은여전히미흡

자체개발한 IP의 수준이나종류가부족하여해외기업에의존도가높음 모바일기기등 셋트업체의선전에도불구하고 국내 SoC 부품의장착시도는실패

현대자동차 삼성전자 LG전자 등 글로벌 경쟁력을 갖춘 셋트업체 (SoC부품 수요업체)가

있음에도불구하고수요기업-팹리스-파운드리간유기적인협력이취약

기술개발테마 현황분석

46

(팹리스-수요기업) 수요기업은 글로벌 기업과의 협력강화로 인하여 국내 팹리스 기업과의 공동제품기획및 RampD에 소극적

(팹리스-파운드리) 국내 파운드리 설계자산(IP) 및 지원 공정의 다양성 부족 등으로 팹리스 기업은대만 등 해외파운드리서비스에의존하여경쟁력약화및제작비용상승요인으로작용

- 대만의 TSMC는 빠른 설비투자 높은 가격경쟁력 다양한 IP 보유 등을 기반으로 전세계 고객의

다양한수요를충족시키고있으며이를규모의경제효과로연결

90년대 말 정부의 벤처기업 육성책에 따라 lsquo00년까지 설계전문 중소기업 창업이

급증하였으나 rsquo10년 이후감소추세

초기개발비(약 8억원)에 대한부담 및 위험증가로창의적아이디어실현에한계 봉착

설계인력의 절대부족 (매년 500명 이상 부족)과 대기업 편중 (종사자의 59)으로 중소

설계기업의구인난지속

국내 대학의 인력양성 기반자금 등이 취약하여 선진국에 비해 석박사급 설계인력이 부족하고이는 중소 팹리스의우수인력확보부족및 경쟁력약화로연계

인력규모(lsquo15년)美퀄컴(31300명)臺MediaTek(12748명)韓실리콘웍스(437명)

SoC 부품

47

3 기업 분석

가 주요기업비교

(1) 해외기업

RF SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Qualcomm

(미국)

∙ 2G3G4G 이동통신용 통신칩셋의 RF Front-end부터 디지털 Backend까지 모든 솔루션 구축

∙ RF 송수신기및 PA를포함한MMMB(Multi-band Multi-mode) 단일칩셋솔루 션 제공Broadcom

(미국)

∙ 케이블모뎀을시작으로성장 후Wi-FI 솔루션업체로사업 확장∙ 80211 abgnacax Bluetooth NFC FM GPS등다중모드칩셋 위주로다양한제품군구축

∙ Avago사와 합병으로 FEM solution확보로규모의경제를통한 경쟁력확장Maxim

(미국)

∙ 아날로그 통합 솔류션 업체로써 전장국방미터링에너지 등의 다양한 산업분야에 서 아날로그IP 및 칩솔류션을제공함

Lattice

(미국)

∙ 80211ad RF Tranceiver IC를 개발하여 무선 기가비트 전송과 4K UHD 영상스트 리밍 전송가능

∙ 자회사인 SiBEAM은 80211ad 칩셋을이용하여WiGig용무선 USB30 솔류션개 발 완료RFaxis

(미국)

∙ CMOS 공정을 활용한 RF 프론트엔드 통합 IC 설계 기술 보유 WLANM2M블루 투스BLE등의 제품군으로 사업화 진행중 최근 사물인터넷용 Sub-GHz대역 CMOS RF 프론트엔드 칩셋

제품군을출시함

노르딕반도체

(노르웨이)∙ BLE42와 NFC를통합한 RF 칩셋출시

디스플레이 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Synaptics

(미국)

∙ 세계최고수준의디스플레이터치입력기술을보유한기업으로스마트폰 노트북등의 시장을중심으로독보적인솔루션을구축

Renesas

(일본)

∙ 소형에서대형까지디스플레이드라이버분야의시장을장악하고있으며 현재까지저온 디스플레이구동드라이버분야에서도가장앞서나가고있음

Novatek

(대만)∙ DDI 시장에서급성장하여삼성전자와함께선두권을형성

BOE

(중국)∙ 중국최대 디스플레이패널업체인 BOE는디스플레이 SoC 시장진출을선언

ST Micro ∙ 다양한디스플레이 SoC를제공하고있음

기술개발테마 현황분석

48

멀티미디어 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

MediaTek

(대만)

∙ DTV 수신칩 블루레이칩 등을세계멀티미디어반도체시장을주도하며 최근 3G4G 모바일 AP 와이파이칩셋등을 본격양산

Broadcom

(미국)

∙ DSP 및 비디오 코덱을 내장하고 개발 플랫폼이 잘 갖추어진 STB용 칩셋 등과 무선Connectivity Combo 칩셋등의멀티미디어보조 SoC 등을중심으로시장을확대

Google

Movidius

(미국)

∙ 스마트폰에영상 인식AR등의기능을지원하는 Google의 Project Tango를지원하기 위해서Movidius사에서영상 처리칩개발

Microsoft

(미국)

∙ 마이크로소프트社의홀로렌즈 (HoloLens) 솔루션에서 VRAR 기능강화를위하여 HPU (Holographic Processing Unit)을 개발

바이오의료 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Texas

Instruments

(미국)

∙ X-ray 반도체 ECGEEGEKG 측정 반도체 및 센서 인슐린 펌프용 반도체 심장관련 Pulse 측정용 반도체 블러드 시약검사기 및 모니터기용 시스템 반도체 초음파 스캐닝용 시스템 반도체

의료용무선통신 RF 반도체생산

∙ 임플란트를제외한모든분야에의료용시스템반도체및 RF 반도체를세계 선도∙ 의료디바이스세계최고기업인 GE에납품

Microsemi

(미국)

∙ 임플란트관련 의료반도체및 MICS-RF 반도체전문 기업으로임플란트디바이 스관련모든 반도체및연동시스템반도체를제공함

∙ 임플란트세계최고기업인Medtronic STJUDE BIOTRONIK에제공 임플란트MICS-RF 반도체부분 선도

센서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

STMicro

(스위스)

∙ 각속도 가속도 관성콤보(가속도각속도) 마이크로폰 압력 센서 등의 MEMS 센서 및 CIS 온도 근접 지자기등의 IC 센서와같은각종 가전용센서 생산

∙ 9축 모션센서및 엔진기술세계선도

SoC 부품

49

스토리지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

인텔Micron

(미국)

∙ 스토리지 SoC의 대표 제품인 SSD는 현재 삼성전자가 세계 시장의 40를 점유하는 1위 업체이나 미국의 인텔과 마이크론은 연합 전선을 구축하면서 3D Xpoint 메모리를 이용한 차세대

SSD를개발하는등삼성전자의아성에강력히도전하고 있음

Marvell

(미국)

∙ 마벨은 전통적으로 스토리지 SoC가 주력 제품군으로 매출의 절반 가까이를 차지하고 있으며SanDisk 등 다수업체에낸드플래시컨트롤러 SoC 공급

SMI

(대만)

∙ SMI는 모바일 스토리지 SoC 개발을 중심으로 성장하였으며 현재는 SSD 스토리지 SoC 분야의개발을활발하게진행중

자동차 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Renesas

(일본)

∙ 르네사스는 휴대전화와 자동차용 시스템반도체를 생산하고 특히 MCU 제조사 중에는 가장 큰기업중에 하나이며최근에는자동차반도체에역량을집중

∙ LCD 드라이버 RF 칩 혼성신호집적회로및칩기반 시스템Infineon

(독일)

∙ 자동차 산업 통신및범용반도체와시스템솔루션을제공∙ 고전압 차량용 반도체 기술 분야에서는 세계 최고 수준이며 자동차에 필요한 기능을 총망라하는차량용반도체의광범위한제품군을생산

NXP

(네덜란드)

∙ 호주의 코다 와이어리스와 협력하여 V2X 통신용 모뎀 RF 칩을 개발하였으며 미국 교통부에서추진하는 lsquo스마트시티챌린지rsquo에 V2X 기술의제공자로참여

∙ 아시아 미국및유럽의시범사업및단말기제조업체와의활발한공동개발진행중

전력에너지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Maxim

Integrated

(미국)

∙ 스마트폰 휴대단말기기 자동차 의료기기 지능형전력망 관련 PMIC 소형용 BMIC DDI 모터구동IC 중대형용 BMIC 및 SMPS 기술 주도

∙ 전력기술과아날로그기술을접목한통합전력에너지반도체기술보유Infineon

(독일)

∙ 자동차 산업 가전용등다양한분야의전력반도체생산∙ 전력반도체분야 세계 최고 수준이며 최초로 300mm 웨어퍼에서 전력 반도체를 생산하고 있으며 차세대 SiC 및 GaN 전력반도체연구에진행

Toshiba

(일본)∙ 지능형파워반도체소자 PMIC 모터드라이버등다양한전력반도체소자를생산

Mitsubishi

(일본)∙ 지능형파워반도체 thyristor IGBT 등 다양한전력반도체소자를생산

TI

(미국)

∙ 최근 수년간 여러 반도체 회사와의 MampA를 통하여 PMIC를 비롯한 다양한 파워 솔루션을 제공하고있음

Cree

(미국)

∙ 1200sim1700V 3sim60A급 SiC MOSFET을 양산중이며 1200V 100A300A 2in1 SiC MOSFET과 SiC-SBD 파워모듈을양산중임

기술개발테마 현황분석

50

통신방송 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Qualcomm

(미국)

∙ 2G3G4G 이동통신용통신칩셋 멀티미디어통합모바일 AP 반도체세계시장을주도∙ WiFi Bluetooth 등 Connectivity 솔루션을자사 AP 및 이동통신모뎀과함께 단일 칩화 하기위해 CSR을인수합병하는등 Connectivity 기술 확보에주력∙ 차량 인포테인먼트용 AP와 스마트시티를 위한 모뎀칩 라인업 드론시장을노린 중저가 AP인 스냅드래곤플라이트(3G+4G LTE 모뎀)등을출시함

∙ RF칩분야에대규모투자하여스마트폰보다한층더고도화한무선 연결성기술을확보하고자함

Broadcom

(미국)

∙ 케이블모뎀을시작으로성장 후Wi-FI 솔루션업체로사업 확장∙ 80211 abgnacax Bluetooth NFC FM GPS등다중모드칩셋 위주로다양한제품군구축

∙ 싱가포르 반도체 기업인 아바고테크널러지스에 인수합병됨(합병 존속법인명칭 브로드컴) rsquo15년반도체 업종 MampA 거래규모 중 사상 최대 이번 인수는 반도체 업 체 간 경쟁이 치열해지면서

아바고가규모의경제를추구하며매출을증대시키고신성장동력모멘텀을확보하기일환

∙ 디지털 방송의 표준은 2세대 (DVB-T2S2C2)에서 DVB-S2X로 확장되고 있으며 브로드컴에서는 DVB-S2X 칩제작완료함

NTT

∙ 4K HEVC LSI 칩을 개발하여 다른 FPGA 및 SW 방식의 인코더에 비해 소비전력과 프로세싱효율을 높이는데 성공 또한 MMT MPEG-4 ALS LDGM FEC 등을 같이 개발하여대역폭 전송

비용 Flexibility IP 전송의안정성등을향상

프로그래머블로직 (FPGA)

업체명 사업영역및 주요 내용

Xilinx

(미국)

∙ PLD 및 FPGA 분야세계 1위업체 (`15년기준 49)∙ 네트워크통신 컴퓨팅 분야의 전통적인 시장 이외 전력에너지반도체 분야 등으로 시장을 확대하고 있으며 기존 20n급 대비 2X-5X인 16nm FinFET 제품을 출시하여 5G LTE ADAS IoT

클라우드컴퓨팅시장공략

∙ Altera와 Intel의 합병으로 자극을 받은 Xilinx사는 IBM과 공동으로 FPGA기반 가 속 클라우드서비스를위한기술 협약을진행

Intel-Altera

(미국)

∙ FPGA를 포함하는 PLD시장의 세계2위 기업(lsquo15년기준 38)인 Altera社를 인텔 창사이래 최대액수를 투입한 합병을 통하여 차세대 서버에 소프트웨어를 장착한 하드웨어가속 기능과 IoT시장

대응을위한제품을위한기술확보로차세대먹거리확보

∙ PLD 및 FPGA 분야세계 2위업체 (`15년기준 38)

SoC 부품

51

프로세서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

인텔

(미국)

∙ 데스크탑 PC서버 등에 탑재되는프로세서 네트워크칩 그래픽 칩 플래시메모리등 고성능컴퓨팅관련 반도체세계 시장주도

ARM

(영국)

∙ 모바일 프로세서 그래픽 프로세서 온칩 인프라스트럭처 등 반도체 핵심 지적재산의 적극적인개발및대기업지원에의한시장주도

엔비디아

(미국)

∙ 인공지능 VR 멀티미디어 그래픽처리를위한 데스크탑 PD서버용 GPU 시장을주도하고있으며 모바일용 GPU로 시장확대추진

인공지능 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

NVIDIA

(미국)

∙ 초병렬뉴럴넷컴퓨팅을위하여매니코어구조의쉐이더(Shader) 구조인Maxwell 등을개발하여딥러닝 관련 연구자 및 학계 중심의 하드웨어 가속기 시장에 진입 및 Tegra-KAP 개발을 통한 이

동형인공지능임베디드시장을적극적으로공략

IBM

(미국)

∙ 현재 컴퓨터 동작 기술인 폰 노이만(von Neumann)구조와 다른 SNN(Spiking Neural Net) 구조의 뉴로모픽 칩을 개발하여 뉴로시냅틱 컴퓨퓨팅 기술 시각 청각 및 복합감각과 같은 인지 컴

퓨팅기술개발

HP

(미국)

∙ 기억과 스위칭을 기능을 가진 멤리스터(Memristor) 소자를 이용한 초고용량의 SSD 및 시냅스모사기능의시냅틱소자개발진행 중

인터페이스 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Lattice

(미국)

∙ HDMI 전문기업인 Silicon Image를인수하여 HDMI 솔루션제공 업체로성장∙ DTV 기업과협력하여다양한기능의 HDMI SoC 솔루션제공

Synopsys

(미국)

∙ 세계최대의 IP 기업으로인터페이스분야에서도가장높은 기술력을보임∙ 국내외대부분의반도체기업을고객사로확보하고있음

기술개발테마 현황분석

52

그래픽신호처리 SoC (GPU)

업체명 사업영역및 주요 내용

Intel

(미국)

∙ 높은데스크탑 PC서버 시장 점유율을가지는 자사 X86 프로세서칩 내부에내장 그래픽 IP를통합한 형태로 GPU를 구현 DiscreteIntegrated를 포함한 총 GPU 시장의 72의 높은 점유

율보유 고성능보다는 Volume이 높아Market Share가 높은 상황

ARM

(영국)

∙ 모바일프로세서코어뿐만아니라 GPU 코어도개발하여많은mobile application processor에탑재되고있음

∙ IP 판매에 주력하므로 자사의 Cortex CPU에 ARM Mali GPU를 통합하여 SoC IP 를 기반으로임베디드시장 공략 중 저전력모바일 GPU 시장에서그래픽뿐 아니 라 OpenCL등 GPGPU

기술을통해높은전력 효율을목표로함

NVIDIA

(미국)

∙ Discrete Graphics 시장에서기술 선도업체이며 고성능그래픽처리뿐아니라 CUDA 등 GPGPU 원천기술을 기반으로 VR 딥러닝 기반 인공지능 자율주행 자 동차 등 여러

분야에 걸쳐 GPU 응용 확산에 주력하고 있음 자사 Graphics와 동 일한 Core IP를 공유하는

NVIDIA Tegra 등의모바일제품으로 Portfolio 다각화 진행 중

∙ PC용 그래픽 가속카드 개발에서 시작하여 서버용 그래픽 가속기인 Tesla 시리즈 를 개발하여최근의대부분의데이터센터기반의인공지능시스템의주요부품으 로사용

AMD

(미국)

∙ Integrated GPU에 주력하는 인텔과 달리 Radeon 등 Discrete GPU 제품을 보유하 고 있어자사의 X86 CPU와 연계한 고성능 Heterogeneous System Architecture 를 통해 HPC 시장으

로 확장 중 AMD의 GPU는 NVIDIA대비 연산 성능 및 Memory 대역폭이 높아 특정

GPGPU어플리케이션에서선호도가있음

Qualcomm

(미국)

∙ IP에 집중하는 ARM과 달리 Qualcomm의 경우 CPU Modem GPU를 통합한 One-chipSolution (Snapdragon) 제품군이이점이있음 GPU Core부분은과거

ATI (현 AMD)의 소유였던 Adreno GPU를 Qualcomm이 인수하여 IP화 하였음 자율주행 자

동차제품군등 Connected Car 환경을위한 SoC 제품군을통해 관련 시장진출

∙ AMD의 모바일 GPU 기술을 인수하여 이를 기반으로 Snapdragon 시리즈에 탑재 되는 GPU인 Adreno를 자체 설계하여 사용하고 있으며 이러한 기반 기술을 바탕 으로 인공지능에 활용할

수있는 neural network 프로세서개발도진행하고있음

Imagination

Technology

(영국)

∙ 임베디드 그래픽 시장에서 Tile Based Rendering 등의 기술을 통해 타 제품 대비 성능 및 에너지등 이점이 있기 때문에많은 SoC에 채택되어주도적시장 점유율 을 보유하고있음 Apple

iPhone 시리즈를비롯하여모바일 GPU 시장에서가장 높은점유율확보

∙ Apple iPhone 전모델에탑재되는 GPU IP인 PowerVR을설계하고있으며 mobile application processor용 GPU에서는가장높은 시장점유율을확보하고있음

SoC 부품

53

(2) 국내기업

RF SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이앤씨테크 ∙ 모바일TV 지능형교통시스템(ITS)용협대역무선통신및Wi-Fi용 RF 칩 개발

라온텍 ∙ ISDBDVBATSC 등 모바일TV용 RF칩및 IEEE80211nac WLAN용 RF칩 개발

에프씨아이

∙ LTE-A 기지국용전력증폭기내재형 RF 칩 개발 진행중∙ DMB(한국형 T-DMB 일본 ISDB-T)용 RF튜너와 Demodulator를 SoC 형태로 개발하여Mobile TV IC 솔류션으로다양한전자제품에적용중

디스플레이 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘웍스∙ 애플 등에 공급되는 디스플레이 구동 IC 전문회사이지만 차량용 반도체 시장에 진출하여Accelerator Position Sensor 개발에성공

라온텍 ∙ VR AR 및 차량전장용디스플레이 HUD시장분야의핵심 uDisplay 패널 콘트롤 러 IC개발

아이에이∙ 영상 및 음성처리 프로세서 반도체 전문회사였으나 최근에는 자동차 전장 분야를 중심으로 사업을전개

멀티미디어 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

텔레칩스 ∙ CPU GPU 및 VPU를 내장한셋톱박스용및 자동차인포테인먼트용 SoC 등을 생 산

넥셀∙ 3D Graphic IP 기술을바탕으로모바일용 AP 솔루션 SoC를개발∙ CCTV 등의영상신호처리를위한보안용 SoC를개발

칩스앤미디어

∙ 멀티미디어 영상신호처리 IP(H264 HEVC 등) 등을 개발하여 TV 모바일에서 사 용되는 멀티미디어 SoC를 개발 기업에판매하고 있으며 최근 자동차 드론용 멀 티미디어 솔루션등으로 시

장확대추진

넥스트칩∙ 고화질 CCTV 지능형자동차 등을 위한 영상신호 처리 및 영상 인식 기능이 강화 된 멀티미디어 SoC를개발

기술개발테마 현황분석

54

바이오의료기기 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

삼성전자

∙ 바이오 프로세서 개발을 통하여 PPG ECG GSR 체온 체지방 등을 측정할 수 있 는single-chip solution을 개발

∙ 모바일헬쓰케어시장의솔루션으로적용분야확대에이티아이

∙ 바이오 자동화장비용 시스템 반도체 및 약물 토출기 판독기 줄기세포 관련 검사 장비 시스템반도체를개발

∙ 반도체광학검사장비회사에서바이오자동화장비관련신사업계척케이맥

∙ 실시간 PCR기술과 DNA 칩을융합해차세대분자진단기술과최적플랫폼개발 기술보유∙ 반도체기술을기반으로분자진단분야로확대

옵토레인

∙ 이미지센서 기술을 활용하여 PCR(polymerase chain reaction) machine을 개발하 여 바이오진단에활용할예정

∙ 혈액검사결과조기 도출을위한 바이오진단시스템개발∙ 반도체기술을기반으로바이오융합분야로확대

케이헬쓰웨어 ∙ 헬스케어전용 SoC를 개발하였으며 이를기반으로심전도검사기 손목형혈압계 등을개발중

센서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘화일

∙ 삼성전자(세계시장 점유율 3위)와 함께 국내 CIS 생산업체(lsquo12년 기준 세계시장 점유율 10위)로최근 SK하이닉스자회사로편입

∙ 이미지센싱기반바이오진단기기분야의신사업개척픽셀플러스

∙ 휴대폰카메라 자동차블랙박스 보안감시카메라 의료영상장비용도의 CIS 칩 및 구동칩을비롯한주변회로 SoC 설계기술보유

스토리지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

삼성전자∙ 낸드플래시 세계 1위 업체의 장점을 특화하여 SSD eMMC UFS 등 스토리지 시 스템과 SoC를동시에생산하고있으며 2014년기준 SSD 세계시장점유율 1위 업체

티엘아이

∙ 디스플레이드라이버용 TCON을주로생산하던 TLI는 lsquo13년 센서반도체사업 진 출에 이어 rsquo14년부터 모바일용 낸드플래시(eMMC) 컨트롤러 사업 착수하고 lsquo15년 부터 UFS 컨트롤러 기술 개

발

디에이아이오∙ 디에이아이오는 rsquo11년부터 모바일용 낸드플래시(eMMC) 컨트롤러 사업 착수하고 lsquo15년부터 양산시작

SoC 부품

55

자동차 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이에이

∙ 영상 및 음성처리 프로세서 반도체 기술을 바탕으로 영상전화기 DMB 광대역 통 신네트워크BcN 디지털초고속인터넷(IPLAN) 기술을확보

∙ 최근에는자동차전장분야를중심으로사업을전개넥스트칩 ∙ CCTV DVR 등으로구성되는영상보안시스템기술력을바탕으로차량용카메라 시장에진출

실리콘웍스∙ 애플 등에 공급는 디스플레이 구동 IC 기술력을 바탕으로 차량용 반도체 (AcceleratorPosition Sensor) 개발에성공

전력에너지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘마이터스∙ 노트북및 PC 등 중형디스플레이용 60V급 PMIC 기술보유∙ 모바일기기용 PMIC 및 AP용 대전류멀티 패이즈 PMIC 기술보유

아이에이

∙ 자동차용반도체전문기업아이에이가트리노테크놀로지와하이브론인수∙ 트리노테크놀로지는 600V 및 1200V급 IGBT 설계기술 보유 파운드리를 통한 전 력 전자소자생산

∙ 하이브론은자동차용 Power Steering Module을개발하여현대모비스에공급동부하이텍 ∙ BCD공정 (40~85V 및 700V) 보유 파운드리서비스제공

LS산전 ∙ Infineon과의 합작법인인 LS Power Semitech를통해 IGBT 지능형파워모듈공급

통신방송 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이앤씨테크 ∙ IampC는모바일방송수신 WiFi LTE 등 관련 SoC 개발

라온텍 ∙ ISDBDVBATSC 등 모바일TV수신칩및 IEEE80211nac WLAN용 모뎀 SoC 개발

AP위성통신 ∙ GMR-1 3G 규격의이동위성용 RF 및 모뎀칩셋 개발진행중

아이칩스 ∙ WAVEDSRC 단말용 RF 및 모뎀통합칩셋 개발진행중

에프씨아이∙ 모바일 TV 표준(ISDB-T)을 호환하는 RF 튜너 내장된 모바일 영상 SoC 칩을 개발하여 삼성LG소노교세라등의휴대폰업체에공급확대진행중

어보브반도체

∙ SK텔레콤과 공동으로 사물인터넷(IoT) 기기용 시스템온칩(SoC) 개발에 성공함 저전력 블루투스(BLE)와 MCU를 통합한 제품이며 내년 양산목표임 비콘 웨어러 블 기기등 다양한 제품에 탑재

예상

뉴라텍∙ 80211ah 기반 2Mbps급 저전력장거리 광역와이파이 칩셋을 국내 최초로 개발하여 사물인터넷시장에서 Zigbee와 Z-Wave등의무선통신방식과경쟁예상

시그마디자인스∙ 업계최초로 UHD TV HDR 칩셋양산 돌입 다양한 HDR 표준을지원하여우수한 UHD 시각경험제공함

기술개발테마 현황분석

56

프로세서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

어보브반도체∙ 모바일과 소형가전 TV 등 전자제품에 탑재되는 중저급 MCU를 성공적으로 양산 하고 있으며최근사물인터넷용MCU개발중

ADC ∙ ADC는자체 개발한 1632비트기반 CPU를기반으로각종 SoC 개발

인공지능 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

넥스트칩 ∙ 자동차비전인식하드웨어개발 및 뉴럴넷구조의가속기개발중

SK하이닉스 ∙ SK하이닉스는 HP사와 공동으로차세대메모리소자Memristor개발진행중

삼성전자∙ 연산기능의프로세서와기억에해당하는메모리기능합쳐진인공지능형반도체개발 추진하고 뉴로모픽시스템에대한연구를진행중

GPU

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘아츠∙ VR 및 실감 영상 구현에 필수적인 실시간 레이트레이싱 기술을 반도체 칩으로 개발하여 저전력MIMD 구조를개발

미루웨어∙ NVIDIA GPU 하드웨어 제품에 소프트웨어 솔루션을 통해 그래픽 HPC CUDA 솔루션을 구축하여제공

넥셀∙ 자체 GPU Core를 탑재한 SOC가천만개이상양산되었으며 현재도자체 GPU Core를사용한 SOC를개발하고있음

넥서스칩스∙ 자체 GPU Core를 개발한적이 있으나 상용화에실패하였고현재는더 이상 GPU 기술개발에대한투자는없는상태임

인터페이스 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

알파칩스 ∙ HDMI MHL DisplayPort 등의 인터페이스 IP와 관련 SoC

삼성전자 ∙ 시스템 LSI 사업부내에서 foundry 사업을위한인터페이스 IP 제공

LG전자 ∙ 자사의 DTV SoC를위한 HDMI IP를 일부개발하고있음

SoC 부품

57

국내중소기업사례

텔레칩스는자동차용 SoC processor 개발역량 보유 업체 아이에이는 자동차 시스템 통합 제어를 위한 핵심 반도체 개발 및 반도체용 칩 모듈 솔루션 등의분야에서강점보유

지니틱스는 System IC 전문 기업으로 Touch controller AF driver Moter driver IC 등 다양한반도체를개발양산

넥스트칩은영상보안시장에서필요로하는 반도체를개발해온 fabless 기업 픽셀플러스는 보안 자동차 메디컬 바이오 등 다양한분야에서 활용 가능한이미지센서를 전문으로연구개발하고생산하는 fabless 업체

실리콘알엔디는 CMOS IC RF 모듈 전문개발 업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)텔레칩스 114154 100889 229 66 10 351

(주)아이에이 77751 55964 -108 44 3 48

(주)지니틱스 33758 47413 -78 34 -10 82

(주)넥스트칩 63671 60989 -35 -02 3 202

(주)픽셀플러스 109697 73444 -309 -101 -9 181

(주)실리콘알엔디 154 714 536 89 8 178

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

58

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

해외선도기업의기술경쟁력

인텔 퀄컴 브로드컴 TI 등이 월등한원천기술보유하고시장표준 주도및고영업이익지속 일본은 르네사스 및 도요타의 자동차 반도체 그룹을 중심으로 ISO 26262 준수 반도체 설계 기술자동차용MCU 광학기반이미지처리기술 전력반도체등에서우수 원천기술보유

유럽은 IMEC 인피니온 STMicro 등을 중심으로 자동차 통신 등의 전통적 주력분야 뿐 아니라신규 응용분야에서활발한연구개발진행중

중국은미국 일본 유럽 업체의생산거점으로서기술도입및정부모기업의지원으로급성장중 대만은 TSMC 등 파운드리와 미디어텍 등 팹리스들이 긴밀한 협력관계를 형성하여 low-middleend 시장에서 저가의 차별화된 솔루션을 제공하고 있으며 멀티미디어 및 모바일 기기 솔루션을

중심으로시장확대 중

사물인터넷 빅데이터 자동차관련반도체신시장선점을위한 업계MampA 활발아바고테크놀로지스는브로드컴과 LSI인텔은알테라 NXP세미컨덕터는프리스케일인수퀄컴은 NXP세미컨덕터인수

인공지능 컴퓨팅 뉴럴넷 기술 관련 NVIDIA는 프로세서 코어와 256개의 Maxwell 코어를 집적한Tegra X1 등의 제품군을 내세워 저전력 고성능 뉴럴 넷 반도체를 개발하였으며 뉴로모픽 기술

관련하여 IBM은 인간 두뇌와 같은 원리로 동작하는 새로운 컴퓨팅 구조의 lsquo시냅스rsquo 칩 소자를

삼성전자의 28nm공정 기술로제작

- 얼굴인식 사람 이상의인식률 9915 달성발표(페이스북 2015)

- 사용자취향분석을통한콘텐츠및 광고추천 넷플릭스(Netflix) 아마존

- 자동통역 스카이프(Skype) 마이크로소프트

- 개인형음성비서 및 대화형교육서비스 애플시리 IBMWatson CogniDoll

(2) 국내업체동향

국내대기업현황

SiC 부품의 경우 삼성전자의 경우 모바일 AP CIS DDI를 생산하나 다른 분야에서는 아직 이렇다할 성과를 내지 못하고 있고 SK하이닉스 또한 제한적인 기술로 CIS PMIC 등 제한된 분야에만

진출하고있음

SoC 제작 서비스인 파운더리의 경우 첨단 제조기술을 확보하고 있는 삼성전자는 애플 퀄컴 등세계 유수의 기업을 중심으로 파운드리 서비스를 하며 선전하고 있으나 전문 파운드리인

동부하이텍의경우보유 공정과 IP 부족 제한된 Capa로 경쟁력이낮음

SoC 부품

59

팹리스 (설계전문중소기업) 현황

국내에는 스마트폰 DTV 자동차 등 시스템산업의 발달로 확실한 Captive Market이 존재하지만주요부품의국산화율은낮음

Multimedia SoC로 팹리스 업계를 대표하던 M C사 등은 스마트폰 시장의 대응 실패로하락추세이며 실리콘웍스 실리콘화일 아나패스등대기업협력및MampA 관련기업위주로성장

정부및민간투자현황

[정부 및 민간 [ SoC부품산업관련정부및민간 RampD 투자 현황 ]

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

SoC

공통기술

∙삼성전자는 10nm급 메모리 양산의 성공에 이어서 lsquo16년말 예정으로 성능향상(15)과 소모전력

(15)이 적은 10nm급 FinFET 공정개발 진행 및

7nm FinFET 공정 개발착수

∙LG전자는 모바일 AP 모뎀칩용 10nm FinFETAnalog IP 연구개발 중

∙IoT 웨어러블 CIS17) PLD 차량용 칩에 적용되는 20nm급 FD-SOI 공정 도입과적용으로원가절

감(18) 성능향상(15)

∙삼성전자 LG전자는 웨어러블 디바이스 IoT 제품을 위한 고성능 저전력외에 특화된 기술개발을 위

하여지속적인투자를진행중

∙중소중견기업은 세트기업과의 연계 및 자체제품의경쟁력확보를위한기술 고도화매진 중

∙IoT 웨어러블기기시장의급격한성장과중소중견기업의참여가가능한롱테일시장의기회를위한초저전력

저비용의반도체설계 및 핵심IP확보에

지속적인 RampD지원필요

∙다양한 응용분야와 격변하는 시장에 대응하기 위한 인프라 구축으로 지속적인 성장 신규

사업에대한 시장적기출시

∙공정 미세화와 더불어 발생하는 신뢰성 문제를 극복하기 위한 설계기술 확보를 위한 RampD

지원필요

∙무어의법칙이적용되지않는 현황에맞는틈새제품용 RampD

고주파

반도체

∙IampC 라온텍 등에서 DMB OneSeg 및 Wi-Fi용RF 칩 개발

∙58GHz 이상 무선 랜 및 77GHz 이상 레이더용RF 기술개발은 기술적 난이도가 높고 많은 투자가

필요하여개발하지못하고있는 실정

∙주파수 부족 해결 및 고속 전송속도 지원 등을 위해 60GHz 이상 대역에서의 무선통신 기술개발 추

세

∙향후사물인터넷 Always-Connected환경을대비하여 Connectivity 기술

및제품의중요성이지속적으로증대될

것으로예상되므로이를위한체계적인

RampD지원 필요

∙또한 고주파반도체의특성상우수한공정에서설계및검증할수 있는환경

구축필요

기술개발테마 현황분석

60

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

자동차

SoC

∙넥스트칩 아이에이 실리콘웍스 텔레칩스 등 국내기업들이 영상기반의 ADAS 및 인포테인먼트를

위한 기술 개발과 샤시(Chassis 브레이크 제어기

등)용 자동차반도체개발을진행중

∙샤시 등 기능안전성과 밀접한 관련을 가지는 부품에서는 ISO 26262를 적용한 기능안전성 기술개발

진행

∙파워트레인 샤시 등의 자동차 핵심 부품 SoC 기술 개발에 대한 투자를 최근 활발히 진행 중이며

CAN 컨트롤러 등 자동차 인터페이스 커넥티드 카

를 위한 V2X 통신 관련원천기술개발에도투자

∙ISO 26262 2nd Edition 개정 작업이 ISO TC22SC32WG8을중심으

로활발히이루어지면서국내중소기업

에서의자체대응에한계가있어 정부

주도로전장시스템기능안전성을가지

는자동차 SoC 관련 국제표준화에적

극적으로대응필요

∙자동차 분야 혁신의 주체가 완성차업체에서전장시스템 부품업체로 넘어가고 있는 상황에

서 자율주행과 능동안전기술 관련 정부투자를

통해신산업육성가능

전력

에너지

반도체

∙실리콘마이터스는 디스플레이용 뿐만 아니라 모바일용 PMIC 시장에도성공적으로진출

∙아이에이는 트리노테크놀로지와 하이브론을 인수하여파워반도체소자시장에진출

∙지능형전력망 백색가전 자동차용 100sim900V급및 1200V이상 전력에너지반도체 기술개발에 대한

투자취약

∙화합물 기반 전력에너지 반도체 기술 개발에 대한투자취약

∙에너지 효율 향상 회로설계기술 분야에 정부투자지원필요

∙100sim900V급 자동차 백색가전및1200V이상급수송기기(전철 선박 등)

분야를위한 전력에너지반도체(화합물

소자포함) 기술 개발을위한 정부투자

필요

∙산자부와부산시공동으로신산업창출파워반도체상용화사업추진중

통신방

송

SoC

∙이동통신의 기능과 성능이 급증함에 따라 국내 대기업 외에는 통신반도체에 규모 있는 투자가 이루

어지지않음

∙중소 팹리스는 모바일방송 수신 칩 WiFi 칩ZigBee BLE 칩 등에투자를진행하고있음

∙Wi-Fi기술은 와이기그(60GHz) 슈퍼와이파이

(Sub-1GHz)등무선기가비트전송기술로진화중

∙ 방송을 위한 4K UHD급 HEVC 코덱은 국내 대기업 및 팹리스 업체 중심으로 개발 중이며 4K급

디코더는 이미 양산 중이나 인코더와 통합된 코덱

개발은극히 초기단계

∙ 삼성은 MPEG기반미디어전송기술인MMT기술을활용하여 8K 디지털방송서비스인슈퍼하이비젼

시험방송개시할예정

∙향후사물인터넷(IoT)용반도체시장규모가확대됨에따라 사물통신(사물인

터넷) 및 재난안전서비스를대비하여

각종 Connectivity 솔루션이필요할

것으로예상되므로정부RampD투자를

통해핵심요소기술을확보필요

∙이동통신분야에서는 4G LTE 서비스한계를넘어 1Gbps급모바일서비스

제공을위한 밀리미터파기반의광대역

이동통신원천기술확보해야함

∙기가급 Wi-Fi 기술(80211acad)역시스마트폰 TV PC 등 가전단말 간

초고화질 초고용량데이터전송을위

한 근거리무선 통신기술로관련시장

이확대될것으로예상되므로정부 투

자가필요함

∙UHDTV의 관심이 높아지면서 4K 이상의 초고화질영상에대한 압축복원 방식에대한 이

슈가크게증가

SoC 부품

61

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

디스플레

이

SoC

∙차세대 Display로써 VR AR HUD분야의핵심 마이크로디스플레이(uDisplay)장치개발중

∙삼성전자 실리콘웍스 TLI 등에서 LCD LED 등디스플레이구동칩을 활발히개발

∙가전 및 모바일용 4K8K 시대가 확산되면서 터치햅틱기술을융합한디스플레이구동칩개발

∙4K8K Display지원을위한핵심요소기술로 HDMI30 eDP MIPI 인터페이스에 필요한 IP개발이 활

발히진행

∙알파칩스는 최근에 MHL기술을 확장하여 HDMIMIPI등 다양한인터페이스 IP 및 칩 개발진행

∙고해상도디스플레이에대한시장요구가증대됨에따라융합기능저전력고

속 TFT 디스플레이구동칩및인터페

이스칩개발에대한 RampD 지원필요

∙uDisplay에대한 VR AR HUD18)시장 요구증대에따라 LCoS uOLED

및 uDisplay영상보정 기술에대한

RampD지원필요

∙업체별 OLED 구동방식에 대응할 수 있는 구동 칩 개발모델수립필요

∙플렉시블디스플레이용초저전력멀티플렉싱구동칩개발

∙세계 최고수준의 디스플레이 패널 기술을 뒷받침할 수 있는 관련기업의 기반기술 강화 필

요

멀티미디

어

SoC

∙국내 대기업은 UHD급 DTV 및 듀얼 카메라VR지원 스마트폰 신호처리 칩 기술을 보유하고 있으

며스마트가전기기칩도 활발히개발

∙팹리스기업은감시카메라 스마트가전등기존시장뿐만 아니라 자동차 드론등 새로운 시장의 멀티미

디어솔루션개척

∙프리미엄급 뿐 아니라 수입에 의존하는보급형저가형 DTV칩개발역량강화

필요

∙최근 중국의 급성장세를 감안하여 정부의 팹리스칩리스기업성장지원필요

∙VRAR 고해상도처리 영상인식기능 지원등고부가가치기술 개발을위

한 정부지원필요

바이오

의료기기

SoC

∙삼성은 생체신호 수집 및 처리 기능을 갖는 바이오프로세서개발

∙일부 중소중견기업에서 헬스케어 및 의료기기 상용화개발에적극투자

∙제약업체의 의료기기 분야 진출과 이동통신사와대형병원과의 헬스케어 합작회사 설립에 따른 관련

RampD투자 증가

∙민간 RampD투자가시스템위주이므로바이오의료기기분야부가가치신제품

개발에필수적인핵심부품기술개발에

정부지원필요

센서반도

체

∙삼성전자 SK하이닉스가 CMOS 이미지 센서(CIS) 개발에대규모투자

∙CIS 등 일부 센서 RampD 투자에 집중되어 있으며MEMS 센서 및 ROIC 칩과 같은 핵심요소기술 개

발 투자는취약한실정임

∙다양한센서반도체와함께MEMS 센서 및 ROIC 칩 기술개발에정부지원

강화필요

스토리지

SoC

∙삼성전자 SK하이닉스가 낸드플래시 메모리 고부가가치제품으로 SSD eMMC UFS를집중 육성

∙삼성전자가 48층 TLC 3D VNAND 기반 SSD를출시하는 등 기술을 선도하고 있으며 TLi The

AIO 등 국내 팹리스 기업들의 기술개발도 활발히

진행중

∙삼성전자 SK하이닉스는 인텔이 발표한 lsquo3D크로스포인트rsquo메모리 기술과 같은 차세대 비휘발성 메모리

로 ReRAM개발중

∙플래시기반스토리지 SoC는모바일뿐아니라데스크탑 데이터센터 기타

IT기기시장에서고성장이기대되며향

후 PRAM 등 차세대 비휘발성 메모리와 융합

형스토리지기술개발에대한

정부차원의 RampD지원 필요

기술개발테마 현황분석

62

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

프로세서

SoC

∙프로세서 코어를 적용한 제품을 개발하는 중견중소업체를중심으로한국형프로세서응용사업추진

∙시스템반도체2010 사업에서 개발된 프로세서 기술이 상용화되어 있으나 동작 주파수는 수백 MHz

급이며 소프트웨어 및 HW 성능 개선을 위한 추가

투자필요

∙삼성전자도 ARM 아키텍처 라이센스 확보를 통해독자 개발한 커스텀 CPU 코어인 몽구스

(Mongoose)를최신스마트폰에적용하여상용화

∙프로세서코어는전자제품의두뇌로서작용하며제품의기술적차별화를위한

핵심요소기술일뿐만아니라제품의가격

경쟁력을결정하는주요요소로서정부

RampD투자를통해국내 산업경쟁력을

확보해야함

∙국내의중견중소업체들에서개발하던소형 저가의제품뿐만아니라중형

AP에 이르기까지 2015년부터거의 모

든 제품에초소형코어및중형의코어

들이집적되는상황이나해외의고가

프로세서코어의도입이여의치않은

상황이므로국가적인지원필요

∙중저급의국산프로세서코어의보급확산을위하여 정부 RampD를 통해 ldquo한

국형 CPU 코어 상용화rdquo 사업진행중

∙초저전력 고성능의차세대 CPU 코어원천기술인 NTV (Near Threshold

Voltage) 및 PIM (Processor in

Memory) 기술개발 지원중

인공지능

반도체

∙최근의 인공지능 연구는 DNN(Deep Neural Net)과 SNN(Spiking Neural Net)등의 뉴럴넷 (Neural

Net)과 뉴런자체의 소자수준 모델링을 위한 뉴로모

픽기술로분류됨

∙뉴럴넷 기술은 인공지능 알고리즘과 밀접한 연관이 있으며 초병렬 아키텍처 멀티코어 또는 매니코

어(gt100개 코어이상)프로세서로구성

∙뉴로모픽 기술은 뉴런 및 시냅스의 기능을 모사하는소자(Device) 설계기술로서현재는연구수준

∙삼성전자 SK하이닉스는 차세대 반도체산업으로연산기능의 프로세서와 기억에 해당하는 메모리기

능합쳐진인공지능형반도체개발 추진

∙SK하이닉스는 HP사와 공동으로 Memristor개발진행 삼성전자는 뉴로모픽 시스템에 대한 연구를

진행

∙대학에서는 산발적인 뇌신경계 시냅스 모사 연구뉴로모픽 컴퓨팅 소자칩 인지시스템 기술개발을

진행하고있음

∙인공지능관련산업 발전방향을인공지능알고리즘 인공지능컴퓨팅뉴럴

넷반도체 그리고뉴로모픽기술로분

류하여진행하여야함

∙인공지능 컴퓨팅 뉴럴넷 반도체 기술은 초병렬구조의퍼셉트론반도체를멀티

코어 AP에집적한형태이며단기간에

산업구조의혁신을가져올기술이므로

정부의직접적인투자 필요

∙뉴로모픽기술관련하여정부는최근뇌신경계정보처리원리모사컴퓨터

개발을중점연구후보분야로선정 시

냅스모방소자개발에투자진행

SoC 부품

63

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

GPU

∙최근 빅데이터 처리 가상현실 딥러닝 자율 주행등 높은 데이터 연산 처리 능력에 대한 수요가 증

가하면서 GPU가 High-Performance Computing

(HPC) 분야에서널리 활용되고있음

∙2016년 4월에 개최된 NVIDIA GPUTechnology Conference (GTC)에서 차세대 파스

칼 아키텍처 기반 Tesla P100 GPU를 공개하였고

향후 GPU가 활용될 수 있는 인공지능 로봇공학

엔터테인먼트등의 산업을주요 세션으로소개함

∙Mobile AP 분야에서강점을보이고있는 ARM은Mali GPU의 개발을 통해 GPU 시장에 진출하였

고 Qualcomm 역시 AMD 모바일그래픽사업부를

인수하여 Adreno Mobile GPU를 생산함으로써

GPU 시장에뛰어듦

∙국내에서는 유일하게 넥셀이 자체 GPU 개발 및상용화를지속하고있음

∙Nvidia의 Tesla 구조기반의 GPU 기술은인공지능 시스템의연산을담당

하는데이터센터의핵심 부품에현재

널리사용되고있으며 향후에는그수

요가더폭발적으로증가할것이확실

함

∙Intel의 Xeon PHi 와 같은슈퍼컴퓨터의연산 co-processor 역시 GPU

와 유사한기술을바탕으로설계되고

상용화된기술임

∙국내범용 GPU 설계기술은극소수의중소기업에의해서시도되고상용화되

었으나매출 규모는미미함

∙국내 GPU 설계 기술수준의한계를극복함과 동시에 가파르게 성장하고 있는 세

계 GPU 시장에진입하기위해서

는 HPC 시스템의원천기술인 GPU

관련 RampD 분야에지속적인지원 및

투자필요

Security

∙코드의 안전한 실행을 하드웨어적으로 보장하는보안 아키텍쳐인 TEE (Trusted Execution

Environment) 를 기반으로보안 솔루션을개발

∙ARM TrustZone이나 Intel SGX 등에서는 TEE가구현되어 있으나 국산의 경우 TEE를 위한 하드웨

어지원이전무한상황

∙IoT 시장을 겨냥하여 프로세서 외부에

TPM(Trusted Platform Module) 같은 제한적 보

안모듈을 부착하여 SoC 형태로 구현된 보안 플랫

폼은존재

∙네오와인 라닉스 이더블유비엠 등 국내 팹리스를중심으로보안 IP 및 SoC 기술 개발진행중

∙외산 업체들이 장악한 고성능 프로세서들과는달리 경량 임베디드프로세서

에특화된보안 아키텍처연구는전세

계적으로아직초기단계이므로 경량

보안아키텍처가내장된국산프로세서

개발을위한 지원이필요

∙IoT웨어러블제품에서보안 IP 및SoC 기술의활용도가매우 높을것으

로보이며 특히 암호화및사용자인

증 등의응용을위한보안솔루션개발

을위한적극적인노력필요

인터페이

스

SoC

∙최근 인터페이스 기술은 단독 칩보다는 AP 응용칩등에필수 IP로사용되고있다

∙알파칩스는 최근에 MHL기술을 확장하여 HDMIMIPI등 다양한인터페이스 IP 및 칩 개발진행

∙삼성전자는 일부 인터페이스 IP를 자체 확보하고있으나 선진 외국 기업에 비해 기술 수준이 높지

않음

∙스마트파이가 HDMI 전문 기업으로 창업하여 활동하다가 2015년 알파칩스와 합병하여 인터페이스

IP를국내외고객사에제공하고있음

∙인터페이스 기술은 SoC 가 요구하는 다양한IP를 개발할 수 있는 인프라와 최신 사양의 IP

를 빠른 기간내에 개발할 수 있도록 투자 진

행하여야함

∙인공지능 big data cloud computing 등의새로운 컴퓨팅 환경에서 대용량 데이터를 빠

르게 전송할수 있는 초고속 인터페이스 기술

에대한투자필요

∙디스플레이의해상도가 UHD이상으로진화함에따라 HDMI 표준 21이

2016년하반기또는 2017년상반기

에발표될것으로예상되므로이에 대

한 RampD투자 필요

기술개발테마 현황분석

64

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

SoC 부품에 SW융합기능이강화된지능형반도체의대두

지능형반도체는 스마트카 사물인터넷(IoT) 웨어러블 디바이스 등의 스마트 기기가 지능형 서비스를제공할수 있도록하는 소프트웨어(SW)와시스템반도체(SoC System on Chip)의 융합기술의미

지능형반도체는주요 3대응용분야에적용진행

스마트인지제어반도체- 지능형 시스템의 인지 및 제어에 사용되는 소프트웨어 SoC 기술로 최근 머신러닝(Machine

Learning)기술을 기반으로 한 성과들이 발표되고 IT 업계의 주목을 받고 있는 분야임 세계 최초

집적화된 형태의 뉴로모픽 칩이 IBM에 의해 발표된 이후 전 세계적으로 지능형 반도체 기술개발

경쟁촉발

스마트통신반도체- 스마트 통신을 구현하기 위한 다양한 커넥티비티 SoC 기술로 5G와 같은 차세대 이동통신 스마트

운송 스마트재난안전서비스등고속 데이터통신기능의기반

초고속컴퓨팅반도체- 초고속 연산처리가 가능한 지능형 반도체 소프트웨어 SoC 기술로 사물인터넷 빅데이터 스마트

로봇등제품 구현에사용되는필수기반 부품

국내지능형반도체시장현황

국내지능형반도체시장현황- 국내 시스템 반도체 시장은 2014년 글로벌 시장점유율 38를 기록해 글로벌 5위 수준을

기록함 2020년까지시장점유율 10를목표로관련분야 육성 추진중

- 한국반도체산업협회는총 3단계에걸쳐 지능형반도체사업을추진중

- 정부는 국가적 미래수요 대응을 위해 lsquo미래성장동력 종합 실천계획rsquo을 발표하고 지능형

반도체를포함하는 lsquo19대 미래성장동력rsquo 분야로선정

국내지능형반도체기술개발의주요잇슈

국내 팹리스 기업은 선진 기업들에 비해 자본의 규모 기술의 원천성 상품화 및 마케팅 역량등에서 상대적으로 열악하며 산업생태계 또한 취약함 생태계에 대한 근본적인 개선은 따라서 이들

중소업체의 생존에 매우 중요하나 어느 정도의 시간이 필요함 따라서 산업생태계 인프라의

지속적인 개선과 함께 무엇보다 기업 간 인수middot합병(MampA) 활성화를 유도할 금융 세제 등 제도적

장치가시굽히요구되고있음

SoC 제품의 초기개발 비용이 계속 증가하고 있어 자금 핵심 IP 우수 설계 인력 확보에 어려움을겪는 중소 팹리스업체 입장에선 제품개발에 필수적인 설계 Tool IP등을 공유하고 유통채널 등을

협업하는등 SoC 부품산업인프라구축이요구됨

SoC 부품

65

지능화 서비스화 플랫폼화 친환경화 등의 메가트렌드와 기술경쟁력 시장성을 고려한 향후

10년간의미래산업에선제적진입을위한유력 SoC 제품발굴

[ 차세대반도체산업 유망제품 ]

SoC 제품 주요시장 고려사항

인공지능반도체

개요지능형자동차 스마트폰 스마트워치 등에 인공지능을 구현하기

위해필요한반도체

선정사유

- 구글 알파고 무인자동차 등 인공지능을구현한 시스템 시장 확

산

- 국내에는인공지능구현에필요한반도체제품부재

- 자동차 스마트폰 스마트워치 등 기술개발 테마의 지능화를 통

해 세계 1위 수준경쟁력확보

주요기업기관(국내)ETRI 네이버 한국과학기술원

(해외)AMD GE Google Intel IBM

IoT웨어러블반도체

개요IoT웨어러블제품의배터리사용시간연장을위한 저전력반도체

부품

선정사유

- 전세계적으로 IoT웨어러블제품 시장의급성장추세

- 해당제품에필요한핵심부품은대부분수입에의존

- 1회 충전으로제품사용시간을 5배이상개선

주요기업기관(국내)어보브반도체

(해외)Intel MediaTek Inc Qualcomm STMicro TI

차량용반도체

개요

스마트자동차 구현에 필요한 각종 센서 Actuator MCU 등을

포함한 다양한 반도체 부품으로 향후 급성장이 예상되는 분야임

특히 자율주행 자동차와 전기자동차 등은 반도체 부품을 통한 제

품 차별화 경량화 지능화 등을 모색하고 있으며 핵심 차량용

반도체부품 및 모듈개발

선정사유

- 국내에는지능형자동차에필요한반도체제품부재

- 자율주행 자동차 전기 자동차 등 차세대 자동차의반도체 부품

수요급증예상

- 자동차전장화에따른차별화핵심요소기술로등장

주요기업기관(국내)LG전자 넥스트칩 엠텍비젼 텔레칩스 ETRI

(해외)Infineon Nvidia Qualcomm Renesas Bosch

기술개발테마 현황분석

66

SoC 제품 주요시장 고려사항

지능형메모리

스토리지반도체

개요

과거 메모리 반도체는 단품 위주의 시장을 형성하였으나 최근

SSD UFS SCM 등 메모리 응용 제품의 시장이 급격하게 성장

메모리응용제품구동에핵심적인시스템반도체및 SW개발

선정사유

- 메모리를이용한지능형스토리지시장의급성장

- DRAM NAND 용량 증가 및 가격 하락으로 다양한 응용사례

도출

- 차세대 IT 응용제품의핵심부품

주요기업기관(국내)삼성전자 SK하이닉스

(해외)Intel Micron Technology SanDisk

SoC 부품생태계

플랫폼

개요

시스템반도체 협력지원 플랫폼을구축하여국가 기술개발테마를

위한 설계자산 (반도체IP)을 개발확보하고 파운드리에 Porting

및 팹리스활용지원 팹리스기업의시제품공동제작을지원

선정사유

- 국내 팹리스는 초기 개발비에 대한 부담 및 위험증가로 신규

창업이급감하고창의적아이디어의실현에한계

- 국내 IP 신뢰성 파운드리 보유여부 등을 이유로 해외 IP에 대

한의존도가높고 이로인한로얄티유출로가격경쟁력악화

- 파운드리-팹리스 연계를 통하여 기술개발 테마에 요구되는 국산

IP를 확보하고 공동 시제품제작 지원 등을 통하여 팹리스 기업의

설계경쟁력강화

주요기업기관(국내)반도체설계재산유통센터 ETRI SW-SoC Center

(해외)MOSIS National Chip Implementation Center TSMC

Connectivity 반도체

개요IoT웨어러블 제품들 간 유기적 데이터 통신을 내장한 통합 프로

세서제품

선정사유

- 인터넷을통한 데이터공유는 IoT웨어러블제품의핵심 기능

- 원칩(One-chip)으로 구현되는 제품들의 경쟁력 강화를 위해서

는통신기능이강화된부품개발이필수적

- 5G LPWA 등 차세대 통신 표준을 지원함으로써 통신속도 10

배향상 전송거리최대 20Km달성

주요기업기관

(국내)뉴라텍 어보브반도체

(해외)Broadcom HiSilicon MediaTek ualcomm

STMicroelectro

SoC 부품

67

SoC 제품 주요시장 고려사항

전력에너지반도체

개요

GaN SiC MOSEFT 기반에 파워 IC 및 전력반도체가 융합된 열

특성 향상 도 강화 고전압고전류 가능 및 스위칭 손실 최소화

등이 가능한고효율력에너지반도체및 모니터링모듈개발

선정사유

고효율을 위한 파워 반도체 기술 개발에 선진국의 투자가 이루어

지고 있는 상황으로 SiC 및 GaN기반 전기자동차 관련된 상용화

된 차량반도체가 증가하고 있으며 이에 대한 국내 기술 확보와

자립이 요구되는 기술로 파워 IC와 전력반도체가 융합된 IPM 통

합모듈 기술이요구됨

주요기업기관(국내)동운아나텍 실리콘마이터스 실리콘웍스

(해외)Maxim Qualcomm STMicro TI

출처한국산업기술진흥원 2017

기술개발테마 현황분석

68

나 특허동향분석

SoC 부품특허상 주요기술

주요기술

SoC 부품은 디지털 회로 설계 기술에 인공지능 SoC 설계 기술 인공지능 SoC 응용 기술이 있고이종 반도체 집적 기술은 지능형 메모리 코어 기술 메모리 스토리지 연동 기술 디바이스간의

유기적 연계를 위한 connectivity 반도체 기술로 분류되며 통신용 SoC 기술은 IoT 저전력 SoC

기술 웨어러블 SoC 기술 자율주행을 위한 통합 SoC 기술 저전력 SoC 플랫폼 IP 연계 기술로

구분됨

분류 요소기술 설명

디지털

회로설계

인공지능 SoC 설계 기술 디바이스의인공지능화를구현할수 있는 SoC 설계기술

인공지능 SoC 응용 인공지능디바이스로의 SoC 응용설계기술

이종

반도체

집적

지능형메모리코어기술모바일기기및 스마트기기등이동통신단말에사용되는지능형

메모리SoC 기술

메모리스토리지연동기술 SoC 내부에메모리를내장하는기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술SoC 내부에메모리를내장하는기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술 IoT 디바이스의저전력화를구현할수 있는 SoC 기술

웨어러블 SoC 기술 웨어러블디스플레이에지원가능한유연 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술차량 선박 항공등다양한분야에서응용할수 있도록광대역

네트워크를지원할수있는 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계와이파이 비콘등저전력을지원하는근거리무선통신

Connectivity 기술

SoC 부품

69

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

SoC 부품의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의 특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

디지털회로설계인공지능 SoC 설계기술

3 193 1 14 211인공지능 SoC 응용

이종반도체집적

지능형메모리코어기술

10 401 4 30 445메모리스토리지연동 기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술

9 413 8 46 476웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

합계 22 1007 13 90 1132

국가별 요소기술별 특허동향에서 디지털 회로 설계 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음

이종 반도체 집적 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

통신용 SoC 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본이 상대적으로 적은출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

디지털

회로설계

인공지능 SoC 설계기술

sect Applesect Intelsect Qualcomm

sect 대기업중심sect Qualcomm NXP 등

인공지능 SoC 응용

이종

반도체

집적

지능형메모리코어 기술

sect Intelsect Qualcommsect Apple

sect 대기업중심sect Qualcomm TAIWANSEMICONDUCTOR

한양대학교등

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용

SoC

IoT 저전력 SoC 기술

sect Intelsect Qualcommsect Apple

sect 대기업중심sect Qualcomm IDTEurope NXP 등

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발테마 현황분석

70

디지털회로설계기술분야주요출원인동향

디지털 회로 설계 기술분야는 Apple이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 IntelQualcomm 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있는것으로나타남

이종반도체집적기술분야주요출원인동향

이종 반도체 집적 기술분야는 Intel이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Qualcomm Apple 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이 주류를 이루고 있는

것으로나타남

통신용 SoC 기술분야주요출원인동향

통신용 SoC 기술분야는 Intel이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 QualcommApple 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있는것으로나타남

SoC 부품분야의주요경쟁기술및 공백기술

SoC 부품 분야의 주요 경쟁기술은 이종 반도체 집적 기술과 통신용 SoC 기술이고 상대적인

공백기술은디지털회로설계기술로나타남

SoC 부품 분야에서 가장 경쟁이치열한 분야는통신용 SoC 기술이고디지털 회로 설계 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

디지털회로설계인공지능 SoC 설계 기술 인공지능 SoC 응용

이종반도체집적

지능형메모리코어기술

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

SoC 부품

71

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 글로벌 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이

추진되고있는것으로나타남

경쟁이 치열한 이종 반도체 집적 기술분야는 대기업을 중심으로 Qualcomm TAIWANSEMICONDUCTOR 등에서 보안 IP 시스템 인 패키징 기반 보안 반도체칩 기술 프로세서 RAM

NVM 인베디드메모리기술 등을연구개발하고있음

가장 경쟁이 치열한 통신용 SoC 기술분야도 대기업을 중심으로 Qualcomm IDT Europe NXP등에서 SoC ARM 기반 휴대용 PC 모바일 기기 등을 위한 이동통신 SoC 기술 무선 주파수 간섭

저감을위한무선통신 SoC 기술등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

SoC 부품분야의상대적인공백기술분야는디지털회로설계관련기술로나타남

SoC부품분야는차량용통신시스템차세대이동통신시스템등에유용하게사용될수있음 SoC 부품은 소수의 반도체 제조업체가 최종 수요자이고 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로대기업중심으로연구개발및 투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 디지털 회로 설계 분야 등 일부 기술 및 핵심 부품 공정 소재 등을연구개발한다면최종수요자인반도체생산업체에납품할수있는 가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 디지털 회로 설계 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 이종 반도체 집적 회로 기술은 한양대학교 등과 공동으로 연구개발을 추진하는 것을우선적으로고려해볼수있을 것으로판단됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

디지털회로

설계

인공지능 SoC 설계 기술 sect 모놀리식 3D집적회로설계기술

sect SoC아키텍처를이용하여집적회로설계기술인공지능 SoC 응용

이종반도체

집적

지능형메모리코어기술

sect 보안 IP시스템인패키징기반보안반도체칩기술

sect 프로세서 RAM NVM인베디드메모리기술

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술sect SoC ARM 기반 휴대용 PC 모바일 기기 등을 위한

이동통신 SoC기술

sect 무선주파수간섭저감을위한무선통신 SoC기술

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발테마 현황분석

72

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

SoC 부품기술분야주요연구개발기관

기관 연구내용

전자부품연구원

초고속 광 인터커넥트용 광소자 일체형 SoC 기술 다채널 라

이다(LiDAR) 센서 BLDC모토홀센서오차보정 광-융합 SoC

등 로봇 및 메카트로닉스 부품 기술 일상생활용 환경센서 및

리빙케어

한국전자통신연구원휴대 이동 통신용 RFIC 무선랜 RFIC IoT 통신용 RFIC 자동

차용레이다등집적회로기술 얼굴인식기술

한국과학기술연구원 DNPU (Deep Neural network Processing Unit)

한국과학기술원 무선딥러닝기술 적용한마취 심도모니터링측정기

삼성전자

AI 고화질 변환기술(8K QLED TV에 적용) Exynos 9810

ISOCELL 이미지센서 10나노 2세대 핀펫 공정(10LP Low

Power Plus) 기반 SoC제품양산

엘지전자ADAS 카메라 LCD 계기판 등 자율주행 및 편의장치 올레드

리어램프등라이팅솔루션

[ SoC 부품 기술 분야주요 연구개발기관 ]

나 연구개발인력

한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원 등에서 주로 연구개발을 진행하고

있으며삼성 하이닉스반도체등의대기업을중심으로연구개발인력이주도함

기관 연구부서

전자부품연구원 융합시스템연구본부(SoC플랫폼연구센터)

한국전자통신연구원 서울 SW-SoC융합 Ramp BD센터

한국과학기술연구원 차세대반도체연구소

한국과학기술원 전기전자공학과

[ SoC 부품 기술 분야주요 연구개발기관 ]

SoC 부품

73

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원이있음

(2) 이전기술에대한세부내용

한국전자통신연구원 shy 딥러닝기반조명 표정 포즈변환에강인한얼굴인식기술

영상 내에서 얼굴을 검출하고 분석해 신원을 인식하는 기술 일반 CCTV카메라부터 저가의 USB카메라환경에적용할수 있음

조명 표정 포즈 변화에 99 이상 인식하는성능 지능형가전 로봇 서비스 지능형영상보안서비스에적용가능 침입자를 감시하고 도어락이나 ATM 이동통신에 접목할 수 있음 개인정보보안과 전자상거래지능형완구에도들어감

[얼굴인식기술개요]

전자부품연구원 shy 초고속광인터커넥트용광소자일체형 SoC기술

인터넷 데이터량의 폭발적인 증가로 광연결 기술이 기존 기간망에서 컨슈머 영역까지 확대되면서광전모듈 및 능동형 광케이블의 핵심부품인 광소자와 구동회로를 집적화하여 성능과 가격경쟁력을

향상시킬기술이필요

기존에 개별부품으로 제작되던 광소자와 구동회로를 칩-레벨로 집적화하여 기존 연결부분에서의성능저하를막고가격경쟁력을향상시켜초고속광인터커넥트제품에적용할수 있는 SoC기술

기간망및 데이터센터 광 네트워크 방송장비인터커넥트분야에활용

기술개발테마 현황분석

74

초고화질 디지털 영상 및 가전 분야(메디컬 디스플레이 옥외 대형 디스플레이 HD CCTV디지털사이니지등)에활용

차량내 네트워크 선박내네트워크및우주 항공 군사 분야등에 활용

전자부품연구원 shy 다채널라이다(LiDAR) 센서

고출력펄스레이저가목표물에반사돼돌아오는시간을측정 3차원 공간 정보를획득하는기술 렌즈광학계일체형으로구조가단순한반면에 200m의넓은 탐지거리를소화 자율주행차 첨단 운전자 지원시스템(ADAS)용 안전센서 지형 맵핑용 드론 등 레이저를 이용한다양한분야에적용할수 있어 활용도가높은기술

[ 차량용라이다센서 ]

한국과학기술원 shy DNPU (Deep Neural network Processing Unit)

휴대폰이나로봇 드론 등에서인공지능(AI) 시스템을구현하는반도체칩 에너지표율이알파고에사용된칩보다 4배 높음 DNPU 칩을넣은 로봇은주인을알아보고 이미지를텍스트로찍어낼수 있음

SoC 부품

75

출저 정보통신기술진흥센터

[ DNPU 칩의 모습 ]

출저 정보통신기술진흥센터

[ DNPU 칩을장착한로봇 ]

기술개발테마 현황분석

76

한국과학기술원 shy 무선딥러닝기숙적용한마취심도모니터링측정기

전기및 전자공학과유회준교수 연구팀이개발마취 심도 모니터링측정기 환자 이마에 접착한 패치를 통해 무선으로 신호를 받음 패치에는 신호를 정밀 제어하는 반도체칩이 내장되어있음

초소형근적외선분광센서를활용해성별 나이 등에관계없이정밀하게신호측정 다중 신호를 이용하기 때문에 수술 중 전기 잡음을 유발하는 전기 소작기나 삽관 사용 중에도 신호왜곡없이 마취 심도의측정이가능

기존 기기로는 측정이 불가능했던 케타민 등의 약물도 마취 심도를 측정할 수 있어 의료 분야에서응용가능할것으로전망

[KAIST가개발한마취심도 모니터링측정기센서 모식도]

SoC 부품

77

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ SoC 부품 분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

system-on-c

hip vehicle4~8

1 Vehicle measurement apparatus having a system-on-a-chip

device and a sensor

2 VEHICLE MEASUREMENT APPARATUS HAVING A

SYSTEM-ON-A-CHIP DEVICE A SENSOR AND A WIRELESS

ADAPTE

클러스터

02

system chip

automotive4~7

1 A multichip automotive radar system a radar chip for such as

system and a method of operating such a system

[ SoC 부품 분야주요 키워드및관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

78

2 APPARATUS FOR DISTRIBUTING BUS TRAFFIC OF MULTIPLE

CAMERA INPUTS OF AUTOMOTIVE SYSTEM ON CHIP AND

AUTOMOTIVE SYSTEM ON CHIP USING THE SAME

클러스터

03

system chip

motor6~8

1 Steering lock having chip communicating with electronic

system of a motor vehicle

2 VEHICLE MEASUREMENT APPARATUS HAVING A

SYSTEM-ON-A-CHIP DEVICE A SENSOR AND A WIRELESS

ADAPTER

클러스터

04

system chip

car control4~7

1 Methods and apparatus for automatic fault detection

2 Hierarchical sensor network for a grouped set of packages

being shipped using elements of a wireless node network

클러스터

05

system chip

car GPS4~7

1 Parameter-based navigation by a lumen traveling device

2 Autonomous transport navigation to a shipping location using

elements of a wireles node network

3 Contextual based adaptive adjustment of node power level in

a wireless node network

클러스터

06

system chip

car ESC5

1 METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING PROBABILISTIC

CONTEXT AWRENESS OF A MOBILE DEVICE USER USING A

SINGLE SENSOR ANDORMULTI-SENSOR DATA FUSION

2 Circuit and method for controlling charge injection in radio

frequency switches

클러스터

07

system chip

car EPS5

1 Augmenting ADAS features of a vehicle with image processing

support in on-board vehicle platform

2 WIRELESS PAIRING AND TRACKING SYSTEM FOR LOCATING

LOST ITEMS

클러스터

08

system chip

car video4

1 Portable digital video camera configured for remote image

acquisition control and viewing

2 Hard disk drive method for operating the same and

computer system having the same

클러스터

09

system chip

car audio4~7

1 System-in packages

2 Method for determining the quality of a quantity of

properties to be employed for verifying and specifying circuits

클러스터

10

system chip

car etc4~7

1 METHOD AND SYSTEM FOR A PERSONAL NETWORK

2 PSOC architecture

SoC 부품

79

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

표준규격

고신뢰성반도체설계생산기술 전문가추천

이종반도체집적 기술특허논문클러스터링

기술수요

ECU설계

저전력임베디드 CPU 설계기술특허논문클러스터링

전문가추천 기술수요

임베디드프로그램자동차 OS 기술특허논문클러스터링

전문가추천

센서및구동회로

센서설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

구동회로 설계기술 특허논문클러스터링

저전압아날로그회로설계 기술 특허논문클러스터링

친환경자동차구동 제어기술 특허논문클러스터링

기능구동 제어기술 특허논문클러스터링

고전압고전류회로설계 기술특허논문클러스터링

전문가추천

엔진제어 ECU 기술 특허논문클러스터링

기능제어 ECU 기술 특허논문클러스터링

통신회로

고속 CAN FD transceiver 설계기술 전문가추천

차량내 통신회로설계 기술 특허논문클러스터링

차량외 통신회로설계 기술 특허논문클러스터링

다중센서네트워크기술특허논문클러스터링

기술수요

IoT 센서신호처리기술특허논문클러스터링

기술수요

운전자지원 및

자율주행회로

영상인식회로설계 기술특허논문클러스터링

전문가추천 기술수요

자율주행제어 회로설계기술 전문가추천

레이더관련 회로설계기술 전문가추천

[ SoC 부품분야 핵심요소기술 ]

기술개발테마 현황분석

80

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

인공지능 인공지능 SoC 설계 및 응용기술

SoC 반도체는일반반도체에비해높은 신뢰성

을요구하므로이러한고신뢰성을가지는반도체제

품을설계생산하는기술

IoT웨어러블

반도체

IoT 초저전력 SoC 기술입력 정보를 사용하여 각종 장치에 제어 명령을 내리

는 CPU를저전력으로설계하는기술

웨어러블 SoC 기술효율적인 웨어러블 디스이스 적용 기술과 다양한 상

황을실시간으로처리할있는 OS를설계하는기술

메모리스토리지

반도체

지능형메모리코어기술고전압고전류가 필요한 부분에서 동작할 수 있는 핵

심 메모리회로 설계기술

메모리스토리지연동 기술메모리에 관련된 다양한 정보 (온도 습도 속도 압

력 광 등)를입력받는 스토리지를설계하는기술

차량용반도체 자율주행을위한 통합 SoC 기술

늘어나는데이터전송 요구량을대처하기위해

15Mbits까지가능한 CAN FD(flexible datarate)가

최근에제시되어서 이러한고속의 CAN FD에맞춰

데이터를송수신할수 있는 transceiver를 설계하는

기술

SoC 플랫폼 저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

물체 인식 기술을 이용하여 차선 인식 보행자 인식

차량 인식 등을 수행하는 영상 인식 가능하게 하는

고유 IP 설계하는기술

Connectivity

반도체

디바이스간의유기적연계를위한

Connectivity 반도체기술

영상인식회로에서인식된정보에기반하여자율주

행을수행하도록제어하는기술

[ SoC 부품분야 핵심요소기술 ]

SoC 부품

81

나 SoC 부품기술로드맵

기술개발테마 현황분석

82

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

인공지능

반도체

인공지능 SoC 설계

기술설계완성도 70이상 80이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

인공지능 SoC 응용

응용

어플리케이션

완성도

30이상 70이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

IoT

웨어러블

반도체

IoT 초저전력 SoC

기술기술완성도 30이상 70이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

웨어러블 SoC 기술 기술완성도 70이상 80이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

차량용

반도체

자율주행을위한

통합 SoC 기술

통합기술

완성도70이상 80이상 99이상

자율주행을

위한 SoC 기술

개발

메모리

스토리지

반도체

지능형메모리코어

기술

코어기술

완성도30이상 70이상 99이상

스토리지기술

개발

메모리스토리지

연동기술

스토리지연동

기술 완성도40이상 60이상 80이상

스토리지기술

개발

SoC

플랫폼

저전력 SoC 플랫폼

IP 연계플랫폼기술 30이상 70이상 99이상

플랫폼기술

개발

Connectivity

반도체

디바이스간유기적

연계를위한

Connectivity

반도체기술

Connectivity

정확도50이상 70이상 90이상 연계기술개발

SoC 부품

83

라 핵심요소기술심층분석

인공지능 SoC 설계 기술

기술개발

필요성 디바이스의인공지능화를구현할수 있는 SoC 설계 기술개발이필요함

기술개발전략

고성능 코어와 저성능 코어를 혼용함으로써 전력 소모를 감소시켜 모바일 플랫폼에서효율적인컴퓨팅을구현

AI 성능을 제공하는 이기종 컴퓨팅을 적절한 크기의 칩에 설계할 수 있는시스템온칩(SoC) 개발

SoC 아키텍처를이용하여집적회로 설계 기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온 칩 (SOC) 설계구조및방법 IBM

2 지능형시스템온칩설계 방법및장치 한국전자통신연구원

3 ＳｏＣ설계 검증을위한 방법및장치 어드밴티스트

4 반도체집적회로의블록배치및 전력배선설계방법 엔타시스

5시스템온칩설계를위한하드웨어소프트웨어스케쥴링방법

및이기능을실현하는기록매체한국전자통신연구원

6 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

7 핵심요소기술피치정렬을갖는 SOC 설계 Qulcomm

8시스템온 칩 시스템온 칩을포함하는전자장치 및 시스템

온 칩의설계방법삼성전자

9탭리스스탠다드셀을 포함하는시스템-온-칩의 설계방법

설계시스템및 시스템-온-칩삼성전자

적용가능분야 인공지능

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

84

인공지능 SoC 응용 기술

기술개발

필요성

인공지능 처리를 위한 고속 연산기술이 요구되는 인공지능 디바이스로의 SoC 응용설계기술 개발이필요함

기술개발전략

고성능 코어와 저성능 코어를 혼용함으로써 전력 소모를 감소시켜 모바일 플랫폼에서효율적인컴퓨팅을구현

실시간 인공지능 처리를 위한 고속 연산기술과 차세대 메모리 기술을 하나로 집적한인공지능 SoC 부품 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온 칩 (SOC) 설계구조및방법 IBM

2 지능형시스템온칩설계 방법및장치 한국전자통신연구원

3 ＳｏＣ설계 검증을위한 방법및장치 어드밴티스트

4 반도체집적회로의블록배치및 전력배선설계방법 엔타시스

5시스템온칩설계를위한하드웨어소프트웨어스케쥴링방법

및이기능을실현하는기록매체한국전자통신연구원

6 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

7 핵심요소기술피치정렬을갖는 SOC 설계 Qulcomm

8시스템온 칩 시스템온 칩을포함하는전자장치 및 시스템

온 칩의설계방법삼성전자

9탭리스스탠다드셀을 포함하는시스템-온-칩의 설계방법

설계시스템및 시스템-온-칩삼성전자

적용가능분야 인공지능

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

85

IoT 초저전력 SoC 기술

기술개발

필요성

차세대 IoT 칩 설계에 있어서 초전력과 고성능을 동시에 요구받고 있어서 IoT디바이스의초저전력화를구현할수 있는 SoC 기술 개발이필요함

기술개발전략 강력한 온보드 프로세서 등을 통해 매우 짧은 시간 안에 프로토콜 및 애플리케이션프로세싱 작업을 완료할 수 있도록 함으로 짧은 시간 안에 슬립 모드로 진입함으로써

전력소모를절감하는기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 재구성가능한시스템온 칩 (주)나오플러스

2 시스템온칩(SOC) 및 시스템을위한 저전력디버그아키텍처 인텔

3애플리케이션프로세서 시스템온 칩 및 이를포함하는

컴퓨팅장치삼성전자

4 애플리케이션프로세서와시스템온칩 삼성전자

5 시스템온칩 이의작동방법 및 이를포함하는장치 삼성전자

적용가능분야

저전력블루투스기기 웨어러블 기기 리테일비콘(Beacon) 무선도어 잠금장치 스마트 리모컨 산업 및의료모니터등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

86

웨어러블 SoC 기술

기술개발

필요성

저전력 고성능 소형 플렉서블 등 웨어러블 디바이스에서 요구되는 특성의 웨어러블디스바이스에대한지원가능한유연한 SoC 기술 개발이필요함

기술개발전략 웨어러블 디바이스에서 요구되는 초전력 SoC 설계 기술 플렉서블 SoC 설계 기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

2 심전도센서 칩 시스템온 칩과 웨어러블기기 삼성전자

3 시스템온칩(SOC) 및 시스템을위한 저전력디버그아키텍처 인텔

4워크로드를이용하여전력을제어할수있는 시스템온칩

이의 작동방법 및 이를포함하는컴퓨팅장치삼성전자

5풀 핸드세이크를지원하는시스템온칩및 이를포함하는모바일

장치삼성전자

6 전력상태제어기능을구비한웨어러블장치 인텔

7손목근육들의움직임들에상응하는사용자입력을처리할수

있는애플리케이션프로세서와이를 포함하는장치들삼성전자

8프로그래머블멀티모달생체신호처리모듈및이를 이용한

헬스케어플랫폼계명대학교

적용가능분야

자율주행자동차 속도감시및사물인식카메라 자동조립장치 물체 포지셔닝크레인 로봇등자동화장비 진단치료에필요한의료용센서시스템

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 인텔 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

87

자율주행을위한통합 SoC 기술

기술개발

필요성

차량 선박 항공 등 다양한 분야에서 응용할 수 있도록 광대역 네트워크를 지원할 수있는 SoC 기술개발이필요함

기술개발전략 차량 선박 항공 등 다양한 분야에서 사용될 수 있으며 광대역 데이터를 전송하는동시에 저전력 소모가 필요한 디지털 통신에 사용할 수 있는 SoC 설계 기술 및 SoC

부품개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1

양측파대역을차동출력 비교기들을통해상보적신호를

분리하고ＲＳ래치로복구할클럭의지터를제거하는생체

이식용저전력비동기식위상편이복조 회로

인하대학교

2아날로그글리치제거회로를사용한생체이식용저전력

비동기식위상편이 복조회로인하대학교

3 다중모드라디오들을갖춘초저전력감지플랫폼

유니버시티오브

버지니아페이턴트

파운데이션

4 ＴＣＰＩＰ패킷-중심와이어리스전송 시스템아키텍처 말리부네트웍스

5개인화된리소스들을온디맨드로브로드밴드네트워크를통해

소비자디바이스애플리케이션들로제공포스월미디어

6일반적인재입력예측 텍스트입력 소프트웨어컴포넌트를갖는

콘텍스트-종속예측및학습포스월미디어

적용가능분야 자율주행자동차

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

88

지능형메모리코어기술

기술개발

필요성

최근 시장이 급증하고 있는 웨어러블 스마트 기기 모바일 기기 등 이동통신 단말에사용되는지능형메모리 SoC 기술개발이필요함

기술개발전략

휴대용 이동통신기기에 적용되는 SoC 부품으로 스마트폰middot태블릿 등 차세대이동통신기기에 필수적으로 내장되어 유무선 데이터통신을 포함(방송통신

융합부품)하는 기능을 지원하며 동영상middot멀티미디어 콘텐츠 웹 콘텐츠 등의 다양한

데이터서비스를지원할수있는 지능형메모리 SoC 설계 기술및 SoC 부품개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 이동통신시스템에서방송수신장치 및 방법 삼성전자

2 고속무선통신모뎀에서외부장치에저장된펌웨어실행방법 전자부품연구원

3블록암호를적용한무선통신용모뎀칩및이를 구비한

무선통신모뎀전자부품연구원

4수신장치 송신장치 난수시드 값취득방법 및 무선통신

시스템파나소닉

5 아우터루프송신전력제어방법및무선 통신장치 파나소닉

6 송신전력제어 방법및무선통신설비 파나소닉

적용가능분야 휴대용이동통신기기 스마트폰 태블릿 PC 등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

89

메모리스토리지연동기술

기술개발

필요성

인공지능(AI) 자율주행 자동차 분야에서 기존보다 성능이 대폭 향상된 칩을 원하는데 기존 칩에 임베디드메모리를탑재할수 있는 SoC 내부에메모리를내장하는기술

개발이필요함

기술개발전략

더욱 강력한 성능의 메모리를 시스템온칩(SoC) 안에 내장하는 기술을 확대할필요성이 대두되어 시스템 반도체 내부에서 연산 속도 가속화를 지원하는 임베디드

메모리기술 개발

저항에 따른 전압의 세기에 따라 온오프 상태로 변화하는 물질을 이용한 차세대메모리반도체기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1프로그램가능한자체테스트가통합된내장메모리장치및

시스템과그의자가 복구방법한국전자통신연구원

2 내장형메모리를갖는시스템온칩반도체장치 (주)다빛다인

3 시스템온칩의 내장메모리테스트장치 엘지전자

4내장형설정가능 논리어레이를위한비휘발성메모리부

회로내설정구조마이크로닉스

5프로세서에내장된메모리를관리하는방법및장치와그

장치를탑재한시스템온 칩삼성전자

6비휘발성메모리소자가내장된단일칩데이터처리장치및

그동작 방법삼성전자

적용가능분야 인동지능(AI) 자율주행자동차등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

기술개발테마 현황분석

90

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발

필요성

사물인터넷(IoT) 시장의 급격한 성장과 더불어 홈 자동화 스마트기기 노령인구급증에 따른 헬스케어기기 등 소형 장비 수요 급증 등으로 기인하여 와이파이 비콘

등 저전력을지원하는근거리무선통신 Connectivity 기술 개발이필요함

기술개발전략

사물인터넷 환경에서 사용되는 센서류 등 많은 수의 장비들이 소형의 저가 장비라는점에서많은 비용추가되지않는정도에서의근거리무선통신 Connectivity 기술 개발

사물인터넷 환경의 다수 소형 장비들은 배터리 에너지 하베스팅 기술 등의전원공급원을 채택하기 때문에 저전력을 지원하는 근거리 무선통신 Connectivity

기술 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 삽입가능한양방향무선 신경기록및자극의장치및방법

샌디에고스테이트

유니버시티리써치

파운데이션

2 화상형성장치 ＳｏＣ유닛및그구동 방법 삼성전자

3DRAM메모리시스템에서절전 정적이미지디스플레이

리프레시를제공하기위한시스템및 방법퀄컴

4 시스템온칩의절전을위한효율적인하드웨어적제어방법 삼성전자

5 다중모드라디오들을갖춘초저전력감지플랫폼

유니버시티오브

버지니아페이턴트

파운데이션

6 무선LAN시스템에있어서저전력스캐닝방법 및 장치 엘지전자

7 휴대용데이터취득및관리 시스템과그 관련장치및방법유나이티드파셀

서비스오브아메리카

8 전력효율적로케이션통지 인텔

적용가능분야 사물인터넷(IoT)

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

SoC 부품

91

디바이스간의유기적연계를위한 connectivity 반도체기술

기술개발

필요성

사물인터넷(IoT) 시장의 급격한성장에 따른 정보 보안 개인정보보호 IoT 정보 보안등에 관련된 정보 보호 빅데이터 보안 고신뢰성을 지원할 수 있는 SoC 기술 개발이

필요함

기술개발전략

디바이스마다 고유의 아이디(ID)와 암호화된 펌웨어 이미지를 생성해 하드웨어 기반의불법 복제 방지 하드웨어 기반 안전 부팅으로 해킹이나 임의 조작에 의해 서명되지

않은 코드의 유입이나 위middot변조 차단 펌웨어 및 데이터의 암호화와 전자 서명 수행

가능등보안 SoC 기술 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1장치의시스템온 칩의보안모듈로의복수의액세스를

관리하기위한디바이스제말토에스에이

2보안통신방법 이를수행하는시스템온 칩 및 이를포함하는

모바일시스템삼성전자

3 시스템온칩및그것의보안디버깅방법 삼성전자

4 모바일단말을이용한 2채널사용자인증방법 (주)케이스마텍

5 보안기능을가지는 SoC 및 SoC의보안방법 (주)이더블유비엠

6 스토리지디바이스보조 인라인암호화및암호해독 퀄컴

7 보안펌웨어업데이트기법 마이크로소프트

8시스템온칩상에보안 엘리먼트컴포넌트들의일부를

통합하기위한 방법들및장치들퀄컴

적용가능분야 사물인터넷(IoT)

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

기술개발테마현황분석

전력반도체소자

전력반도체소자

정의및 범위

전력반도체는 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 및 전력제어 등을 수행하는 데 사용되는반도체 및 부품인 가운데 차세대 전력반도체는 기존 Si기반의 반도체 소자 외에

WBG(화합물반도체) 물질(SiC GaN 인공다이아몬드) 기반의 소자로 제작하는 것으로 열특성 향상

속도강화 고전압고전류가능및스위칭손실최소화등이가능한전력반도체

전력반도체기술은생산하기위한반도체소자 재료 및 부품 공정 장비기술을포함정부지원정책

정부는 4차산업혁명에 선제적으로 대응하고 주력사업을 고도화할 수 있도록 제4차 소재부품발전계획을추진하는가운데 이와 관련하여 lsquo25년까지 미래첨단 新소재부품 100대 유망 기술을

개발

전력반도체는 다양한 분야에 연관 응용되고 있으며 모바일 기기의 증가와 전기자동차 개발과 맞물려적용범위가확대되고있는추세

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)유연한산업구조

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(정책)산업지원정책수립

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)제조패러다임의변화

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)생산지원인프라부족

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

소형화middot저가격화 소재 다변화등의 기술을접목하여제품개발로시장 대응 산업기기 태양전지 전기차철도등파워 일렉트로닉스분야시장에대응

핵심요소기술로드맵

전력반도체소자

97

1 개요

가 정의및 필요성

전력반도체소자는 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 및 전력제어 관리 등을 수행 하는

반도체

전력반도체의 기술에는 크게 회로설계기술 소자기술 (전력신소재기술 소자 설계 및 구현 기술) 및모듈 패키징 기술 등이 있으며 각 기술은 시스템과 구조설계 혹은 공정방법에 따라 다양한 기술로

구분

전력을 사용하는 모든 기기에서 전원 또는 배터리로부터 공급되는 전력을 자동차 조명 노트북스마트폰 등 다양한 시스템이 필요로 하는 전압과 전류 수준으로 변환하고 시스템 전체의 전력을

관리하는역할을수행

전력반도체는 에너지를 제어하기위하여 전력공급 장치나 전력변환 장치에 탑재되며 전력용파워스위칭소자와제어 IC로 구성되며 전력을시스템에맞게배분하는제어변환기능이핵심

전력을조절전달하는단순한기능에서에너지효율 제고 및 시스템안정성으로영역이확장 전력반도체는 일반반도체에 비해 고내압화 고신뢰성화 고주파수화 등이 요구되어 모바일기기컴퓨팅 통신 가전 노트북 자동차 등의 응용분야를 포함하여 최근 고속 스위칭 전력손실 최소화

등이 필수적인 신재생대체 에너지 전기자동차 HVDC ESS 분산전원 등에 탑재되어 에너지 제어

및 절감에기여

회로설계기술 소자기술 모듈패키징기술

[ 전력반도체기술 ]

회로설계기술은주로전력 IC(집적회로)를설계하여개별소자를컨트롤하는역할을포함하여

인덕터 커패시터 트랜스포머사양이매우중요한설계요소

다이오드 트랜지스터 저항 콘덴서등과 같은많은 회로소자가하나의실리콘결정의기판에집적 각종 Driver IC로 구성되며 다수의 개별소자와 전자부품들을 칩 내에 집적하여 효율적인 컨트롤을위한설계를연구하며 전력 스위칭소자의동작 주파수와전력제어관리방식이필수적

시스템에 맞게 전력을 배분하는 제어기능과 전력변환 기능 배터리 보호회로(PTC) 기능전원소스(배터리 전원 등) 모니터 및 관리기능 다양한 출력전원 공급기능 등이 단일 칩으로

통합되게하는전력관리반도체회로기술 Power Management IC (PMIC)로 연계

PMIC는 애플리케이션에 공급되는 전압을 단일칩화하여 부피를 효율적으로 경감하여 비용 절감의효과를 얻을 수 있으며 모바일 기기 등의 배터리에 핵심부품으로 자리매김하고 있으며 발열

기술개발테마 현황분석

98

문제와노이즈 간섭등의 문제로전력손실을최소로할수있는 회로 기술개발이중요

소자기술이란개별소자 즉 디바이스 또는 Discrete이라 불리는 반도체 소자를 전력 변환 및

전력제어등에효율적으로사용하기위해제작하는기술

정류작용을 하는 정류소자와 On-Off 동작을 수행할 수 있는 스위치소자로 분류 되며 전력트랜지스터의 분류로는 전력 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 바이폴라

트랜지스터 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)등 이 있음

전력 다이오드는 정방향으로 전류가 흐르고 역방향으로는 전류의 흐름이 억제되는 구조이며 다른종류의전력반도체소자와달리고 전류를이송 가능

전력반도체소자(Power Device)는 전력 장치용 반도체 소자로 다양한 응용분야에서 수요가증가하고 있는 추세이며 전통적으로 전력 MOSFET 소자는 전력이 소용량이고 스위칭 속도가 빠른

응용분야에 사용되며 IGBT 소자는 중용량 스위칭 속도가 중간인 응용분야에 사용되나 전력

신소재인고에너지갭화합물을사용하여이에대한개선이이루어지고있는중

고에너지갭 전력신소재인 실리콘카바이드(SiC) 반도체와 질화 갈륨(GaN) 반도체 등은 실리콘에비해 물질 특성이 우수해 약 8배 높은 전압을 견딜 수 있고 전류는 100배까지 흘릴 수 있음

특히 Si과 같은 IV-IV족 화합물인 SiC의 경우 열전도성이 매우 뛰어나며 성숙된 웨이퍼 기술로

인하여 기존의 DMOS(double-Diffused Metal Oxide Semiconductor) 구조의 장점을 적용하여

LDMOS VDMOS TDMOS에 상응 하는 소자와 NPT IGBT도 구현이 가능하여 큰 주목을 받으며

활용되는추세

모듈 패키징 기술이란 웨이퍼수준에서 제작된 개별소자들을 세라믹이나 플라스틱의 단일

Package내에구현하거나적층하여성능을향상시키는기술

전력반도체 모듈의 신뢰성을 높이고 안정적인 동작을 위하여 보호회로와 컨트롤용 파워 IC 등을추가로집적하여하나의 Package로 제작

모듈패키징 기술의 개발은 고신뢰성 전력반도체 기술이 필요한 친환경 절전형 HEV용 고속고효율배터리 팩과 배터리 관리 전력반도체 회로기술 모터 구동에 필요한 고전압대전류 파워 스위칭

소자 및 파워 스위칭구동회로등이내장된파워모듈의구현에필수적으로요구

미국 일본 유럽의 업체는 이미 차세대용 HEV PHEV EV 태양광용의 고압 대전류용의 산업전력 스위치 및 파워 모듈을 대량 생산하고 있으며 최근 모듈의 집적도를 높이면서 동시에 높은

신뢰성을 확보하고 모듈이 적용되는 제품들은 더 축소되어 사용하기 편리하도록 기술개발이

이루어지고있는중

lt그림gt 자동차 유형

전력반도체소자

99

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

기술개발

테마분류 세부기술

전력반도체

회로설계

저전압아날로그

회로설계

bull저전압동작전력스케일링(Power Scaling) 기술

bull스케일링가능한파라미터요소고려

bull모듈소자전력IC 솔루션

bull 저전압 동작 전력 스케일링(power scaling) SNR확보

설계기술

bull아날로그-디지털변환 ADC 설계기술

bull주파수및 이득특성개선 설계기술

고전압고전류

반도체설계

bull소자-회로 연계설계기술

bull차세대전력소자및 시스템산업 Eco-system 구축

bull소비전력 조절기술

전력변환 회로

설계

bull인버터컨버터회로설계

bull열방출및 전력변환최적화위한시뮬레이션

소자제작

화합물기반

전력반도체소자

기술

bullWBG전력신소재기반의소자 기술확보

bull Ron 온저항최적화설계및제작기술

bull미세패턴 증착기술

bull Doping 농도조절기술

bull접합계면 식각기술

bull열특성 스위칭특성최적화기술

bull고전압대전류적용가능한기술확보

반도체소자에피

성장기술

bull SiC GaN 등WBG물질 성장조건확립

bull이종동종성장기술

bull결함제어 기술

모듈패키징

모듈제조공정

기술

bull 고온 환경에서 안정적인 동작을 위한 고온용 모듈재료

및공정기술개발

bull Contact저항 최소화를 위한 metal 구조 및 열처리 조

건확보를통한 Ohmic 특성향상 기술

bull저항손실감소를위한Multi-metal 구조안정화기술

소자모듈 기술

bull PKG모듈 기술확보

bull고내압대전류및 고신뢰성설계기술확립

bull전기적저항최소화및 기존 Al wire 피로수명개선

bull방열효과극대화를위한재료 및 공정개발

소자회로 기술

bull 모듈패키징 기술 신뢰성 및 안정적 동작 확보를 위한

구동및보호용 IC 내장 기술

bull고속저손실소자를적용한회로설계기술

bull스위칭속도향상및전력손실최소화기술

bull모듈내회로 최적화및열방출최적화기술

[ 전력반도체기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

100

(2) 공급망관점

기술개발

테마분류 세부제품및 분야

전력반도체

반도체소자기판 4인치 6인치 8인치

반도체소자에피기판 에피품질 에피 두께

전력반도체소자특성 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 전력제어

전력반도체소자응용제품 IT 가전 자동차 산업용

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

전력반도체소자

101

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

전력반도체 산업은 다품종을 소량으로 생산하는 특성과 함께 연계된 설계-소자-모듈 기술의

확보와함께 높은신뢰성과내구성이요구되므로진입장벽이높은편

사용전압 효율성 신뢰성 향상 등을 목적으로 설계middot제조middot모듈middot적용이 일체형으로 개발되며 기업들의니즈에 맞게 다양한 시스템에 적용되는 특성이 있고 미국 유럽 일본등지의 대다수 선진 기업들도

대부분수직계열화된구조보유

단일 제품으로 큰 시장을 점유하기 어려워 폭넓은 다양한 포트폴리오가 요구되며 설계middot모듈

기술을바탕으로수요자니즈별제품스펙을조절하여출시하는것이중요

전력반도체가손상될경우 제품 작동에 필요한전력공급자체가 중단되므로 높은신뢰성과내구성이요구되므로 새로이시장에진입하기가쉽지않음

한편 전력반도체는 아날로그반도체 특성과 함께 다품종 소량생산이 요구되는 분야임에 따라 중소중견기업의성장이충분히경쟁력을가질수있음

전력반도체 산업은 에너지 절약 그린에너지 전력 효율화의 추세에 따라 세계적으로 급성장

중

한편 높은 기술 진입장벽을 뛰어넘을 수 있는 투자와 노력이 국내에서는 본격적으로 이루어지지못하고 있으나 전력반도체 특성상 다품종 소량생산이 필요한 분야로써 중소중견 기업의 성장이

충분히가능한산업

글로벌 전력반도체 공급업체의 경우 중소중견기업의 팹리스형태에서 출발하여 대기업

IDM수준으로성장한사례 있음

국내 중소 중견기업은 전력반도체에 핵심인 기술력 및 전력부품 가격경쟁력이 취약함으로

상대적경쟁력이열세

유럽 미국 일본 등의 국가에서는 경쟁력있는 전력반도체 기반 기술(IC 소자 모듈 패키징)을보유하고있으나국내기업의기술수준은선진국대비 약 70이하에불과한상황

지능형 모듈에 사용되는 전력 IC는 외부 기업체에는 제공되지 않고 자체 모듈인 보호회로 등의경쟁력 확보에 이용되는 경우가 많으며 선진 공급업체는 구동용 전력IC 솔루션을 자체 보유하고

있어 SiP 소자단품 모듈 패키징등에 최적화된기술을확보하며제공중

한편World Premier Material 사업(산업부) 신형연구용원자로사업(미래부) 국가나노팹사업(부처간융합사업)등의소재및기반구축사업과연계하여전략적인추진을통해시너지창출가능

전력반도체 산업의 성장이 지속적으로 전망되는 현 시점에서 메모리 반도체에 이어

반도체강국으로재도약및 신산업창출이필요한적기

기술개발테마 현황분석

102

전력반도체는 대부분의 전기전자 기기의 핵심 부품으로써 관련 산업에서 상당한 파급효과를 지니고있음

세계적으로 성장 가능성이 유망한 시스템반도체 분야도 메모리 반도체 분야에서의 압도적인 성장을이룩한 산업 구조를 구축하여 현재 글로벌 기업의 기술력 확보 및 선진 기업으로의 성장이 절실히

요구됨

(2) 산업의구조

반도체설계의 경우 중소 반도체 설계기업과 국내 반도체 제조기업과의 협업체제 구축을 위한

연구가활발히진행중

장비의 안정성과 신뢰성에 따라 처리 제품의 품질을 결정하는데 영향력이 높은 문제점이 있으므로다양한분야의융합에의한 장비 국산화가중요

전력반도체 분야의 주요 시장은 전기하이브리드 자동차 신재생 에너지 IT 융합 산업항공우주등을포함

시장 잠재력이 크고 미래 성장 가능성이 높은 전력반도체 시장에서 글로벌 경쟁력을

확보하기위한기업육성필요

고부가가치의전세계파워반도체시장은 rsquo19년에 390억 달러 수준이될 것으로전망 우리 전력 반도체 기술은 선진국 대비 70 수준이며 수입의존도가 95에 육박하는 대표적무역적자품목

국내에 중전기기 자동차 가전 핸드폰 등 다수의 세계적 수요 대기업이 존재하고 있어 전력반도체로진출기업 육성여건은충분

[ 국가별반도체시장점유율비교 ]

전력 반도체는 다양한 분야에서 응용 가능성이 높기 때문에 우리나라의 지속적인 성장 동력

창출가능

미래 국가경쟁력 확보를 위해 선점하여야 할 핵심요소기술 이며 대표적 수요산업인 정보통신기기백색가전 자동차 산업은 세계적 경쟁우위 산업으로 지속적인 성장을 하고 있기 때문에 이를

전력반도체소자

103

기반으로한전력반도체산업이중요

국내 아날로그 반도체 수요 34billion 중 95($329B)를 수입에 의존하는 상황에서 전력반도체국산화를통한국가 주력산업의부가가치제고및 경쟁력확보

후방산업 전력반도체 전방산업

반도체소자소재 산업

반도체소자공정장비산업 반도체

소자기판산업 반도체소자 에피

기판산업

SiC 전력반도체소자

GaN 전력반도체소자

(SBD MOSFET)

전기하이브리드자동차 신재생

에너지 IT 융합 산업 항공우주

[ 전력반도체의산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

104

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전력 파워반도체 시장은 메모리(DRAM NandFlash) CPU 시장과 비슷한 규모로 광소자

시장의 2배인 시장으로 전력반도체 중에서 MOSFET은 약 45를 차지하며 IGBT는 약

10를차지

고전압고전류를요하는 전기하이브리드자동차 신재생 에너지 등의 전방산업의수요로 인해전력반도체시장은연평균 8의증가율을보이며 lsquo16년 172억 달러규모에서 rsquo20년 241억

달러규모로급성장할것으로전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 17721 19141 20675 22327 24131 24918 80

자료 Yano Research Institute Ltd 2014 반도체중소기업기술로드맵(2015)자료를바탕으로전망치추정

[ 전력반도체세계시장규모및 전망 ]

MOSFET IGBT와 같은 개별 전력반도체소자 시장 규모는 rsquo16년 114억 달러에서 rsquo19년

135억 달러수준으로성장예상

실리콘 기반의 MOSFET과 IGBT 등의 시장은 향후 SiC나 GaN 등의 전력 신소재 기반 시장이확대될것으로전망

휴대폰 노트북 에어컨 냉장고 등 다양한 가전제품 외에 하이브리드카 전기차 등에도 전력 신소재SiC가적용됨에따라관련 파워반도체수요가급증할것으로예상

IoT(Internet of Things) 시장의 등장으로 rsquo20년 약 440억 달러 규모의 신규 반도체 시

장이 형성될 것으로 예상되며 이 중에서 ldquoSmart 전력 관리 SoC 시장rdquo은 약 120억 달러

규모로예상

Smart 전력 관리 SoC는 소자뿐만 아니라 회로 분야 산업으로 활용범위를 확대할 수 있는전력반도체를집적한시스템반도체의한 부분임

전력반도체소자

105

(2) 국내시장

국내 전력반도체 시장규모는 2016년 기준 2조 1280억 원 규모로 추산되는 가운데 고효율

인버터 PMIC 등 관련 전력반도체 수요가 증가하여 연평균 성장률은 28로 2021년에는

2조 4100억 규모의시장으로성장할것으로예상

국내 전력반도체 시장을 이끌고 있는 산업으로는 전기하이브리드 자동차 분야를 중심으로 고전력산업 시장에 영향력이 높으며 최근에는 전자부품의 적용이 늘어가고 있는 추세로 향후에는 전자

통신 등의분야의영향이증가할것으로예상

실리콘마이터스같은전력반도체 IC 팹리스업체가 1000억 원이넘는 매출을보이고있으며 KECAUK 같은 중견기업도 MOSFET small signal Tr 등에서 1000억 원 이상의 매출을 올리고

있으나 품목이 제한적이고 핵심요소기술용 고부가가치 제품(IGBT Thyristor 등) 및 차세대 전력

신소재기반반도체실적은미비

[ 전력반도체소자의국내시장규모및전망 ]

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 21280 21870 22480 23030 23670 24120 28

자료아이서플라이반도체중소기업기술로드맵(2015) 자료등을바탕으로전망치추정

기술개발테마 현황분석

106

(3) 무역현황

전력반도체의 세계시장은 성장단계에 있으나 국내 산업은 도입단계인 바 국내기업의 반도체

시장점유율은 3이하이며기술수준은선진국대비 50~70수준

전력반도체로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 반도체 다이오드 품목의

무역현황을살펴보았으며 수출량에비해수입량의감소폭이다소큰추세

전력반도체의 수출현황은 lsquo12년 2억 4200만 달러에서 rsquo16년 2억 달러 수준으로 지속적으로감소하였으며 수입현황은 lsquo12년 5억 2662만 달러에서 rsquo16년 3억 8200만 달러 수준으로

감소하여무역수지적자폭이축소되었으나여전히수입량이많아무역수지적자기조지속

최근 5년(lsquo12-rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy18씩 감소하였으며 수입금액 은-37씩감소한것으로나타남

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 242198 261351 231515 206342 199342 -18

수입금액 526627 510967 441098 394353 382353 -37

무역수지 -284429 -249616 -209583 -188011 -183011 -

무역특화지수 -037 -032 -031 -031 -032 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

주 854110(다이오드)로분류

[ 전력반도체소자관련무역현황 ]

전력반도체소자

107

다 기술환경분석

전력반도체는 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자이며 에너지를

절약하고제품을축소하기위하여전력공급장치나전력변환장치에사용

전력반도체는 전기 에너지를 활용하기 위해 직류 교류 간의 전력변환(ACrarrDC) 전력변압(강압승압)전력안정(Power Stabilization) 전력분배(Power Management) 및 제어(Power Control)등을

수행하는데사용되는반도체

전력 반도체는 전력을 생산하는 발전 단계부터 사용하는 단계까지 여러 단계에서 다양한 역할을수행

자료 전자신문

[ 전력반도체의역할 ]

전력반도체는다양한분야에연관응용중

컴퓨팅middot통신middot가전middot산전middot자동차 등의 전자 장치에 적용되며 최근에는 스마트폰을 비롯한 모바일기기의증가와전기자동차의개발과맞물려적용 범위가확대

구체적으로 살펴보면 고속 스위칭 전력 손실 최소화 소형 칩 사이즈 발열 처리 등과 관련한RampD가 활발하게 이루어져 LDImiddot휴대형 기기middot가전기기middot신재생 에너지middot자동차 등에 사용되는 각종

부품의절전화및 친환경화에중요한역할을수행

기술개발테마 현황분석

108

출처 전자신문

[ 전력반도체의사용분야와종류 ]

전력반도체는개별소자 직접회로모듈로구분

응용분야와 내압 특성에 따라 개별소자(Device) 집적회로(IC) 및 다중소자를 package로 집적한모듈(Module)로 나뉘며산업응용분야에따라전력 레벨이다른 반도체소자가사용

개별소자는 Device 혹은 Discrete이라 불리며 전력 변환 및 전력 제어 등에 사용되는 반도체소자이며이들개별 소자는 Package에 집적화된모듈로제품화

전력반도체소자는 전력변환이나 전력제어를 담당하는 반도체 디바이스로서 다이오드 파워트랜지스터 사이리스터(thyristor) 등으로 구분되며 크게는 키고 끄는 동작(On-Off)을 할수 있는

스위치소자와정류작용을하는정류 소자로분류

사이리스터와 트랜지스터가 스위치 소자에 속하고 다이오드는 정류 소자에 속한다 파워트랜지스터의 하위분류로 바이폴라 트랜지스터 파워 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect

Transistor) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등이 포함

직접회로는주로 Power IC로 불리며각종 Driver IC로 구성 수십억개의 전자부품과 개별소자들을 한 개의 칩 속에 집적한 소자로 개별소자를 제어하는 역할을수행하며별도의패키지를통해제품화되거나 IGBT 등 개별소자와함께모듈로도사용

전력반도체소자

109

차량용반도체는차량내middot외부의온도 압력및속도등의각종정보를측정하는센서와엔진

트랜스미션 및 전자장치 등을 조정하기 위해 사용되는 반도체로 안전과 직결되기 때문에

높은신뢰성과내구성이요구되며 진입장벽이높은고부가가치시장

모바일 가전용 반도체 시장은 점차 포화되고 있는 반면 차량용 반도체 시장은 고성장 중 차

량용 반도체 시장은 lsquo14년 기준 전년 대비 103 성장한 299억 달러 규모이며 차량의

스마트화및자율주행등확실한시장견인요인에의해연평균 6이상의고성장이전망

차량용 반도체 시장 성장은 자동차 판매 대수 증가보다는 차량 내 전장 부품 탑재 비중 증가에기인하고있으며 하이브리드및 전기자동차시장확대 등에 따라지속 성장 전망

지역별로는 미국과 아시아의 성장세가 비교적 큼 국내의 경우 반도체 업계 매출의 96가 컴퓨팅하드웨어 유무선통신 가전 등 3대 적용분야에집중되어있으며 차량용반도체는 2에 불과하여

세계차량용반도체시장에서국내업체의점유율은 3에불과

현대기아차는 자동차 전장부품 개발 및 반도체 설계 분야 강화를 위해 현대모비스 현대 케피코와함께 현대오트론을 설립하고 전자제어 소프트웨어 플랫폼과 차량용 반도체 설계를 핵심사업

영역으로지정하면서독자개발을추진

현대모비스는 지능형 배터리 센서 발전 제어 시스템을 제어하는 반도체 주차지원 및 차선영상인식을 하는 반도체 차선이탈경보 레이더 전자제어장치(ECU) 경보장치를 지원하는 반도체를

개발

삼성전자는 2015년 전장사업 팀을 신설하고 단기간 내 역량 확보를 목표로 초기에는인포테인먼트와 자율주행의 구현에 집중하고 향후 삼성디스플레이 삼성전기 삼성SDI 등 계열사

간협업으로자동차관련부품 사업을추진

SK하이닉스는 네트워크 반도체 관련 공정 개발 등 차량용 반도체 외주생산과 파운드리 사업을시작하여 차량용 하드웨어 IP를 개발하는데 주력하고 있으며 일부 생산라인 공정을 시스템반도체로

전환

만도는 Freescale과 협력하여 자동차용 반도체 기술을 개발하고 있으며 환경 정보를 이용하는지능형차량전자제어장치(ECU)를 개발

동부하이텍은 자동차용 반도체 파운드리 전문기업으로 변화하기 위한 노력의 일환으로 미국자동차부품 협회(AEC) 품질기준 통과와 함께 차량용 반도체 생산기반을 마련하였으며 15개국

이상의차량용반도체업체의디자인을양산

실리콘윅스는 4개의 모터를 하나의 반도체로 구동하는 멀티채널 모터 구동칩을 세계 최초로개발하여 양산하고 있으며 독일의 파운드리 기업인 X-Fab과 제휴하여 자동차의 위치 변화를

감지하여엑셀레이터 브레이크등에적용되는변위센서의양산을시작

네패스는 차세대 반도체 공정기술을 상용화하여 자동차용 첨단센서(Advanced Smart CruiseControl)를 양산

에이디칩스는 팹리스 전문업체로 모뎀 차선이탈 경고시스템 지능형 교통시스템용 반도체 개발에성공

기술개발테마 현황분석

110

전력반도체회로설계분야

나노 스케일로의 CMOS 집적화기술이심화되면서 반도체소자 및 제작기술에따른온도와공정의변화에매우민감한아날로그회로설계 중요성대두

이득 누설 전류 잡음 등의 파라메터의 최적화가 중요하며 배터리 구동의 장시간 동작과 경량화를실현하기위해 IC의 저전압저전력화의요구가높아지고있음

배터리로동작하는기기뿐만이아니라 IC 전반에걸쳐서고속화와저전압화가중요 저전압 저전력 동작 전자기기의 대표적인 휴대 AV기기 전자수첩 전화기 휴대전화 각종 모바일무선장치 배터리 백업장치 등의 동작 전원 크기 변화로 인하여 보다 저전압 저전력화가 기술

개발의핵심

아날로그-디지털간의신호변환기(ADC) 기술확보를위한연구개발활발

자연계에존재하는아날로그신호를잡음에둔감하고신호처리가용이한디지털신호로변환 요구되는동작속도및해상도에따라플래시(flash) 연속근사(SAR) 구조등이 있음

구동IC 회로는 해당 전력소자에 맞게 설계가 되어야하며 게이트 구동IC의 최적화에 따라

전력소자의좋은특성획득가능

차세대전력소자용게이트구동IC 개발에맞춘새로운게이트구동IC가요구

900V1200V1700V 등 고전압 구현이 필요한 소자 들의 구동은 종래기술인 Level Shifting방식으로는 구현하기 어려우므로 해외 선두 업체들인 인피니언 페어차일드(온세미) STMicro

아날로그디바이스 아바고 등 해외업체의 솔루션과 같은 방식을 활용하여 Galvanic Isolation

방식의고내압 Isolation 기반신규 게이트구동IC 개발이진행

게이트 구동IC가 최적화될 경우 가장 좋은 특성을 얻을 수 있으므로 구동 IC 최적화 기술은파워소자의상용화진입장벽을낮출수 있는핵심요소기술

대다수 선도 파워 반도체 공급업체는 자체 게이트구동IC 솔루션을 보유하고 있어 단품 SiP 모듈등에서최적화된회로를구현하여제공중

전력반도체 선진국들은 소자 제작관련 연구개발 및 산업화 기반시설에 적극적으로 투자하고

있음

해외 선진국은 차세대 전력신소재 기반 전력반도체소자 기술에 집중하는 개발 방향을 설정하고전력을다하고투자를증가시키고있음

미국의 경우 NY-PEMC은 6인치 SiC 팹 장비 구축과 함께 Baseline Process를 제공하여 대기업중소기업의차세대전력반도체소자및 시스템산업 Eco-system을구축하고자하고있음

일본은 rsquo20년 SiC 소자 상용화를 목표로 TPEC를 주축으로 한 기반시설을 운용하며 TPEC설립(lsquo121)하고 차세대WBG 고에너지갭전력반도체분야에 227억엔5년 투자

유럽의 경우 LAST-POWER와 Striking Technology for Power 프로그램에서 lsquo10년부터 차세대WBG 전력 반도체분야에약 7Meuro5년 투자

전력반도체소자

111

전력변환 및 분배 시스템의 핵심 부품인 IGBT와 MOSFET은 전자기기 부품 대다수의영역에걸쳐적용되고있음

용접기 무정전 전원장치에서부터 가정용 소형 기기 중형 인버터를 포함한 전기자동차 고속철 및송배전등에적용 가능한대용량인버터등에 적용

전력MOSFET의경우는고속응용회로와전력변환의핵심소자로사용

시스템 전체의 효율을 높이기 위해 MOSFET 구조에서 중요한 인자인 on-저항을 줄이는 기술개발이활발하게진행중

200V급 MOSFET의 특성 개선을 위해서는 저항부분이 가장 큰 Channel 영역과 에피 영역의저항에대한연구가필요

600V급 이상의MOSFET의 on-저항에큰 영향을 끼치는에피영역의저항을 최소화하는 방향에대한연구가필요

저항을 줄이기 위한 트랜치 게이트 구조 및 차세대 전력 신소재 기반 소자 기술 개발이진행

차세대 물질 기반 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 고전압 큰 전류에 강하고 열전도 특성도뛰어나전력량을줄일수있으므로 20년 이후송전망 자동차 지하철 가전 등에서사용될전망

대구경화를통한가격경쟁력을확보하여차세대물질기반 웨이퍼가시장의주류로자리잡아야함

SiC 전력 반도체는 Si기반의 소자 대비 전력변환 손실이 적고 재료물성이 우수해 산업기기

태양전지 전기차 철도등파워일렉트로닉스분야에서 SiC 디바이스모듈의실용화가요구

SiC 기반 소자 산업의 경우 Si 소자에 비해 물성이 우수한 반면 2세대 또는 3세대 이전의 Si공정장비를사용할수있어 투자대비효과가우수

차세대 SiC 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 대전류 고전압에 강하고 발열 특성도 뛰어나전력량을 줄일 수 있으므로 20년 이후 가전 자동차 지하철 송전망 등에 널리 사용이 확장될

것으로예상

SiC는 FET LED 압력센서 HBT SBD 등의 응용이 연구되고 있으며 다이오드를 중심으로상용화가시작되어MOSFET 제품이시장에나오고있음

가격대비 성능 관점에서 6인치 SiC 기판을 이용한 공정개발이 진행되고 있으며 저항을 줄이기 위해트랜치 게이트 구조의 설계 기술과 소재공정소자 특성 연계 최적화 기술 등의 연구 개발이 진행

중

기술개발테마 현황분석

112

GaN 반도체는 고속 스위칭 소자로써 200V급 이하의 ITConsumer 시스템에 주로

적용되거나 650V급 신재생에너지(태양광PV 전력저장장치ESS 연료전지FC 등) 산업

등에적용가능

해외에서는 EPC GaN Systems Transphorm Panasonic TSMC 등 선두 기관에서는 모두 6인치CMOS 호환공정을기반으로고속 저손실 GaN 파워반도체소자를 GaN-on-Si 기판상에 구현

이러한 상용화 기술은 GaN-on-Si 웨이퍼 기반 수평구조(lateral) 소자로서 수직구조의 GaN전력반도체개발은연구초기 단계임

최근 신재생 에너지 Low Battery Driven Vehicle 에너지 저장 분야(ESS) 및 전기차

하이브리드차EVHEV 자동차부분에고효율및 고신뢰성의모듈적용이늘어나고있는중

모듈패키징을 구현하기 위한 소재와 공정의 개선 Solder layer의 삭제 전기 저항 및 열적 저항을줄이는 기술 등을 중심으로 개발됨 모듈 제품 가운데 산업용 모터 구동 영역이 50에 근접하므로

모듈제품 개발시에 주 목표 응용처로서우선적으로고려필요

국내 진출 해외 모듈업체인 Infineon Mitsubishi Semikron Vincotech Fuji 등의 Agent 및자동화 부문을 가지고 있는 대기업과 UPS 관연 LS산전 효성 현대중공업이 있다 Welder를

제작하는중소기업등의연간 사용모듈이주 시장을형성

화합물반도체모듈및Multi Level 모듈

SiC 및 GaN을 적용한 모듈 들이 개발되고 있고 기존의 2-Level 방식이 아닌 3-Level용 모듈 들이개발되어지고있으며 Reverse Blocking Module도 고객의요청에의해개발이되고있다

우수한 고온 고내전압 특성의 Wide Band Gap(WBG) 소자인 SiC GaN chip의 특성을극대화하고 기존 Pb Free solder가 갖고 있는 신뢰성 부분을 개선하고자 Soldering 관련 다양한

연구가이뤄지고있음

Chip의 전기적 연결 기술은 전기적 저항을 최소화하고 기존 Al Wire의 피로 수명 개선 및

이러한전기적연결을통한방열효과극대화할수 있는다양한재료및 공정개발

Mitsubishi의 경우 Gate 및 protection을 위한 선 연결은 기존 Al Wire를 사용하였지만 EmitterSide의 전기적연결은 Solder를 이용한 Cu Lead Frame을 사용하는등의개선을시도

Terminal Interconnection의 경우 MechanicalThermal stress에 대한 취약점 개선이 관건이며모듈 process에서의 Soldering 공정의 최소화를 위한 기존 Soldering 대신 Ultra sonic welding

방식을적용하는개발이이루어짐

Chip-DBC 및 Base Plate 간 연결의 경우 이 Ag Sintering 기술과 일종의 Diffusion soldering의일종인 TLPS(Transient Liquid Phase Bonding)기술이개발 상용화

DBC 절연물질개선및 Embedded 구조

열팽창 계수를 Matching시키면서 열적전기적 저항을 줄일 수 있는 다양한 소재들이 개발되고있으며 기존 모듈과 같이 단일 부품으로서의 모듈이 아닌 Application-Fit 혹은 System-Fit의 중간

단계의 Embedded 구조를갖는 구조에대한 연구 개발이진행

전력반도체소자

113

3 기업 분석

가 주요기업비교

전력 반도체 시장에서 경쟁하고 있는 기업들은 인피니온(Infineon) 미쓰비시 전기 도시바

ST마이크로(ST Microelectronics) 등유수의비메모리반도체기업

전력반도체 시장을 60 이상 점유하고 있는 랭킹 20위권 내 기업들은 과거 수 십 년 간 비슷한점유율을유지하고있으며 신규로진입하는기업이없는 상당히고착화된시장구조를형성

전력반도체유형은디스크리트(Discretes)와 파워모듈(Power Modules)로 분류 특징적인것은 시장 점유율 순위가 유형별로도 차이가 있다 디스크리트는 도시바 비쉐이(Vishay)등의 기업이 높은 점유율을 유지하고 있는 반면 파워 모듈은 미쓰비시 세미크론(Semikron) 등이

높은 점유율을유지

인피니온은디스크리트와파워모듈에서경쟁우위를점하고있어서업계의절대강자

출처 IMS Research

[ 전력반도체기업별제품형태별시장점유율 ]

주요 업체별 동향으로는 인피니온의 경우 전력반도체 업계의 1위로 선도적인 제품

포트폴리오를구축을통해시장을선도

인피니언은업계최초로 300 웨이퍼를이용한전력반도체(CoolMOS)를 생산 SiC와 GaN 등의신소재연구를진행 MOSFET은자동차용중심으로 IGBT는산업용과신재생에너지중심으로사업을적극적으로추진

도시바는 가전용 MOSFET 시장의 가격 압박과 IT 제품 수요의 침체 환율 등의 영향으로

사업에난항을격는중

기술개발테마 현황분석

114

ST마이크로는 매출액의 60가 가전IT기기용에 편중되어 있어서 아시아 시장에 적극적으로

진출중

신형 스마트폰과 전자기기에 사용되는 소형 전력반도체 및 lsquoMDmesh ⅡPlusTM Low QgrsquoMOSFET을 출시

또한 GM의 하이브리드카 볼트(Volt)에 DCDC 컨버터용으로 MOSFET을 공급하면서 신규 자동차시장에서의기술력을인정

TI는 고주파수middot고효율 전력관리 반도체 기업 씨클론을 인수했고 내셔널 세미컨덕터와 합병해

LED조명 의료전자 전기차 무선충전등에진출

내셔널 세미컨덕터는 100V의 고전압 소자 및 95 이상 효율의 스위칭레귤레이터를

제공하고 아우디AG에모듈식인포테인먼트장치기술용 IC와 서브시스템을제공

미쓰비시 전기는 다른 일본기업보다 균형있는 제품 포트폴리오를 통해 다양한 방면으로 사업

진출추진

기존 IT관련 시장뿐만아니라자동차용제품의매출비중 증가

[ 전력반도체발전방향 ]

전력반도체소자

115

국내중소기업사례

제퍼로직은 자체 개발한 세계 최고의 반도체 정전기 기술(ESD)를 이용해 고부가 가치 반도체 개발추진

쎄미하우는 빠른 스위치 특성을 가지는 SMPS 단과 BALLAST단에 최적의 기능을 발휘하는MOSFET 설계과함께 60V~900V까지의폭넓은사양의제품을개발

메이플세미컨덕터는 sic power 소자 si rso-trench si power device 등 다양한 전력반도체소자연구amp개발

실리콘마이터스는 고성능고효율 스마트 PMIC(전력 관리 통합 칩) 솔루션의 개발 제조 및 유통을전문으로하는팹리스회사로서 다양한전자제품의성능향상을위한전력관리솔루션제공

아이에이는 17년 9월 전기자동차용 고전력 모듈 핵심부품인 전력반도체 국산화 성공하여 그동안수입에의존했던외산반도체를대체하고글로벌시장에대응할수있는 핵심 경쟁력확보

실리콘핸즈는아날로그 ic와 전력 반도체파워 ic를 설계하는전력반도체 fabless 업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)쎄미하우 14493 16295 34 45 2 30

메이플세미컨덕터 98870 71402 209 60 3 38

실리콘마이터스 102563 209156 243 31 0 175

아이에이 77751 55964 -108 44 3 48

(주)실리콘핸즈 1700 971 323 51 4 194

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

116

나 주요기업기술개발동향

국내는원천기술부족과 해외 특허 등으로 인해 2조 7천억 원으로추산되는국내 전력반도체

시장의 90이상을수입에의존

Discrete 전력반도체의 90 고집적 전력반도체의 95를 미국(TI National SemiconductorMaxim Supertex) 유럽(InfinionSTM)과 일본(미쓰비시전기 르네사스 후지전기) 등의 수입에

의존

기술수준은선진국대비 50sim70에불과할정도로진입장벽이존재

고집적 BMIC 수소연료전지차용 PMU(Power Management Unit) Smart PFC 오디오 프로세서등은발아기로선진국에비해기술수준이 50에불과

대기업군의 IDM에서전력반도체산업진출을공식화하여진행중이나 4~5년이지난현재에도

괄목할만한성과는전무한수준

국내 전력모듈 분야의 선도적 기업인 LS산전 등에서 산업용 600V 200A급 6-PACK 수준의 기술을확보하고 있으며 자동차용에서 요구하는 Solder-Free 및 고 Thermal Electrical Mechanical

Environmental 신뢰성의 제품에는 핵심 원천 기술이 부족한 상태로 일본 등 선진기업의 기술

수준에크게뒤쳐진수준

중소기업의 경우 실리콘 웍스 실리콘마이터스 같은 팹리스 업체가 전력반도체 분야에서 일정 부분매출을보이고있으나일부 제품에국한돼있으며그나마성장이정체되거나느림

KEC AUK 같은 중견기업도 MOSFET Transistor 등 제한적 품목에서 매출을 올리고 있을 뿐고부가가치제품인 IGBT 사이리스터등의판매 실적은미미

전력반도체소자

117

4 기술개발현황

MOSFET(금속 산화체 전계효과 트랜지스터)는 수퍼-정션이 대세이며 MOSFET과 IGBT(절연

게이트양극성트랜지스터)는 RampD보다는제품개발관점에서진행중

IGBT는 백사이드에 thinning 얇게 50μ까지 어떻게 효과적으로 좋은 수율로 얻을 수 있는가를중점적으로연구개발진행중

SiC는 가격대비성능관점에서 6인치로 저항을줄이기위해서트렌치모스로가야하고 GaN은 기본특성은우수하지만신뢰성문제가있는데가까운장래에해결될전망

차세대 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼보다 전력 손실을 크게 줄일 수 있는 탄화규소 질화갈륨웨이퍼개발에주력

실리콘 웨이퍼에 비해 대전류 고전압에 강하고 발열 특성도 뛰어나 전력량을 줄일 수 있어2020년 이후가전 자동차 지하철 송전망등에서사용될전망

차세대 웨이퍼가 웨이퍼 시장의 주류로 자리 잡기 위해서는 대구경화를 통한 가격 경쟁력 확보가필요

기술개발테마 현황분석

118

나 특허동향분석

전력반도체소자특허상 주요기술

주요기술

전력반도체소자는 회로 설계 기술는 설계 대상에 따라 저전압 아날로그 회로 설계 기술 고전압고전류반도체 설계 기술 전력 변환 회로 설계 기술 배터리 충전 회로 설계 기술 전압 스케일링 회로 설계

기술로 구분되며 소자 기술은 화합물 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 에피 기판 성장 기술

실리콘 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 기판 성장 기술로 분류되며 모듈 패키징 기술은

전력반도체 모듈 제조공정 기술 전력반도체소자 모듈 기술 전력반도체소자 회로 기술 이종 반도체

집적기술로구분됨

분류 요소기술 설명

회로설계

저전압아날로그회로설계기술전력반도체의저전압기본공정중하나로서 전류-전압 스위칭

특성의변동이큰아날로그회로설계 기술

고전압고전류반도체설계기술

WBG(화합물반도체) 물질(SiC GaN) 기반의소자로

열특성향상 속도강화 고전압대전류가능및스위칭손실

최소화등이가능하도록하는 회로설계기술

전력변환 회로설계기술전력반도체의핵심특성인에너지고효율개선특성에맞게소자

동작시 전력변환손실이적도록만들어주는회로설계 기술

배터리충전회로 설계기술배너리전원을효율적으로관리하여배터리수명을연장하는

배터리충정회로 설계기술

전압스케일링회로설계 기술

시스템반도체등에서저전력소모를위해내부기능 블록의

전압과동작주파수를용도에따라변하는동적전압middot주파수

스케일링(dynamic voltage and frequency scalingmiddotDVFS)하는

기술

소자

화합물기반전력반도체소자

기술

WBG소자로서 SiC GaN 이외에 ZnO CuI 등 소자 제작

공정조건확보및최적화기술

반도체소자에피 기판성장

기술

MBE CVD 등 기존에확보된공정조건 포함다른에피 성장

기술

실리콘기반전력반도체소자

기술Si 반도체기반전력반도체소자기술

반도체소자기판 성장기술 대구경 SiC 성장 및 기판기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

웨이퍼수준에서의개별소자여러 개를한 package 안에

넣어서성능향상을목표로하는컨트롤용파워IC 및보호회로

추가 삽입기술

전력반도체소자모듈기술전력반도체모듈의신뢰성을높이고안정적동작을위해구동

및보호용 IC 내장 기술

전력반도체소자회로기술저전압 고전압대전류 전력변환등전력반도체소자내부 회로

설계기술

이종반도체집적기술3D 반도체웨이퍼수준 패키징SiP 등의기술을이용하여서로

다른 종류의반도체를하나로집적하는기술

전력반도체소자

119

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

전력반도체소자의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

회로설계

저전압아날로그회로설계 기술

17 88 2 22 129

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

363 906 294 245 1808반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

159 160 80 22 421전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

합계 539 1154 376 289 2358

국가별 요소기술별 특허동향에서 회로 설계 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음

소자 기술분야는 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 모든 국가들이 많은 특허출원을보이고있어연구개발이활발하게이루어지고있는것으로나타남

모듈 패키징 기술분야는 한국과 미국이 많은 특허출원 비중을 나타내고 있으며 유럽이 상대적으로적은출원량을보이고있음

기술개발테마 현황분석

120

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

회로

설계

저전압아날로그회로설계 기술

Infineon

Technologies

Mitsubishi Electric

Semikron

Elektronik

대기업중심

Semikron Elektronik

디비하이텍 현대자동차등

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

Mitsubishi Electric

Infineon

Technologies

TOSHIBA

대기업중심

삼성전기 Mitsubishi Electric

케이이씨등

반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈

패키징

전력반도체모듈제조공정기술

Mitsubishi Electric

Semikron

Elektronik

삼성전기

대기업중심

Semikron Elektronik

삼성전기 Mitsubishi Electric

등

전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

회로설계기술분야주요출원인동향

회로 설계 기술분야는 Infineon Technologies가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Mitsubishi Electric Semikron Elektronik 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있는 것으로나타남

소자기술분야주요출원인동향

소자 기술분야는 Mitsubishi Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 InfineonTechnologies TOSHIBA 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 일본 회사들이 주류를 이루고 있는

것으로나타남

모듈패키징기술분야주요출원인동향

모듈 패키징 기술분야는 Mitsubishi Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Semikron Elektronik 삼성전기등이많은특허를보유하고있는것으로나타남

전력반도체소자

121

전력반도체소자분야의주요경쟁기술및 공백기술

전력반도체소자 분야의 주요 경쟁기술은 소자 기술이고 상대적인 공백기술은 회로 설계

기술로나타남

전력반도체소자 분야에서 화합물 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 에피 기판 성장 기술실리콘 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 기판 성장 기술로 구성된 소자 기술분야가 가장

경쟁이 치열한 분야이고 저전압 아날로그 회로 설계 기술 고전압고전류 반도체 설계 기술 전력

변환 회로 설계 기술 배터리 충전 회로 설계 기술 전압 스케일링 회로 설계 기술로 이루어진 회로

서례 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

회로설계

저전압아날로그회로설계 기술

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

1000건이상 999~400건 399~200건 199~100건 99건미만

최신국내특허기술동향

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

회로설계

저전압아날로그회로 설계기술

스위칭손실저감전력반도체회로설계기술

균일한전력분배를위한전력반도체설계기술

스위치전압의정확한모니터링을위한회로설계기술

고전압고전류반도체설계 기술

전력변환회로 설계기술

배터리충전회로설계 기술

전압스케일링회로설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

고항복전압트렌치형전력반도체소자등 항복전압증가를

위한전력반도체소자기술

초접합(superjunction) 전력반도체소자기술

반도체소자에피 기판성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자기판성장 기술

모듈

패키징

전력반도체모듈 제조공정기술

방열성능향상을위한전력반도체모듈기술

소자정렬및단차 조절등을통해 수율향상을위한

일체형전력반도체모듈기술

전력반도체소자모듈기술

전력반도체소자회로기술

이종반도체집적기술

기술개발테마 현황분석

122

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

경쟁이 가장 치열한 소자 기술분야는 대기업을 중심으로 삼성전기 Mitsubishi Electric 케이이씨등에서 항복전압 트렌치형 전력반도체소자 등 항복전압 증가를 위한 전력반도체소자 기술

초접합(superjunction) 전력반도체소자기술등을 연구개발하고있음

모듈 패키징 기술분야도 대기업을 중심으로 Semikron Elektronik 삼성전기 Mitsubishi Electric등에서방열성능향상을위한전력반도체모듈기술등이주로 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

전력반도체소자분야의상대적인공백기술분야는회로설계관련기술로나타남

전력반도체소자는 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자이며 에너지를절약하고 제품을 축소하기 위하여 전력공급 장치나 전력변환 장치에 사용되고 있으며 최근에는

모바일기기의증가와전기자동차의개발과맞물려전력반도체의적용영역이확대되고있음

전력반도체 제조는 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및 투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 상대적 공백기술로 나타난 회로 설계 분야에서 우수하고 차별성이 있는전력반도체를설계해서 OEM 방식으로생산한다면시장진입이가능한분야임

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 회로 설계 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

전력반도체소자

123

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

전력반도체소자 분야 주요 연구개발 기관은 단국대 울산대 인터백스 테크놀로지 제엠제코

큐아이티 르코어 테크놀로지 삼화콘덴서 테스 삼성전기(주) 리드텍(주) 럭스이엔지 대영오앤이

윌링스 금강중공업 전자부품연구원 자동차부품연구원 한국전자통신연구원 한국전기연구원

나노융합기술원(포항)한국나노기술원(수원)등임

인터벡스테크놀로지석성대

48V 배터리 전원 대비 자동차 모터 구동용 MDOC(Multi Device One Chip) 전력반도체 스위칭소자 개발

미창부 ICT 유망기술개발지원 260백만원 (20166~2017531) 양방향 제너 다이오드가 내장된 내압 200V50A RC-IGBT 소자 집적화 기술 b 200V50ARC-IGBT 전력소자 제조를 위한 Thin Wafer(lt30) 기술 확보 (4000um3500um) c 30

이하두께를가지는전력소자의 Back Side 전극(Anode 전극)용금속 증착 기술확보

한국전기산업기술연구조합이준영 공동연구제엠제코 큐아이티 르코어테크놀로지 단국대 삼화콘덴서 60kW급에너지저장시스템을위한지능형에너지전력반도체 IC 개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 3450백만원 (20146~20175) Revision Gate driver IC 평가 1200V급 IPM Case module 시제품 제작 및 최종 환경신뢰성실시 IPM적용 10kW60kW급 ESS 전력변환모듈개발

(주)테스오명석

고내압전력반도체에피구조설계및 에피 성장장비개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 2470백만원 (20146~20175)

한국전자통신연구원배성범

차세대반도체소자용에피성장측정분석및 전력반도체원천기술개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 1160백만원 (20146~20175) 800V급 GaN 전력반도체 에피소자 기술 개발- 2-DEG mobility ge 1800 cm^2Vs- 2-DEGsheet resistance le 400 Ωsq- HEMT current density (normally-off) ge 500 mAmm- HEMT

leakage current density le 1times10^-3 mAmm- HEMT breakdown voltage ge 800 V-

On-resistance le 10 mΩmiddotcm^2 o SiGe CMOS 에피기술개발

기술개발테마 현황분석

124

한국전기연구원강인호

주관전력반도체특성및불량 분석을위한 TEG 기술개발 미창부 전기연구원자체 총연구비 750백만원 (20151~ 201712) 고효율고신뢰성전력변환장치와전력반도체의설계및제작을위한핵심기반기술인전력반도체(스위치소자다이오드등)고전압화기술개발

금강중공업안용찬

고속승강기전력반도체냉각용 225kW급고성능냉각장치개발 중기청중소기업기술혁신사업 총연구비정부지원 460백만원 (20147~20166) 히트파이프 냉각기 성능 실험 및 냉각기 신뢰성평가 기술개발- 히트파이프 냉각기 성능실험-히트파이프 히트싱크 제작- 핀과 블록의 접합부 열접촉 저항 개선 제조 기술 개발- 히트파이프

냉각기 2차 시제품 제작- 히트파이프 냉각기 요소 열저항 실험- 히트파이프 냉각기 특성과

성능실험과평가

한국전자통신연구원문재경

고효율내환경 GaN 전력반도체모듈국산화 국가과학기술연구회운영비 총연구비 1920백만원 (2년 201312~201512) 고효율내환경 GaN SBDFET 전력소자 및 모듈 개발gt- GaN SBD FET 전력소자 핵심요소기술신뢰성 확보- GaN 전력 모듈 설계 및 제작기술 확보- GaN 전력 모듈 성능신뢰성 평가 및 향상

기술 확보- GaN FET 기반 전력 소자- GaN Schottky Diode 기반 전력 소자- GaN Power

Module- GaN Inverter (테스트급)

삼성전기(주) (대기업) 배한경

참여기관 대영오앤이 윌링스 전자부품연구원 자동차부품연구원 울산대 그린상용차용대용량전력반도체모듈개발 에너지효율향상기술개발 총연구비 6400백만원 (3년 20126~20155) 주관기관 (삼성전기) o 100V1000A 전력 반도체 모듈 설계 최적화를 통한 최종 제품 제작 o100V200A MOSFET 설계 최적화를 최종 SPL 제작 참여기관 1 (대영오앤이) o

100V1000A급 6-Pack 모듈 패키지 최종 개선 사출 금형 제작 o 100V1000A급 6-Pack 모듈

패키지 최종 개선 프레스 금형 제작 o 100V1000A급 6-Pack 모듈 패키지 최종 시제품 제작

참여기관 2 윌링스 o 손실분석을 통한 최적 방열 설계 o 저가형 DSP를 적용한 Fixed Point

연산 기반의 제어 알고리즘적용 o 대전류 MOSFET 모듈을구동을 위한 고효율 Gate Driver 회로

설계 o 개선된 100V600A급 MOSFET 모듈과 100V1000A급 MOSFET 모듈을 적용한

Application향 탑재형 인버터 최종 시제품 제작 참여기관 3 (전자부품연구원) o 100V

1000A급 최종 시제품 전력반도체모듈 특성 평가 참여기관 4 (자동차부품연구원) o 상용차용

100V1000A 전력반도체 모듈 및 인버터의 내환경 특성 평가기술 개발 참여기관 5

(울산대학교) o 인버터에서의 전력모듈의 신뢰성 향상을 위한 junction온도에 대한 대응 설계기법

개발

전력반도체소자

125

리드텍(주) 이정우

전력반도체용 clip bonder기 국산화개발 중기청중소기업기술혁신사업 총연구비정부지원 400백만원 (2년 20147~20166) 저 진동대응 main frame 개발 middot 고속 구동 Bond head Table amp X 개발 middot 고속 Dual Dispenser기술 개발 middot clip 절단 기술 및 이송장치 개발 middot side view 인식 기술 개발 middot 고속용 post

inspection 기능 기술개발

럭스이엔지신정식

SiC-FET 전력반도체를적용한고효율독립형계통연계형에너지저장장치모듈 표준화개발 중소기업상용화기술개발 민관공동투자기술개발정부지원 600백만원 (2년 201412 ~ 201612) SiC-FET를 적용한 5kW급 ESS Power Module 및 Li Battery Module 개발 middot 5kW ESS PowerModule화 개발과 Li Battery Module의 개발을 통해 Back-up 시간에 따라 Lithium Battery

Module 용량을 확장 가능하도록 회로 인터페이스 및 구조 표준화를 통해 생산성을 향상 middot SiC-FET

적용하여 기존 IGBT 적용대비 2~3배인 60kHz 스위칭으로 Power Stack 회로를 설계하여

Inductor Capacitor 사이즈를줄여 모듈 Compact화

나노융합기술원(포항) 원장박찬경

전력반도체 OLED

한국나노기술원(수원) 원장이대훈

화합물반도체 클린룸 3450m2 장비 200여대 (취득금액 600억원)

기술개발테마 현황분석

126

(2) 연구개발자원

중소벤처기업부에서는 대학 및 연구기관이 보유한 첨단 연구장비를 공동활용할 수 있도록

지원하는연구장비공동활용지원사업을운영

중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

출처 중소기업기술정보진흥원

[ 연구장비공동활용지원절차 ]

전력반도체소자

127

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서

개발형실험실을 제공하고 있어 중소기업에서 기술개발에 필요한 실험장비 등을 공동으로

사용할수있는인프라를제공

한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소기업이 시험검사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수있도록 24시간개방middot운영

수요기업이 필요로 하는 장비 및 공동middot공용실험실을 권역별 개방형 실험실 현황에서 검색 및확인하시고실험실운영 담당자와사용가능여부확인후내원하여이용

한국생산기술연구원은 지역별 뿌리산업기술센터를 운영하고 있으며 이를 통해 뿌리기업의

애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 middot 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제 해결형

현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계운영

시흥진주김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진주는항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

출처 한국생산기술연구원지역뿌리기술사업단

[ 지역뿌리기술센터위치및특화분야 ]

기술개발테마 현황분석

128

한국과학기술연구원에서는 특성나노 연구지원을 위하여 특성분석센터에서 보유하고 있는

장비 전문인력 신뢰성평가기술 등의 인프라를 활용하여 나노관련 연구를 수행하는 과정에서

필수적인분석 새로운분석기술을제공및 특성분석평가기술교육을수행

한국과학기술연구원 특성분석센터에서는 첨단 분석 장비를 이용하여 유기무기 화학분석 초미세표면 분석 나노구조분석및 프로티움분석과관련된원내외분석을지원

또한 분석 기술전반에 대한 축적된 기술을 통해 분석장비 사용교육 및 연구장비 엔지니어양성교육을진행

자료한국과학기술연구원

[ 한국과학기술연구원특성분석센터시험분석의뢰절차 ]

한국화학연구원에서는 화학분석 연구지원을 위하여 화학분석센터 화학 소재연구본부에서는

첨단 분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자

대상의개방운영하는범용분석장비에대한기기 원리 시료전처리 결과 해석등 기기분석

실무교육수행

화학분석센터에서는 보유하고 있는크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM 등을활용한물질구조분석수행

화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시스템 표면에너지 구배 시스템 다중-박막시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를 구비하여

시험분석서비스를제공

출처 한국화학연구원

[ 한국화학연구원시험분석이용절차 ]

전력반도체소자

129

나 연구개발인력

전력반도체소자 분야는 전자부품연구원 한국전기연구원 자동차부품연구원 나노융합기술원

한국나노기술원한국전자통신연구원에서주로연구개발을진행하고있음

기관 연구내용

단국대 지능형에너지전력반도체 IC 개발

울산대 상용차용대용량전력반도체 인버터설계

인터벡스테크놀로지 자동차모터구동용전력반도체스위칭소자개발

제엠제코 지능형에너지전력반도체 IC 개발

큐아이티 지능형에너지전력반도체 IC 개발

르코어테크놀로지 지능형에너지전력반도체 IC 개발

삼화콘덴서 지능형에너지전력반도체 IC 개발

테스 고내압전력반도체에피구조설계및에피 성장

금강중공업 전력반도체 225kW급고성능냉각장치

삼성전기(주) 상용차용대용량전력반도체 100V1000A 전력반도체모듈설계

리드텍(주) 전력반도체용 clip bonder

럭스 이엔지 SiC-FET 전력반도체를적용한고효율독립형계통연계형에너지저장장치모듈

대영오앤이 상용차용대용량전력반도체 6 Pack 모듈패키지사출금형

윌링스 상용차용대용량전력반도체 고효율 Gate Driver 회로설계

전자부품연구원 상용차용대용량전력반도체 시제품전력반도체모듈특성평가

자동차부품연구원 상용차용대용량전력반도체 모듈 및 인버터의내환경특성 평가

한국전자통신연구원 고효율내환경 GaN 전력반도체모듈

한국전기연구원 전력반도체고전압화기술

나노융합기술원(포항) 전력반도체공정개발

한국나노기술원(수원) 화합물반도체공정개발

[ 전력반도체소자분야주요연구 개발 현황 ]

기술개발테마 현황분석

130

다 기술이전가능기술

전기연구원 전력반도체(스위치소자 다이오드등) 고전압화기술

고효율 고신뢰성 전력변환장치와 전력반도체의 설계 및 제작을 위한 핵심기반기술인

전력반도체(스위치소자 다이오드등) 고전압화기술개발 ( + 불량분석및모델링기술개발)

한국전자통신연구원 고효율내환경 GaN전력반도체모듈

고효율내환경 GaN SBDFET 전력소자및모듈 개발gt- GaN SBD FET 전력소자핵심요소기술 신뢰성확보

- GaN 전력 모듈 설계및제작기술확보

- GaN 전력 모듈 성능신뢰성평가 및 향상기술 확보

- GaN FET 기반 전력 소자

- GaN Schottky Diode 기반전력 소자

- GaN Power Module

- GaN Inverter (테스트급)

한국전자통신연구원 차세대반도체소자용에피성장측정분석및 전력반도체원천기술

800V급 GaN 전력반도체에피소자기술- 2-DEG mobility ge 1800 cm^2Vs

- 2-DEG sheet resistance le 400 Ωsq

- HEMT current density (normally-off) ge 500 mAmm

- HEMT leakage current density le 1times10^-3 mAmm

- HEMT breakdown voltage ge 800 V

- On-resistance le 10 mΩmiddotcm^2 o SiGe CMOS 에피기술개발

전자부품연구원 전력반도체모듈특성평가기술

100V 1000A급 최종 시제품전력반도체모듈특성평가기술

자동차부품연구원 전력반도체모듈및 인버터의내환경특성평가기술

100V 1000A급 전력반도체모듈및인버터의내환경특성평

전력반도체소자

131

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 전력반도체소자분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

power

semiconductor

high

4~7

1 powerHigh-speed high-power semiconductor devices

2 powerSEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION METHOD FOR

SEMICONDUCTOR DEVICE POWER SUPPLY APPARATUS AND

HIGH-FREQUENCY AMPLIFIER

3 powerHigh voltage power semiconductor device on SiC

클러스터 power 4~7 1 powerSiC semiconductor power device

[ 전력반도체소자분야주요 키워드및관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

132

02semiconductor

SiC

2 powerHIGH VOLTAGE POWER SEMICONDUCTOR DEVICES ON

SiC

클러스터

03

power

semiconductor

carrier

4~7

1 powerPower semiconductor module with sealing device for

sealing to a substrate carrier and method for manufacturing it

2 powerLateral power semiconductor device for high frequency

power conversion system has isolation layer formed over

substrate for reducing minority carrier storage in substrate

클러스터

04

power

semiconductor

nitride

4~8

1 powerIII-Nitride Power Semiconductor Device

2 powerGroup III nitride semiconductor device which can be

used as a power transistor

3 powerGallium nitride power semiconductor device having a

vertical structure

클러스터

05

power

semiconduct

vertical

4~8

1 powerMETHOD FOR MANUFACTURING VERTICAL SUPER

JUNCTION DRIFT LAYER OF POWER SEMICONDUCTOR

DEVICES

2 powerFlexibly scalable charge balanced vertical semiconductor

power devices with a super-junction structure

클러스터

06

power

semiconduct

ring

5

1 powerSemiconductor device with combined power and ground

ring structure

2 powerStructure and method for forming a guard ring to

protect a control device in a power semiconductor IC

클러스터

07

power

semiconduct

wafer

5

1 powerSemiconductor Device and Method of Forming Wafer

Level Ground Plane and Power Ring

2 powerWafer level packaged GaN power semiconductor device

and the manufacturing method thereof

클러스터

08

power

semiconductor

package

4

1 powerPOWER SEMICONDUCTOR PACKAGE DEVICE HAVING

LOCKING MECHANISM AND PREPARATION METHOD

THEREOF

2 powerCOMBINED PACKAGED POWER SEMICONDUCTOR

DEVICE

3 powerHigh speed low loss and high density power

semiconductor packages (μMaxPak) with molded surface

mount high speed device(s) and multi-chip architectures

클러스터

09

power

substrate4~8

1 powerIntegrated power device on a semiconductor substrate

having an improved trench gate structure

2 powerMulti-wire electrical discharge machining system

multi-wire electrical discharge machining apparatus power

supply device multi-wire electrical discharge machining

method semiconductor substrate solar cell substrate substrate

manufacturing system and substrate manufacturing method

전력반도체소자

133

클러스터

10 power IC 4~7

1 powerSEMICONDUCTOR DEVICE SWITCHING POWER SUPPLY

CONTROL IC AND SWITCHING POWER SUPPLY DEVICE

2 powerSEMICONDUCTOR DEVICE CONTROL IC FOR SWITCHING

POWER SUPPLY AND SWITCHING POWER SUPPLY UNIT

기술개발테마 현황분석

134

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

회로설계기술

저전압아날로그회로설계특허논문클러스터링

전문가추천

고전압고전류반도체설계특허논문클러스터링

전문가추천

전력변환 회로설계특허논문클러스터링

전문가추천

배터리충전 회로설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

전압스케일링회로 설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

소자기술

GaN on SiSiC 에피소재기반 전력반도체특허논문클러스터링

전문가추천

GaN기반전력반도체특허논문클러스터링

전문가추천

수직형 GaN 전력반도체소자 특허논문클러스터링

전력반도체소자제조공정기술 특허논문클러스터링

반도체소자 기판성장기술 특허논문클러스터링

모듈패키징기술

전력반도체모듈제조공정기술특허논문클러스터링

전문가추천

모듈 이중반도체집적 기술특허논문클러스터링

전문가추천

전력반도체소자회로 기술특허논문클러스터링

전문가추천

화합물반도체제작기술 특허논문클러스터링

수평형 GaN 전력반도체소자 특허논문클러스터링

[ 전력반도체소자분야요소기술도출 ]

전력반도체소자

135

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

회로설계기술

저전압아날로그회로 설계

전력반도체의 저전압 기본 공정중 하나로서

전류-전압 스위칭 특성의 변동이 큰 아날로그 회로

설계기술

전력변환회로 설계

전력반도체의 핵심 특성인 에너지 고효율

개선특성에 맞게 소자 동작 시 전력변환 손실이

적도록만들어주는회로설계 기술

소자기술

GaN on SiSiC 에피소재기반

전력반도체

WBG 소자로서 SiC GaN 이외에 ZnO CuI 등

소자제작 공정조건확보및최적화기술필요

수직형 GaN 전력반도체소자수직형 GaN 전력반도체소자 제작 공정조건 확보 및

최적화기술필요

수평형 GaN 전력반도체소자수평형 GaN 전력반도체소자 제작 공정조건 확보 및

최적화기술필요

GaN 기반전력반도체GaN 기반 소자 제작 공정조건확보 및 최적화기술

필요

모듈패키징

기술모듈 이중반도체집적기술

전력반도체 모듈의 신뢰성을 높이고 안정적 동작을

위해구동 및 보호용 IC 내장기술필요

[ 전력반도체소자분야핵심요소기술 ]

기술개발테마 현황분석

136

나 전력반도체소자기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

전력반도체소자

137

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

회로설계

저전압아날로그회로

설계

SNR

(fin=1kHz)80dB 90dB 100dB 100dB

전력변환회로 설계 스위칭손실

저감20저감 30저감 60저감

전력변환시스템

설계및제어

기술확보

에피소재

기술

GaN on SiSiC

에피소재기반

전력반도체

온저항

RDS(on)

(VB=1200V)

50mΩ 35mΩ 20mΩ gt20mΩ

GaN 기반전력

반도체결함밀도개선 1eacm2 05eacm2 01eacm2 결함밀도개선

소자와

모듈

패키징

기술

수직형 GaN

전력반도체소자

고온신뢰성

검증

(Tjmax)

150 200 250고온신뢰성

향상

모듈 이중반도체

집적

전력모듈

사이즈225 kVA 250 kVA 275 kVA 275 kVA

수평형 GaN

전력반도체소자스위칭속도

fSW ge

200kHz

fSW ge

300kHz

fSW ge

400kHzfSW ge 400kHz

[ 전력반도체소자분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

고주파반도체

고주파반도체

정의및 범위

고주파 반도체란 통상 이동통신 무선랜 유선통신 레이다 및 각종 IoT 네트워크 통신에 사용되며수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역 신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파

소자 중 반도체공정을이용하여제작된반도체를의미

정부지원정책

산업통상자원부는 2025년까지 시스템반도체 산업 시장 점유율을 10까지 높이기 위해 민관합동으로 4645억원을 투입하기로 함 시스템 반도체 3대 유망 기술인 저전력 초경량 초고속

반도체기술 확보에 2645억원을투자하고관련전문 인력도 4년간 2880명이상을양성함

과학기술정보통신부와 산업통상자원부는 2조5000억원 규모의 범부처 반도체 연구 RampD 국책 과제를기획하고있음 (2017)

5G 자율주행자동차 사물인터넷 등 4차 산업혁명 유관 산업은 과거 휴대폰 산업 이상으로 국내팹리스 반도체 설계업계에는 기회의 시장임을 감안하면 글로벌 경쟁에서 밀리며 고사 위기의 형편에

놓인 국내고주파반도체업계를위해 과감한정책 지원이필요함

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경) RF 설계전문기업

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업지원정책미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)대규모시장의확대

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은관심

bull(환경)높아지는진입장벽및경쟁

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

다가올 초연결 시대의 핵심인 사물인터넷 고주파 통신 반도체 분야에서 Final Survivor가 되기위해 창의적 기술개발과 철저한 시장 분석에 기초한 대응이 필요하며 정부의 과감한 투자 지원

필요

핵심요소기술로드맵

고주파반도체

143

1 개요

가 정의및 필요성

이동통신 무선랜 고속 유선 통신과 같은 통신 시장의 성장은 고속 고성능의 통신 시스템의

발전을이끌었고 다가올 5G 시대에는 4차 산업혁명의핵심통신인프라인 IoT (Internet of

Things)를 위해 초연결 네트워크 통신 시스템을 요구하고 있음 또한 최근 자율주행자동차

드론 등의 등장으로 초고주파 대역의 레이다 반도체 분야도 급성장 하고 있음 이러한 통신

및 레이다 시스템을 구현하기 위해서 필수적인 기술이 고주파 반도체 기술임 통신 및

레이다 기술의 핵심인 고주파 반도체는 통상 수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역

신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파 소자 중 반도체 공정을 이용하여

제작된반도체로정의됨

무선 통신용 (이동통신 무선랜 등) 초고주파 반도체는 능동 소자와 수동 소자를 사용해 하나의반도체 칩 위에 RF (Radio Frequency) 회로를 구현한 것으로 증폭기 (Amplifier) 송신기

(Transmitter) 수신기 (Receiver) 주파수 합성기 (Frequency Synthesizer) 등의 회로들이

집적되어신호를송수신함

레이다용 초고주파 반도체 역시 각종 능동수동 소자를 사용해 하나의 반도체 칩 위에 RF 회로를구현한 것으로 증폭기 레이다 신호 발생기 (Signal Generator) 수신기 등의 회로들이 집적되어

신호를송수신함

[ 초고주파반도체집적회로 ]

초고주파 반도체는 일반적으로 대량 생산이 용이하고 저가격고신뢰성 제품으로 여러 가지 소요부품들을 하나의 작은 칩 내에 구현할 수 있음 반도체 소자로는 주포 화합물 (GaAs) 반도체와

실리콘 (Si) 반도체가 사용되는데 무선 통신 송수신기의 전단 (Front-End)은 고출력이 요구되는

부분은 주로 화합물 반도체를 이용하여 단독 칩으로 제작되나 최근 그 외 대부분의 부분들은

집적도를높이는데유리한실리콘반도체를사용함

기술개발테마 현황분석

144

이동통신을 무선 통신의 기술 발전 단계로 구분할 때 1G는 음성 통화가 가능했던 아날로그

이동통신 2G는 음성통화 문자 이메일 전송 등이 가능했던 디지털 이동통신 3G는

스마트폰 4G는 LTE LTE-A 5G는 초광대역 및 초연결의 차세대 무선 통신 기술로

구분되며 해를 거듭할수록 새로운 기술을 이용한 서비스가 제공되고 있음 이처럼 무선 통신

시장이 활성화 되면서 무선 통신 시스템이 생활의 필수품으로 대중화 되었으며 사용자가

급속히 늘었음 따라서 사용자의 증가와 다양한 멀티미디어 서비스의 증가로 인한 대량의

통신 용량을 수용하기 위해 사용 주파수 및 대역폭이 점차 높아짐 이와 같은 무선 통신

시스템의 활성화와 고성능 통신 시스템의 요구는 초고속 고주파 반도체 소자의 필요성을

점점더부각시키고있음

국제전기통신연합(ITU)이 내린 정의에 따르면 5G는 최대 다운로드 속도가 20Gbps 최저 다운로드속도는 100Mbps인 이동통신 기술임 또한 1km2 반경 안의 100만개 기기에 사물인터넷(IoT)

서비스를제공할수 있고 시속 500km고속 열차에서도자유로운통신이가능해야함

4G에서 응답 속도는 10~50ms초임 5G에서는 이 응답 속도가 약 10배 더 빨라짐 이 덕분에많은 양의 데이터를 중앙 서버와 끊김 없이 주고받아야 하는 자율주행차 사물인터넷 분야에서

5G가 활발하게도입될것으로전망됨

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의광대역폭을 이용해데이터를고속으로전송할수 있어야함

에릭슨 모빌리티 리포트에 따르면 북미 지역에서는 2022년까지 전체 모바일 가입건수의 25가5G에 가입할것으로예측함 아시아태평양지역은 2022년까지 전체 모바일가입의 10가 5G에

가입할것으로예측하여두 번째로빠르게성장할지역으로꼽음

[ 지역별모바일브로드밴드현황-출처에릭슨모빌리티리포트 ]

고주파반도체

145

최근 수년 동안 최첨단 IT기술이 접목된 자율주행차의 기술 개발에 대한 관심이 고조되고

있는 가운데 최첨단 IT 기술이 접목된 핵심부품에 대한 요구가 더욱 커지고 있음

자율주행차를 구현하기 위해서는 여러 가지 최첨단 부품과 통신 기술이 필요한데 그 중

ADAS (Advanced Driver Assistance System 첨단 운전자 지원 시스템)의 대표적 핵심

부품인레이다의소형화와저가격화가관건이됨

차량용 레이다 시장은 연간 23의 성장률을 보이며 2020년 4200만대 180억 달러의 시장규모를차지할것으로전망

자율주행차의 경우차량당 최소 6대 이상의 레이더가 들어가물체 감지 자유 공간 인식 자차 위치파악 등에 사용될 예정으로 이들 시스템이 합쳐지면 360도 올 어라운드 뷰 기능을 제공할 수 있어

교차로지원이나주차지원 같은 새로운기능도가능할것으로전망

차량용레이다의할당주파수대역은 24GHz (200MHz) 77GHz (1GHz) 79GHz (4GHz) 등이며이중 24GHz는 저가형 레이더로 79GHz는 자율주행차 보급에 따라 시장이 늘어날 전망임

레이더용 RF 반도체는 초고주파 아날로그 회로 설계 기술이 필요하며 특히 장거리용 RF 반도체는

화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 인수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

[ 자율주행자동차의레이다 ]

자율주행자동차 레이다의 약어- CTA(Cross Traffic Alert) 교차 차량 경고 장치 LCA(LaneChange Assistance) 차선 변경 보조 장치 BSD(Blind-spot detection) 사각지대 감시장치

FCW(Forward Collision Warning) 전방 충돌 경고 장치 CM(Collision Mitigation)

충돌저감장치 ACC(Adaptive Cruise Control) 적응형 순항 제어 장치 EB(Emergency Braking)

긴급 제동 장치

기술개발테마 현황분석

146

IoT 시대에 접어들어 2022년에는 29 billion의 기기들이 통신을 통해 연결될 것으로

예측되며특히Wide-area IoT 는 연평균 30의성장세를나타냄

고성장이 예상되는 IoT는 크게 반도체 모듈 및 단말 플랫폼 네트워크 등 4가지 기술적구성요소로 나룰 수 있음 반도체 부분은 온도 빛 움직임 위치 등을 감지하는 센서 데이터

송수신을위한유무선통신 칩 그리고데이터를처리하는프로세서와메모리등을 포함

초기 LPWA (Low Power Wide Area) 기술은 Sigfox LoRa와 같이 비면허 대역의 독자 기술로시작하여 면허 대역의 MTC 디바이스를 위한 LTE-M이 제공되고 이어서 2016년 LTE를 LPWA

응용에 최적화한 NB-IoT 규격을 통해 면허 대역에서도 LPWA 네트워크 서비스를 제공할 수 있게

되었음 최근 Sub-GHz의 비면허대역을이용하는무선랜표준인 80211ahaf도 등장함

고주파 반도체는 기지국과 이동 단말 간의 통신을 이용하는 이동통신 위성체와 기지국 또는

위성체와 이동 단말간의 통신을 이용하는 위성통신 전화국과 전화국 방송국과 중계국 등

고정된 지역 간의 통신 선로를 이용하는 국간 통신 PC와 PC PC와 컴퓨터 주변기기

무선랜 AP와 스마트폰 및 PC 등을 연결하는 무선 랜 등의 무선 통신 뿐만 아니라 케이블

TV 망을 이용하는 유선통신 광케이블을 이용하는 광통신 등 광범위하게 사용되는 핵심

부품임

고주파반도체

147

나 범위및 분류

고주파 반도체 기술은 소자의 사용 주파수를 높이기 위해 소자의 구조를 개발하고 기판

재질을 바꾸어 고주파에서의 특성을 향상시키기 위한 연구와 고주파에서 출력 전력을

증대시키려는 연구로부터 시작되었음 무선 통신 시스템이 점차 일반화 되어감에 따라

단말기의 소형화에 대한 요구가 증대되었고 이에 따라 고주파 반도체 소자의 집적화를 통한

소형화 연구가 시작되었음 사용자 수가 증가함에 따라 한정된 사용 주파수 대역에서 많은

데이터를 송수신하기 위해 디지털 변조 방식이 채택되기 시작하였고 따라서 반도체 소자의

선형성이중요하게되었으며 최근에는고용량데이터의송수신에따른무선통신송수신기의

복잡도 및 집적 면적 증가로 저가격화가 가장 큰 기술적 이슈임 이러한 고주파 반도체

기술을여러형태로분류함으로써전체적인기술의범위와내용을파악하는것이필요하므로

집적 기술에 따른 관점 기능에 따른 관점 용도에 따른 관점 목적에 따른 관점 기술

계층에따른관점으로분류하여살펴볼수있음

(1) 집적기술에따른관점

고주파 반도체 소자의 집적 정도에 따라 개별소자 HMIC (Hybrid Microwave IC) MMIC

(Monolithic Microwave Integrated Circuit)로 분류할 수 있음 1980년대 이전에는

마이크로파 회로는 대부분 HMIC가 주류를 이루었으나 1980년대 이후에는 초고주파 반도체

기술의 급속한 발전에 힘입어 고주파 반도체 소자들은 점차로 능동소자와 수동소자를 하나의

반도체 기판 위에 일괄 공정으로 제작하는 고주파 집적회로인 MMIC화 되기 시작함 응용

분야에 따라 차이가 있지만 근래에는 MMIC에 적합한 CMOS 공정 기술을 이용하여 디지털

처리부와 고주파 신호 처리부를 한 칩에 집적함으로써 저가격 및 고성능의 반도체 시스템을

구현하고자하는것이흐름임

HMIC- 일반적인 Hybrid 회로에서는 수동소자는 유전체 기판 위에서 구현되고 능동 소자는 반도체 상에

제작되어 표면 실장이나 와이어 본딩 등의 방법을 통하여 수동 소자와 연결하여 집적회로를

구성하는방법

MMIC- MMIC는 화합물 반도체 또는 실리콘 반도체의 응용 부품으로 이동통신 무선랜 통신 유선통신 및

레이다 시장이 급격히 확대되면서 고주파 특성이 우수하고 선형성이 우수한 송수신단의 여러

능동소자 (트랜지스터) 및 수동소자 (저항 캐패시터 인덕터) 들을 단일 칩으로 집적이 가능하게 한

정보통신용부품임

기술개발테마 현황분석

148

(2) 기능에따른관점

고주파 반도체 소자의 기능에 따른 분류를 아래의 표와 같이 살펴볼 수 있음 단위 소자로는

능동 소자와 수동소자로 분류가 되며 이의 응용회로는 증폭기 발진기 혼합기 등등으로

분류가 됨 이들의 복합 운용 분류는 무선통신 송수신기의 예를 들면 BB (Baseband) 신호를

송신 안테나로 전송하는 송신기 RF (Radio Frequency) 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를

낮은 주파수로 변환하며 필요한 신호를 골라내어 BB 프로세서로 전달해주는 수신기 RF

신호를송수신하는데있어서캐리어신호를생성해주는주파수합성기등등으로분류가됨

단위소자능동소자 bullMOSFET BiCMOS BJT HBT MESFET HEMT

수동소자 bull저항인덕터 캐패시터 다이오드등

응용회로

증폭기 bull저잡음증폭기전력증폭기일반증폭기

발진기 bull전압제어발진기

혼합기 bull주파수상향변환기주파수하향변환기

스위치 bullTDD스위치

위상천이기 bull위상배열용 Phase Shifter

바이어스회로 bullBGR (Bandgap Reference)

주파수분배체배기 bullPrescaler Frequency Divider FrequencyMultiplier

복합응용

필터 bull저역 대역 고역통과필터등

디지털회로 bullLogic Memory

송신기수신기 bullRF transmitter RF receiver

주파수합성기 bullPLL DDFS ADPLL등

[ 기능에따른 분류 ]

(3) 용도에따른관점

사용 시스템에 따라 목적을 이루기 위해 적용할 수 있는 기술이 달라짐 고주파 반도체는

통신용 시스템에 가장 많이 사용되고 있으나 레이다 및 각종 센서 등 비 통신용으로도 응용

분야도 급성장하고 있음 무선 통신은 이동 통신 위성통신 무선랜 등으로 나눌 수 있고

유선통신은케이블통신과광통신으로나눌수 있음

고주파반도체

149

무선통신용

휴대이동통신 bull1G 2G 3G 4G 5G

위성통신 bullGPS S-DMB

무선랜통신 bull80211abgnacaxadayafah

방송이동통신 bullT-DMB

PAN 통신 bullBluetooth UWB Zigbee RFID

THz 통신 bull초근거리통신

유선통신용케이블통신 bull고속광케이블

광통신 bull고속광통신

레이다자동차레이다 bullLRR SRR

각종탐지 레이다 bull드론등소형이동체탐지

기타

고주파가열기 bull고주파열선

각종무선센서 bullImaging센서 (THz) 각종측위센서

[ 용도에따른 분류 ]

(4) 목적에따른관점

특정 소자나 특정 기능에 적용된 기술을 이용하여 이루고자 하는 목적을 기준으로 기술을

분류하는 것이 필요함 시스템 요구 사항을 만족시키려는 것이 고주파 반도체 부품 기술의

목적이며저가격화 소형화 고집적화 저전압화 특성향상 안정화등이있음

저가격화 소형화 고집적화 저전압화

특성향상 bull저잡음선형성저소비전력고출력이득특성

안정화bull전원전압 변동에 대한 안정화 부하 변동에 대한 안정화 온도 변화에 대한 안정화 재현성

수율향상 ESD protection

[ 기술 목적에따른 분류 ]

기술개발테마 현황분석

150

(5) 기술계층에따른관점

고주파 반도체 기술은 제작에 필요한 공정기술 단위 소자의 특성을 향상시키기 위한 소자

구조 기술 소자를 회로 설계에 이용하기 위해 필요한 모델링 기술 회로의 기능을 수행하게

하기위한회로설계기술및제작된소자의패키지기술로분류할수 있음

고주파

반도체

bull반도체제작에필요한공정기술

bull단위소자의특성을향상시키기위한소자구조기술

bull소자를회로설계에이용하기위해필요한모델링기술

bull회로의기능을수행하기위한회로설계기술

bull제작된소자및회로의패키지기술

[ 기술 계층에따른 분류 ]

고주파반도체

151

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

고주파 반도체 산업은 첨단 ICT 수요에 연동된 고효율 고성장 고부가가치의 미래 유망

산업으로 고도의 설계 및 제작 기술이 복합적으로 요구되며 전자공학 기계 화학 물리 등의

다양한과학기술이융합된산업의성격을가짐

고주파 반도체 산업은 대부분이 고도의 설계 기술이 필요한 산업으로 높은 초기 투자비용 수준높은 기술력과 고급 인력 필요 긴 개발 기간 등 영세 기업의 독립적인 창업으로 제품을 출시하는

것이최근들어 더욱 많은어려움이있음

고주파 반도체 산업은 분야별 세계 소수 기업이 지배하는 특성이 있어 치열한 경쟁에서 우위를차지하기위해서는끊임없는기술개발 적기선행 투자 시장 예측 등이필수적임

고주파 반도체 산업은 반도체 제조를 위한 소재산업 소재를 이용하여 고유 기능이 구현된

소자 및 제작 공정 산업 이를 위한 장비 산업 여러 개의 능수동 소자를 사용하여 설계한

집적회로설계산업및이를이용한시스템형산업을포함하는융복합산업영역임

고주파 반도체 산업은 소재 제작공정 칩 패키지 시스템의 단계를 거쳐 대부분의 산업에 활용되고있으며 IoT 시대의도래에따라 산업적활용도는대폭증가할전망

인간과 기기 및 기기와 기기 간 상호작용 심화에 따라 모든 기기가 연결되고 있으며 이에 따라초고주파반도체의기능도대형화middot다변화middot복잡화되고 있음

이동통신 무선랜 사물인터넷 자동차용 초고주파 반도체 및 시스템의 개발과 국산화를 통해 세계시장에서안정적으로발전할수 있는 전략수립이필요함

반도체 산업의 핵심 경쟁력은 1기술 및 원가 경쟁력 2시장 대응 능력 (고객확보 제품포트폴리오) 3 설비 투자 능력 등임 최근 고주파 반도체 응용 분야가 점차 다양화 융복합화

되고있어 이에 대한발빠른 시장 대응능력이필요함

고주파 반도체는 대부분 전자 제품의 기능을 다양화 첨단화 그리고 네트웍화 시키는 핵심 요소로인간간 기기간 그리고인간과기기간의원활한인터페이스를위해반드시필요한부품

이동통신 무선랜 유선통신 사물인터넷 통신 및 레이다 등은 글로벌 규격화로 인해 대량 칩 제품생산이 가능해 글로벌 전문기업 육성에 적합하며 주로 대기업인 수요기업과의 상생 협력이 중요한

분야

기반산업 융합기술 첨단 지식산업의 특성으로 양질의 일자리 창출 등 창조경제 생태계 조성에적합한업종

기술개발테마 현황분석

152

고주파 반도체란 통상 이동통신 무선랜 유선통신 레이다 및 각종 IoT 네트웍 통신에

사용되며 수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역 신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에

사용되는고주파소자중 반도체공정을이용하여제작된반도체를의미

대용량의 데이터 송수신이 필요한 최근의 고성능 무선 통신 시스템은 Multi-Band MIMO(Multiple Input Multiple Output) CA (Carrier Aggregation)등의 기술로 복잡도 및 크기가

크게 증가하여점점진입장벽이높아지고있으며이는 중소팹리스업체에게도부담요인이됨

2G3G4G 이동 통신이 3GHz 미만의 주파수 대역을 사용해온 점에 비해 앞으로의 5G는 수십GHz이상의 대역에서 수백 MHz 이상의 대역폭을 사용하게 됨에 따라 기술의 난이도가 점차

높아지고있음

IoT로 인한 각종 센서 와의 결합으로 저용량의 데이터 송수신이 가능한 다양한 초고주파 반도체통신칩은 디지털프로세서및신호처리기와 SoC (System on Chip) 형태로발전하고있음

세계 초고주파 반도체 시장은 IoT 시대의 도래로 필요한 초고주파 반도체 칩의 사용이

급증하고 통신 등의 시스템 첨단화 추세에 따라 시장이 급성장하고 있으나 국내 산업의

경쟁력은선진국대비매우취약한상황

전 세계 반도체 시장규모는 모바일 환경의 확산과 스마트폰 태블릿 PC 스마트가전 자동차 항공우주산업등 수요처의다변화및 고도화에힘입어지속적으로확대되고있는추세임

최근 스마트폰의 등장으로 소프트웨어의 비중이 증가하고 반도체 공정의 미세화로 원가가상승하면서 중소 팹리스 업체는 대기업에 비해 시장 입지가 좁아졌고 중견급 기업은 시장 포화 및

대기업의시장잠식으로더딘성장세를보임

IoT로 인한 초연결 시대의 진입으로 고주파 반도체가 대부분 기기의 핵심부품으로 대두되어 고주파반도체산업의경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수 요소

우리나라의 경우 비메모리 분야 중 하나인 고주파 반도체의 핵심요소기술 수준이 선진국 대비 매우낮은 수준임

대표적비메모리분야인 고주파 반도체의경우 선진국과의기술 격차가 크고 설계전문 중소

업체의 비중 및 규모도 매우 낮으며 시장 점유율도 낮아 국내에서 해외 제품에 대한 의존도

높음

중소기업들이 고주파 반도체 기술 개발에 대한 투자는 최근의 높아지는 진입 장벽과 설계 난이도의증가로 상용 기술 개발 진행이 점점 더 어려워 정부 정책 과제를 통하여 개발 환경 여건 조성이

절실히필요함

고주파 반도체 기술 산업은 대형화middot다변화middot복잡화됨에 따라 국내 중소기업의 시장 대응이 느린측면과 함께 고가의 제품이라도 품질의 신뢰도가 높고 시장에서 검증된 측면에서 선진국 제품을

구매하고자하는경향이강함

고성능 제품은 해외 수입 의존도가 높으므로 세계 최고 수준의 제품 국산화와 원천 기술의 확보를통해다양한분야에파급력을높여야하며 이를통해 품질 경쟁력확보 및 수출경쟁력확보시급함

고주파반도체

153

[ 고주파반도체적용분야 ]

(2) 산업의구조

후방산업은 고주파 반도체에 사용되는 주요 핵심요소기술인 소재재료 기술 제작 공정 기술

제작 공정 및 테스트를 위한 장비 기술 고주파 반도체 설계를 위한 집적회로 기술 IoT

시대를맞아날로비중이높아지고있는 SoC 기술등이있음 고주파 반도체는 다양한 기능을 처리하기 위한 다품종의 제품을 생산하는 산업으로 대규모의 시설투자 없이 기술 아이디어와 설계 인프라만 있으면 진입할 수 있는 팹리스 산업의 특성과 그 반대

개념으로설계디자인을위탁받아생산하는파운드리산업의특성을가진산업 구조를가지고있음

향후 고주파 반도체를 포함한 시스템 반도체는 팹리스 산업과 파운드리 제조전문 산업을 중심으로성장할것으로예측됨

반도체의 회로 선폭 미세화가 난관에 부닥치면서 무어 이론이 사실상 폐기가 되어가고 있는시점에서기존의후공정업체는물론장비 재료등후방 산업의격변이예고됨

국내 고주파 반도체 업계는 전방 산업에 비해 고주파 반도체를 위한 후방 산업 육성이 제대로 되어있지않음

국내집적회로및 SoC를 위한 팹리스기업들은영세해외국 기업과규모 경쟁에서밀림

[ 고주파반도체후방산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

154

전방산업으로서 고주파 반도체 분야는 이동통신 무선랜 위성통신 사물인터넷 (IoT) 통신

유선통신 자동차레이다등의분야로구성

휴대용 이동 통신 분야는 1G2G3G4G를 거쳐 5G를 위해 기술 개발이 이루어지고 있으며 큰시장을 형성하고 있는 분야임 4G를 통해 Multi-band MIMO CA 등의 기술이 상용화 되었으며

5G들어서는mmWave대역에서초광대역의통신기술이상용화될 예정임

기존의 근거리 무선랜은 245GHz 비면허 대역으로 근거리에서 초고속 무선 인터넷 서비스를제공함 무선랜은 현재 근거리에서는 광대역 대역폭을 사용하여 수 Gbps급 이상의 서비스를

지향하고 있으며 광역 무선랜 서비스에서는 Sub 1GHz의 비면허 대역을 사용하여 사물통신 서비스

및광역 무선 인터넷서비스를지향하고있음

자동차 레이더 부품 기술의 대표적인 활용 예인 차량 안전 시스템이란 지능형 교통시스템을구현하기 위한 필수 기술로 열악한 기상조건 또는 운전자의 부주의로 인해 발생 가능한 사고를

미연에 방지할 목적으로 개발된 시스템을 의미함 특히 77GHz 주파수를 이용한 자동차 레이더

시스템은가장핵심임

IoT 센서는 자동차 스마트폰 가전기기 스마트홈 이산화탄소 배출량을 제어하는 공장에는 물론포도밭의 토양 조건을 모니터링하기 위해 땅속에까지 설치됨 이러한 센서를 위한 무선 센서

네트워크에 관한 연구는 1980년대에 시작되었고 산업 및 연구적 측면에서 관심이 높아진 것은

대략 2001년부터임 이는 단일 칩 즉 고주파 반도체와 프로세서들이 SoC로 통합되면서 비싸지

않으면서출력이낮은소형 부품의보급화때문임

고주파 반도체 산업은 소자 회로설계 SoC등의 기술력이 완성품의 기능과 성능을 결정하고

타 산업에 적용되어 기술들 간 융합의 매개체 역할을 함으로써 기존 제품의 성능과 서비스를

첨단화하고부가가치를창출

최신스마트폰에는광대역고성능이동 통신칩 GPS 통신칩 방송 수신칩 무선랜칩등이 내장되어있으며 앞으로 초연결을 위한 IoT용 통신 기능의 칩이 대부분의 가전 기기 자동차 드론 등에도

탑재될것으로예측됨

후방산업 고주파반도체분야 전방산업

반도체소재 반도체제작공정

반도체장비 반도체설계

광대역고성능통신칩 레이다

칩 협대역저전력센서통신칩

등

스마트폰등이동통신산업

스마트폰 AP등무선랜통신산업

위성통신산업

자동차레이다산업

스마트홈 스마트공장 스마트그리드등

IoT 통신 산업

[ 고주파반도체분야산업구조 ]

고주파반도체

155

나 시장환경분석

(1) 세계시장

이동통신 무선랜 고속 유선 통신과 같은 통신 시장의 성장은 고속 고성능의 통신 시스템의

발전을 이끌었고 다가올 5G 시대에는 4차 산업혁명의핵심 통신 인프라인 IoT (Internet of

Things)를 위해 초연결 네트워크 통신 시스템을 요구하고 있음 최근의 가상현실 증강현실

홀로그램 사물인터넷 자율주행자동차 인공지능 로봇 등으로의 연구 개발은 고주파 대역의

무선통신용반도체분야시장을더욱더급성장시킬것으로예상됨

[ 5G 기반 융합 서비스 ]

4차 산업혁명의 핵심인 IoT 시대에 접어들어 모든 기기가 통신으로 연결된다고 할 때 반도체

수요처인 전자기기의 성장 전망에서 자동차 전장시스템 시장이 가장 높은 연평균

(2015~2020) 성장률 (49)를 보이고있음

2020년까지 자동차의 안전 및 편의 시스템 자동긴급제동 차선이탈사각탐지 시스템 및 백업카메라 등이 가장 많은 반도체를 채택할 것이며 반도체 품목은 아날로그 IC MCU 및 센서 등의

제품이큰 시장을형성할것임

기술개발테마 현황분석

156

출처 IC insights 2015

[ 세계 전자기기의성장전망 ]

의료산업용 전자시스템은 웨어러블기기 가정건강 진단 등의 분야이며 2020년까지 성장률

43를전망하고 아날로그 IC가 주류를이룰것으로예상됨

통신은 컴퓨터 IC 시장을 추월하여 성장할 것이며 PC (데스크톱 노트북 태블릿)에 대한

수요가 둔화되면서 컴퓨터 시스템 시장은 2020년까지 가장 저조한 성장을 보일 것으로

예상됨

한편 스마트폰의 보급 확대로 태블릿 PC 데스트톱 PC 노트북 PC의 출하량이 급감하면서

2017년부터휴대폰 IC 판매가 PC용 IC를 추월하기시작할것임

2017년 휴대폰용 IC 매출은 전년대비 16 증가한 844억 달러를 예측하고 있는 반면 PC는 9증가한 801억달러로전망

출처 IC insights 2015

[ 휴대폰용 IC 시장이 PC용 IC를 능가하기시작 ]

고주파반도체

157

2020년에 상용화가 되는 5세대 이동통신을 포함하여 2022년에는 스마트폰 가입 수가 68

billion 이될것으로예측됨

[ 기술별스마트폰가입수 ]

IoT 시대에 접어들어 2022년에는 29 billion의 기기들이 통신을 통해 연결될 것으로

예측되며특히Wide-area IoT 는 연평균 30의성장세를나타냄

고성장이 예상되는 IoT는 크게 반도체 모듈 및 단말 플랫폼 네트워크 등 4가지 기술적구성요소로 나룰 수 있음 반도체 부분은 온도 빛 움직임 위치 등을 감지하는 센서 데이터

송수신을위한유무선통신 칩 그리고데이터를처리하는프로세서와메모리등을 포함

출처 에릭슨모빌리티리포트 2016

[ IoT로 연결되는기기수]

기술개발테마 현황분석

158

사물인터넷 (IoT)의 핵심 통신 기술인 LPWA의 대표 기술은 표준 기술인 LTE-M NB-IoT와 비표준기술인 LoRa SigFox 등이있음

구분 LTE-M NB-IoT SigFox LoRa

커버리지 ~11km ~15km ~12km ~10km

주파수대역면허대역

(LTE 주파수)

면허대역

(LTE 주파수)

비면허대역

(RFID-USN대역)

비면허대역

(RFID-USN대역)

통신속도 ~10Mbps ~100Kbps ~100bps 10kbps

로밍 가능 가능 불가능 불가능

표준화 3GPP Rel8 3GPP Rel13 비표준 비표준

배터리수명 ~10년 ~10년 ~10년 ~10년

[ LPWAN의 기술비교 ]

자동차는 차량 자체의 성능향상 편안함 편리함 안전함을 지키기 위해 전자시스템을 더욱

강화하고 있음 이에 많은 새로운 IC 시스템이 개발되고 채택되어 2017년 자동차 IC시장은

전년대비 22증가한 280억달어를기록할것으로예상됨

[ 자동차용 IC 시장 ]

마이크로 컨트롤러 (MCU) 아날로그 IC DRAM 낸드플래시 로직 IC등이 자동차 IC를 구성하고있으며 이들이꾸준한성장을이끌어가고 있음

2020년까지 첨단 운전자 지원 시스템 (ADAS)이 자동차용 IC의 가장 큰 수요처가 될 것으로기대하고 있음 다양한 ADAS 시스템이 자동차 및 운전자의 도로를 안전하게 유도할 것이며 향후

10년 이내에자율자동차의필수제품이될 것임

전자기기에서 반도체의 비중을 살펴보면 2017년 전자기기의 평균 반도체 내장률은

281에달할것으로예측되며 이는매우높은비중임

전자기기 시장의 성장은 그다지 높지 않은데 반도체 시장은 고성장을 나타내고 있음 일반적으로전자기기 시장에 비해 반도체 시장의 연평균 성장률이 높게 나타나는데 이는 전자시스템에

사용되는반도체의가격상승또는채택률증가에기안함

고주파반도체

159

세계 IC칩 시장규모는 2016년 119억 달러로서 2017년부터는 큰 폭의 증가추세를 보여

2012년에는 151억 달러로성장할것으로전망하고있음

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 11916 12129 12820 13551 14323 15139 57

출처 참고자료를 바탕으로 추정함 Global Industry Analysts inc(20092) iSuppli 2007 2008 IDTechEx(2005

2006) Gartner(200712 20084)

[ IC칩 분야의세계 시장규모및 전망 ]

향후 반도체 산업은 대체로 IoT 성장 AI (인공지능) 반도체 개발 가속 신메모리 시대 진입

등의요인에의해크게성장할것으로예상됨

IoT 도입이 확대됨에 따라 반도체가 새로운 성장을 맞이할 것으로 전망됨 이는 IoT 도입을 통해인구증가 고령화 도시화 등 사회 문제를 해결하기 위해 각국이 정책을 적극적으로 폎쳐나가기

때문

기술개발테마 현황분석

160

(2) 국내시장

세계 이동통신 시장은 90년대 773억 달러(2G)에서 2000년대 5047억 달러(3G)

2010년대 1조 5500억 달러 (4G) 규모로 20배 성장함 국내 시장도 247억 달러 (2G)

2345억 달러 (3G) 3706억 달러 (4G) 규모로 꾸준히 성장함 5G 이동통신은 2020년

상용화 서비스가 개시되어 기존 3G 4G 시장을 점진적으로 대체할 것으로 예상되며

2026년 5G 시장은 이동통신전체 2조 3175억 달러의 50인 1조 1588억 달러 규모로

성장할 것으로 전망됨 국내의 경우 2020년 5G 상용화시 2026년 국내 이동통신 시장

635억 달러의 60인 381억 달러규모로성장할것으로기대됨

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 2265 2369 2463 2562 2664 2771 4

출처 참고자료를 바탕으로 추정함 반도체재료 데이터북 2008 파워디바이스 2009년 정보통신연구진흥원 2008

전자신문 iSuppli 2009 지식경제부 이차전지산업발전전략(200912) OIDA report(2006)의 Source amp

Detectir 부문의자료인용

[ 고주파반도체분야의국내시장규모및전망 ]

출처 한국전자통신연구원 2013

[ 세계국내 이동통신시장전망 ]

고주파반도체

161

반도체 전체 품목에서 한국은 세계 시장의 19를 점유하는 세계 2위의 반도체 국가임

그러나 세계 1위인 미국과의 격차가 크며 메모리에 치중된 산업 구조이기 때문에 고주파

반도체등 시스템반도체로의품목다변화가절실히필요함

출처 IC Insight 2017

[ 세계반도체시장의국별 시장점유율 ]

한국은 2013년에역사상처음으로일본을추월하며세계 2위반도체생산국가로부상했음 중국은 2단계로 조성하는 국가집적회로 산업 투자기금을 반도체 업체 인수합병에 활용하려 했으나미국이 기밀 유출을 이유로 막아서자 반도체 설계가 주력인 팹리스 육성에 1500억 ~ 200억

위안에이르는규모의 20 ~ 25를투자하기로함

한국은 20년 가까이 세계 반도체 시장의 70 이상을 차지하는 시스템 반도체 팹리스 반도체설계 산업 육성에 관심을 기울여 왔으나 2017년 현재 한국 팹리스 산업은 글로벌에서 존재감을

찾기어려움

자율주행자동차 사물인터넷 인공지능 등 4차 산업혁명 유관 산업은 과거 휴대폰 산업 이상으로국내 팹리스 반도체 설계업계에는 기회의 시장임을 감안하면 글로벌 경쟁에서 밀리며 고사 위기의

형편에놓은 업계를위해 과감한정책 지원이필요함

산업통상자원부는 2025년까지 시스템반도체 산업 시장 점유율을 10까지 높이기 위해 민관합동으로 4645억원을 투입하기로 함 시스템 반도체 3대 유망 기술인 저전력 초경량 초고속

반도체 기술 확보에 2645억원을 투자하고 관련 전문 인력도 4년간 2880명 이상을 양성하기로

함 (2017)

과학기술정보통신부와 산업통상자원부는 2조5000억원 규모의 범부처 반도체 연구 RampD 국책과제를 기획하고 있음 계획기간은 10년임 한국전자통신연구원 (ETRI) 한국과학기술연구원

(KIST) 전자부품연구원 (KETI) 한국표준과학연구원 (KRISS) 등 정부출연 연구기관의 반도체 분야

박사들과 국내 각 대학 교수 50여명이 새로운 국책 과제 기획 작업에 참여함 과학기술정통부와

산업부는 9월 공청회를 거친 뒤 기획재정부와 한국과학기술기획평가원 (KISTEP)에 예비타당성

조사를신청할계획임

- 기획될 반도체 국책과제는 크게 1 인공지능 분야 2 사물인터넷 분야 3 차세대 반도체 생산

관련 장비 재료 분야로 분류되어 원천기술 개발과 상용화 기술 개발 모두를 아우르며 원천기술은

과기정통부 상용화기술은산업부가각각관장하기로함

기술개발테마 현황분석

162

국내 수요기업은 일부 국내 팹리스 업체로부터 고주파 반도체를 조달하고 있으나 국내

제품의 포트폴리오 한계 신뢰성 고주파 반도체의 성능 문제 등으로 대부분 수요를

해외기업으로부터주로조달

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

국내 팹리스 집적회로 설계 업체 FCI 아이엔씨테크놀로지 라온텍 등은 2G3G4G 통신칩Mobile TV Digital TV 80211 abgn WiFi SoC 칩들을상용화했음

(3) 무역현황

고주파 반도체로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 시스템 반도체 품목의

무역현황을 살펴보았으며 메모리반도체가 지속적으로 무역흑자를 기록함과 대조적으로

시스템반도체는 국내 Chip Maker의 국내 생산 반도체 부품의 채용여부에 크게 좌우되는

형태

고주파 반도체는 2012년 6700만 달러의 무역 흑자를 나타낸 반면 2016년은 오히려 무역 적자를나타낸바있으며 2017년 7월 현재까지는소폭흑자를기록중

2017년도 1~7월사이의증가세는파운드리물량의증가에힘입은바큼

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 212789 207811 186423 199615 205155 28

수입금액 145774 150511 166199 191699 208212 87

무역수지 67015 57300 20224 7946 -3057 -

무역특화지수 019 016 006 002 0007 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 고주파반도체관련 무역현황 ]

고주파반도체

163

다 기술환경분석

연구개발동향

고주파 반도체 기술은 크게 이동통신 무선랜 사물인터넷 통신 등 시스템의 요구사항에 따라발전하여왔음

모바일 IT 및 IoT 시대가 도래하면서 무엇보다도 광대역 및 다중 대역의 신호를 높은 주파수대역에서 처리해야하는 고성능 고주파 반도체와 함께 저전력의 소형 고주파 반도체가 동시에

요구됐으며 이후에는고주파반도체와디지털프로세서가하나로통합하는 SoC 형태로발전해옴

최근자동차 모바일 웨어러블 IoT 등에활용되는고주파반도체칩에대한관심이집중되어

있어국가적차원의지원과산업화가필요함

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의광대역폭을 이용해데이터를고속으로전송할수 있어야함

차량용레이다의할당주파수대역은 24GHz (200MHz) 77GHz (1GHz) 79GHz (4GHz) 등이며이중 24GHz는 저가형 레이더로 79GHz는 자율주행차 보급에 따라 시장이 늘어날 전망임

레이더용 RF 반도체는 초고주파 아날로그 회로 설계 기술이 필요하며 특히 장거리용 RF 반도체는

화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 이수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

광대역 무선랜 표준인 80211ad는 60GHz대역을 사용하는 것으로 2012년에 공개됨 그러나80211ad와 호환성을 가지는 80211ay는 속도를 몇 배 더 높이기 위해 개발된 것으로 채널

본딩 MIMI 기타 기능을 활용하면 속도가 200Gbps에 육박하고 도달 거리는 약 300미터 이상이

될 것이라고업계관계자들이밝힘

고주파 반도체를 위한 IoT의 네트워크 영역을 좀 더 자세히 살펴보면 크게 1 근거리 통신망 2저전력 장거리 통신기술 그리고 기존 셀룰러 네트워크등을 사용하는 방식으로 나눌 수 있으며

LPWA분야에서향후고성장이예상됨

[ IoT의 무선 Connectivity ]

기술개발테마 현황분석

164

광대역무선랜표준인 80211ah는 반경 1km 내외에서사물통신서비스를제공하는광역와이파이기술로1GHz이하비면허대역주파수및 TV유휴주파수대역을동시사용하는시스템으로시장확대전망됨

[ 광역 와이파이개념도 ]

고주파 반도체 기술은 사용 대역폭과 사용주파수에 따라 기술의 난이도가 달라지고 주요

설계 이슈로는 고집적화 저전력화 고안정화 다기능화 등임 최근 응용 시스템 주요 분야가

기술이 고도화되고 복잡화되어 다중대역처리 MIMO CA 초고주파 대역 설계 광대역폭

처리 빔포밍등집적회로의개발이점점어려워지고있음

[ 고주파반도체분야 기술개발 동향 ]

주요분야 집적회로주요이슈

이동통신4G5G

bull다중대역처리

bullMIMO (Multiple InputMultiple Output)

bull CA (Carrier Aggregation)

bull mmWave의초고주파대역설계

bull수백MHz이상의대역폭처리

bull빔포밍설계

무선랜통신

광대역무선랜

bull다중대역처리

bullMIMO (Multiple InputMultiple Output)

bull 수백MHz이상의대역폭처리

bull빔포밍설계

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

협대역무선랜bull소형화를통한저가격화

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

IoT 통신bull소형화를통한저가격화

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

레이다

자동차용레이다

bullmmWave의초고주파대역설계

bull안테나설계

bull빔포밍설계

일반탐지 레이다bullmmWave의초고주파대역설계

bull빔포밍설계

고주파반도체

165

3 기업 분석

가 주요기업비교

인텔 인피니언 아날로그 디바이스 아비아컴 브로드컴 텍사스 인스트루먼트 등 글로벌

기업들이 2G3G4G 및 5G 이동통신 무선랜통신 자동차 레이더 사물인터넷 통신 등의

시장을주도

[ 2016년 반도체업체별매출액및 시장점유율-출처 Thomson Reuters Gartner ]

순위 업체명 매출액 (백만 달러) 시장점유율 ()

1 인텔 59486 159

2 삼성전자 40143 118

3 퀄컴 23507 45

4 SK하이닉스 14267 42

5 브로드컴 13240 39

6 마이크론 12585 37

7 텍사스인스트루먼트 11776 35

8 도시바 10051 30

9 NXP 9498 27

10 미디어텍 8697 26

인텔은 2017년 초 5G 이동통신용 모뎀칩 (코드명 골드 리지)과 이 모뎀칩과 쌍으로 붙는무선주파수(RF)칩 (코드명 모뉴멘탈 서밋)을 공개함 발표한 고주파 반도체 칩은 6GHz 이하

주파수대역과 28GHz 고주파대역을동시 지원하는것이특징

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

차량용 레이더는 머지않아 차량에 6개 이상이 포함될 것으로 전망되며 레이더 시장은 2016년2580만개에서 2021년에는 9200만개로확대될전망

레이더 칩 시장 1위인 인피니언에 따르면 유럽 북미 아시아 지역의 대부분 주요 레이더 시스템업체들에게 솔루션을 제공하고 있는데 2016년 회계연도에만 1200만개 이상의 77GHz 레이더 칩

부품을판매했다고밝혔는데이것은인피니언이지난 6년간의판매량을합친것보다많은 것임

기술개발테마 현황분석

166

[ 레이다칩시장점유율 (2015) ]

ST 마이크로 일렉트로닉스의 최신 77GHz 레이더 칩의 하나의 칩개 3개의 77GHz 트랜스미터와4개의리시버를통합함으로써기존보다작아졌고시스템설계를간소화할수 있도록구축했다고함

세계 각국은 고주파 반도체의 경쟁력이 전 산업분야 경쟁력의 핵심요소임을 인식하여

집중지원중

고주파반도체

167

국내중소기업사례

텔레칩스는국내휴대전화제조사에디지털이동방송 수신반도체 공급 및 다양한스마트폰모델들에탑재될방송수신용반도체개발

티엘아이는 디지털 회로 설계 및 Mixed 제품개발과 아날로그 회로 설계 연구를 통해 제품에최적화된우수한성능의아날로그 IP 개발 성공

이엠따블유는근거리무선통신핵심소재 페라이트시트를 연구개발하여상용화 아모텍은 3차원 구조 시뮬레이션 및 등가 회로 해석을 통한 다양한 고주파 제품 및 다기능 제품을평가및설계

기가레인 RF connector RF test components RF Adapter 제조및공급 업체 라온텍은 디지털 아날로그 고주파(RF) 전문기업으로 DBM용 칩이 주력 사업 및 신사업으로 4년간마이크로디스플레이를개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)텔레칩스 114154 100889 229 66 10 351

티엘아이 121347 72365 -180 -29 1 186

(주)이엠따블유 97760 53682 151 81 9 110

아모텍 359272 266596 -45 107 6 39

기가레인 152639 70397 149 -137 -15 50

(주)라온텍 6642 7707 -109 -180 -14 472

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

168

나 주요기업기술개발동향

국내고주파반도체산업의경우국내외어려운환경속에서도기술개발에매진함

팹리스 반도체 업체 에프싸아이는 LTE 스몰셀 기지국용 무선주파수 트랜시버 칩 개발에 성공함(201611) 이 트랜시버 칩은 전력증폭기 (PA)를 포함한 통합 칩 형태로 700MHz부터

27GHz까지 모든 LTE 주파수 대역을 지원하며 칩 두 개를 활용하면 LTE-A의 주파수 집성 (CA)

기술까지지원됨

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

국내기업들도 77GHz 레이더센서칩 개발에나섬

LG이노텍은 77GHz 밀리미터파를 이용해 전방과 측후방의 차량 위치와 거리 속도를 측정해주는레이더 모듈을 개발했고 만도는 2015년 77GHz 고대역 주파수를 활용하는 중장거리 레이더 센서

제품 상용화에성공했으며현대모비스도 77GHz 레이더센서를개발 완료함

한국전자통신연구원은 IoT에서 꼭 필요한 저전력 장거리 무선통신이 가능한 협대역

사물인터넷 (NB-IoT) 기술을 개발하고이를 이용해 국제표준 기반 단말 시제품을 제작했다고

밝힘 (2017)

NB-IoT 단말 시험장비와 호환성 테스트 검증이 완료됨에 따라 칩 제작 전 단계를 성공적으로검증한 셈으로 앞으로 RF (무선통신) 칩 (파이칩스(주)에서 설계)과 모뎀 칩 센서까지 통합 SoC로

초소형화할계획임

한국전자통신연구원 창업 기업인 뉴라텍은 15km이상 장거리 통신이 가능한 국제 표준

기반의저전력와이파이(WiFi) 칩을개발글로벌시장에진출한다고밝힘

개발된 칩은 국제표준 (IEEE 80211ah)에 맞춘 장거리 저전력와이파이칩으로 세계에서처음으로개발하여 와이파이 얼라이언스의 상호 운영성 테스트를 마치고 최종 제품의 성능 검증 및 개선

작업을거쳐 2018년 6월상용 칩셋을발표할예정임

새로운 칩셋은 사물인터넷 (IoT) 서비스에 최적화된 기술도 고속의 데이터 전송 속도를 유지하면서통신 거리를 대폭 늘림 15Mbps의 전송 속도를 지원하면서 전송 가능 거리는 15km나 됨 이

기술의 핵심은 1GHz 미만의 비면허 주파수 대역을 사용한 것으로 기존 광대역 와이파이 주파수인

24~5GHz대역에비해 멀리까지신호전송이가능함

고주파반도체

169

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

고주파반도체응용분야

고주파 반도체의 응용분야 중 가장 큰 응용처의 하나는 이동통신으로 특히 스마트폰이 대부분의비중을차지함

- 스마트폰은 이동통신 칩셋 무선랜 칩셋 GPS 칩셋 이동 방송용 칩셋 등이 모두 탑재되어 현재

단일 품목으론 가장 많은 고주파 반도체 집적회로 칩셋을 내장하고 있음 앞으로는 사물인터넷

시대를맞아향후 사물인터넷을연결하기위한기능까지포함한스마트폰이출시될것임

자동차분야에서도고주파반도체의비중이더욱 커지고있음- 차량용 레이더는 머지않아 차량에 6개 이상이 포함될 것으로 전망되며 레이더 시장은 2016년

2580만개에서 2021년에는 9200만개로 확대될 전망 자율주행 자동차는 향후 고주파 반도체의

가장중요한응용처중의하나가될 전망

사물인터넷 (IoT) 통신에서는 향후 2022년까지 29 billion의 기기들이 네트웍에 연결될 것으로예상되면서근거리원거리저속저전력통신 SoC의성장은폭발적일것으로예상됨

고주파반도체의대용량화 다변화및복잡화

5G를 탑재하게 될 이동통신 고주파 반도체는 3G4G 등에 대한 Backward Compatibility를지원해야할 것으로 예상됨 그러므로 다중 대역 MIMO CA 등의 구조가 지원이 되어야 함으로

향후 5G 무선 통신 송수신이 추가되면 집적회로의 규모가 대용량화되면서 상당히 복잡한 구조를

갖게 되어고밀도집적화기술과동작 안정성이관건이될것으로전망됨

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의 광대역 폭을 이용해 데이터를 고속으로 전송할 수 있어야 함 이를 위해서 고주파

반도체 칩의 설계 및 제작을 위해서는 고난위도의 소자 모델링 뿐만 아니라 회로 설계부터

패키징까지고주파수모델링을통한통합 설계가기술적이슈가될 전망임

차량용 레이다의 할당 주파수 대역은 24GHz 77GHz 79GHz 등이며 특히 장거리용 RF 반도체는화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 이수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

고주파 반도체를 위한 IoT의 네트워크 영역을 좀 더 자세히 살펴보면 크게 1 근거리 통신망 2저전력 장거리 통신기술 그리고 기존 셀룰러 네트워크등을 사용하는 방식으로 나눌 수 있으며

LPWA 분야에서향후고성장이예상됨

사물인터넷 (IoT)를 위한 통신 방식은 현재 LoRa LTE-M NB-IoT SigFox 등과 무선랜의80211ahaf등 여러 방식들이 존재하며 다변화 되고 있으며 이러한 시장에서 살아남기 위해서는

정확한 시장 분석을 통해 초저전력의 SoC 반도체 칩을 경쟁 우위로 제작하는 것이 관건이 될

것임

기술개발테마 현황분석

170

나 특허동향분석

분류 요소기술 설명

능동

소자

스위칭모드전력증폭기기술

짧은On시간과긴Off시간을갖는 펄스신호를사용하는

전력증폭기로서 D급 증폭기에해당하며 D급전력증폭기의장점은

전력을소모하는시간동안만 On상태로유지하여전체 효율을

높이는기술

고효율전력소자및 공정기술고전력고효율전력증폭기를개발하기위한전력소자 설계기술과

이를활용한반도체설계기술

고선형설계기술피드포워드방식과디지털전치왜곡선형화방식 Doherty LINC

EER 바이어스적응제어등 고선형성전력증폭기설계기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

출력전력 효율 선형성 열방출이며 특히소형화와신뢰성개선

등 휴대단말기의 PAM에적용되는모듈설계제작기술

저잡음수신기설계기술수신기에들어가는저잡음증폭기의최소잡음지수를얻도록

설계하는저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술피드포워드방식과디지털전치왜곡선형화방식 Doherty LINC

EER 바이어스적응제어등 고선형성전력증폭기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

30~300GHz인영역을밀리미터파주파수대역에서주로

화합물공정인 GaAs InP계를이용한 HEMT HBT소자공정기술을

이용한무선트랜시버설계제작기술

인체음향통신기술

인체를전송매질로하여음향신호를전송하는통신방식으로기존의

전기신호를통신하는방식에비해 손실이적고 초음파음향신호에

소리를전송할경우 나만의오디오신호를복원할수있는기술

Digital RF SoC 기술RF부품의교환없이 SW로 다양한RF를구현하기위한

기반기술로서 RF 기능을점차적으로디지털화시키는기술

MEMS 기반 IC 기술

MEMS공진기를포함하여MEMES 기술을활용한 CMOS

집적회로와단일칩으로제작하거나이를칩단위로패키지하여단일

모듈화한기술

수동

소자

FilterDuplexer

Filter는 특정대역만을통과시키는부품으로통과대역이외의

신호는차단시키는기능을하며 Duplexer는필터 두개를

합쳐놓은형상으로 2개의 트랜시버로안테나를공용하여서로

간섭없이신호를전송하는역할

DividerCombiner

입력된하나의신호의 power나 voltage를 여러개로분리하거나

(Divider) 여러개의 입력신호의 power나 voltage를하나로

결합(combiner)하는 장치

Coupler 입력신호를여러개의경로로분배하여주는장치

IsolatorCirculator입력신호의방향성을주어서신호가한쪽으로만진행하고다른

방향으로는진행하지못하게하는장치

On-chip Antenna신호를공기중으로방출하여전송하거나공기중에서들어오는

신호를검출하는장치

특화

고주파

Wave embedded RF IC 기술반도체칩의배선방식을기존의유선방식에서무선방식으로

변경하여 Tbps급 Interconnect를형성하는 RF IC 기술

Wave embedded 설계기술반도체칩의배선방식을기존의유선방식에서무선방식으로

변경하여 Tbps급 Interconnect를형성하는 IC 설계 기술

초소형 Tera Hertz 전자소자전자소자를기반으로 Tera Hertz급의 신호를발생하는초소형

Signal Source

Tera Hertz 센서기술 Tera Hertz 대역의전자파를감지할수 있는전자소자기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술Tera Hertz 대역의전자파를발생하여물체의영상을감지및

처리하는 SoC 기술

위성단말 SoC 기술위성으로도잘하는전파를수신하여정보를처리하는기능을

수행하는 IC 기술

고주파반도체

171

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

고주파 반도체의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

6 26 2 1 35

고효율전력소자및 공정기술

고선형설계기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

28 2 1 37 68DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

11 1 178 1 191특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

합계 45 29 181 39 294

국가별 요소기술별 특허동향에서 능동 소자 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

수동 소자 기술분야는 한국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

특화 고주파 기술분야는 일본이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 미국과 유럽이 상대적으로 적은

기술개발테마 현황분석

172

출원량을나타내고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

능동

소자

스위칭모드전력증폭기기술

TOSHIBA

NTT

KYOCERA

공공연구기관중심

고려대학교

한국전자통신연구원등

고효율전력소자및공정 기술

고선형설계 기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS기반 IC 기술

수동

소자

FilterDuplexer

TOTO

Mitsubishi Electric

NTT

공공연구기관중심

경북대학교 국방과학연구소

등

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화

고주파

Wave embedded RF IC 기술

TOSHIBA

Mitsubishi Electric

KYOCERA

대기업중심

아모센스 삼성전기

삼성전자등

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

능동소자기술분야주요출원인동향

능동 소자 기술분야는 TOSHIAB가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 NTTKYOCERA 등이많은 특허를보유하고있는등 일본회사들이주류를이루고있음

수동소자기술분야주요출원인동향

수동 소자 기술분야는 TOTO가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 Mitsubishi ElectriNTT등이많은특허를보유하고있으며일본회사들이주류를이루고있음

고주파반도체

173

특화고주파기술분야주요출원인동향

특화 고주파 기술분야는 TOSHIBA가 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는 MitsubishiElectri KYOCERA 등이 많은 특허를출원하고있는등 일본회사들이주류를이루고있음

기술개발테마 현황분석

174

고주파반도체분야의주요경쟁기술및 공백기술

고주파 반도체 분야의 주요 경쟁기술은 특화 고주파 기술분야이고 상대적인 공백기술은 능동

소자기술분야로나타남

특화 고주파 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 능동 소자 관련 기술들이 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

고효율전력소자및 공정기술

고선형설계기술

PAM (Power Amplifier Module) 기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

고주파반도체

175

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 능동 소자 기술과 수동 소자 기술은 주로 공공연구기관 중심으로

고주파 소자 소재를 주로 연구개발하고 있으며 특화 고주파 기술은 대기업 중심으로

연구개발하고있는것으로나타남

상대적으로 경쟁이 치열한 수동 소자 기술분야는 공공연구기관 중심으로 경북대학교

국방과학연구소 등이 고전력 저손실 송수신간 높은 격리도 특성 무선 통신 시스템용 수동소자

기술 마이크로유전체세라믹스조성물등고주파수동소자소재기술 등을 연구개발하고있음

경쟁이 가장 치열한 특화 고주파 기술분야는 대기업 중심으로 삼성전기 삼성전자 등에서 능동소자수동소자 통합 통신용 증폭 반도체 설계 기술 열전소자 기반 고주파 반도체 소자 냉각 기술 등을

연구개발하고있는것으로나타남

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

sect 소자 내구성 및 작동 신뢰성 향상 고주파 반도체 기

판기술

sect 방열성능향상을위한고주파반도체소재기술

고효율전력소자및공정 기술

고선형설계기술

PAM(PowerAmplifierModule)기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

sect 고전력 저손실 송수신간 높은 격리도 특성 무선 통

신시스템용수동소자기술

sect 마이크로 유전체 세라믹스 조성물 등 고주파 수동소

자소재기술

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

sect 능동소자 수동소자 통합 통신용 증폭 반도체 설계

기술

sect 열전소자기반고주파반도체소자냉각기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

기술개발테마 현황분석

176

중소기업특허전략수립방향및 시사점

고주파반도체분야의상대적인공백기술분야는수동소자관련기술로나타남

고주파반도체분야는차량용통신모바일통신등차세대통신시스템에유용하게적용될수있음 최종소자생산은대규모의 장치투자가 들어가는분야이기 때문에중소기업의참여가어렵지만 특정용도의소자를연구개발하여 OEM방식으로생산bull판매는가능한분야임

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 능동 소자 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 능동 소자 관련 기술은 고려대학교 한국전자통신연구원 등과 수동 소자 관련 기술은경북대학교 국방과학연구소 등과 기술도입 또는 공동으로 연구개발을 추진하는 것을 우선적으로

고려해볼 수 있을것으로판단됨

고주파반도체

177

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

고주파 반도체 기술과 관련된 기수을 연구하는 주요 연구개발 기관은 한국전자통신연구원

전자부품연구원 한국표준과학연구원등과그외기업들이있음

이들 기관 및 기업들에서 고주파 반도체와 관련된 연구는 주로 RFIC 기술 SoC 기술 등에 대한연구를진행하고있으며 이를 위한연구 인프라를구추하고있음

기관 연구내용

한국전자통신연구원

휴대이동통신용 RFIC 기술개발

무선랜 RFIC 기술 개발

IoT 통신용 RFIC 기술개발

자동차용레이다집적회로기술 개발

FCI(주)

2G3G4G Transceiver 개발

Mobile TV SoC 개발

Digital TV Tuners 개발

Electronic Toll Collection SoCs 개발

아이앤씨테크놀로지(주) Mobile TV Rx SoC for T-DMBISDB-T 개발

알에프코어(주) Amplifier Active Phased Array for Radar amp EW 개발

라온텍(주)

Micro display solution 개발

Mobile TV SoC 개발

Connectivity 개발

파이칩스(주) RFID SoC 개발

[ 고주파반도체기술 분야 주요연구 기관 현황 ]

기술개발테마 현황분석

178

나 연구개발인력

고주파 반도체 기술 분야는 한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원 등에서

주로연구개발을진행하고있음

기관 부서

전자부품연구원 ICT디바이스패키징연구센터

한국전자통신연구원 RF융합부품연구실

한국과학기술연구원 차세대반도체연구소

[ 고주파반도체기술 분야주요 연구 기관현황 ]

다 기술이전가능기술

한국전자통신연구원 Digital RF 기술

Mobile 커뮤니케이션 무선 통신에 적용될 기술로서 스마트폰 등 첨단 기기의 True DigitalConvergence를 위한 강력한 대안 기술로서 평가되며 칩 가격 및 단말 경쟁력 우위를 갖는 차세대

융합 단말기기응용확대가능

전자부품연구원 고집적고주파반도체기술

기존 CMOS 기술과 쉽게 결합이 가능한 고성능의 고주파용 수동소자 집적에 관한 기술로 과거CMOS 회로 구자파 적용시 발생되었던 수동소자의 전기적 손실 문제점을 획기적으로 극복 가능한

기술

한국과학기술연구원 스커미온기반차세대통신소자기술

스핀 구조체 스커미온을 차세대 초저전력 초고주파 통신 소자에 활용하는 기술로 미래 고성능전자기기의효율적통신을위한차세대소자개발을앞당길기술로평가받음

고주파반도체

179

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 고주파반도체분야 키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

RF

semiconductor

non-flat

4~5

1 Development testing and application of metallic TIMs for

harsh environments and non-flat surfaces

2 Dual three-dimensional and RF semiconductor devices using

local SOI

[ 고주파반도체분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

180

클러스터

02

RF

semiconductor

amplifier

4~5

1 Selecting an optimal structure of artificial neural networks for

characterizing RF semiconductor devices

2 Single-MOSFET DC thermal sensor for RF-amplifier central

frequency extraction

클러스터

03

RF

semiconductor

RF

application

4~5

1 Steps towards a novel cost efficient low weight LTCC

packaging technology for high-end RF applications

2 The dawn of the new RF-HySIC semiconductor integrated

circuits An initiative for hybrid ICs consisting of Si and

compound semiconductors

클러스터

04

RF

semiconductor

high power

8

1 High power integration for rf infrastructure power amplifiers

2 High-power RF semiconductor market to approach $1 billion

by 2012

클러스터

05

RF

semiconductor

metallic

8

1 Metallic thermal interface material testing and selection for IC

power and RF semiconductors

2 Metallic TIM testing and selection for harsh environment

applications for GaN RF semiconductors

클러스터

06

RF

semiconductor

IC

8

1 Hardware trojan detection in AnalogRF integrated circuits

2 Modeling of diamond field-effect transistors for RF IC

development

클러스터

07

RF

semiconductor

packaging

4~5

1 On combining alternate test with spatial correlation modeling

in analogRF ICs

2 Properly packaging RF semiconductors

클러스터

08

RF

semiconductor

fabrication

7~8

1 RF SEMICONDUCTOR DEVICE AND FABRICATION METHOD

THEREOF

2 RF semiconductor devices and methods for fabricating the

same

클러스터

09

RF

semiconductor

HySIC

7~8

1 The dawn of the new RF-HySIC semiconductor integrated

circuits An initiative for hybrid ICs consisting of Si and

compound semiconductors

2 The impact of on-chip interconnections on CMOS RF

integrated circuits

클러스터

10

RF

semiconductor5~6

1 Selecting an optimal structure of artificial neural networks for

characterizing RF semiconductor devices

2 Metallic TIM testing and selection for harsh environment

applications for GaN RF semiconductors

고주파반도체

181

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

플랫폼개발

집적회로검증플랫폼기술특허논문클러스터링

전문가추천

사물인터넷을위한 다중접속통신 플랫폼기술특허논문클러스터링

상용 SoC 개발

저전력집적회로설계기술저전력집적회로규격및

구조기술

저전력집적회로규격및구조 기술저전력집적회로규격및

구조기술

저전력 SoC 고도화및상용화기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 고주파반도체분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

182

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

플랫폼개발

집적회로검증플랫폼기술 집적회로설계및검증 위한플랫폼기술

사물인터넷을위한 다중접속통신

플랫폼기술IoT를 위한다중접속 통신플랫폼개발기술

상용 SoC 개발

저전력집적회로설계기술 저전력디바이스개발을위한 집적회로설계기술

저전력집적회로규격및구조 기술 저전력디바이스개발을위한 규격및구조기술

저전력 SoC 고도화및상용화기술 저젼력디바이스개발을위한 상용화기술

[ 고주파반도체분야요소기술도출 ]

고주파반도체

183

나 고주파반도체기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

184

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

[ 고주파반도체기술 분야핵심요소기술연구목표 ]

분류 핵심요소기술기술요구사

항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

플랫폼

기술

집적회로검증

플랫폼기술완성률() 80 이상 99이상

집적회로검증

플랫폼

기술개발

사물인터넷을위한

다중접속

통신플랫폼기술

완성률() 30 이상 70이상 99이상

사물인터넷을

위한 다중접속

통신플랫폼

기술개발

상용 SoC

개발기술

저전력집적회로

규격및구조 기술완성률() 90 이상 99이상

저전력

집적회로규격

및구조개발

저전력집적회로

설계기술완성률() 80 이상 99이상

저전력

집적회로설계

기술개발

저전력 SoC 고도화

및상용화기술완성률() 80이상 99이상

저전력 SoC

개발

기술개발테마현황분석

광학부품및기기

광학부품및기기

정의및 범위

렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품으로 모바일 기기 스마트 가전 및 IoT등에서사진 동영상촬영 사물인식등의용도에활용되는모듈및 이를 구성하는부품

카메라 모듈은 드론 웨어러블 디바이스 스마트 폰 ADAS 보안 의료 등에 적용되는 CCM을지칭하며 모듈을 구성하는 이미지 센서와 렌즈 모듈 IR-filter Package등의 개발 및 양산 기술

포함

정부지원정책

과학기술전략회의통해 9개의국가 전략프로젝트선정(2016810) 국가 전략 프로젝트 중 4개 분야인 자율차 스마트시티 가상증현실 정밀의료에서는 카메라모듈의사용이필수적인부품임

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내 카메라 폰 산업의 발달로 인한 카메라 모듈 기술

노하우축척으로인한글로벌시장선점

bull카메라모듈관련대부분의기술이국산화

bull광학설계및제조기술을갖춘인력확대

bull광학금형및렌즈생산인프라확보

bull자동화검사장비도입미흡으로생산력차질

bull상대적으로높은인건비

bull광학소재수입의존

bull액추에이터 IR 필터등은업체수가상대적으로제한적

bull화소수및기술방식은대기업이결정

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull드론웨어러블디바이스에적용되는새로운전방시장출현

bull미국에서는 후방카메라 블랙박스 등 자동차 안전규제를

위한법제화추진

bullADAS AVM AR HUD PGS 등과 같이 자동차의

뷰기능에서센싱기능으로확대적용

bullCCTV의의무설치법안으로수요증가전망

bullIoT와결합한다양한산업으로신규카메라적용영역확대

bull비교적낮은 진입장벽으로기업간경쟁 및 중국 기업의

추격

bull자동화장비도입으로인한생산단가상승

bull다수생산자로인한불명확한책임소재에대한우려

중소기업의시장대응전략

중소기업이 제조하는 카메라 모듈 및 부품 성능과 품질 향상에 따라 가격경쟁력을 통한 글로벌시장 선점

새로운렌즈생산 방식및새로운 OIS 기술등과같은신기술을적용한글로벌경쟁력강화

핵심요소기술로드맵

광학부품및기기

189

1 개요

가 정의및 필요성

렌즈를통해들어온이미지를디지털신호로변환시키는모듈및 이를구성하는부품

카메라 모듈은 크게 이미지 센서(Image Sensor)와 렌즈 모듈(Lens Module) IR-Filter Package등으로구성됨

이미지 센서(Image Sensor)는 빛을 받아서 전기 신호로 전환하는 소자로서 동작과 제작 방법에따라 다시 CCD(Charge Coupled Device)센서와 CMOS(Complementary Metal Oxide

Semi-Conductor)로 분류

렌즈 모듈(Lens Module)은 유리와 같은 투명한 재질을 구면이나 비구면으로 만들어서 사물에서오는 빛을 모으거나 발산시키면서 광학적인 상을 맺게 하는 것 일반적으로 플라스틱이나

유리렌즈를사용

IR-Filter는 올바른 색의 재현을 위하여 가시광선 이와의 빛을 걸러내는 기능을 하고 Package는반도체및 각종전자기기등을최종 제품화시키는공정에사용하며 COB COF CSP등이 있음

[ 카메라모듈의구조]

전세계 IT 산업과 대한민국 성장을 이끌어 오던 스마트폰 시장은 본격적으로 성숙기에

진입하여 스마트 폰 판매는 둔화되고 스마트 폰의 평균판매가격의 둔화 및 심화 되었지만

카메라모듈산업지속적으로성장하고있음

카메라 모듈 산업 시장은 2020년까지 168의 연평균 성장률(CAGR)을 보이며 510억

USD(587조원)으로 성장할 전망임 세부적으로는 카메라 모듈 조립 및 AF(Auto

Focusing)ampOIS(Optical Image Stabilizer)가 20 이상씩 증가할 것으로 기대됨

어플리케이션별로보면 자동차와산업용카메라모듈시장의확대가기대됨

기술개발테마 현황분석

190

카메라모듈의성장은고화소화 고기능화 다기능화 다양화가성장동력이될것으로예상됨

스마트폰의전면 후면 카메라모듈이고소화되고있음 AFampOIS 등 화질 개선을위한 부품이추가될전망 듀얼카메라등 새로운기능이채택될것으로전망 자동차드론ARVR 등 새로운기기의카메라모듈장착이늘어날것으로기대

카메라 모듈은 IoT(Internet of Things) 시대에 핵심 센서가 될 전망이어서 활용 가능성은

더욱확대될것으로예상

출처 IRS글로벌 2015

[ 카메라모듈의적용범위 ]

광학부품및기기

191

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

카메라모듈은사진및동영상촬영시 영상신호를전기신호로변환시켜주는기능을수행하는

IT기기의 필수 부품이며 이미지센서 렌즈모듈 AF액츄에이터 경통 IR필터 FPCB

커넥터등으로구성되어있음

이미지센서 (Image Sensor)

이미지 센서는 피사체 정보를 빛의 형태로 읽어 전기적인 영상신호로 변환해주는 장치임 즉 빛에너지를전기적에너지로변환해영상으로만드는데 카메라의필름과같은 역할을함

이미지센서는 응용 방식과제조 공정에따라 CCD 이미지 센서와 CMOS 이미지센서로 분류할수있음

카메라 모듈을 기본으로 채택하는 lsquo카메라폰rsquo의 폭발적인 수요증가에 따라 CMOS 이미지 센서는성장해 왔으며 초기 카메라폰에는 CCD 이미지 센서가 채택되는 경우도 많았으나 CMOS

이미지센서의 가격적 우위 저전력 소모 고집적화의 이점을 가지고 상대적으로 약점으로 꼽히던

Noize 저감의 기술적인 문제가 해결되면서 대부분의 카메라폰에 CMOS 이미지센서가 채택되게

되었음

카메라 모듈 부품중 이미지 센서는 중소 중견기업의 영역은 아니나 채택하는 센서에 따라 다른부품에중대한영향을줄수있는 부품임

렌즈모듈(Lens Module)

스마트폰 카메라용 렌즈는 카메라 모듈을 구성하는 부품으로 일반적으로 단품 렌즈가 아닌 경통에각각의특성을가진 몇 장의렌즈가조립된모듈 형태로공급되고있음

IT기기용 카메라 렌즈는 곡률반경이 일정한 구면 렌즈와 주변부로 갈수록 곡률반경이 늘어나는비구면렌즈로구분됨

렌즈의 중심부와 주변부에서 맺는 초점의 위치가 달라지는 구면수차(초점오류)를 극복하기 위해구면렌즈를여러장 사용할수 있으나비구면렌즈가적은 수의 렌즈로도구면수차극복이가능하고

초점의흐려짐과색분산이적으며주변부의시야흐림이없기 때문에비구면렌즈가더 많이사용됨

렌즈의 재질에 따른 구분을 해보면 유리와 플라스틱 렌즈로 나뉨 유리 렌즈의 강도와 선명도가 더좋고 플라스틱 렌즈의 초기투자비용이 많이 들어가지만 대량생산을 통한 원가절감이 가능하고 유리

렌즈 보다 더 얇고 가볍기 때문에 플라스틱 렌즈가 IT기기용 카메라 모듈에 주로 사용되고 있음

하지만 야외에서장시간노출되어있는카메라모듈인경우 유리렌즈를사용하고있음

렌즈 생산의 핵심요소기술은 광학설계기술 금형가공기술 조립생산기술 광학검사기술 등으로 나뉠수 있음 2000년대 이전에는 일본 업체들이 주로 비구면 유리∙플라스틱 렌즈를 공급했으나 현재는대부분국내업체들이자체설계를통해 생산하고있음

렌즈모듈의 렌즈 수량은 화소별로 다르나 일반적으로 5MP 4개 8MP 4~5개 13MP 5개 16MP6개의 렌즈로 모듈을 구성하며 화소수가 올라갈수록 렌즈 갯수를 증가시켜 구면수차를 개선시킴

이에 따라 높은화소일수록렌즈모듈생산난이도가높고생산 수율을안정화시키는것이어려워짐

기술개발테마 현황분석

192

AF액츄에이터(Auto Focus) + OIS(Optical Image Stabilizer)

AF액츄에이터(이하 AFA)는 카메라모듈을 구성하는 부품으로써 촬영 시 피사체를 확대하거나축소하여선명하게나오도록렌즈의위치를최적 초점위치에이송시켜주는자동초점구동장치임

최근IT기기들의 고성능화에 따라 카메라 모듈의 화소수나 기능이 디지털 카메라 수준으로 높아짐에따라 AFA의 채용률이증가하고있음 특히 고화소카메라폰에 AFA 탑재가빠르게증가하고있으며

OIS(손떨림방지) 기능이 추가된 AFA를 주요 스마트폰 제조사에서 하이엔드 스마트폰에 적용하기

시작했음

AFA는 크게 VCM(Voice Coil Motor) 엔코더(Encoder) 피에조(Piezo) 방식으로 나뉨 VCM방식은 Coil과 전자석을통해렌즈의상하 움직임을유도하며전류로제어를함

엔코더 방식은 위치센서(Hall sensor)를 통해 렌즈의 위치를 파악하여 정밀한 제어가 가능함피에조 방식은 압전체에 전류를 흘렸을 때 발생하는 상태 변화를 이용해 고정자와 회전자의

마찰력을통해렌즈를구동함

10MP 이상으로 화소수가 증가하면 기존 VCM 방식으론 구현이 불가능하다는 우려가 있었으나최근 13MP 16MP 카메라에 적용되는 AFA는 여전히 VCM 방식으로 생산되고 있음 다만 VCM

방식과 엔코더 방식의 장점을 결합하여 VCM에 자기 스프링과 볼을 적용한 새로운 VCM 방식으로

생산되고있음

카메라 모듈의 용도에 따라 고화소화가 진행될수록 AF 기능 탑재유무에 따라 이미지 품질의 차이가크게 나타나므로 AFA 탑재율은 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 특히 하이엔드 스마트폰에는

OIS 기능이적용된 AFA 장착이빠르게확대될것으로예상됨

블루필터(Blue Filter)

카메라 모듈 화소 수가 늘어날수록 이미지센서 픽셀 크기는 작아지고 빛 흡수량도 떨어짐 이때사진에는 색감이 짙어지는 광학적 왜곡도 발생하기 쉬움 사진에 파란 색감을 없애주고 전반적인

광학특성을높이는소재가바로 블루필터임

8MP 이상 카메라 모듈에는 광량을 높이기 위해 전면조사형(FSI Front Side Illumination)이미지센서 대신 후면조사형(BSI Back Side Illumination)이 쓰임 BSI 이미지 센서는 많은 빛을

받아들이지만 사진에푸른빛깔이생기는광학적왜곡이발생하고이를해결하기위해사용함

최근 블루필터의 중요성은 점점 커지고 있고 유리형에 이어 필름형 블루필터가 주목 받고 있음필름형은 01mm 두께로 기존 유리형보다 절반 이상 얇음 내구성도 뛰어나 최근 스마트 폰을

시작으로주요 IT기기용카메라모듈에채용되어있음

블루필터의 생산공정은 ① Blue Glass 조성설계②Glass 용융설계 ③Glass 정밀 가공 ④IR CutAR증착 ⑤Filter Chip 가공으로이루어짐

카메라 모듈의 기술적인 트랜드에 있어 다양한 어플리케이션으로의 적용이 빠르게 확대되어

있음 최근에는 스마트 폰에 적용되는 듀얼 카메라뿐만 아니라 헬리켐 액션캠 웨어러블

디바이스 자동차등의새로운분야로의시장확대도주목받고있음

카메라 모듈 분야 중 가장 두드러지는 분야는 휴대폰 분야임 카메라 폰은 2000년대 초반에개발되어 시장에 처음으로 출시되었으며 최근 기술 트랜드는 고화소고기능화 외에도 카메라 모듈의

박형화및 듀얼카메라기술이개발되고있음

광학부품및기기

193

드론과 카메라를 결합하여 통신기술까지 접목되어 실시간 중계도 가능한 헬리캠 보급의 확산뿐만아니라 로봇용 인공눈에도 적용되고 있음 드론에 적용되고 있는 기술트렌드는 촬용중 떨림을 잡아

줄수있는 OIS 짐벌외에도 AF와줌용 액츄에터성능개선기술이개발 되고 있음

자동차 분야에 적용되는 카메라 모듈은 초기에는 고급 차량을 대상으로 하는 후방 감시카메라용으로 일부 보급되던 형태에서 운전이 미숙하거나 위험을 대비한 중소형 차량에서의 전후방

감시 카메라를 채용하는 형태를 넘어 이제는 사방 측면을 보여주는 어라운드 뷰 모니터 차선이탈

방지시스템 운전자감시 시스템기술들이개발되고 있음

최근 이슈가 되고 있는 스마트 안경을 필두로 한 웨어러블 스마트 디바이스에는 AR(AugmentedReality 증강현실)적용을 위한 객체 인식용 카메라 모듈과 제스쳐를 인식할 수 있는 적외선 카메라

모듈들이저전력화기술들과어우러져개발되고있음

대분야 중분야 기술트렌드

카메라

모듈

스마트폰 고화소화 박형 듀얼카메라 등

드론 OIS 짐벌 고화소화등

자동차 ADAS DMS 적외선 광각 등

웨어러블디바이스 적외선(제스쳐인식) 소형화 저전력화등

[ 공급망관점 기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

194

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

카메라 모듈 산업은 이미 기존업체들의 경쟁이 치열한 분야이며 관련 시장도 이미 시장

점유율 경쟁이 완성되어가는 상태로 보임 최근 국내외 주요 시장이었던 휴대폰 시장의

성장정체에 따른 관련기업들의 실적 또한 조정이 이루어지기도 했음 따라서 향후

카메라부품산업및모듈산업에서의고객다변화및 사업다각화를구현될전망

카메라 모듈과 렌즈산업은 비교적 낮은 진입장벽으로 많은 업체들이 경쟁하고 있으며 물량

확보를 통한 규모의 경제가 중요한 경쟁요소로 작용함 한편 액츄에이터 IR 필터 등은

업체수가상대적으로제한적인편이며화소수및기술방식이경쟁력으로작용하는산업임

최근 전면카메라 듀얼카메라 확대 등으로 렌즈 수요가 증가할 것으로 보이지만 가격

경쟁력을 갖추기 위해 수율과 생산력을 확보가 중요함 따라서 생산력 확보를 위해

국내기업들은 생산설비 증설을 하고 있으며 가격 경쟁력을 갖추기 위해 해외로 사업장을

확대하고 있는 추세임 또한 휴대폰용 렌즈 모듈에 집중하고 있던 관련 국내기업들은

자동차용 카메라 렌즈모듈사업으로도 진출할 뿐만 아니라 다양한 산업으로 진출하고 있어

중장기적성장이가능할것으로판단됨

중저가 보급형 스마트폰의 전면카메라 확대와 급성장하고 있는 자동차용 카메라 시장의

확대로 시설 및 기술 투자가 이루어지고 있는 중이며 CCTV 설치 의무화 및 시설보안의

중요성이커지면서적외선카메라모듈산업과보안용카메라모듈산업의확대가기대됨

카메라 모듈 검사장비 산업은 휴대폰용 카메라 모듈 시장의 변화(고화소화 신규 기능추가

등)와 더불어 산업간 융합추세에 따른 비휴대폰용 이외의 자동차 의료기기 CCTV 드론

웨어러블등 다양한분야의카메라모듈시장확보로당분간지속적인성장이전망됨

광학부품및기기

195

(2) 산업의구조

전방 및 후방 모두에 산업파급효과가 큰 수준이며 국내 카메라모듈 기술은 글로벌 선도를

하고 있는 단계로 국내외 대기업에서 생산하는 이미지 센서를 제외한 나머지

부품산업분야에서는 국내기업이 시장이 선점을 하고 있고 중국 및 대만 기업으로부터 추격을

받고있는형태

후방산업 카메라모듈산업 전방산업

소재 생산 장비 검사장비렌즈모듈 IR-Filter Package

AF액츄에이터

자동차 스마트폰 가전제품

의료장비 웨어러블디바이스

교육 완구 IoT 국방 산업용

기계 보안

[ 카메라모듈분야산업구조 ]

전방산업은 IoT가 적용될 수 있는 모든 산업에 적용이 가능하며 최근 이슈가 되고 있는

자동차 스마트기능이 융합된 가전기기 의료장비 웨어러블 디바이스 교육 완구 국방

산업용기계분야등이존재

2016년 기준 카메라 모듈산업의 산업별 적용 비중은 휴대폰 30 테블릿 및 PC 카메라 12자동차 4 보안 11 의료 13 독립 카메라 27 기타로 3로의 비중을 차지고 하고

있음 향후 IoT기술의발전으로더많은 분야에적용될전망임

후방산업은 렌즈의 소재와 카메라 모듈 부품을 생산할 수 있는 생산장비 및 검사장비

산업분야가존재

자료 IC Insight

[ 카메라모듈 적용별비중 ]

기술개발테마 현황분석

196

시장조사업체 리서치인차이나에 따르면 2013년 스마트폰과 태블리PC등 모바일 기기에

들어가는카메라모듈시장에서국내기업의점유율(매출액기준)이사상최초로절반을넘음

LG이노텍이 23억 4000만 달러 168의 점유율을 기록해 3년 연속 1위를 차지했으며

삼성전기가 18억 9000만 달러(138)로 뒤를이었음

이 외에도 코웰전자(56)와 파트론51)등도 상위 10개 기업에 이름을 올렸으며

20위권에는캠시스 엠씨넥스 파워로직스등도포함됐음

이들 한국업체의 점유율 합계는 502로 2012년(409)보다 93 포인트 상승하면서

처음으로 50를넘었음

한국 다음으로 대만(188) 중국(98) 일본(95) 순으로 나타났음 특히 중국은

2012년 67에서 98로 31포인트상승해일본을제쳤음

한편 2013년 전 세계 카메라 모듈(CMOS) 매출액은 137억 1000만 달러를 기록했으며

리서친차이나는 본 자료 발표 당시(20146월)에 2014년 연간 실적을 전년대비 67

증가한 146억 3400만 달러규모로전망했음

이어 2015년 155억 1800만 달러 2016년 160억 6600만 달러로 늘어날 것으로

리서치인차이나는예상했음

한편 1위 LG이노텍은 카메라모듈 생산 10년 만에 누적판매 10억개를 돌파했음 2015년

5월 말까지 약 10억 4000만개를 판매했음 동사는 2005년 카메라 모듈 첫 출하 후

2013년 초 누적판매 5억개를기록한데이어 2년만에 5억개를추가했음

LG이노텍은 2014년에만 카메라모듈 2억 4000만개를 판매했고 이는 하루에 66만개를

판매한 것임 동사 카메라모듈 제품별 비중은 2015년 1분기 기준 800만 화소급이 81를

차지하고있으며 1300만 화소이상의고화소제품비중은 8임

LG이노텍은 2014년에만 카메라모듈 2억 4000만개를 판매했고 이는 하루에 66만개를

판매한 것임 동사 카메라모듈 제품별 비중은 2015년 1분기 기준 800만 화소급이 81를

차지하고있으며 1300만 화소이상의고화소제품비중은 8임

카메라모듈은 앞서 기술한 분야 이외에도 다양한 분야에 적용되고 있지만 현재 카메라폰

분야가차지하는비중이전체시장대비 41로압도적인것으로나타나고있음

한국투자증권 자료에 따르면 스마트폰 부품 제조원가 중 카메라가 차지하는 비중은

고가middot중가 모델과 저가 모델의 비중이 다소 차이가 있지만 각각 68와 60를 차지하는

광학부품및기기

197

것으로나타남

고가 모델에서는 카메라 제조원가는 후방카메라(8MP)가 9달러 전방카메라(2MP)가 35달러 총125달러로 총고가모델 제조원가인 18328달러대비 68를차지하고있는것으로나타남

중가 모델에서의 카메라 제조원가는 후방카메라(8MP)가 7달러 전방카메라(VGA)가 1달러 총8달러로 총 중가 모델 제조원가인 10147달러대비 68를차지하고있는것으로나타남

저가 모델에서는 전방카메라가 없으며 후방카메라(2MP)가 35달러 총 저가 모델 제조원가인5823달러 대비 60를차지하고있는것으로나타남

카메라모듈의 각 부품 원가는 이미지센서 50 렌즈 16 PCBFPCB 16 IR필터 6

액츄에이터 5등으로 구성됨 카메라 모듈 산업은 기반이 어느정도 갖추어진 산업으로써

부품업체간경쟁이치열하고중국 대만의기업들로부터추격을받아오고있음

자료 SK증권

[ 카메라모듈 적용별비중 ]

기술개발테마 현황분석

198

카메라 모듈의 전방산업은 소재 생산 장비 검사장비 등이 있으며 카메라 모듈 광학계의소재 산업은 일본을 비롯한 미국 독일이 우세하며 대부분 국내기업들은 수입에 의존하고

있는실정임

광학렌즈 및 이를 생산할 수 금형의 초정밀 가공이나 광학 코팅 장비 등 관련 생산 장비산업 또한 일본을 비롯한 미국 독일이 우세하며 최근 국내 기업인 대호테크에서 유리렌즈를

성형할 수 있는 GMP(Glass Molding Press)를 생산하여 렌즈를 생산하는 국내외 업체에

공급하고있음

카메라 모듈 검사장비는 시장에서 점차적으로 인건비 상승과 자동화 시스템에 대한 니즈증가로 인해 Semi-Auto 장비에서 Full-Auto 장비라인으로 변화되어 가는 추세이며

카메라모듈의 자동화 검사장비를 만들기 위한 핵심요소기술은 영상처리 보드 개발기술

영상처리 소프트웨어 개발기술 자동화 장비에 대한 설계 기술 등이며 국내 기업이 선전을

하고있는실정

전방산업으로써는 웨어러블 스마트폰 디바이스(ARVR) 자동차 가전제품 의료장비 교육완구 IoT 국방 산업용 기계 보안등이 있으며 각 산업별 IoT와의 융합으로 인해

카메라모듈의 사용은 선택이 아닌 필수로 자리 잡고 있음 각각의 산업에서 카메라모듈의

개발은 카메라모듈 전문기업에 전적으로 의존하고 있는 실정이며 카메라모듈 생산

전문기업들의치열한경쟁이예고됨

스마트폰

듀얼 카메라 시장이 급격히 성장할 것으로 보이며 듀얼 카메라 탑재에 따른 카메라 모듈의대당 탑재 수 증가(18개rarr28개)로 2019년까지 글로벌 핸드셋 카메라 모듈 수요가

594억개로확대될것으로예상함(2015~19년 CAGR 130)

차량용카메라모듈

향후 차량용이 카메라 모듈 시장의 성장을 견인할 것으로 예상되며 차량용 카메라 모듈은모바일 카메라 모듈 대비 3~10배 가량 비싸기 때문에 자동차에 카메라 모듈이 적극적으로

탑재된다면 모바일 카메라 모듈 시장을 넘어설 것으로 전망함 궁극적으로

첨단운전자보조시스템및자율주행관련의주요센서를카메라모듈이담당할것으로예측됨

광학부품및기기

199

드론IoT

드론용 카메라 시장은 아직 항공 익스트림 제품 업체 등이 선점하고 있지만 모바일을 통한카메라모듈기술력축적을고려시국내업체들의드론시장진입은용이할것으로판단됨

또한 IoT 시장의 기대성이 카메라모듈 수요 증가에 매우 긍정적 요인 됨 이들의 주요 사업모델은 전용 센서 카메라를 설치해 외부 침입 시 스마트폰 등으로 통지하고보안업체의출동

서비스를제공하는것임

웨어러블CCTV

아직은 웨어러블 기기에 카메라가 탑재되는 비중은 미미하지만 향후 HMD 기기 및 스마트워치를 통해 생활 기록을 남기고 싶어하는 니즈가 커질 것으로 전망됨 CCTV도 아직 가격

측면에서 개선될 여지가 많지만 네트워크화 디지털화 등으로 기술력이 빠르게 전환되면서

고해상도제품에대한수요가증가하고있음

자료 IHS

[ 카메라모듈 분야별이미지센서소비량전망및이미지센서 CAGR 성장률 ]

기술개발테마 현황분석

200

나 시장환경분석

(1) 세계시장

2016년 광학부품 및 기기의 세계 시장 규모는 4223억 달러이며 2021년 1조 533억

달러에이를것으로전망

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 422315 507988 609585 731502 877803 1053363 20

출처 Optech Consulting 2013 ltPerspectives of Laser Processinggt KISTI재구성

[ 광학부품및 기기분야의세계시장규모및전망 ]

어플리케이션별로 보면 자동차와 산업용 카메라 모듈 시장의 확대가 예상됨 생산부터

장착되는 차량 내부용 제품과 블랙박스 등 에프터마켓(After Market) 시장 모두가

확대되면서연평균 216성장할전망임

CCTV 등 보안(206) 드론 장착용 카메라(240) 등도 평균 성장률을 넘을 것으로

기대됨 스마트폰과 태블릿PC의 성장률은 무선기기의 전체 성장률인 43에는 미치지

못하지만지속적인시장확대가될 것임

자료 Yole

[ 소형카메라모듈시장 부문별규모 및 성장률 ]

시장 조사 기관인 TSR에 따르면 듀얼 카메라 시장 규모는 2018년 43억대로 성장해 전체

스마트폰시장의 205에이를전망

광학부품및기기

201

자료교보증권리서치센터

[ 듀얼카메라시장 ]

시장 조사 업체인 야노경제연구소의 경우 ADAS용 부품 시장이 2014년 2629억엔(약

24조원)에서 2020년까지 연평균 25 성장하며 9038억엔(약 81조원)에 달할 것으로

전망하고있음 특히센서부품별로는카메라가연평균 37로가장높은성장세를나타내며

2020년 3347억엔(약 3조원)까지 시장 규모가 확대되며 카메라 센서가 ADAS용 부품

시장의성장을견인할것으로예측하고있음

자료교보증권리서치센터

[ 차량용이미지센서시장전망과차량용카메라용도별점유율전망 ]

드론 시장에서 카메라 모듈은 선택이 아닌 필수가 되고 있음 미국 방산 컨설팅 업체인 Teal

Group은 세계 드론시장이 2014~23년 연평균 10 이상 성장해 2023년에 규모가

125억달러에 달할 것으로 보고 있음 다른 조사업체인 BI 인텔리전스는 민간 드론 시장

규모가 지난해 5억달러에서 2023년 22억달러로 연평균 20 이상 성장을 전망하고 있음

다만향후민간드론의상용화속도에는각 국의규제여부가큰영향을미칠것으로보임

기술개발테마 현황분석

202

자료교보증권리서치센터

[ 세계 드론시장 추이와전망 및 민간용드론 시장 규모전망 ]

현재 생체인식의 대중화를 이끌고 있는 비광학 지문인식이 향후에는 홍채 얼굴 정맥인식 등

광학기술이 필요한 생체인식 시장으로 빠르게 전환될 것으로 기대되기 때문에 생체인식 시장

성장에 따라 카메라 모듈 시장 확대도 가능할 전망임 미국의 시장조사기관 AMI에 따르면

2020년이 되면 모든 스마트폰이 생체인식 기능을 갖출 것이며 이 시장의 규모는 연평균

67씩성장해 4년 후 346억 달러에이를것으로전망

자료 AMI

[ 글로벌생체인식시장전망 ]

웨어러블 기기 시장은 지속적인 성장 추세를 보일 것으로 전망되고 있음 시장조사기관에

따르면 웨어러블 기기 시장 규모는 올해 101억대에서 2019년 156억대로 연평균 15

가량 성장할 전망 웨어러블 기기는 이제 얼리어댑터만 사용하는 단계에서 많은 사람들이

관심을 보이는 단계로 진입하는 것으로 보임 대부분의 웨어러블 기기들이 팔찌 형태의

건강기록 측정(센서 중심)에 편중돼 차별화가 적고 킬러 콘텐츠가 부족하다는 점은 여전히

문제점으로남아있음

광학부품및기기

203

자료교보증권리서치

[ 글로벌웨어러블기기판매추이와전망 ]

(2) 국내시장

국내 카메라모듈 시장의 동향은 세계 스마트폰 시장 성장률 둔화에 따라 신사업 진출에 보다

많은 자원을배분한 것으로 판단됨 그 간 안정적인 실적을바탕으로지속적인신기술 개발을

했던 카메라 모듈 업체들의 경우 점차 신제품에서 가시적인 성과를 나타내기 시작할 것으로

예측

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 52766 63993 77431 93691 113366 137173 213

출처 LED 및 광IT 전략기술로드맵(지식경제부 2009) 2012 한국광산업진흥회 및 KISTI STrategies UnlimitedGBI

Research 2011을바탕으로추정

[ 광학부품및 기기분야의국내시장규모및전망 ]

과거 스마트폰 시장 성장세 둔화에도 과거 전면 카메라 탑재에 따라 대당 모듈 수가 두 배로

증가했던 것과 같이 듀얼카메라의 출시로 국내시장에서 탑재 카메라 모듈 수의 지속적

증가는확실해 보임 또한차량부문에서도국내 자동차메이커에서카메라모듈 수요 증가의

가시성은 매우 높은 편임 후방 카메라 모듈이 적극적으로 탑재되고 있고 일본에 이어 국내

역시 사이드미러 의무 장착 규제가 철폐되며 사이드카메라 탑재가 확대될 것으로 예상되기

때문임

또한 카메라가 4개 이상 탑재된 AVM (Around View Monitoring)이 기존 고가 차량에서

중저가 차량으로 확대 적용될 가능성이 높고 향후 자율주행 기술에도 다수의 센서 카메라

모듈 탑재가 확실시 됨 또한 현실로 다가오고 있는 ARVR 관련 기기 드론 로봇에도

기술개발테마 현황분석

204

사람의눈의역할은카메라모듈로할수밖에없음

일부국내스마트폰카메라모듈업체들은수년전부터카메라의적용확대를대비하여수익의

일정 부분 이상을 RampD 비용으로 지출하여 최근 들어 가시적인 성과를 보이는 업체들도

나타나고있음

최근 카메라모듈의 후발 업체인 나무가의 3D 센서 모듈은 IT 기술의 진화 방향 및 적용

Application의 무궁무진함으로 주목을 받고 있음 국내 카메라 모듈 업체들은 현재 타

어플리케이션에대한공격적인연구개발을진행중에있음

(3) 무역현황

광학부품 및 기기 관련 품목의 무역현황을 살펴보았으며 수출량에 비하여 수입량이 급격히

감소하는추세

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 58로 증가하였으며 수입금액은 shy11로감소한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년(-009)부터 rsquo16년(002)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화상태로

국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 광학부품 및 기기의

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 2188294 2455079 2420249 2466238 2609279 58

수입금액 2644041 2821361 2733275 2545691 2517688 -11

무역수지 -455747 -366282 -313026 -79453 91591 -

무역특화지수 -009 -007 -006 -002 002 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 광학부품및기기 관련 무역현황 ]

광학부품및기기

205

다 기술환경분석

스마트폰이 급속도로 확산되고 고사양화 되면서 스마트폰 카메라가 기존의 디지털 카메라를

빠르게 대체하였기 때문에 지금까지 카메라 모듈 성장을 이끌어 온 것은 스마트폰 시장임에

분명함 스마트폰에서 확보된 카메라 모듈 기술이 타 산업으로 빠르게 확대될 가능성이

커지고 있으며 카메라 모듈 공정기술과 개발력 축적된 노하우를 바탕으로 향후 비모바일

분야인 TV 냉장고 에어컨 청소기 등의 가전제품 자동차 감시카메라 의료기기용 카메라

등이새로운성장동력이될 전망임

사물을 인지하는 여러 방식 중 카메라 모듈이 눈 역할을 할 수 있다는 점은 향후 적용

범위가매우넓다는것을뜻하고 카메라모듈기술개발의다양성이매우넓다는것을뜻함

고화소화

2000년 전후 카메라가 장착된 휴대폰(1999년 5월 교세라 VP-210 2000년 7월 삼성전자

SCHV200)이 나온 이후 최근까지 휴대폰에 탑재되는 카메라의 사양은 계속해서 상향 되고

있음

카메라폰 초기 모델만 하더라도 휴대폰으로 35만 화소에 20장이나 촬영이 가능하다며

이슈가 되었었고 2003년 하반기에는 휴대폰 업체들간 Mega(백만화소)급 카메라폰의 lsquo최초

출시rsquo 타이틀을거머쥐기위한경쟁이있었음

2010년 이후 스마트폰의 보급이 본격화되면서 카메라 모듈의 화소 경쟁은 본격화되었고

통신기술이 2G에서 3G로 급속히 발달함에 따라 사진이나 동영상 등 큰 용량의 데이타를

비교적 쉽게 송수신 할 수 있게 되면서 당시 고화소로 여겨진 5MP 카메라를 적용한

신제품을스마트폰업체들이앞 다퉈출시했음

Facebook 등 SNS(Social Network Service)의 확산은 카메라 모듈 화소수 증가에

영향을미쳤으며 전면카메라모듈채택이늘어나는원인이되었음

자료 IHS

[ 스마트폰후면카메라화소수비중과스마트폰전면카메라화소수비중 ]

기술개발테마 현황분석

206

고기능화

소비자들이 스마트폰 구매시 중요하게 고려하는 점 중에 하나가 카메라 성능이 되었음

비슷한 성능이라면 두개의 기기를 들고 다닐 필요가 없고 언제어디서나 간편하게 이미지를

기록하고 SNS를 통해 사진도 공유할 수 있기 때문에 스마트폰 카메라 성능이 개선되면서

디지털카메라를대체하고있음

최근 스마트폰 카메라 모듈에 급속히 채택되고 있는 기능이 AF(Auto Focus)와 OIS(Optical

Image Stabilizer 손떨림 보정)임 보다 나은 성능을 내기 위해 국내외 대기업뿐만 아니라

중소중견기업에서활발하게개발경쟁에참여하고있음

OIS는 사용자의 손떨림을 감지하여 렌즈를 떨림의 반대 방향으로 이동시켜 이미지가 흔들려

번지게 되는 것을 방지하는 기술임 스마트폰 업체 중 하이엔드 스마트폰 카메라에 OIS

기능을 처음으로 적용한 것은 2014년 2월 LG전자의 G-Pro2 였고 이후 삼성과 애플도

하이엔드 스마트폰 카메라에 OIS를 채택하고 있음 OIS가 채택된 스마트폰 카메라 모듈은

2015년 109에서 2019년 328까지비중이증가할전망임

2016년 출시한삼성전자의갤럭시 S7의 카메라 모듈은 전면 5메가픽셀 후면 12메가픽셀임

전작인 갤럭시 S6보다도 낮은 화소임에도 불구하고 듀얼 픽셀 이미지센서를 적용하면서

어두운 저조도 환경에서 빠르게 움직이는 피사체에도 흔들림 없이 정확하게 초점을 맞추고

선명한 이미지를 확보할 수 있게 되었음 향후에도 다양한 시도로 스마트폰 카메라 모듈

성능이고기능화될것으로기대됨

자료미래에셋대우리서치센터

[ 스마트폰카메라의 OIS 채택비율 ]

광학부품및기기

207

스마트폰(듀얼카메라)

스마트폰 카메라 추세는 물리적으로 분리된 두 개의 카메라를 장착 중 하나는 듀얼 카메라

임 결합하는 방식에 따라 각기 다른 화소를 가지거나 같은 화소수를 가지는 2중 3중 혹은

4중 결합을할수있어렌즈모듈의업계에매출이늘어날전망임

위상차 AF의 기능을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 피사체의 거리를 측정하여 DSLR(DigitalSingle Lens Reflex) 카메라의 대표적 장점인 인아웃 포커싱도 정밀하게 촬영할 수 있고

다초점으로 사진을 찍을 수도 있음 이것으로 인해 보급형 DSLR 카메라 시장 부분 잠식도 가능할

전망임

듀얼 카메라를 채용함으로써 스마트폰 카메라 모듈의 고질적인 문제로 지적 되었던

lsquo카툭튀rsquo(스마트폰에서카메라가튀어나온 모습)를 해결할수있을 전망임

LG전자는 V10 전면 G5 후면에 듀얼 카메라를 적용하여 일반 스마트폰 카메라 보다 17배 넓게촬영이가능하도록하였음

Huawei ZTE 증 중국 업체도 적극적으로 듀얼 카메라 모듈을 채택하고 있고 Apple도 차기 일부모델에적용할것으로예상됨 삼성전자도채택을더이상 미루기는어려울전망임

두 개 이상의 카메라 사용으로 원근감 인식이 가능해졌기 때문에 한 개의 카메라는 근거리

다른 카메라는 원거리에 초점을 두어 두 각도에서 이미지 정보를 얻을 수 있음 이에

아웃포커싱(피사체를두드러지게하는기능)을 통해피사체와배경을 대상으로다양한 효과를

구사할 수 있음 또한 사물 간의 거리를 표현한 Depth map 작성이 가능해져 3D를 구현할

수 있고 이를 통해 안면 인식 증강가상현실 등에 활용 가능할 것임 듀얼 가시광선

카메라에 적외선 Indepth 센서 카메라가 접목되어 하이브리드 형식의 AR카메라로 진화할

것이 유력시 됨 적외선은 Indepth 센서 외에도 물체의 온도를 측정할 수 있기 때문에

사람과사물을인식해낼 수 있을것임

자료미래엣세대우리서치센터

[ 듀얼카메라비율 ]

기술개발테마 현황분석

208

웨어러블디바이스(ARVR)

ARVR Device의 경우 대당 최소 1개 이상의 카메라 모듈이 필요하며 2017년부터 관련

카메라 시장 확대가 예상됨 우선 AR Device 중 가장 보편적인 Video see-through

HMD인 경우(Optical See-through는 제외)에는 실제 세계에 대한 영상을 획득하기 위해

HMD에 1개 이상 카메라가 별도로 설치되어야 하고 AR을 위한 동작 인식 및 객체인식을

위한카메라모듈이별도로필요함

눈동자로 화면을 제어할 수 있어 편의성이 크게 증대되기 때문에 향후 HMD 내에

Eye-tracker(눈동자 감지 기술)의 사용이 증가할 것으로 기대됨 이러한 기술은 시선을 통한

메뉴 선택이나 방향 이동 가상 공간 내 캐릭터와 눈을 마주 보는 등 다양한 시선 입력이

가능하도록 함 또한 초점이 맞추고 있지 않은 주변환경을 구별해 내어 해상도를 차별화할

수 있다는 점에서 콘텐츠 용량을 크게 낮출 수 있음 Eye-tracker의 핵심이 적외선 카메라

기술이며 실제스타트업기업 FOVE는 Eye-tracking 기술을 VR 기기에도입하기도했음

VR 대중화를 위해서는 하드웨어뿐만 아니라 콘텐츠 확보도 중요하며 VR용 동영상 제작을

위해서는 특별한 카메라인 360도 카메라 기술이 필요함 기존에는 역동적인 스포츠 장면을

포착하기위한 보조 도구로 사용됐지만최근 많은업체들이 VR용으로출시하고있음 360도

카메라의 경우도 1개 이상의 카메라 모듈이 탑재된다는 점에서 보급 가속화 시 카메라 모듈

수요증가에기여할것임(고프로 lsquo오디세이rsquo 카메라 16개)

자동차

차량용 카메라는 현재까지 운전자가 모니터에 표시된 화상을 보고 판단하는 View 카메라를

중심으로 시장이 형성되었으나 향후에는 카메라로 찍은 화상을 화상 처리해서 정보를

분석해 운전자에 대한 경고나 제어를 하는 Sensing 카메라 장착이 빠르게 증가할 것으로

예상됨 이는 각 국 NCAP(New Car Assessment Problem)의 가산점 대응 준비 최근

대중차 메이커들의 ADAS(Advanced Driver Assistance System)에 대한 대처의 적극적인

전개등에기인할것으로사료됨

특히 ADAS의 부품 중 카메라 이용이 확대되면서 빠른 수요 증가와 종류 다양화가 가능할

것으로 예상됨 이는 2013~18년 내 유럽 NCAP의 가산점 대상이거나 검토 중인 ADAS가

AEB(Autonomous Emergency Braking 긴급제동시스템) LDW(Lane Departuer

Warning 차선이탈방지) LKA(Lane Keeping Assist 차선유지보조) 등이기 때문에 타

센서보다 카메라로의 대응이 용이함 즉 NCAP의 가산점 취득을 위해서는 차량용 카메라

탑재가필수적인환경임

광학부품및기기

209

이에 ADAS 센서 중 카메라 수요가 가장 많을 것으로 예측되며 이는 낮은 가격과

카메라만이 제공할 수 있는 물체 판독 기능 때문임 차량용 소형 레이더는 야간이나 악천후

상황에서 사용이 가능하고 측정거리가 길어 카메라를 보완하는 역할을 할 것으로 사료됨

또한 카메라 모듈은 단일 센서로 성능도 우수하기 때문에 일정 요건을 갖춘다면

카메라만으로도 충돌 방지 기능 실행이 가능해 카메라를 사용한 AEB가 널리 보급될

전망이며스트레오카메라기반 AEB인 Subaru의 lsquoEyeSightrsquo는 기능평가에서최상위수준임

최근 사이드미러와 룸미러를 카메라와 모니터로 대체한 미러리스 차량의 개발이 이슈가 되고

있음 사이드 카메라는 시야 확보와 공기저항을 줄이는 장점(공기저항 7darr 연비 22darr)이

있기 때문에 강화되는 환경 규제를 고려 시 보급 속도가 빠를 것으로 판단됨 이에 따라

일본을 시작으로 각 국의 법개정이 예상되고 카메라를 이용한 모션 감지(BMW lsquoAir Touchrsquo

DSM)나 안면인식(Door 개폐) 등을이용한편의장치의확대도전망

생체인식

핀테크 시대(비대면 서비스가 증가)의 결제 활성화 IoT기반 서비스 헬스케어 시장 확대는

지문인식 이상의 보안성을 갖춘 생체인식 시스템이 요구되고 있음 지문인식이 40여가지의

패턴을 감지한다면 홍채인식은 260여가지의 패턴을 감지하기 때문에 현존하는 생체인식

기술 중 보안성이 가장 뛰어난 기술 중 하나는 홍채인식임 지문인식과 홍채인식을 함께

적용하면그 보안성은더욱극대화될수있어기술개발에활기를띄고있음

최근 시장에서는 삼성전자가 삼성페이 결제 등을 위한 홍채인식 기능을 갤럭시 노트7에

탑재하여 각광을 받아바 있으며 현재 삼성전자는 3개의 카메라 렌즈를 이용해 홍채

이미지를 포착하는 홍채인식시스템 특허를 출원한 상태임 또한 중국의 알리바바는

얼굴인식을 활용한 결제시스템 lsquo스마일 투 페이rsquo 올해 초 얼굴인식 인공지능 업체

lsquo이모션트rsquo를 인수한 애플의 행보는 향후 얼굴인식 기능을 갖춘 스마트폰 출시에 대한

기대감을높이고있음

홍채인식뿐만아니라타 생체인식에서도카메라모듈의수요증가가가능할전망

일본 금융권에서 주로 사용되는 정맥인식 기술의 경우 적외선으로 혈관을 투시 촬영한 후CMOS센서또는 CCD카메라를거쳐디지털영상으로옮기는방식

지문인식도가시광선에반사된지문영상을획득하는광학방식이다양한분야에적용 되고있음 얼굴인식은 2D수준의 이미지 감지를 넘어 3D 열적외선 방식을 통해 보안성과 인식률을 높여가고

있음

향후에는 스마트폰뿐 아니라 은행의 ATM 데스크탑 PC 병원 회사 학교 공항 등 본인

확인이 필요한 곳 어디서나 생체인식 시스템이 배치될 것으로 전망되며 그 시스템 안에는

카메라모듈이탑재되기때문에카메라의수요증가는필수적임

기술개발테마 현황분석

210

3 기업 분석

가 주요기업비교

Sony가 이미지센서 확대를 위해 중저가 비중을 늘리면서 신흥국 스마트폰 수요를 적극

흡수한다는 계획을 발표함 Sony가 기능을 한정한 1300만 화소와 800만 화소 고화질

이미지센서중저가상품을개발했음

Sony는 약 1500억엔을 투자해 2016년 9월까지이미지센서월 생산능력을지금보다 45

늘림 방침임 300mm 웨이퍼 월 87000장을 생산할 수 있으며 생산증대 부분은 대부분

중저가제품을생산할것으로전해짐

Sony는 자율주행차사업에도진출하였음 동사는 로봇카 회사인 ZMP의 지분 2를 1억엔에

인수했음 ZMP 인수 이유는 전 세계 자동차 판매량이 1억대를 넘는 수준으로 스마트폰

시장과는 수량에서 비교가 되지 않지만 자율 주행차의 경우 최대 카메라가 10개까지 사용될

전망임

OmniVision은 고성장 시장을 리드한다는 전략으로 업계 최초의 13인치 1600만 화소

이미지센서인 OV16880을 발표했음 이 센서는 1600만 화소(4672 x 3504화소)

이미지를 초당 30 프레임(FPS)으로 담아낼 수 있으며 전체 해상도에서의 연사 사진과 제로

셔터지연을가능케함

Toshiba가 소형이미지센서에서고화질을구현하는 lsquo무한고화질rsquo 기술을발표했음 무한고화질

기술은 사진을 여러 매 연속촬영한후 이를 합성 노이즈가 적은 고화질이미지를만들어내는

기술이며 흔들림 검출 기능이 적용돼 사진의 흔들림도 줄어들고 합성시간도 단축함 또한

이것으로 인해 피사체의 윤곽을 더욱 선명하게 표현하는 효과도 발생 이 기술을 사용하면

소형 이미지센서로도일반 디지털 카메라수준의 고화질을만들어낼수 있고 향후 스마트폰

태블릿은물론차량카메라와내시경에이르기까지다양한분야에적용할방침

Toshiba는 산업용 HD(1080P) CMOS 이미지 센서와 20MP CMOS 이미지센서를 2015년

4월부터양산하고있음

ON Semiconductor는 비디오 보안 카메라용 고성능 CMOS 이미지센서를 출시하였고

트루센스 이미징 인수와 앱티나 이미징 인수를 통해 스마트폰 태블릿 랩탑 게임기

웨어러블 디지털 카메라와 같은 선도적인 소비재 전자기기와 자동차 감시 비디오

컨퍼런싱 스캐닝 의료용산업에진출한다는계획

Sharp는 0룩스 환경에서 컬러 촬영이 가능한 차량용 카메라 모듈을 개발하였음 Sharp의

차량용 카메라 모듈은 현재 미국 대형 제조사가 채용하고 업체에서 높은 점유율을 차지하고

있음 하지만 타사에 센서 공급에 머물고 있으며 모듈 제품 제안 강화하기 위해 전문 영업

조직설치도검토중에있음

광학부품및기기

211

Cannon은 2015년 2월 세계 최고 1억2천만 화소의 CMOS 이미지 센서를 일본 카메라

전시회에서 공개했음 이전시회에서 Cannon은 lsquo고화질 기술력rsquo을 선보이는데 초점을 맞춰

준비했으며 고화소이미지센서 5천만화소의풀프레임 DSLR EF 렌즈군등을전시했음

Cannon은 2015년 2월 세계 최고 1억2천만 화소의 CMOS 이미지 센서를 일본 카메라

전시회에서 공개했음 이전시회에서 Cannon은 lsquo고화질 기술력rsquo을 선보이는데 초점을 맞춰

준비했으며 고화소이미지센서 5천만화소의풀프레임 DSLR EF 렌즈군등을전시했음

최근 열화상 카메라 전문기업인 FLIR Systems는 2014년 하반기에 휴대폰을 이용해 열화상

촬영이가능한신개념스마트폰케이스를출시했음

국내중소기업사례

옵티시스는 광소자 및 관련 부품 응용분야 산업에서 풍부한 기술적 경험을 바탕으로 다양한산업에서 급증하고 있는 고속 비디오 오디오 신호 전송 및 제어를 위해 광링크 분배기 스위치

매트릭스등 의 솔루션을제공

테크원은 LED drive 모듈 bluetooth 모듈 카메라모듈등을 개발하는광학부품업체 솔라루체는 2002년부터 LED 조명 및 부품 개발에 뛰어들어 독자적인 기술 개발과 주요 원천기술을확보하여가정용부터산업용까지다양한제품 개발로국내 외 LED 조며 시장개척

대진디엠피는 LED 조명 부분에 있어 국내 최초 UL인증을 받았으며 CE ETL FCC 외 다수의 LED조명관련특허와다양한제품군보유 중

나무가는최근 3D 인뎁스카메라센서모듈개발을성공했으며핵심장비 내재화및생산기술보유 옵트론텍은광학렌즈및 모듈 이미지센서용필터등의 광전자부품을전문적으로개발하는업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)옵티시스 37632 17126 79 120 14 102

(주)솔라루체 24991 49057 96 36 3 52

(주)대진디엠피 99992 54150 -76 93 5 -

(주)나무가 114797 189575 -426 -09 -2 33

(주)옵트론텍 215611 121716 -09 140 10 51

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

212

나 주요기업기술개발동향

국내카메라모듈및 부품업체의경쟁력은글로벌카메라모듈산업을리딩하고있음

국내의 렌즈모듈은 렌즈제조 생산 개발에 많은 국내 업체들이 참여하고 있으며 방주광학

디오스텍 코렌 세코닉스 디지털옵텍 AG광학 등의 업체들이 있으며 국내 비구면 렌즈

기술과 레진 사출기술 대량 자동조립기술이 발전해서 독일 일본 렌즈업체들과도 어깨를

나란히하고지속해서고화소렌즈를공급하고있음

디지털 옵틱 세코닉스 등은 카메라 렌즈 시장에서 산요옵티컬을 밀어내고 성장 곡선을

이어가고있음 국내기업들은근래세계시장에서렌즈제조기술력을인정받고있음

특히 해성옵틱스는 렌즈 사출 모듈부터 AF 카메라 모듈에 이르는 수직계열화를 구축하고

있음 카메라 모듈 및 관련 소재 부품 시장 경쟁이 점차 치열해 지고 있지만 해성옵틱스는

수직계열화덕분에상대적으로유리한고지를확보했음

블루필터 분야는 옵트론텍 나노스 등 기존 업체들이 시장을 양분한 가운데 국내

엘엠에스뿐만아니라일본업체들도시장진입에속도를내고있음

파트론은 스마트폰용 전면카메라의 고화소화에 따라 5MP 전면카메라와 후면 13MP 카메라

모듈을 주력으로 생산하고 있으며 각종 카메라 센서와 광학식 지문인식 모듈을 개발완료

하였음

나무가는 듀얼카메라 기술을 이용 3D 인뎁스 카메라센서 모듈의 개발하였고 다양한 분야에

3D인뎁스카메라기술들을적용하고있음

캠시스 최근 전기차 스타트업 기업인 코니자동차의 지분을 인수하고 전기차 사업 진출을

선언하였으며 AVM을시작으로자동차용 IT기기를개발생산할계획

엑씨넥스 스마트폰 카메라모듈 외에도 자동차용 후방카메라모듈 AVM LDW와 같은

센싱카메라모듈을개발완료하였고 광학식지문인식모듈을개발완료하였음

옵트론텍은 적외선 파장에 관련한 원천기술을 이용해 필름형 적외선 차단 필터를 개발하여

삼성전자 및 스마트폰 세트업체에 납품하고 있음 또한 자율주행 RIDER 카메라모듈

나이트비젼카메라모듈을개발하였음

광학부품및기기

213

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

암전류제거기술

암전류 (Dark current) 는 빛의 조사가 없을 때에 흐르는 전류로서 온도 변화 같은 빛 이외의현상들이 센서 내부에 전자를 형성하여 포토 다이오드나 트랜지스터에 영향을 주는 잡음임 주로

온도에의해 많이 발생함 이를제거하는기술

고정패턴잡음(FPN) 제거기술

고정패턴잡음 (fixed pattern noise) CMOS Image Sensor(CIS)는 CCD에 비해 주변 환경에 의한잡음이 민감함 이러한 잡음은 시간에 따라 변화하는 Temporal Noise(TN)와 고정된 형태의 잡음인

Fixed Pattern Noise(FPN)으로 구분할 수 있음 이를 제거하는 기술임 pixel 간에 발생 하는

공간적편차로써 temporal filter 수행 후에도고정된 pattern의 잡음발생을줄이는기술이필요함

기타잡음제거기술

이미지 센서에서 발생할 수 있는 여러 잡음 제거 기술임 한 픽셀이 주변 픽셀과 간섭이 일어나는혼색 현상(cross talk) 제거기술이 필요함 화소 내의 배선이나 빛의 입사각이 기울어 졌을 때

발생하는현상제거 기술이필요함

IR 필터내장형렌즈기술

이미지 센서는 사람이 볼 수 없는 적외선을 너무 잘 보기 때문에 380~780 nm 파장의가시광선보다 약간 더 높은 영역의 적외선 (infra red IR) 파장도 볼 수 있음 근적외선에 의한

붉은색 이미지의 선명도를 높이기 위해 적외선(IR) 필터를 사용하며 이를 내장한 렌즈 기술임

선명도향상예로그림참조

[적외선필터 적용 화질색도 향상]

기술개발테마 현황분석

214

나 특허동향분석

광학부품및 기기특허상 주요기술

주요기술

광학부품 및 기기는 패키지 기술로 고접착고신뢰성 박막필름 기술 감광성 필름 박리력 조절 기술고투과율 하드코팅 기술 조명장치 냉각시스템 기술로 구분되며 이미지 센서 기술로 픽셀 기술

신호처리 기술 제조 공정 기술로 분류되고 렌즈 모듈 기술로 IR 필터내장형 렌즈 기술 다수

캐비티금형및성형 기술 렌즈모듈소형화기술 저비용적외선모듈로구분됨

분류 요소기술 설명

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술 접착용감광필름조성및구조관련기술

감광성필름박리력조절기술접착용 감광필름의 박리를 위한 박리제 조성이나 박리력

조절을위한감광필름의조성및구조관련기술

고투과율하드코팅기술광하계보호코팅의투과율을높여광학계의성능및내구성

을향상시키는기술

조명장치냉각시스템기술광원부의 광효율 향상 및 수명 유지를 위한 효율적인 자연

대류또는강제대류방식의냉각기술

이미지

센서

픽셀기술 픽셀어레이이미지센서컬러필터등이미지센서픽셀기술

신호처리기술이미지센서 암전류 제거 고정패턴잠음(FPN) 제거 등 이미

지센서신호처리기술

제조공정기술이미지 센서 본딩 기술 이미지센서 이면 연마 기술 등 이

미지센서제조공정관련기술

렌즈모듈

IR필터내장형렌즈기술 유전체코팅공정을이용한 IR-Cutoff필터기능의렌즈어셈블리기술

다수캐비티금형및성형기술 다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술인체삽입형의료기웨어러블기기등에사용가능한초소형

렌즈모듈해상도확보및모듈소형화기술

저비용적외선모듈차량용 나이트 비젼 등의 민수용 적외선 모듈 시장 확대를

위한저비용적외선렌즈모듈기술

광학부품및기기

215

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

광학부품 및 기기의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

87 174 15 15 291감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술

207 443 23 66 739신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR필터내장형렌즈기술

43 73 19 10 145다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

합계 337 690 57 91 1175

국가별 요소기술별 특허동향에서 패키지 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며일본과유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

이미지 센서 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

렌즈 모듈 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은출원량을나타내고있음

기술개발테마 현황분석

216

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

sect 삼성전자sect HONHAIPRECISIONsect OPTIZ

sect 대기업중심sect 삼성전자 OPTIZ 삼성전기등

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지

센서

픽셀기술

sect 삼성전자sect Omn i V i s i o nTechnologies

sect SemiconductorComponents

sect 대기업중심sect 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지이노텍등

신호처리기술

제조공정 기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈 기술

sect 디비하이텍sect 에스케이하이닉스sect HONHAIPRECISION

sect 대기업중심sect 디비하이텍 에스케이하이닉스 삼성전자등

다수캐비티금형및성형 기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

패키지기술분야주요출원인동향

패키지 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 HON HAIPRECISION OPTIZ 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있음

이미지센서기술분야주요출원인동향

이미지 센서 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 OmniVisionTechnologies Semiconductor Components 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이

주류를이루고있음

렌즈모듈기술분야주요출원인동향

렌즈 모듈 기술분야는 디비하이텍이 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는에스케이하이닉스 HON HAI PRECISION 등이 많은 특허를 출원하고 있는 등 한국 회사들이

주류를이루고있음

광학부품및기기

217

광학부품및 기기분야의주요경쟁기술및 공백기술

광학부품 및 기기 분야의 주요 경쟁기술은 이미지 센서 기술분야 이고 상대적인 공백기술은

렌즈모듈기술분야로나타남

이미지 센서 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 렌즈 모듈 관련 기술분야가 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술

신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈기술

다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 주로 대기업 중심으로 연구개발하고 있는 것으로

나타남

패키지 기술분야는 대기업 중심으로 삼성전자 OPTIZ 삼성전기 등이 중점적으로 연구개발을 하고있으며 이미지 센서 보호용 광투과성 투명 코팅 기술 이미지 센서칩 및 외부 접속단자간 고신뢰

전도성을위한패키징기술 등을 연구개발하고있음

이미지 센서 기술분야도 대기업 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지이노텍 등이 활발하게연구개발을 추진하고 있으며 후면 조사형 액티브 픽셀 어레이 기술 다이내믹 레인지가 넓고

색채현성및해상도우수한픽셀 어레이기술 등이연구개발되고있음

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술sect 이미지센서보호용광투과성투명코팅기술

sect 이미지 센서칩 및 외부 접속단자간 고신뢰 전도성을

위한패키징기술

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술 sect 후면조사형액티브픽셀어레이기술

sect 다이내믹 레인지가 넓고 색채현성 및 해상도 우수한

픽셀어레이기술

신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈기술

sect 회전대칭형광각렌즈기반렌즈모듈기술

sect 이미지센서컬러필터대용컬러마이크로렌즈기술

다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

기술개발테마 현황분석

218

중소기업특허전략수립방향및 시사점

광학부품및기기분야의상대적인공백기술분야는렌즈모듈관련기술로나타남

광학부품및기기분야는이미지센서분야의제조공정부품소재분야에적용되어사용될수 있음 최종제품형태는대규모의장치투자가필요한분야로중소벤처기업의참여가높지않은 분야임 하지만 렌즈 모듈 분야와 같이 부품 및 소재 기술은 중소기업의 시장진입이 상대적으로 수월하다고판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 렌즈 모듈 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

광학부품및기기

219

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

국외는 Sony 사에서 주도적으로 개발하며 국내에는 클레어픽셀(주) 재영솔루텍(주) 삼성전자

SK하이닉스등에서연구개발중임

기관 연구내용

일본 Sony Charge Coupled Device (CCD) CMOS 방식 이미지센서

파나소닉(Panasonic) Charge Coupled Device (CCD) 방식이미지센서

샤프 Charge Coupled Device (CCD) 방식이미지센서

삼성전자09microm초소형픽셀 이미지센서 ISOCELL 신제품을공개

(2017년)

한국 SETI Fabless 이미지센서 제조

한국픽셀플러스 Fabless 이미지센서 제조

한국실리콘파일 Fabless 이미지센서 제조

한국클레어픽셀(주)스마트카용 CMOS 이미지센서개발얼굴인식기반의자동노출

일체형이미지센서

한국 재영솔루텍(주) 초경박카메라모듈및 고내열성렌즈middot경통제조기술

미국 마이크론 CMOS방식 이미지센서

미국 옴니비전 CMOS방식 이미지센서

케논 CMOS방식 이미지센서

산요 CMOS방식 이미지센서

미국 Cypress 이미지센서

미국 Aptina 이미지센서

미국 Agilent 이미지센서

일본 Toshiba 이미지센서

프랑스 ST Micro 이미지센서

전자통신연구원소프트웨어정의네트워크(SDN) 기반 Flexible 광노드

핵심요소기술개발

한국광기술원- 휴대폰카메라용비구면유리렌즈개발

- 비구면렌즈성형공정개발

전자부품연구원 고성능 3D 스케닝라이다광학엔진

서울대전기전자과이병호 직접영상디스플레리

[ 광학부품및 기기 분야주요 연구 기관현황 ]

기술개발테마 현황분석

220

(2) 연구개발자원

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

산업핵심요소기술개발사업(산업통상자원부)- 국가 성장전략에 기반한 전략기술 분야의 핵심middot원천기술 개발에 대한 집중 지원을 통해

미래신산업을육성하고주력기간산업의산업경쟁력을제고하여미래신성장동력을창출

- 10년 이내에 기술적 파급효과가 크고 산업 기술 경쟁력을 획기적으로 제고할 수 있는 부가가치가

높은핵심요소기술 원천기술및 엔지니어링기술

소재부품산업분야 주력산업IT융합반도체

소재부품기술개발사업(산업통상자원부)- 국내 부품middot소재산업의 지속적인 발전을 위하여 글로벌 시장의 조달참여가 유망하고 소재middot부품 및

타 분야의기술혁신과경쟁력제고에긴요한핵심 소재middot부품기술개발지원

- (벤처형전문소재) 중소middot중견 소재기업이 특정분야 및 틈새시장에서 세계최고 수준의 기술력을 갖춘

소재 중핵기업으로성장할수있도록지원

- (수요자연계형) 향후 수요 급증이 예상되는 핵심 소재부품 개발에 수요기업이 기술개발에

참여함으로써 핵심 소재부품의개발기간을단축시키고 개발된소재middot부품의상용화를촉진

우수기술연구센터(ATC)사업 (산업통상자원부)- 세계일류상품 개발촉진 및 세계적 기술경쟁력 확보를 위해 우수한 기술 잠재력을 보유한

기업부설연구소를 선정 우수기술연구센터(ATC)로 지정하고 기술개발자금을 지원하여 세계적

수준의연구소로육성시키고자함

- 주력 및 신산업 분야에 대해 주관기관에서 자유롭게 개발하고자 하는 것을 순수 자유공모

방식으로지원

신산업 ICT융합(지식서비스 로봇 웨어러블디바이스 전기middot자율주행차 3D 프린팅 IoT가전) 바이오middot헬스(바이오의약

스마트헬스케어) 첨단신소재(탄소소재타이타늄나노소재융복합소재)에한함

K-Global ICT 유망기술개발지원사업(과학기술정보통신부)- ICT 등과 타 산업 간 융합기술및 서비스기술개발지원을 위해 기술수요를반영한 단기 사업화및

우수 혁신기술 사업화기술개발을지원

- ICT RampD　10대기술 기반 융합기술및 서비스기술개발지원

정보통신방송연구개발관리규정의 ICT연구개발기술분류체계상이동통신 네트워크 방송스마트미디어 전파위성 기반

SW컴퓨팅 SW디지털콘텐츠정보보호융합서비스 ICT디바이스

광학부품및기기

221

나 연구개발인력

기관 부서

클레어픽셀(주) 조진호 소재환 정헌준

재영솔루텍(주) 유병택

전자통신연구원 ICT소재부품연구소광무선융합연구본부백용순(본부장)

한국광기술원 광응용연구본부 차세대광학렌즈연구센터

전자부품연구원 자율주행솔루션 최연용센터장

서울대 전기전자이병호교수

[ 광학부품및 기기 분야주요 연구 기관현황 ]

기술개발테마 현황분석

222

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

전자통신연구원

소프트웨어정의네트워크(SDN) 기반 Flexible 광노드핵심요소기술개발 광신호 생성 및 수신에 필요한 고집적 광변조기 및 광수신기 개발로 소프트웨어 조작을 통해 단일채널에서 100200Gbps로전송신호조절가능

한국광기술원

12 Megapixel 휴대폰카메라용비구면유리렌즈개발 저가격양산화를위한이음매없는 홀더결합형비구면렌즈 성형공정개발 비구면플라스틱 2차렌즈를이용한광균일도개선방열 가로등개발 소형선박용초광각감시시스템을위한금형코어및광학부품측정평가기술개발 양안식 3DTV 방송용카메라개발

전자부품연구원

고속 3D 스케닝라이다광학엔진

서울대전기전자과이병호교수

집적영상디스플레이

광학부품및기기

223

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 bull소프트웨어정의네트워크(SDN)기반 Flexible 광노드핵심요소기술

기술개요

bullAI IoT 빅데이터 클라우드 서비스 등의 발전은 통신용량 증대 유발 및 보다

효율적인광통신망의대용량신호전달방식요구

bull이를 위해 하드웨어 교체 없이 소프트웨어 조작만으로 통신속도 경로설정

전송거리 설정 및 파장의 효율적 분배 등 네트워크 운용효율 향상 기술개발

진행

bull광부품 개발은 효율적 네트워크 개발의 필수조건이며 이를 통해 효율적

소프트웨어정의네트워크구축가능

기술이전목적및필요성

bull광신호생성 및 수신에필요한고집적광변조기및 광수신기개발로소프트웨어

조작을통해단일채널에서 100200Gbps로전송신호조절가능

bull실리카 평면 도파로 기반의 편광 및 위상 분리기와 다채널 광검출기 어레이를

집적한광수신기는 400Gbps수신도가능한세계최고수준성능확보

bull광변조기 및 광수신기 광원인 파장 가변 광원은 폴리머 회절격자와 반도체

광원의 결합을 통해 넓은 파장 가변 범위와 높은 출력광 세기 좁은 선폭 특성

확보

bull세계최초로 폴리머 기반의 평면 광도파로를 이용 128개의 광스위치를 단일

집적하여낮은전력소모로스위칭이가능한멀티캐스트스위치모듈개발

bull기존에정해진선폭의채널만감지 가능하던기능을임의의선폭의채널 수신을

가능하게하여파장활용의유연성을높인광신호감지기개발

기술의특징및장점bull신호의왜곡없이초고속변조를통해광데이터장거리전송가능

bull강유전기판상에집적광도파로형성을통해여러기능성광소자제작이가능

기술성숙도(TRL) bull단계 5

활용방안및기대성과

bull중장거리 전송용 하이앤드 광부품 국산화 기반 마련 및 효율성 증대로 통신비

절감

bull중장거리 전달망용 광부품 기술 개발로 국내 광부품 업체의 하이앤드 광부품

기술확보및시장진입기반마련

bull전달망 시스템 구축에 필요한 광부품 기술 확보를 통해 부품 의존도가 높은

광시스템개발에서국내시스템업체의경쟁력향상에기여전망

bull고집적 광부품 기술은 폭발적으로 증가하는 데이터센터 내부 및 외부 통신에

필요한광부품개발에활용예상

기술이전내용및범위

bull대용량 매트로 시스템 신호 전달에서 광경로 스위칭에 필요한 차세대 ROADM

시스템개발에응용

bull광변조기용도파로제작기술

bull위상정합 CPW전극제작기술

bull광변조기평가기술

기술개발테마 현황분석

224

6 기술로드맵수립

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 광학부품및기기 분야 키워드클러스터링 ]

광학부품및기기

225

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

image

sensor

lensless

CMOS

8

1 A CMOS image sensor with low fixed pattern noise suitable

for lensless observation system of digital enzyme-linked

immunosorbent assay (ELISA)

2 Micro-electro-fluidic grids for nematodes A lens-less

image-sensor-less approach for on-chip tracking of nematode

locomotion

3 A CMOS image sensor with stacked photodiodes for lensless

observation system of digital enzyme-linked immunosorbent

assay

클러스터

02

image

sensor

lens

on-chip

8

1 A lens-free on-chip microscopy algorithm for submicron pixel

size image sensor

2 An on-chip 72times60 angle-sensitive single photon image sensor

array for lens-less time-resolved 3-D fluorescence lifetime

imaging

클러스터

03

image

sensor

lens free

4~5

1 A lens-free single-shot fluorescent imaging system using CMOS

image sensors with dielectric multi-layer filter

2 A 3D vision 21Mpixel image sensor for single-lens camera

systems

클러스터

04

image

sensor

lens

EUSA

4~5

1 Circuit design for retina-like image sensor based on

space-variant lens array

2 CMOS image sensor-based ELISA detector using lens-free

shadow imaging platform

클러스터

05

image

sensor

lens

CMOS

4~5

1 Compact one-lens fluorescence microscope using CMOS image

sensor

2 Controlling electromagnetic wave through dual heights

micro-lens array of a CMOS image sensor

클러스터

06

image

sensor

rod lens

5~7

1 Development of an image sensor for dentistry- Fiber

connecting technique with the gradient index (GRIN) rod lens

2 Digital correction of registration error for the micro lens array

and image sensor in plenoptic camera

클러스터

07

image

sensor

lens

FLB-SEM

4~5

1 Electrowetting liquid lens array on curved substrates for wide

field of view image sensor

2 FIB-SEM investigation and auto-metrology of

polymer-microlensCFA arrays of CMOS image sensor

클러스터

08

image

sensor

microlens4~5

1 Image sensors with electrically tunable spatial resolution based

on liquid crystal microlens array with three-layered patterned

electrode

2 Integral three-dimensional image capture equipment with

closely positioned lens array and image sensor

[ 광학부품및기기 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

226

클러스터

09

image

sensor

space-variant

lens

7~8

1 Integration of nanostructured planar diffractive lenses

dedicated to near infrared detection for CMOS image sensors

2 Mathematical simulation of the space-variant lens array used

for retina-like image sensor

3 Modeling and simulation of the retina-like image sensor based

on space-variant lens array

클러스터

10

image

sensor

lens

Fresnel zone

5~6

1 Multiocular image sensor with on-chip beam-splitter and inner

meta-micro-lens for single-main-lens stereo camera

2 Numerical study of a Fresnel zone plate based lens for a 2 μm

times 2 μm CMOS image sensor pixel

광학부품및기기

227

(2) 요소기술도출

산업시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정검토하여최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

팩키지기술

고접착고선뢰성박막필름기술특허논문클러스터링

기술시장분석

감광성필름박리력조절기술

기술시장분석 기술수요

특허논문 클러스터링

전문가추천

고투과율하드코팅특허논문클러스터링

기술시장분석

광원회로장치특허논문클러스터링

기술시장분석

유기재료를이용한광학장치특허논문클러스터링

기술시장분석

이미지센서

픽셀어레이전문가추천 기술시장분석

기술수요

신호처리전문가추천 기술시장분석

기술수요

제조공정 기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

저비용적외선모듈전문가추천 기술시장분석

기술수요

내열성렌즈기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

렌즈모듈

필터내장형렌즈전문가추천 기술시장분석

기술수요

렌즈모듈소형화기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

[ 광학부품및 기기 분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

228

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

팩키지기술

고접착고선뢰성박막필름

기술

광원부의 광효율 향상 및 수명 유지를 위한 효울적인 박막필름

기술

감광성필름박리력조절

기술

안정적 효율적 전원공급을 위한 과전압 과전류 과열보호

회로개발및 효율개선 극고온및 저온내성회로

고투과율하드코팅유기재료를이용한조명 및 디스플레이 광원 기술 효율 및 광특성

개선

이미지센서

픽셀어레이

자동차운전자를위한 정보디스플레이시스템화

운전정보 주행정보 차량정보 등 차량 디스플레이를 위한 Array

광원 및 렌즈 비구면 및 자유곡면을 적용한 윈도우 디스플레이

기술

신호처리

비구면및구면 렌즈적용의고정도광학계제조기술

제조공정 연삭흔(Mid-spacial frequency) 가공변질층(Subsurface

damage) 등에 의한광학성능저하방지

제조공정기술인체 삽입형 의료기 웨어러블 기기 등에 사용가능한 초소형 렌즈

모듈 해상도확보및모듈 소형화

렌즈모듈

필터내장형렌즈광학계 보호코팅(Hard coating)의 투과율을 높여 광학계의 성능

및 내구성향상

렌즈모듈소형화기술

외부 환경의 변화에 따른 광학계의 성능 악화를 최소화하기 위한

내열성 소재기술 특히 자율주행차등의 환경에서 내열성을 확보할

수 있는소재및공정기술(기존사출렌즈대체 및 개선)

[ 광학부품및기기 분야 핵심요소기술 ]

광학부품및기기

229

나 광학부품및 기기기술로드맵

기술개발테마 현황분석

230

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

광학

부품및

기기

고접착고신뢰성

박막필름기술

초소형 고효율

소형화 효율

향상

기술개발

기반 확립

소형화

고효율

팩키지기술

개발

초소형

고효율

팩키지기술

확립

초소형

고효율

팩키지기술

확립

감광성필름바길력

조절기술

고투과율하드코팅

픽셀에레이

고해상도 높은

색구현도

고해상도

이미지센서

기술 확립

고해상도

높은색

구현 이미지

센서소자

구현

고해상도

높은색

구현도

이미지센서

개발

고해상도

높은색

구현도

이미지센서

개발

신호처리

제조공정기술

필터내장형렌즈

소형화 고기능화

소형렌즈

모듈 설계

기술 확립

소형 고기능

렌즈모듈

구현

소형화

고기능화

렌즈모듈

개발

소형화

고기능화

렌즈모듈

개발렌즈모듈소형화기술

[ 광학부품및 기기 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체

검사장비

반도체검사장비

정의및 범위

반도체 공정은 크게 전공정과 후공정으로 나뉘며 전공정은 기판을 가공하는 공정을 의미하며후공정은 전공정 이후에 수행되는 절단middot배선middot패키징middot검사 등의 공정을 의미한다 반도체 검사장비는

통상적으로 후공정 단계에서 반도체를 검사하기 위한 장비를 일컬었으나 최근 각 공정 단계를

모니터링하고진단하는장비까지도포함하는광범위한범위로확장 해석되고있다

가장 보편적인 반도체 검사장비인 전기적 테스트 장비는 전기적 신호를 인가하여 반도체의 출력신호를 계측 원하는 값이 얻어지는지를 검사한다 수반하는 장비는 probe station handler

parameter analyzer 등이 포함된다 그 외 분석을 위한 X-Ray SAM(Scanning Acoustic

Microscope) Visual inspection system FIB(Focused Ion Beam) TEM(Transmission Elecltron

Microscope) 등을 포함하는 분석 장비 또는 burn-in 시험 등을 포함하는 신뢰성 검사장비 등이

검사장비의범주에포함될수있다

정부지원정책

산업통상자원부는 산업적 파급효과가 큰 반도체 디스플레이 등을 미래성장동력분야로 지정하여소재부품기술개발중심으로상시사업을지원하고있음

IoT 인공지능 빅데이터 등을 활용한 스마트공장제조 산업은 4차 산업혁명을 핵심 지원 정책에포함되며 반도체검사장비도해당분야의한 분야로서응용될것으로예상됨

2015년 스마트제조 중장기 로드맵의 일환으로서 스마트센서 분야를 선정하였음 스마트센서를포함한반도체기술의고도화에따라반도체검사장비의성능고도화가요구됨

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)꾸준한반도체장비의수요

bull(기술)우수한인적자원

bull(정책)반도체 RampD지원정책

bull(환경)높은시장진입장벽

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)대기업또는중소기업위주지원(중견기업취약)

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)반도체기술의고도화

bull(기술)반도체소재패키징신기술개발

bull(정책)세계적수준의중견기업발굴middot육성수요

bull(환경)후발주자와의기술격차감소

bull(기술)시장선점선도업체와의기술격차

bull(정책)지원정책의편중

중소기업의시장대응전략

반도체 기술적 향상과 더불어 후발주자와의 기술격차 감소에 따라 기존 제품에서의 경쟁력이약화되고 있음 학middot연middot산 협력을 통한 시너지 효과를 활용하여 고성능 고부가가치의 제품군으로

전환이시급함

전략 대상품은 MEMS 및 3D 적층 분석 고전력 소자 센서 등 새로운 패러다임의 반도체가바람직하며 기술적으로는고 정밀도 고속측정이가능한기술이확보되어야함

핵심요소기술로드맵

반도체검사장비

235

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 공정은 전공정과 후공정으로 나뉘는데 반도체 검사장비는 절단 배선 패키징 검사가

수행되는 후공정 단계에서의 검사장비를 주로 의미함 반도체 검사장비는 주로 전기적

특성평가 장비를 지칭하는데 패키징 전에 웨이퍼 수준에서 평가가 수행되기도 하며 패키징

후 수행되기도 함 그 외의 기타 물리적 분석을 포함 여러 가지 장비들이 검사장비 범위에

포함될 수 있으며 광범위하게는 반도체의 각 공정 단계를 모니터링하거나 진단하는

장비들까지도반도체검사장비에포함할수있음

일반적 반도체 검사장비는 전기적 신호를 인가하여 원하는 출력 신호를 얻을 수 있는지 여부를평가하는 장비를 일컬음 가장 기본적으로 반도체 소자의 정상 작동 여부를 판정하며 경우에 따라

품질 수준을적정 범위로관리할수 있음

[ 반도체전기적특성 검사장비블록도 ]

출처 Chromawebpage

[ 반도체후공정및검사 순서도및검사장비 ]

기술개발테마 현황분석

236

반도체 검사장비는 필연적으로 장비와 반도체 소자 간 연결을 위한 장치를 필요로 하는데 반도체전공정의 경우 웨이퍼 상태에서 프로빙을 위한 probing card를 필요로 함 후공정 검사의 경우

마찬가지로 probing card 또는 소켓과 같은 유형의 구조물을 필요로 한다 반도체 패키징의

소형화 wafer level 패키징 기술 등의 도입으로 인해 probing card 또한 높은 기술적 수준을

필요로 하게 되었다 probing card는 검사 항목의 종류에 따라 요구되는 특성에 맞게 설계 및

제작되며 수요자요구에따라설계 및 제작되는 custom중심 부품에해당함

출처 Wentworth Laboratories webpage

[ cantilever probe card ]

반도체의 집적도가 높아짐에 따라 미세 패턴화되고 적층기술 TSV기술 등이 발전하고 있음 나아가반도체의 집적도가 올라가고 동작클럭이 올라감에 따라 전통적 패키징 구조를 벗어난 wafer level

packaging 기술도 상용화가 시작되고 있음 기존의 프로브 방식은 이러한 패키징 구조에 대응이

어려우며 프로브의 탐침 수가 많아지고 프로브의 크기도 작아져야 하므로 이에 대응할 수 있는

검사장비의개발필요

출처 Design fabrication and characterization ofMEMS probe card for fine pitch IC testing

[ MEMS 프로브카드 ]

반도체검사장비

237

전기적 특성 검사 외에도 광학적 검사 등도 실시하는데 반도체 패키징 공정이 단순화되고 반도체동작이 고속화됨에 따라 미세 패턴화됨 따라서 광학적 검사의 중요도도 높아지고 있으며 나아가

X-Ray laser IR 분석과같은 새로운분석기술이적용된광학 검사장비수요도증가하고있음

과거 반도체 검사장비를 공정 후 최종 제품의 검증 burn-in 테스트와 같은 수동적 검사

수준으로 한정하여 왔으나 공정의 정밀도 향상 장비 운용 중지에 따른 손실 방지 반도체

기술의 패러다임 변화 등의 이유로 보다 능동적인 공정 모니터링 기술 새로운 평가 및

분석기술에대한요구가증대되고있음

반도체 공정장비 진단 기술 넓은 의미에서 반도체 검사장비는 반도체 공정장비의 진단까지 포함될수 있으며 진단기술의 향상에 따라 상용 수준의 진단 장비들이 시장에서 적용범위를 넓히고 있는

추세임 반도체 공정장비의 진단 장비는 공정의 최종 결과물인 반도체를 검사하는 것보다

능동적으로 공정을 관리하기 위한 수단으로서 접근되고 있음 반도체 공정기술의 정밀도가 높아짐에

따라 능동적검사에 대한 수요가 증가하고 있으며 반도체의품질 관리 및 선제적시설 유지 관리에

의한 생산 비용절감 신뢰성향상 등의효과를기대할수 있음

[ 반도체공정장비진단시스템블록도 ]

반도체산업은 주요 수출품목에 해당함 따라서 반도체장비의 수요도 매우 높은 편인데 핵심

검사장비와 공정장비는 주로 국외에서 수입하고 있는 실정임 이는 고속 성장을 지향한

대한민국의 산업 환경의 특징으로 분석되며 그만큼 축적된 기술이 부족하여 경쟁력을

확보하지 못하고 있음 기술 개발을 통한 고기능성 고성능 고부가가치 중심의 반도체 관련

장비산업의육성이필요함

반도체 검사장비를 포함하는 반도체 장비 산업은 센서 구동부 제어부 반도체 전력 시스템 IoT인공지능 전 영역의 기반기술이 집적된 구조임 구성하는 각 산업의 균형적인 발전이 필수적인 산업

분야이며 종합적이고 유기적인 관계를 필요로 하는 산업임 학연산 기반이 강화되고 있고

기초산업의발전이 적극적으로 이루어지고 있는 대한민국의 산업 현황을보았을때 고성능화를통한

전략을통한산업 진입이가능한분야에해당함

기술개발테마 현황분석

238

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

반도체 검사장비의 정의는 좁게는 반도체 공정 대상품인 반도체의 검사를 위한 장비임

기능적 분류로 보았을 때 전기적 특성을 평가하기 위한 장비 결함을 검사하기 위한

검사장비 burn-in 시험을 포함한 신뢰성 검사장비 그 외 넓은 의미로 공정 진단

검사장비로분류할수 있다

기타 검사장비는 결함(defect)을 검사하기 위한 장비이며 X-Ray SAM 등의 장비가 포함될 수있다

출처 EETimesWafer inspection gets smart

[ Wafer defect inspection 예 ]

출처 Sonoscan webpage

[ Void amp delamination inspection(SAM) 예 ]

반도체검사장비

239

반도체 검사장비의 확장개념으로서 능동적 검사장비는 반도체 공정장비의 진단장비가 포함될 수있음 진단장비는 공정장비의 건정성(prognostics)을 검사하거나 웨이퍼 형태의 센서를 이용하여

해당공정자체를검사할수도 있다

출처 소재부품기술개발사업기획보고서

[ 반도체공정센서 ]

기술개발테마 현황분석

240

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

반도체

검사장비

전기적

특성평가

RF amp

wireless test

bullSpectrum noise gain bandwidth 등

bullBluetooth WiFi Cell phone IoT 용도

SoC amp

Analog test

bull논리회로(Logic IC)의 기능(functional) 검사

bull메모리 SoC DigitalAnalog hybrid IC 등 디지털아날로그 신호

처리 IC 검사

bull전압 전류 noise switching time 기능(functional) 검사등

LED amp

display

bull전압 전류 광출력 광 스펙트럼 색좌표등

bull광학적 전기적특성을별도평가또는 상관관계분석

태양전지 bullPhotovolatic I-V curve 등

Handlerbull반도체검사를통한 품질 관리 반도체이송 및 자동 측정 산포에

따른 sorting 제어

Probe

station

bull탐침(probe) 제어 센서기술등

bull반도체에전기적신호를입middot출력하기위한 탐침 및자동 제어시스템

이결합된장치

결함검사

광학검사

bullDefect pattern solder 검사

bull패턴의 이상 유무 솔더의 형상 기판 또는 반도체 표면의 결함 분

석

기타비파괴

분석

bullSAM(Scannning Acoustic Microscope) X-Ray 등

bull비파괴적인방식으로주로패키지의결함을분석

신뢰성

Burn-in amp

reliability

test

bullESD HTRB(High Temperature Reverse Bias) HTOL(High

Temperature Operating Life) H3TRB(High temperature

humidity bias Reverse Bias) 등

공정장비

진단

Health

monitoring

bull전류 전압 진동 잡음(noise) 온도등

bull공정장비의 건전성(prognostics) 평가를 통해 공정장비의 재현성

품질능동적관리목적

[ 제품분류관점기술범위 ]

반도체검사장비

241

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

반도체 검사장비는 광범위한 영역이며 보수적으로는 handler probe station parameter

ananlyzer의 조합으로 이루어진 검사장비를 의미함 광범위하게는 결함 분석 장비 등이

포함될 수 있으며 최근 공정 진단 검사장비도 반도체 검사장비 범주로서 연구가 활발히

진행되고있음

최근반도체산업의호황에따라 반도체제조 및 검사장비의수요는많은편이며 반도체 공정의 유지보수 효율화 반도체의 고성능화 제품군의 다양성 확대 및 복합화 등의 요구에따라 검사장비또한고도화 복합화를요구하고있음

기본적 검사를 위한 검사장비도 존재하며 수요자 요구 중심의 제품 개발도 복합적으로 존재하는분야임 국내의 경우 기술 지원 및 수요자 요구에 맞춘 소량 주문제작 형태의 전략을 가진

중소기업이 다수 포진되어 있음 국내 기업의 육성을 위해서는 원천기술 개발을 통한 공급자 중심의

검사장비공급전략이필요함

반도체 공정의 효율적 관리에 대한 관심이 증가함에 따라 연구개발이 활발히 이루어지고 있음 해당공정 진단 검사장비의 경우 선진국과의 기술적 격차가 크지 않음 플라즈마 진단기술 공정장비

진단기술 등 정부의 신성장동력 개발 지원사업 등을 통한 연구개발이 진행되고 있으며 신뢰성을

갖춘 상용 수준의 제품 개발 성공 여부 시장 진입 여부 홍보 효과 등에 따라 성패 여부가 결정될

것으로예상됨

융합적인 기술을 요구하므로 다양한 전문인력 및 기술을 필요로 함 융합기술을 통한 경쟁력 확보측면과일자리창출 측면에서보았을때 이와 같은고도화된산업으로의진입이시급히요구됨

센서 제어를 위한 SW 구동부 신뢰성 계측기술 등 기술의융합이 절대적으로필요한산업

분야에해당함

다양한 분야의 고급 기술을 요구하는 산업에 해당함 높은 수준의 기술 융합이 절대적으로 필요한산업 분야이며 나아가 IoT 인공지능과 같은 정보기술과 융합된 고차원적인 영역으로 진입할

것으로 예상됨 각 분야의 기술 융합 뿐 아니라 기술 격차를 줄이기 위한 연구개발도 꾸준히

이루어져야하므로산업의고도화측면 중견 기업의육성 측면에서발전이필요한산업임

반도체산업은 VR 인공지능 IoT 이동통신 등 분야의 기술발달에 따라 다양한 분야에서 발전이이루어질 것이며 기술적 고도화에 따라 검사장비도 높은 수준의 기술 개발을 요구할 것으로

예상됨 또한 응용 분야의 확장에 따라 검사장비의 기능적 측면에서도 다양한 접근이 요구됨 수요

측면에서도대폭확대될것으로예상됨

기술적으로 진입이 수월한 handler probe station parametric measurement 분야를 벗어난첨단 검사장비 분야로의 진입을 위한 전략이 필요함 학연산 협력체계 및 국내 수요와의 연계

정책적지원등다양한전략적접근이필요

기술개발테마 현황분석

242

세계 반도체 검사장비 시장은 경제 위기를 거치면서 시설 투자의 감소로 인하여 기술middot규모

측면에서 경쟁력이 부족한 다수의 기업이 인수middot합병 또는 도산하였음 국내 기업도 국내

수요를 중심으로 중소 규모의 반도체 검사장비 기업이 존재하였으나 경쟁력 부족으로 인하여

다수의국내기업이폐업하였음

국내 반도체 검사장비는 대형 인프라의 경우 삼성 하이닉스 등을 대상으로 비교적 접근이 쉬운검사장비로 사업 영역이 형성되어 있음 그 외 중소형의 parametric measurement 중심의

검사장비시장이형성되어있음

선진국 대비 검사장비에서의 시장점유율은 매우 낮은 편이며 고성능 및 고신뢰성을 필요로 하는영역에서는대부분국외 수입장비에의존하고있는상황임

국내 산업군이 취약한 이유는 국내 검사장비의 수요가 국내 중심으로 이루어져 있으며 장비의스펙트럼이 넓지 않은 상황임 새로운 카테고리의 시장으로 진입하기 위한 장벽이 높으며 기술적인

격차문제도존재하므로시장진입이까다로움

최근 국내 메모리 반도체 업계는 메모리 가격의 상승 및 공급 부족에 힘입어 호황을 맞고 있으나패키징 및 검사 분야 다수 기업은 신기술개발에 소홀하면서 거래 및 매출 감소로 이어져

경영위기까지 겪고 있음 결론적으로 국내의 경우 기술 중심으로 시장이 재편되고 있는 것으로 볼

수있음

(2) 산업의구조

반도체 산업을 기능적으로 분류하면 전공정 후공정 검사 및 분석으로 나눌 수 있음 반도체

제조 시의 장비 산업은 전공정장비가약 80를 상회하는수준이며 후공정장비는약 5를

상회하는수준으로파악됨 검사장비는대략적으로후공정장비의 3~4배규모인 15정도를

차지하는것으로알려져있음

기능적으로는 signal test를 위한 검사장비를 주를 이루며 그 외 분야는 시장규모가 작은편이었으나중요도가올라감에따라시장규모가계속커지는추세임

반도체 검사장비는 제조장비와 더불어 미국 일본이 시장을 선점하고 있음 국내 기업은 대략10~30 수준의 점유율을 보이고 있음 국내 기업은 handler 메모리 테스트 장비 등을 중심으로

다수 진출하였음 해당 영역은 해외 선진사 대비 상당 수준의 기술력에 도달한 상태이며

국산화율도 타 영역에 비해 비교적 높은 수준임 그 외 비메모리 검사장비 영역에서는 국내 시장이

해외 시장 대비매우 작은 편이므로비교적진출이쉽지 않은 것으로파악됨

반도체검사장비

243

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전 세계 반도체 검사장비 시장은 2021년 기준 33억 달러 수준으로 전망 2000년대 경제

위기로 인해 반도체 시설투자가 감소하였으나 4차 산업혁명 및 정보통신 기술 수요의 증가

등에따라시설투자는증가추세를보임

(단위 백만달러)

구분 16 17 18 19 20 21 CAGR

세계시장 2897 2966 3057 3148 3243 3340 305

출처 SEMI Outlook-Market Briefing 2015 정보통신산업진흥원 한국반도체산업협회 등의 자료를 참고하여 전망치를

추정함

[ 반도체검사장비세계시장규모및 전망 ]

반도체 시설 투자액은 역대 최대로 예상되는데 특히 한국에서 삼성전자 SK하이닉스의 시설투자가급격한 증가를 보일 것으로 전망됨 메모리의 수요 증가 미세공정 경쟁 우위에 힘입어 삼성전자와

SK하이닉스의 시설투자가 집중되는 것으로 파악되며 대한민국 반도체 시장이 메모리 중심으로

구성되어있음을보여주고있음

중국의 반도체 굴기 선언에 따른 시설 투자 증가에 따라 중국에서의 시설 투자액도 크게 증가할것으로예상됨 중국 업체는지난해대규모팹 건설에 60억 달러이상을투자하였으며 2018년에도

약 60억 달러를 투자할 것으로 전망되므로 반도체 공정장비와 더불어 검사장비의 수요도 크게

증가할것으로전망됨

출처 국제반도체장비재료협회

[ 지역별장비 투자액추이 및 전망 ]

기술개발테마 현황분석

244

반도체 검사장비는 teradyne advantest 2개사가 가장 높은 점유율을 보임 기술격차도 크며규모적 측면 보수적인 산업의 특성 상 신규업체가 진입하기 어려운 특징을 보임 대한민국의 경우

유니테스트가 국제시장 일부 영역(메모리 테스트)에서 경쟁력을 높여나가고 있으며 최근에는

메모리반도체검사장비시장에서약 5~10 정도로시장점유율을올리고있음

[ 반도체검사장비시장현황(lsquo12 기준) ]

구분 매출액(백만$) Market share

Advantest(일본) 1032 409

Teradyne(미국) 1127 448

Ltx-credence(미국) 249 99

유니테스트(대한민국) 40 16

기타 71 28

합계 100

출처 반도체검사장비분야최근특허통계및경쟁업체의최근기술분석특허청전기전자심사국

반도체검사장비

245

(2) 국내시장

SEMI(국제반도체 장비재료협회)의 시장 전망으로는 한국의 반도체 장비 시장은 2018년

200억 달러 이상이 될 것으로 예측하고 있음 그 중 반도체 검사장비는 15 수준으로

추정할경우 20~30억달러수준으로예상됨

국내 반도체 장비 관련 기업은 증착용 CVD 절단장비(dicing) 레이저 마킹 장비 세정 장비 등비교적기술장벽이낮은분야에집중되어 있으며검사장비 포토 공정장비등 첨단 기술을요구하는

분야에서는아직경쟁력이부족한상황임

국내 반도체산업의 호황에 따라 반도체 장비업체도 호황을 보이고 있으나 세계 시장에서의점유율은미미한수준이며 제한적인영역에국한되어있음

(단위 억 원 )

구분 16 17 18 19 20 21 CAGR

국내시장 215 223 231 238 247 255 345

출처 SEMI Outlook-Market Briefing 2015 정보통신산업진흥원 한국반도체산업협회 등의 자료를 참고하여 전망치를

추정함

[ 반도체검사장비시장의국내 시장규모및 전망 ]

기술개발테마 현황분석

246

(3) 무역현황

무역현황은 무역협회에서 제공하는 국가무역통계서비스에서 확인하였으며 분류 체계 상

항목이 반도체 검사장비에 완전히 일치하지 않으므로 여러 분류 체계에 분산되어 있을

것으로 추정됨 본 무역현황은 lsquo반도체디바이스나 전자집적회로 제조용 기계와 기기rsquo에

해당하는 848620번과 전기적 양의 측정용이나 검사용기기(HS code 9030)의 하위계층

세부 항목인 lsquo반도체웨이퍼 또는 소자의 측정 또는 검사용의 것rsquo에 해당하는 HS code

903082를 기준으로 조사하였음 해당 HS code 외에도 광학적 검사 등을 포함하는 기타

장비일부가타 분류로분산되어있음

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 729189 782954 839567 922124 1015541 102

수입금액 6559153 7038126 7552987 8307573 9137795 1021

무역수지 -5829964 -6255172 -6713420 -7385449 -8122254 -

무역특화지수 -08 -08 -08 -08 -08 -

무역특화지수 = (상품의총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로산출되며지수가 0인경우비교우위는중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체검사장비관련무역현황 ]

반도체 제조용 기계 분류에서의 수출액 총액은 2017년 11월 누계 기준 수출액 681141천달러수입액 11964053천달러로수입액이수출액에비해월등히높음

반도체 제조용 기계 분류에서의수출 및 수입 추이를 살펴보면 수출금액은 큰 변동이 없는 반면수입액은 2017년 기준 크게 증가하였음 메모리 반도체의 관련 대규모 시설투자에 의한 것으로

추정됨 국가적으로 무역수지에서 반도체의 수출액의 비중이 높으나 그와 관련된 반도체 장비는

국제적으로경쟁력을크게확보하지못하는것으로나타남

수출액과 수입액을 비교하였을 때 수입액이 수출액을 초과하며 2016년 이후 수입액이 크게증가하는 것은 국내 메모리 반도체의 호황에 따른 시설투자에 기인한 것으로 판단되며 수출액은

오히려소량 감소하는경향을보임

반도체웨이퍼 또는 소자의 측정 또는 검사용에서의 수출액은 수입액을 상회하고 있으며 수입액은시설투자 등에 따라 변동이 비교적 크게 나타남 수출액은 완만한 상승을 보이고 있으므로

제품군의확대를통한 시장확대보다는기존제품군의확장정도로파악됨

반도체검사장비

247

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

연구개발동향

출처 한국반도체산업협회

[ IoT 시장환경에따르는반도체수요의변화 ]

반도체는 IoT 기술의 발전에 힘입어 메모리 소자뿐 아니라 다양한 패러다임의 반도체로 영역이확장되고 있음 그에 따라 반도체 기술도 고도화가 필요한 상황에 직면하였으며 반도체 검사장비

또한고성능 첨단화요구에직면하였음

반도체 집적도 증가 고속화 등에 따라 공정기술의 정밀도도 높아지고 있음 또한 공정용웨이퍼의 크기가 증가함에 따라 이를 만족할 수 있는 handler probe card 등도 MEMSprobe와 같은 패러다임 전환 수준의 검사장비 성능 향상을 필요로 함 DDR-4 메모리와같이 고속화에 따라 측정 클럭주파수도 수 GHz 이상을 필요로 하므로 이를 만족할 수 있는검사장비를필요로함

주요 이슈는 고속화 동시 측정 채널 수 저전압 환경 미세화 비용 절감이 검사장비에요구되며 이에대한다양한접근을하고있음

프로브 카드는 통해 고속화 미세화 비용 절감을 달성하고자 MEMS probe card 등을 이용한연구개발이이루어지고있음

검사 대상품인 반도체의 고성능화 대용량화에 따라 검사장비의 용량 문제도 중요한 이슈가 됨기존 장비 대비 다채널화 데이터 처리 등이 요구되고 있음 패턴의 미세화에 따라 검사장비에서의

정렬(align) 문제도 기술적 향상이 필요하며 제어기술 등도 향상되어야 함 결론적으로 기능 구현

뿐 아니라 기초기술에 기반한 성능 최적화가 필요하며 기초기술 및 원천기술이 부족한 후발주자가

격차를줄이기어려운상황임

기술개발테마 현황분석

248

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체 검사장비는 미국 일본이 과점하고 있는 상황임 그 중에서도 미국의 Teradyne

일본의 Advantest의 시장점유율이 매우 높음 SoC 테스터(전체 시장 21억 달러)의 경우

양사의 시장 점유율이 85 내외의 점유율을 차지하고 있으며 메모리 테스터(전체 시장

4억 달러)의 경우도 80이상의점유율을차지하고있음

반도체 제조용 장비는 일부 영역에서 경쟁력을 보이고 있으나 반도체 검사장비 분야에서는 몇몇기업을 제외하면 경쟁력은 높지 않음 국내 기업은 유니테스트 등에서 메모리 테스트 시장에

진출하였으며 그 외에는 시장을 선도할 만한 사항은 없음 비교적 프로브 카드 핸들러 등 비교적

진입장벽이높지않은영역 중심의사업을진행하고있음

반도체 장비의 국산화율은 약 20 수준으로 국산화율은 증가 추세에 있으나 원천기술 확보를통한 국산화보다는 선진 업체의 벤치마킹한 사례가 다수임 그에 따라 해외 선진 업체의 특허소송도

증가하고 있음 반도체 장비 분야에서의 후발주자로서 추격 및 국산화 전략에 일부 한계를 보여주고

있으며 반도체산업의패러다임이전환되는시점에발맞춘선도적연구개발필요

국내 주요 기업은 FPD를 포함한 반도체 관련 기업군을 조사하였으며 ATE system 외에도 관련소재 및 부품 관련 기업도 조사 대상에 포함하였음 국외 주요 기업은 광범위하므로 주요 ATE

system 기업군을조사하였음

[ 국내주요 반도체검사장비관련기업 ]

회사명 사업영역(반도체검사장비영역)

TSE테스트소켓 인터페이스보드 LED 테스트장비(handler test

amp sorter prober)

YIKC 메모리테스트장비 메모리테스트

EXICON 메모리테스트장비 저장장치(메모리) 신뢰성시험장비

유니테스트메모리테스트장비 메모리응용제품(그래픽카드등) 테스트

장비

브이원텍얼라인먼트시스템 인스펙션장비(세정 전후이물검사

압흔검사등)

케이엔제이 인스펙션장비(외형검사 스크래치검사 이물검사등)

HB테크놀러지 인스펙션장비(결함분석) dicing 장비

디아이메모리및 logic 테스트장비 burn-in 장비(웨이퍼 패키지

level)

폭스브레인 FPD용 probe card probe station 광학검사장비(외관검사)

한미반도체 광학검사장비(3D vision inspection) die sorter

리노공업 PCBmiddot반도체검사장비용소켓 및 프로브류 프로브헤드

반도체검사장비

249

고영3D inspection 기술응용 검사장비(솔더도포상태 조인트

상태 기판상태 등)

코디 LCDmiddotLED 검사장비

오킨스전자burn-inmiddot테스트용소켓 프로브핀 웨이퍼및패키지테스트

프로브카드

하이셈 반도체테스트(프로빙테스트 광학분석 bake 등)

마이크로프랜드 프로브카드

스타텍반도체 ATE(Automatic Test Equipment) 시스템(IC discrete

power module)

하이비젼시스템 하이비젼기술을이용한검사장비

뷰웍스 광학검사장비용카메라

이엘피 FPD검사용장비(신뢰성시험 광학검사) aging 장비

파크시스템즈 AFM(Atomic Force Microscope) 분석장비

케이맥 반도체및 FPD용 분석장비

영우디에스피 FPD inspectionmiddotagingmiddotrepair 장비 광학검사 프로브카드

디이엔티 aging 장비 sorter vision inspection

테크윙 메모리middot로직테스터 handler 인터페이스보드

아이티엔티 메모리테스터

미래산업 Memory amp module test handler Burn-in sorter

기술개발테마 현황분석

250

[ 국외주요 반도체검사장비관련기업 ]

회사명 사업영역(반도체검사장비영역)

Advantest

ATE(Automatic Test Equipment) system amp Inspection

system

Teradyne

LTX-Credence

KLA-Tencor

Chroma

Yokogawa

Keysight

TESEC

Applied Materials

Tektronics

Keithley

반도체검사장비

251

국내중소기업사례

토탈솔루션은 강화글라스 자동 검사기 TFT LCD 자동 검사기 AOI 패턴 자동 검사기 제품을필두로반도체디스플레이분야검사장비영역확대

제이디텍은반도체후공정시험기분야로특화된반도체검사장비업체 씨앤아이테크놀로지는 2016년 산업통상자원부 우수기술연구센터로 지정되었으며 진공 자동화 관련프로젝트를성공적으로수행

디아이티는 핵심역량인 영상처리 기술에 기바낳여 3D 측정시장의 고해상도 3D 검사수요에대응하여 3D 비접촉측정검사솔루션의개발추진 중

제일엠텍은 각종 Laser 마킹기의 핵심부품인 범용 레이저를 자체기술로 개발하여 2년간의 각종적응시험을마치고 2011년부터일본 내수시장개척중

엠아이반도체는 Track 시스템 개발을 통한 반도체 장비 및 LCD 장비 자동화 시스템 개발 및 불량분석 및 생산 아이템장비 기술확보 기업

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)토탈솔루션 1469 878 1005 67 3 241

(주)제이디텍 3081 5537 584 34 4 05

(주)씨앤아이테크놀로지 17677 13804 -253 53 6 -

디아이티 133395 58948 -348 173 20 -　

(주)제일엠텍 4902 4680 46 123 11 33

(주)엠아이반도체 3452 2274 241 59 3 232

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

252

나 주요기업기술개발동향

(1) 해외업체동향

소수의글로벌기업들이반도체검사장비의대부분을과점하고있음

반도체 테스트 장비 시장에서 약 45 내외의 점유율을 보임 반도체 제조 설비와 더불어검사장비의 수주 증가가 두드러지는데 모바일용 반도체의 테스트 수요 확대에 따른 것으로 분석됨

일본 시장은 자동차용 전력반도체 모듈의 평가 시장이 중요 분야로 부상하였으며 단기능 테스트

위주에서양산을고려한자동화된검사장비를다수제안하고있음

반도체 패키징 기술이 미세화되고 반도체의 동작속도가 올라감에 따라 테스트 장비의 제어 기술프로브 카드 미세화 고주파 설계 기술의 중요도가 커지고 있음 또한 웨이퍼의 크기도 커지게 됨에

따라 동시 측정가능한용량문제도대두되어검사장비의성능도상향조정되고있음

3D 패키징 기술 웨이퍼 본딩기술 WLP(Wafer Level Packaging) 기술 등의 개발에 따라 반도체검사장비에서도 후면 프로빙 기술 MEMS 프로브 카드 개발 프로브의 RF 설계 alignment 기술

등을 요구하고 있음 그 외에도 자동 defect inspection을 위한 다양한 분석기법의 검사장비가

상용화수준으로개발되고있음

(2) 국내업체동향

반도체 테스트 분야에서는 국내 기업은 대다수가 프로브 카드 handler 등 기술장벽이 낮은

분야에 집중되어 있음 메모리 테스트 장비 FPD용 광학 검사장비 등 일부 분야에서 세계

시장에진출하고있으며일부제품에서는경쟁력있는수준까지도달한것으로파악됨

미세 가공 기술을 기반으로 하여 MEMS 기술을 이용한 프로브 카드 분야에서는 비교적 경쟁력있는 수준이나세계시장을리드하는수준에는미치지못하고있음

반도체 시설 투자 확대에 따라 장비의 수요도 증가하였으나 꾸준한 수요가 아닌 일시적인 상황으로이해되며 국내 기업이 안정적으로 매출을 창출할 수는 없는 상황임 그에 따라 글로벌 기업 제품의

국산화에한계가작용

특허 출원 동향을 보면 2000년 중반 이후 감소하는 추세를 보이고 있음 이는 반도체

검사장비산업이고도화되고저가장비의기술격차감소에따른경쟁력약화로분석됨

기업 간 지적재산에 대한 분쟁이 증가하고 있음 검사장비를 포함하여 반도체 공정장비의 국산화는계속 증가하였으나 기술력 차이로 인해 선진사 벤치마킹하는 경우가 다수임 기업의 지적재산권

강화에따라국내 기업에대한 지적재산권분쟁이확대되고있음

반도체검사장비

253

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

최신검사장비개발동향

메모리 IC의 동작속도가올라감에따라검사장비의처리속도도올라가고있음 양산 웨이퍼의 크기가 커지고 반도체 용량의 증가 테스트 비용 및 시간 절감을 위해 동시 처리가능한용량문제도대두됨 handler의 정밀도요구가높아지고

Vision inspection 기술은 고속 처리 재현성 intelligence(인식 기술) 네트워크middot정보화 기술을통해 반도체의 품질 신뢰성을 향상시키는 기술 machine vision system은 사람에 의한 오류를

방지할 수 있으며 자동화가 가능한 수준까지 기술이 향상되어 활용도가 높아지고 있음 2D에서

나아가 3D까지가능한장비들이개발되어현장에투입되기시작한도입기에이르렀음

패키징 기술의 고도화에 따라 검사장비의 정밀도도 높아져야 함 또한 X-Ray laser 초음파 등을활용한 분석 기술의 중요도가 부각되고 있음 해당 분석 기술은 양산 분석이 가능하도록

자동화되거나새로개발 진행중에있음

반도체 및 패키징 소재도 고도화됨에 따라 원자재 수준의 검사에 대한 수요도 증가 X-Ray 초음파laser machine vision 등의 분석 장비를활용한원자재수준의비파괴분석에대한관심 증가

최근 THz를 이용한 분석장비도 분석기법으로서 제시되고 있음 THz 주파수는 투과성이 좋고비파괴분석이 가능하여 공항 검색대 등에서 상용화되고 있으며 반도체 검사장비로서도 제안되고

있음

기술개발테마 현황분석

254

나 특허동향분석

반도체검사장비특허상 주요기술

주요기술

반도체 검사장비는 전공정 테스트 기술로 검사 대상에 따라 웨이퍼 테스트 기술 반도체 소재테스트 기술로 구분되며 후공정 테스트 기술은 메모리 테스트 기술과 SoC 테스트 기술로

분류되며 공정 테스트기술은융복합테스트장비 기술 실시간공정 진단 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

화합물 전력 반도체 구조의 웨이퍼 수준 테스트를 위한 고

전압 저전압 커패시턴스 등 동시 측정 기술 등 웨이퍼테

스트장비기술

반도체소재테스트기술반도체 소재 측정 및 평가 기술 등 반도체 소재 테스트 장

비기술

후공정테스트

메모리테스트기술차세대메모리측정에필요한펄스측정기술등메모리테

스트장비기술

SoC테스트기술

복잡하고 미세한 많은 소자를 측정할 수 있는 고속 다채널

지원기술 반도체의고밀도화 고속화 미세화에따라반도

체 패키지 불량을 검출하기 위한 오픈쇼트 검사 기술 등

SoC테스트장비기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

디지털 IO 프로그래밍가능한 DC파워서플라이오실로스

코프 함수 발생기 디지털 멀티미터 등을 올인원으로 검사

할 수 있는 통합 테스트 장비 초미세 고집적 3D 적층형

소자 제작을 위한 나노패턴의 측정 및 검사용 다모드 융복

합 MI(Metrology and Inspection) 장비 등 융복 테스트

장비기술

실시간공정진단기술

웨이퍼 가공 챔버 환경 박막 생성 가스 및 플라즈마 상태

등반도체생산공정진행중각상태를실시간으로모니터

링할수있는실시간공정테스트장비기술

반도체검사장비

255

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 검사장비의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

전공정테스트웨이퍼테스트기술

160 167 256 12 595반도체소재테스트기술

후공정테스트메모리테스트기술

168 218 90 3 479SoC테스트기술

공정테스트융복합테스트장비기술

61 213 29 13 316실시간공정진단기술

합계 389 598 375 28 1390

국가별 요소기술별 특허동향에서 전공정 테스트 기술분야는 일본이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

후공정 테스트 기술분야는 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 유럽이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

공정 테스트 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부분야 요소기술기술

집중도주요출원인 국내특허동향

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

sect 삼성전자sect HitachiHigh-Technologies

sect RenesasElectronics

sect 대기업중심sect 삼성전자에스케이하이닉스

넥스틴등반도체소재테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술

sect 에스케이하이닉스sect 삼성전자sect Longitudesemiconductor

sect 대기업중심sect 에스케이하이닉스삼성전자 예스티등SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

sect 삼성전자sect 에스케이하이닉스sect RenesasElectronics

sect 대기업중심sect 삼성전자에스케이하이닉스

오킨스전자등실시간공정진단기술

기술개발테마 현황분석

256

전공정테스트기술분야주요출원인동향

전공정 테스트 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 HitachiHigh-Technologies Renesas Electronics 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 일본 회사들이

주류를이루고있는 것으로나타남

후공정테스트기술분야주요출원인동향

후공정 테스트 기술분야는 에스케이하이닉스가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는삼성전자 Longitude semiconductor 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를

이루고있는 것으로나타남

공정테스트기술분야주요출원인동향

공정 테스트 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는에스케이하이닉스 Renesas Electronics 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 한국 회사들이 주류를

이루고있음

반도체검사장비분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 검사장비 분야의 주요 경쟁기술은 전공정 테스트 기술이고 상대적인 공백기술은 공정

테스트기술로나타남

반도체 검사장비 분야에서 웨이퍼 테스트 기술 반도체 소재 테스트 기술로 구성된 전공정 테스트기술분야가 가장 경쟁이 치열한 분야이고 융복합 테스트 장비 기술 실시간 공정 진단 기술로

이루어진공정테스트기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

반도체소재 테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술

SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

실시간공정진단 기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체검사장비

257

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

전공정 테스트 기술분야는 대기업을 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 넥스틴 등에서 이중거울 방식을 이용한 웨이퍼 영상 검사 기술 다중 조명장치를 이용한 웨이퍼 검사 기술 등을

연구개발하고있음

후공정 테스트 기술분야도 대기업을 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 오킨스전자 등에서메모리 모듈 자동 광학 검사 기술 작은 지터(jitter) 성분을 갖는 고주파의 클럭 신호 기반 메모리 검사

기술등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체검사장비분야의상대적인공백기술분야는공정테스트관련기술로나타남

반도체 검사장비 분야는 반도체 공정에서 웨이퍼 반도체 소재 등 전공정 테스트와 메모리 SoC 등후공정테스트등에서유용하게사용될수 있음

최종 검사장비는 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및 투자가이루어지고있는 분야임

하지만 중소벤처기업도 검사장비의 일부 기술 및 핵심 부품 등을 연구개발하여 검사장비업체와협업한다면최종수요자인반도체제조 업체에납품할수있는 가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 공정 테스트 분야의 융복합 테스트 장비나실시간 공정 진단 기술을 공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여 제품화하는

특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

전공정테스트

웨이퍼테스트기술sect 이중거울방식을이용한웨이퍼영상검사기술

sect 다중조명장치를이용한웨이퍼검사기술반도체소재 테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술 sect 메모리모듈자동광학검사기술

sect 작은지터(jitter) 성분을갖는고주파의클럭신호기

반메모리검사기술SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술 sect 실시간다중접합반도체공극검사기술

sect 웨이퍼 및 웨이퍼 가공 챔버 내 환경 실시간 모티터

링장비기술실시간공정진단 기술

기술개발테마 현황분석

258

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관자원

반도체 검사장비는 부품 모듈 SW 등과 같은 단일기술이 아닌 시스템 단계이기 때문에

연구소에서 직접적 검사장비 수준의 연구보다는 검사 기술의 개발 등에 집중되어 있으며

주로기업중심의연구개발이집중되어있음

기관 연구내용

전자부품연구원신뢰성평가및신뢰성평가장비일부(power cycling tester)

반도체공정장비의진단 기술개발

연세대학교 메모리테스트 SoC amp 3D IC test

한양대학교 메모리테스트알고리즘개발

충북대학교 메모리고장모델에대한테스트개발

[ 반도체검사장비분야주요연구 기관 현황 ]

나 연구개발인력

각대학및 연구소에서반도체테스트일부영역의연구수행하고있음

기관 부서

전자부품연구원 신뢰성연구센터

연세대학교 컴퓨터시스템및고신뢰성 SOC 연구실

한양대학교 멀티미디어시스템연구실

충북대학교 집적시스템설계테스트실

[ 반도체검사장비분야주요연구 기관 현황 ]

시스템의 복잡성 때문에 반도체 검사장비를 최종 목표로 연구를 수행하는 연구소 및 대학은

별도 없음 검사장비 알고리즘 및 고속화 기술 등은 여러 기관 및 대학에서 일부 연구가

수행되고있으므로학연산협력체계를통한기술개발이적합함

반도체검사장비

259

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

기관 및 대학에서 반도체 검사 기술의 일부 영역별로 연구를 수행하고 있음 완제품 수준의

완성된 기술을 이전받기는 어려우며 특정 기술에 특화된 연구실과의 협력 또는 기술 이전을

통한 활용이 바람직함 시스템(하드웨어와 소프트웨어 구현 기술)의 구현이 가능한

전문기업과 알고리즘 및 평가법을 연구하고 있는 기관 및 대학과의 협력체계 구축이

현실적인 대안이 될 것으로 판단됨 주로 메모리 검사 알고리즘에 관련된 연구가 다수

이루어지고 있으며 신뢰성 검사 알고리즘을 적용한 신뢰성 검사장비를 개발하기 위한 연구

등도일부이루어지고있음

요소기술 기관

3D 적층 또는 TSV 구조의 IC 테스트기술 연세대학교

3D구조 IC의테스트최적화기술 SoC의 오류검출기술 한양대학교

반도체신뢰성평가기술(Burn-in) 신뢰성평가 장비(power

cycling tester) 공정장비진단기술전자부품연구원

다중테스트시고장모델에기반한테스트법 충북대학교

공정장비진단기술및건전성예측 서울대학교

[ 반도체검사장비분야연구기관 및 대학 ]

기술개발테마 현황분석

260

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 bull공정장비건전성진단기술

기술개요

bull공정장비의 고장 시 반도체 공정 중단에 의한 경제적 손실이 막대함 공정장비

진단에 대한 요구가 증대되고 있음 Precursor를 이용한 장비의

건전성(prognostics) 진단을통해고장전사전정비를유도

bull반도체의 고성능화에 따라 공정장비의 건전성 뿐 아니라 공정 자체의 모니터링

중요도 증가 공정 모니터링은 웨이퍼 형태의 진단 센서를 이용 주기적으로

공정의항상성을모니터링하여장비의신뢰성을확보함반도체공정의대상품의

반도체소자의품질및신뢰성관리목적

기술이전목적및필요성

bull신뢰성은과거 시장 출시 전 검증 단계의시험이 주로 수행되었으나 사용 환경

등에 따라 수명이 다르게 나타나므로 실질적으로 필드에서의 정확한 수명

예측이 어려움 사용 상태를 기준으로 능동적으로 신뢰성을 모니터링하여 고장

전사전조치할수있도록함

bull인공지능 IoT 환경의 발전에 따라 모니터링 기술은 다중화되고 복합화되고

있음 결과적으로 지능형 공장의 실현을 위해서 진단기술의 중요도가 부각되고

있음

bullIoT 기술은 인적 자원이 풍부한 한국이 접근하기 쉬운 분야임 IoT 기술을

포함하여기초산업기반이튼튼함

bull미세 공정을 위한 반도체 장비는 높은 재현성과 신뢰성을 요구하는 보수적인

분야에 해당함 기술적 측면이나 보수적 산업 특성 상 신규 업체의 시장 진입이

쉽지 않음 반면 진단기술은 상대적으로 기술격차가 크지 않으므로 기술 수준

차이를좁이기수월하며시장진입도수월할것으로예상됨

bull하드웨어 정보기술 SW 제어기술 등 전산업의 융합기술에 해당함 한국의

산업 구조 특성은 원천기술이 부족하지만 응용기술이 뛰어나며 인적 자원이

풍부하여해당산업의기초역량이어느정도확보되어있음

bull기술장벽이 낮은 영역의 경우 중국을 비롯한 국가들과의 기술격차가 빠르게

줄어들고있음융합신산업으로의전환이시급한상황임

bull차세대 반도체 기술개발이 활발하게 이루어지고 있으며 차세대 반도체 평가를

위한검사장비분야에서도새로운패러다임이요구되고있음

기술의특징및장점

bull진동 소음노이즈 온도등다양한센서기술

bullIoT기술을이용한네트워크구성

bull머신러닝인공지능을이용한파라미터분석기술및이를이용한진단기술

bull시스템제어기술

bull고장메커니즘(PoF)에기반한열화모니터링기술

활용방안및 기대성과

bull반도체공정장비및 공정 품질 진단을통한 고장 예지 기술 고장 예방에따른

경제적손실방지

bull진단기술은 반도체 공정장비 뿐 아니라 인프라를 포함한 안전 관련 진단으로

응용활용가능

bull센서산업 SW산업 제어기술산업등다양한산업의육성달성

bull스마트공장기술확보에따른후발주자에대한기술적우위달성기대

[ 반도체검사장비기술 ]

반도체검사장비

261

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체검사장비분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

test

multi

4~5

1 A cost of test case study for wafer-ring multi-sites test handler

in semiconductorrsquos industry through theory of the firm

2 A flexible test bench for power semiconductor switching loss

measurements

[ 반도체검사장비분야주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

262

클러스터

02

semiconductor

test

data

4~5

1 A method for storing semiconductor test data to simplify data

analysis

2 A Test Environment for Power Semiconductor Devices Using a

Gate-Boosting Circuit

클러스터

03

semiconductor

test

automotive

4~5

1 Arduino based power semiconductors tester for urban traction

systems

2 Automotive semiconductor test

클러스터

04

semiconductor

test

platform

4~5

1 Comparison of two high-throughput semiconductor chip

sequencing platforms in noninvasive prenatal testing for

Down syndrome in early pregnancy

2 Controlling work in process during semiconductor assembly

and test operations

클러스터

05

semiconductor

test

circuit

4~5

1 Design and analysis of power semiconductor test circuits

2 Determining the operator-machine assignment for machine

interference problem and an empirical study in semiconductor

test facility

클러스터

06

semiconductor

test

set up

5~7

1 Eliminating Re-Burn-In in semiconductor manufacturing

through statistical analysis of production test data

2 Hierarchy machine set-up for multi-pass lot scheduling at

semiconductor assembly and test facilities

클러스터

07

semiconductor

test

program

4~5

1 High-current test-bench for thyristor-based semiconductors

2 Improving Semiconductor Reliability with Advanced Engineering

Methods in Test Program Development

클러스터

08

semiconductor

test

MOS

4~5

1 In Situ XPS Chemical Analysis of MnSiO3 Copper Diffusion

Barrier Layer Formation and Simultaneous Fabrication of

Metal Oxide Semiconductor Electrical Test MOS Structures

2 Integrated Cryogenic Electronics Testbed (ICE-T) for Evaluation

of Superconductor and Cryo-Semiconductor Integrated Circuits

클러스터

09

semiconductor

test

memory

7~8

1 Issues in testing advanced power semiconductor devices

2 Measurement system for test memory cells based on keysight

B1500A semiconductor device analyzer running LabVIEW

software

클러스터

10

semiconductor

test

power

5~6

1 Modern methods and means for nondestructive testing of the

quality of power semiconductor devices

2 Modular Marx generator for dVdt testing of power

semiconductor devices

반도체검사장비

263

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

Handler

amp Probe

station

미세 피치프로브카드

특허논문

클러스터링

전문가추천

대구경웨이퍼대응 시스템

특허논문

클러스터링

전문가추천

병렬처리 가능 parallel 수

특허논문

클러스터링

전문가추천

ATE

클럭주파수상향

특허논문

클러스터링

전문가추천

측정가능파라미터확장

특허논문

클러스터링

전문가추천

Defect

inspectionDefect 인식 및 분류기술개발

특허논문

클러스터링

전문가추천

[ 반도체검사장비분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

264

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

Handler

amp Probe

station

미세피치 프로브카드 미세피치프로브카드검사기술

대구경웨이퍼대응시스템 웨이퍼크기에따른검사장비최적화시스템

병렬처리 가능 parallel 수초고속 초미세 반도체검사 가능한정밀 probe system

기술

ATE

클럭주파수상향 클럭주파수상향기술

측정가능파라미터확장초고속 반도체 검사가 가능한 신뢰성 있는 ATE system

개발

Defect

inspectionDefect 인식 및 분류기술개발

10nm 수준의 defect 검출 및 분류가 가능한 검사장비

개발

[ 반도체검사장비분야핵심요소기술연구목표 ]

반도체검사장비

265

나 반도체검사장비기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

266

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

Handler

amp Probe

station

미세 피치프로브

카드

프로브

피치(um)

90

이상

95

이상

98

이상

미세피치

MEMS probe

card

대구경웨이퍼

대응시스템

웨이퍼

직경(inch

mm)

90

이상

95

이상

98

이상

기구정밀도및

제어기술개발

병렬처리 가능

parallel 수

병렬처리가능

parallel

수(para)

90

이상

95

이상

98

이상

다중제어기술

개발

ATE

클럭 주파수상향클럭

주파수(GHz)

85

이상

90

이상

95

이상

저잡음 고주파

회로설계 기술

개발

측정가능

파라미터확장

측정파라미터

종류(종)60 70 80

파라미터측정

알고리즘개발

SMU 개발

Defect

inspection

Defect 인식및

분류기술 개발

defect 인식

정밀도(nm)

70

이상

80

이상

85

이상

Defect 인식

알고리즘개발

머신비젼

카메라개발

[ 반도체검사장비분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체패키징소재

반도체패키징소재

정의및 범위

반도체를 이용한 패키지에 사용되는 기판 소재 및 반도체 패키지 공정에서 사용되는 패키지 공정소재를말함

반도체 공정에서 사용되는 소재와 반도체 패키지 공정 소재를 말하며 최근에는 LED 등의 패키지소재를포함

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업부문에서기술개발 인력양성 시스템반도체및 장비ㆍ재료산업육성등세부사업추진과더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의 전략적

추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에 역점을두어 진행

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull반도체및디스플레이분야의기술적우수성확보

bull국내대형반도체업체의존재로인해평가용이

bull생산관련업체부족및생태계미성숙

bull신규업체제품의이용에대한생산업체의불신

bull반도체패키징기술설비투자미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull국산소재산업육성에대한정부의의지

bull국내시장규모로인한시장접근성우수

bull선진해외업체의기술력을앞세운공세

bull기존업체의기술적으로높은진입장벽

bull중국업체드르이저임금을통한낮은가격공세

중소기업의시장대응전략

국내반도체장비 업체와패키징업체가협력을통한 패키징용설비마련하여해외경쟁력확보 연구개발부분을 영업과 가까운 부서에 배치하는 등 조직을 개편하여 수요처의 요구에 밀착 대응할 수 있는 개발시스템도입

핵심요소기술로드맵

반도체패키징소재

271

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 패키징 소재는 반도체칩 혹은 디바이스를 기재(Substrate)에 탑재해 전기적 신호를

전달하고 외부 물질(습기 먼지 및 기타 불순물)로부터 보호하도록 봉지해 주며 또한

칩으로부터 발생되는 열을 방출하는 등의 다양한 기능을 제공하는 각종 반도체 패키지

제조에 사용되는 유기middot무기middot금속으로 구성된 2차 제품(Engineered Products 혹은

Engineered Materials)을 총칭

반도체 패키징 소재는 각종 원소재들로부터 가공 최적화된 일종의 2차 제품으로 원소재 개질기술배합middot복합화기술 부형기술(필름화middot적층) 등의 매우 다양한 기술을 구사해 제조되며 반도체 패키지

제조에 있어서 담당하는 소재의 기능에 따라 4가지(공정middot칩 조립용 연결기능 보호기능 패키지

기재용)로 분류함

[ 반도체패키징의기본구조 ]

단계에서 계층적으로 이루어짐 패키징의 계층 구조는 능동소자인 반도체칩을 각종 기재와 연결하는단계(First-Level Package)와 기재와 인쇄회로기판(PCB Printed Circuit Board)을 연결하는 조립

단계(Second-Level Package) 그리고 PCB와 Motherboard를 연결하는 단계(Third-Level

Package)로 나눌 수 있음 엄밀한 의미에서 보면 반도체 패키징 소재는 First-Level Package에

해당하지만 넓은 의미에서 Second-Level Package에 사용되는 일부 소재 및 제품도 포함시킬 수

있음

기술개발테마 현황분석

272

반도체 패키지와 전자부품의 고집적화middot소형화middot박형화가 전자기기의 소형화middot경량화middot박형화에

크게 기여하고 있는 가운데 초고밀도실장용 신개념 패키지도 제안되면서 이에 적합한 소재

개발에대한중요성이커지고있음

지구환경이나 인체에 대한 안전성 배려 등 환경규제가 강화되면서 배선소재의 무연(Lead-free)화봉지제의 Non-halogen화 기술사용이 증가하면서 솔드 리플로우(Solder Reflow) 온도의 상승 및

고비용화등이동반되고있음 이를 해결하기위한실장및저가화노력이요구되고있음

휴대전화 등의 모바일 기기 박형화가 가속화되면서 높은 공정온도에서 불가피하게 발생하는

무연 배선소재의 박형 패키지의 휨 대책에 대한 기술적 해결책으로서 저온 배선소재에 대한

중요성이부각되고있음

반도체 공정은 계속해서 미세화 되어가고 있는 가운데 단일 면적 안에 얼마나 많은 정보를

저장하는 미세한 셀을 넣을 수 있느냐 하는 용량의 확장은 점점 물리적 한계에 도달하였고

이러한미세공정의한계를극복하고자차세대패키징기술주목받고있음

패키징 소재는 조립 및 패키징 기술의 중심적 역할을 담당해 왔는데 패키지 전체 비용에서

차지하는 비중뿐만 아니라 패키지의 신뢰성과 작업성에 미치는 영향이 지속적으로 증가하고

있음 더욱이 최근 디바이스의 미세화 및 패키지의 박형화가 급진전됨에 따라 디바이스의

성능을좌우하는핵심요소로자리잡고있음

반도체는 고집적화가 급속히 진행돼 단위면적당 발열이 급증하고 있음 CPU의 저소비전력화

수단으로서 지금까지 사용된 전원의 저전압화는 한계에 다다르고 있음 현행 소재

시스템으로는 대응이 불가능해 전자산업 전반의 문제점으로 대두됨 이에 따라 신소재 및

공정을 적용해 기존 입자분산형 고분자 복합소재의 방열성 한계(4WmK)를 극복한 차세대

고방열패키징소재를개발해전자산업발전의걸림돌을제거해야할필요가커지고있음

반도체 패키징 소재(다이본드재 봉지재 등) 각종 회로조립소재(Gap Filler Thermal Spreader 등) 및 각종 기판소재에 대한 고열전도성 부여기술의 개발이 매우 시급

[ 반도체제조공정의기술적한계]

반도체패키징소재

273

일부 범용 제품용을 제외하면 반도체 패키징용 고순도 에폭시 수지 및 실리카 등의 원소재는

거의 일본으로부터 전량 수입되고 있음 에폭시 수지용 일액형 잠재성 경화제 등의 2차

가공제품(Engineered Products)의 경우도 일본 업체에서 독점하고 있는 상황인데 물량의

안정된 공급 측면이나 일본기업과의 차별적 공급정책으로 국내 3차 제조업체(예 ACF

제조업체)들이사업전개에어려움을겪고있는상황

[ 반도체패키징의예 ]

기술개발테마 현황분석

274

나 범위

(1) 제품분류관점

전자 패키징(Microelectronic Packaging)은 크게 FAB 공정middot칩 조립 공정middot기판실장으로

구성되는 반도체 패키징 기판에 수동소자들을 실장하는 등의 기판조립 및 시스템 조립으로

구성되는시스템패키징으로구분

반도체 패키징 기술은 소형화middot박형화middot다기능middot고집적화middot고신뢰성middot고방열화middot저가화 등의 추세를 통해발전을거듭

오늘날 전자제품 시장을 주도하고 있는 휴대폰middotPMPmiddotMP3 등과 같은 모바일 기기들에는

다양한 종류의 3차원(3D) 패키지 솔루션이 제공되고 있는데 이들은 예외 없이 소형화를

지향하고 있음 휴대제품의 소형화를 달성하기 위해서는 반드시 이들 제품을 구성하는 칩의

소형화가 이루어져야 하는데 칩을 소형화하기 위한 대표적인 패키징 기술이 바로 3D

패키징이며 MCP(Multi Chip Package) SIP(System in Package) PoP(Package on

Package) 및 PiP(Package in Package) 등이시장에출현

플립 칩 패키징 기술은 마이크로프로세서 ASIC 고성능 기기(High-end Devices) 등의

고성능 요구에 의한 영역(High Performance 용도)과 칩 사이즈가 작은 모바일 분야에서의

소형화된패키지및가격경쟁력을요구하는영역(Cost Performance 용도)으로나뉘어져그

적용이 증대되고 있음 특히 대량생산에 적합한 땜납 합금을 이용한 Plated 플립 칩 범프

제조 기술과 같은 저가 웨이퍼 범핑 기술은 플립 칩 공정 원가가 대폭 절감됨에 따라

산업에서일반화됨

[ 적층방식에따른 3D 반도체종류 ]

반도체패키징소재

275

(2) 공급망관점

원료형 소재인 stripper 도금소재 원료 resin blending 소재인 epoxy resin 실리콘 resin

경화제 첨가제등과중간재소재인패키징기판 패키지공정소재로구성됨

대분류중분류

(공급망단계)세부제품

반도체

패키징

소재

중간재소재

패키지기판저열팽창패키지소재 저유전율 기판소재 고열전도

기판소재

패키지공정 소재고방열 EMC paste 고방열 underfill paste EMC용

film 고방열 LED 몰딩 paste

Blending 소재halogen free 소재 고내열 epoxy 소재 내습실리콘

resin 소재 고방열 resin 소재

원료형소재

stripper PR stripper 소재 PR developer 소재 Mask 세정제

도금소재 potassium gold cyanide 기타도금원료 소재

원료 resin epoxy resin Silicon resin

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

기술개발테마 현황분석

276

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

패키징 소재 시장은 반도체 패턴 미세화 공정기술의 진보와 함께 발전하고 있지만 현 시점에최대수익을얻는반도체소자의수요에가장크게의존

패키징소재산업은반도체소자의기술개발조건에매우민감하게적용

반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련 공정이 가능한광원의개발과함께 패키징소재도개발중

상기 이유로 패키징 소재 시장의 주 공급업체는 반도체 산업의 초기부터 시장에 진입한

업체들을중심으로시장이편성될가능성이높음

특히 반도체 산업 초기부터 시장에 참여해온 유기 감광재료관련 업체들이 시장에서 주 공급자가 되며 이러한공급자에는삼성전자 덕산하이메탈 케이씨텍 솔브레인 기가레인등으로구성

세계적으로 메모리 시장에서 최강자인 삼성전자로의 공급이 기술력을 반증하는 것으로

인정되고 있어 삼성전자로의 공급을 대부분의 패키징 소재 생산업체가 심혈을 기울여 추진

중

삼성전자ㆍ인텔ㆍSK하이닉스ㆍTSMC 등 주요 반도체업체들은 차세대 시장 주도권을 확보하기 위해3D 요소 기술 확보및상업화경쟁치열

(2) 산업의구조

후방산업은 반도체 패키징 관련 소재 원부재료 장비 및 부대설비로 구성되고 주요

전방산업은반도체분야(시스템반도체를넘어메모리반도체 센서)임

후방산업 Package 전방산업

소재 원부재료 장비 및 설비 배선공정 에칭공정 패키징공정 메모리반도체 로직 소자 시스템반도체 반도체패키지

[ 반도체패키징소재산업구조 ]

반도체패키징소재

277

IBM Intel AMD 등의 Logic Process Chip 생산 업체들은 빠른 동작 속도와 낮은 소비

전력달성을 위해 반도체 패키징 소재 시장에 참여 중이며 Broadcom Qualcomm nVIDIA

등의팹리스업체들도차세대반도체패키징소재를 이용한제품출시

삼성 도시바 SK하이닉스와 같은 메모리 칩 제작업체들도 DRAM Flash Memory를 반도체

패키징소재기술적용한제품개발중

도시바(Toshiba)의 TSV 기술은 CMOS Image Sensor에 적용하여 2008년부터 생산 중이며 TSV전극이 붙은 Chip을 제조하는 것으로 Wafer 상태에서 Camera Module 부품의 실장 조립을

가능하게 함 또한 반도체 패키징 소재 기술의 고성능화 응용으로 3차원 Cell 적층 기술 Bics

(Bit-Cost ScalableSi 기판 위에 NAND Flash Memory Cell을 종방향으로 적층해 올리는 기술)을

발표

삼성전자는 30나노급 4Gb DDR3를 4단 적층한 32GB RDIMM 개발 (2011년)하였고 세계 최초로 3차원 반도체 패키징 소재 기술을 적용해 64기가바이트(GB) 차세대 D램 모듈을

양산(2014년)하기 시작

SK하이닉스도 2015년 5월 차세대반도체패키징소재를활용한 1세대 HBM D램을양산하고 2세대HBM D램 기술 개발을 진행 중 HBM(고대역폭 메모리 High Bandwidth Memory) D램은 TSV

기술을 적용해 D램 칩에 5천개 이상의 구멍을 뚫고 상하를 연결해 기존 금선을 이용한 D램

패키지에 비해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 이끈 제품으로 이 제품은 차세대 그래픽장치(GPU)

슈퍼컴퓨터 서버 네크워크 기기 등에 채택되기 시작했으며 향후 차세대 초고성능 컴퓨팅

시스템에도필수적인제품

반도체 패키징 장비 관련 해외 주요 업체로는 TSMC AMAT TOK Novellus Lam

Research 등의기업으로구성

국내 공급자들은 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2015년이후점차로시장에진입하기시작

기술개발테마 현황분석

278

구분 경쟁환경

공급망단계 반도체소자 패키징장비 패키징재료

주요내용 메모리용 비메모리용 적층용 원재료

주요품목및기술 SoC SIP

높은 수울

고정밀도

넓은공정 윈도우

고정밀해상도

넓은공정 윈도우

FEP FEN

해외기업

Intel AMD

IBM

AMAT TOK Novellus

Lam Research AMEC

SPTS STS (일본)

EVG ASMP

Dow Corning

국내기업삼성전자

SK하이닉스

기가레인 이오테크닉스

쎄미시스코 고영테크

테스

한미반도체 에스티아이

피에스케이

다우전자재료

케이피엠테크

[ 공급망분류별경쟁자 ]

전방산업인 반도체 소자업체의 고속middot대용량middot저전력 반도체 개발 수요 증대 기조 속에

메모리와 시스템 반도체를 한 개의 패키지에 묶을 수 있어 반도체 크기를 줄일 수 있고 전자

이동거리가짧아져전력소모량도줄일수 있는차세대패키징방식이확대중

특히 TSV 패키징 방식은 과거에는 D램middotCMOS이미지센서(CIS) 등 동종 칩을 적층하는 데

쓰였지만 지금은시스템반도체+메모리 시스템반도체+시스템반도체등이종 칩을 패키징하는

쪽으로 발전하였고 또한 주요 전방산업인 반도체 외에 작고 가볍게 몸속에 내장해야 하는

바이오분야에도적용중

반도체패키징소재

279

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 패키징 소재 품목의 세계시장 규모는 2016년 66억 달러 규모이며 2016년부터

2021년까지연평균 617성장하여 730억 54백만달러의시장형성이전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 6629 10720 17330 27940 45179 73054 617

자료 SEMI(201507) 반도체분야산업기술로드맵(2012) 자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체패키징소재의세계 시장규모및 전망 ]

반도체 패키징 소재를 사용하는 Application은 반도체 전분야에 걸쳐 다양한 가운데 그

중에서도 2017년 TSV 3D IC 시장 규모는 총 18억 달러로 예상되며 이중 Graphic

Mobile Network PC 부문 등에 사용되는 DRAM NAND Wide IO Memory 등

Memory 반도체관련부문의시장규모는총 76억 달러로 42의비중에달할전망

초기에는 Image Sensor DRAM 등 동종 반도체 간 단순 적층 위주로 시장이 형성되다가 향후에는Logic + Memory Logic + Logic 형태로발전할전망

DRAM의 경우 주 사용처인 PC ServerNetworking Graphics Mobile 부문에서 TSV는 모두사용 Server Networking (HMC) Graphics (HBM) Mobile (Interposer 이용 TSV) 등 각

부문별로여러적층 방식이사용될전망

대부분의 적층에 사용될 Wide IO DRAM은 TSV를 이용하여 Data 입출력 단자 수를 늘림에 따라퍼포먼스를크게개선한 DRAM

자료 Yole Development

[ 반도체패키징소재 Application 별 시장규모 전망 ]

기술개발테마 현황분석

280

(2) 국내시장

국내시장 규모는 2016년 680억 원 규모로 추산되며 2016년부터 2021년까지 연평균

1013의높은성장률로 2조 2343억 원의시장을형성할것으로전망

국내 공급자들은 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2015년 이후점차로시장에진입하기시작

다만 아직까지 국내 주요 반도체 후공정 업체들은 차세대 반도체 패키징 공정 시장에

적극적으로참여하지않음

이는 STS반도체통신 하나마이크론 시그네틱스 등 주요 반도체 패키징 업체들의 대규모 설비 투자에따른 부담에기인

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 6804 13696 2757 55498 111717 223434 1013

자료 SEMI(201507)반도체분야산업기술로드맵(2015) 자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체패키징소재의국내 시장규모및 전망 ]

반도체패키징소재

281

(3) 무역현황

반도체 패키징 소재로 품목 단위의 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 반도체

웨이퍼위에 반도체 소자를 제조하는용도로 쓰이는것의 무역현황을살펴보았으며 수출량과

수입량이감소하는추세

수출현황은 lsquo12년 444만 달러에서 rsquo16년 42만 달러 수준으로 감소하였으며 수입현황은 lsquo12년100만 달러에서 rsquo16년 20만 달러 수준으로 감소하여 무역수지 흑자폭 축소 특히 2014년 수출

감소폭이두드러짐

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy358로 감소 수입금액은shy409로감소하였으나 lsquo14년을 제외하면항상수출이더 높은것으로분석

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 4444 4416 1056 647 420 -358

수입금액 1005 563 1293 339 203 -409

무역수지 3439 3853 -237 308 217 -

무역특화지수 063 077 -010 031 034 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체패키징소재 관련 무역현황 ]

기술개발테마 현황분석

282

다 기술환경분석

반도체 패키징 소재 공정은 전기적인 연결이라는 관점에서 볼 때 반도체 칩과 전자제품

메인보드의 회로 폭에 차이가 있기 때문에 필수적이며 전자 제품을 동작시키는 역할의

반도체 칩은 그 자체로는 아무런 역할을 할 수 없고 전자 제품을 구성하는 회로에

연결되어야비로서반도체칩의기능을수행할수있음

반도체 칩을 회로 위에 바로 장착할 수 없으므로 상호간의 회로 폭 차이를 완충시켜 줄 수 있는역할을바로 반도체패키징이담당

자료 하나마이크론

[ 반도체패키징공정 개략도]

QFN(Quad Flat No-Lead)

QFN 패키징 방식은 구리 리드프레임 위에 반도체 칩이 올라가고 와이어 본딩을 한 후 몰딩을 한형태

리드가없어서작고가벼우며전기적성능과열적 특성이우수하고신뢰성이좋음 QFN 패키징방식은반도체패키징중가장 저렴하면서도지속적으로사용되는패키징방식

반도체패키징소재

283

FOWLP(Fan OutWafer Level Package)

칩크기가작아지더라도표준화된볼 레이아웃을그대로사용할수 있는 장점보유

[ FOWLP 패키징구조]

FOWLP 패키지는 공정이 간단하고 두께를 얇게 구현할 수 있어서 BGA보다 소형화와 박형화가가능하고열 특성과전기적특성이우수하여모바일제품에적합

경박단소형의 장점이 있는 FOWLP는 초기 IO 150~250 핀의 집적회로를 시작으로 점차 300 핀이상의집적회로로확대될것으로전망

베이스밴드와 아날로그 집적회로 RF(Radio Frequency)소자에 적용되기 시작하여 AP(ApplicationProcessor)와 PMU(Power Management Unit)에 확대 적용예정

FOWLP는 기존 패키지 대비 칩 크기를 116 정도의 수준으로 줄일 수 있고 인쇄회로 기판을사용하지 않아서 기존 패키지 공정 대비 원가 경쟁력이 높으며 하나의 패키지에 다양한 기능의

칩들을 실장하는 SiP가 가능해 빠르게 변하는 모바일 기기와 사물 인터넷 시장에서 매우 유리한

패키징기술임

[ FOWLP 패키징프로세스 ]

기술개발테마 현황분석

284

TSV 패키징기술(Through Silicon Via)

TSV은 실리콘 웨이퍼의 상부와 하부를 전극으로 연결하여 최단거리의 신호 전송경로를 제공하므로패키지의경박단소화게가장유리

일반적인 TSV 공정은 레이저 천공이나 화학적 식각을 이용하여 웨이퍼에 구멍을 뚫은 후 도금방식을이용하여구멍을메우는방법을사용

자료 Elpida

[ 기존 패키지와 TSV 간 비교 ]

정렬 및 부산물 처리 문제로 레이저 천공보다 화학적 식각 방법을 선호하며 대표적으로 DRIE(DeepReactive Ion Etching)를 이용

DRIE는 플라즈마를 이용하여 실리콘 웨이퍼에 수직으로 구멍을 뚫고 구멍을 금속으로 채우게되는데 구리가가장많이 사용

우선 구리 도금을 위해 구멍 내부에 3층으로 이루어진 시드(seed) 층을 형성 시드 층은 구리와실리콘 사이의 절연을 위한 유전체 층 실리콘에 치명적인 구리가 확산되지 않도록 하기 위한

접착확산방지층 구리 도금을위한 구리시드 층의 순서로구멍 내벽에형성

이와 같은 기본적인 공정들 이외에 포토 마스크 공정 웨이퍼 박화(thinning) 공정 평탄화공정(CMP) 얇은 웨이퍼를이동시키기위한웨이퍼본딩디본딩공정 등이추가가필요

3D Si 집적과 달리 3D IC 집적은 TSV 및 마이크로 범프를 이용하여 무어의 법칙을 따르는

어떠한칩들도 3차원으로적층가능

3D IC 집적방식에는메모리칩 적층 인터포저(interposer) 방식 두가지가존재

반도체패키징소재

285

메모리칩적층 (3D IC 집적)

메모리의 용량을 증가시키기 위한 방법으로 50 두께의 8개의 메모리 칩들을 TSV와 마이크로범프를이용하여적층

자료 Semi Gartner[ TSV와 마이크로범프를이용한 8단 적층 칩 ]

수동인터포저 (25D IC 집적)

TSV 기술은 고전력 다핀 미세 피치 CPU와 최대 밴드 폭 및 저전력 메모리 칩을 적층하기 위해로직마이크로프로세서와이드 IO 인터페이스를가진메모리와같은능동인터포저에사용가능

MemoryLogic과 CPULogic 두 개의 칩을 유기물 기판에 수평적으로 배치하는 것에 비해 면적과크기가작고 고성능 저비용을실현

이 경우 CPU는 능동 TSV의 역할을 하지만 CPU와 메모리칩의 소자의 고밀도와 회로의 복잡성때문에 비아-미들(via-middle) 또는 비아-라스트(via-last) 공정을 이용하여 TSV를 뚫을 공간을

확보하는 것은 매우 어렵고 또한 크기나 핀 수가 다른 CPU와 메모리칩을 부착시키기 위해서는

설계의자유도나성능에일부 제약이존재

자료 Semi Gartner

[ MemoryLogic + CPULogic 3D IC 직접 ]

기술개발테마 현황분석

286

수동인터포저 (25D IC 집적)

TSV는 초미세 피치 다핀 고전력 고밀도의 무어의 법칙 IC 칩을 지원하는 수동 인터포저에도 사용가능

칩의 미세 피치 패드 어레이를 간단하고 얇은 빌드업 층을 가지지 않은 유기물 기판상의 비교적 큰피치의패드에재배치하기위해서는중간기판(수동 TSV 인터포저)이필요

자료 Semi Gartner

[ 수동인터포저를가진MemoryLogic + CPULogic 3D IC 직접 ]

수동인터포저 (3D IC 집적)

저비용방열 3D IC 집적 SiP의실현을위해서는수동 TSV인터포저를통한칩간연결을사용 능동 칩에 구멍을 내는 대신 수동 TSV 인터포저를 가진 기존의 칩을 사용하므로 아주 경제적이며또한 능동 칩을 얇게 하거나 금속화가 필요 없으며 능동 웨이퍼에 지지 웨이퍼를 임시 본딩하고

제거하는공정의생락가능

이와 같이 수동 인터포저는 고밀도 TSV RDL IPD를 가진 실리콘 인터포저로 서로 다른 피치 크기위치의패드를가진 다양한무어 칩을연결

MPU GPU ASIC DSP MCU RF 고전력 메모리와 같은 모든 고전력 칩들은 플립 칩 형태로 TSV인터포저의 상부에 위치하여 열 방출을 용이하게 하며 MEMS MOEMS CIS 메모리 등의 저전력

칩들은 플립 칩 또는 와이어 본딩 형태로 인터포저의 하부에 부착되는 방식으로 3D IC 집적 SiP의

가장 유효한방식

자료 Semi Gartner

[ TSVRDLIPD 인터포저를갖는 3D SIP ]

반도체패키징소재

287

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체 패키징 해외 주요 업체로는 Elpida Fraunhofer IZM Georgia Tech HKUST IBM

IMEC IME Infineon Intel Micron NEC Oki Qualcomm RPI Tessera TSMC Xilinx

Ziptronix등을포함한산업계학교연구소등 40여곳존재

이미 해상도가 낮은 저가형 CMOS 이미지 센서에는 TSV가 적용되고 있으며 메모리나 로직에 TSV를적용한 제품의 양산을 위해 여러 업체들이 원가절감 및 신뢰성 확보에 노력 중이며 향후 반도체 간

단순 적층 위주로 시장이 형성되다가 향후에는 Logic + Memory Logic + Logic 형태로 발전할

전망

웨이퍼 천공(drilling) 비아 충진(via filling) 웨이퍼 박화 등의 TSV 기본 공정을 가장 먼저 정립한업체는 Tru-Si Technologies로 이에 대한원천 특허를많이 확보

향후 TSV를 상용화를 위해서는 디자인에서부터 구멍을 뚫고 채우고 검사까지 모든 부분에 있어인프라구축등추가적인연구개발이필요

얇은 웨이퍼를 다루고 연삭하는 공정 개발 및 TSV로 연결된 적층 집의 검사 방법에 관한 연구에많은 업체들이활발히연구를진행중

Elpida는 2009년에 1Gb DRAM 8개를 쌓은 8Gb TSV 제품을 선보였으며 2010년에는 2Gb 칩8개를 TSV로 연결한 16Gb 제품 및 2011년 말을 목표로 GPU 위에 적층될 ultra-wide IO

GDDR5를 TSV를 이용한제품을출시

자료 Elpida

[ Elpida의 TSV DRAM ]

기술개발테마 현황분석

288

국내중소기업사례

이녹스첨단소재는 국내 반도체 패키징 소재 분야에서 유일하게 full-line up을 갖추고 있으며 여러가지 점접착 소재들을자체개발하여생산 공급하고있음

디엔에프는 반도체 배선재료를 개발하여 국내 칩메이커에 독점 공급을 시작으로 반도체 미세화에필요한재료 전문기업으로성장

케이피엠테크는 신규 화학 니켈 개발 무전해동금욕 국산화 통해 TSV용 화학약품 시장 공략 목표로사업 전개

태광테크는 기존의 융용접합코팅 기술과 대비된 마찰교반접합과 저온분사코팅 기술로 소재산업고도화실현

덕산테코피아는패키징공정의핵심원료인실리콘봉지제중간 원료 생산및판매 제이에이치화학공업은 첨단 기능성 화학 재료의 개발과 생산을 통해 IT 모바일용을 포함한 다양한 전자기기와축전에너지를이용한제품개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)디엔에프 93855 58221 -186 208 18 88

케이피엠테크 83031 22924 -533 -165 -14 -　

(주)태광테크 5623 358 -823 -1639 -225 152

(주)덕산테코피아 57490 19190 63 123 12 45

(주)제이에이치화학공업 26760 18338 1842 -40 -8 03

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

반도체패키징소재

289

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

IBM Infineon Intel Micron NEC Oki Qualcomm RPI 등 글로벌 기업들이반도체 패키징

소재 RampD를주도

IBM은 2008년부터 무선통신에 사용되는 파워 앰프 소자와 마이크로프로세서의 그라운드용 TSV 기술개발을완료하여 Cisco와함께 CPU위에 TSV로캐시메모리를연결한제품을출시

Intel 역시 CPU위에 TSV 와이드 IO로 메모리를연결하는제품을 2012년 상용화

자료 IBM

[ IBM TSV 구조 ]

Qualcomm은 휴대전화에 들어가는 베이스밴드 프로세서 위에 TSV로 메모리를 올리는 기술을개발하였으며 또한 RF를 포함한 무선 칩에 TSV를 적용하여 전원과 그라운드를 연결해서 고주파

성능을향상시키는방안도병행중

어플리케이션과 베이스밴드 프로세서를 TSV 인터포저를 이용해 모듈화하는 부품 개발도 진행 중인것으로파악

[ Qualcomm의 3D TSV ] [ Intel의 3D chip stacking ]

자료 교육과학기술부

[ Elpida의 TSV DRAM ]

기술개발테마 현황분석

290

반도체 패키징 소재 시장은 반도체 패턴 미세화 공정기술의 진보와 함께 발전하고 있지만 현

시점에최대수익을얻는반도체소자의수요에가장크게의존

따라서공급자들의주력으로는장비와재료를중심으로시장을유지 원칩화에대한요구가점차로증대되고있어공급업체들은이러한상황을예의 주시

(2) 국내업체동향

반도체 패키징 소재 국내 주요 업체로는 반도체 소자에는 삼성전자 SK하이닉스 등이 있으며

장비재료에는 쎄미시스코 기가레인 이오테크닉스 고영테크 한미반도체 에스티아이

피에스케이다우전자재료케이피엠테크등이존재

2014년 8월 삼성전자는 TSV를 이용한 DRAM 양산을 발표했으며 SK하이닉스도 2015년 상반기에TSV기술을 적용한 DRAM 양산을 계획하고 있다고 발표함으로써 국내 DRAM에서도 3D구조 TSV

적층기술을본격적으로적용중

하지만 TSV 장비재료 공급자는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로시장진입이여의치못했으나 2015년 이후점차로시장에진입하기시작

TSV 3D IC 기술은향후반도체시장을주도하는한국업계에큰영향을줄 것으로예상

아직 TSV 사용 3D IC에 대한 업계 표준화가 정립되지 않은 상황이며 각 반도체 업체들은 업체 간공동 개발 등을통해 사업화에대비중

Memory Image Sensor 등 동종 반도체 간 적층 단계를 지나 이종 반도체 간 적층 시 MemorySystem IC Foundry OSAT 업체들 중 어느 업체 위주로 3D IC 반도체 상품화에 앞서느냐가 향후

업계에큰 영향을미칠 것으로판단

AP CPU 등 Processor에 Memory 반도체 또는 타 Logic 반도체를 적층하는 경우 Processor 업체위주의 제품 발전이 예상되며 또한 이종 Chip 적층 제품의 불량 발생 시 이에 대한 Resource를

보유한 업체가 명확한 대응을 할 수 있다는 점에서 AP와 Memory 반도체를 모두 보유 중인

삼성전자에게기회가될 것으로예상

현재 AMD와 협력 중인 SK하이닉스 역시 향후 Processor 업체들과의 협력 관계를 더욱 확대할것으로전망

TSV 및 3D IC 공정의 높은 난이도와 저수율 문제에 따라 초기에는 IDM 업체들이 전 공정에 이어후 공정까지 모두 담당할 가능성이 높아 시장 형성 초기에는 후 공정 업체들에게 TSV의 등장이 큰

수혜가되지는못할 것으로예상

반도체 장비 업체들에게는 TSV라는 새로운 공정 도입이 수혜 AMAT TOK Novellus LamResearch 등 해외 업체 뿐 아니라 다수의 한국 업체들도 TSV 장비 개발 중 다만 아직 양산 장비

출시에는시간이필요하므로한국업체들의성공여부를판단하기에는이른상황

한국 장비 업체 들 중에는 현재 기가레인 쎄미시스코 테스 에스티아이 등이 각 분야에서 상용화에다소앞서고있는 것으로판단

반도체패키징소재

291

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

최신반도체패키징개발동향

반도체 패키징 기술은 단순하게 여러 칩을 하나로 통합하는 형태에서 벗어나 동종 및 이종 기술의융복합화를 급속히 진행하여 신시장을 창출하고 있으며 시스템의 고성능화 초소형화 저전력화 및

스마트화를가속할수 있는시스템반도체분야로진행

향후 반도체 패키징 기술은 초소형화 및 시스템화하는 경로로 진화가 중이며 모바일 기기의 확산에따라 고성능 칩을 작은 면적에 집적하는 기술이 발전할 전망이고 특히 3세대 패키징 기술은

내장되는부품의수율과시스템전체에대한높은 이해도가요구됨

반도체 패키징 산업에서 업체간 RampD 능력 및 양산기술 차별화가 가속될 것이며 빠르게 발전하는패키징 기술에 대한 양산능력을 축적하고 선행기술을 확보할 수 있는 능력이 있는 업체와 그렇지

못한 업체 간의격차가크게확대될것으로전망

[ 다양한반도체패키지기술 ]

기술개발테마 현황분석

292

반도체패키징기술의진화

반도체 패키지는 대략 2005년까지는 다핀화 표면실장 소형화 추세에 따라 표면실장형 패키지인QFPmiddotSOPmiddotPGA 등이 2003~2014년에는 초다핀화 초소형화 고속동작화 추세에 대응하기 위해

BGAmiddotCSP 등의 면배열(Area Array) 패키지들이 2005~2018년에서는 박형실장화middot적층형MCPmiddot3D의

시스템 실장형(SIPPoP 등)에 대응한 플립 칩(Bare Chip 실장) 패키지들이 발전하며 주류를 이룰

것임

플립 칩 패키징 기술은 마이크로프로세서 ASIC 고성능 기기(High-end Devices) 등의 고성능 요구에 의한 영역(High Performance 용도)과 칩 사이즈가 작은 모바일 분야에서의 소형화된 패키지 및 가격 경쟁력을 요구하는 영역(Cost Performance 용도)으로 나뉘어져 그 적용이 증대되고 있음 특히 대량생산에 적합한 땜납 합금을 이용한 Plated 플립 칩 범프 제조 기술과 같은 저가 웨이퍼 범핑 기술은 플립 칩 공정 원가가 대폭 절감됨에 따라 산업에서 일반화됨

와이어 본딩 방식으로 제작한 종래의 패키지들은 공정가격이 매우 저렴했으나 전기적 특성이우수하고 다핀화에 대응할 수 있으며 경박단소한 BGA로 대표되는 기재를 이용하는 플립 칩

패키지로대체되고있음

[ 반도체패키지기술의진화 ]

반도체패키징소재

293

나 특허동향분석

반도체패키징소재특허상 주요기술

주요기술

반도체 패키징 소재는 공정 및 칩소립용 소재 기술로 백그라인딩 테이프(BG) 기술 다이본딩 재료기술로 구분되며 연결기능 소재 기술로 본딩와이어 기술 솔더볼 기술로 분류되며 보호기능

소재(봉지재) 기술로 이방성 도전필름(ACF) 기술 고상 봉지재(EMC) 기술 액상 봉지재(LEC)

기술로 구분되고 패키지 기재(Substrate)용 원소재 기술은 언더필(Underfill) 기술 RCC(Resin

Cated Copper) 기술 2층 FCC(Flexible Copper Clad Laminate) 기술 TAB(Tape Automated

Bonding) 테이프기술 3D Stack SIP 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG)웨이퍼에 IC 회로를형성시킨후백그라인드시에웨이퍼표면을

보호하는테이프소재기술

다이본딩재료반도체칩을금속리드프레임이나유기기판등의 기자재에

접착시키는재료기술

연결기능소재본딩와이어 반도체칩과기재를전기적으로연결해주는 금속선소재 기술

솔더볼 리플로우(Reflow) 실장에사용되는솔더링소재기술

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)LCP 패널과구동드라이브의전기적배선 저가미세피치 플립

칩의저온 본딩등에적용되는필름 소재기술

고상봉지재(EMC)반도체칩을먼지 충격 등으로부터보호 외부환경변화의영향

저감을목적으로에폭시 실리카등으로구성되는포장소재기술

액상봉지재(LEC)CSP Face down FBGA BOC 패키지등에서Wire Bonding된

중앙부를봉지하는소재 기술

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)Area Array Packge나 FBGA등에서 Die와기판사이를

채워주는봉지소재기술

RCC(Resin Cated Copper) 빌드업기재의층형성에주류로사용되는소재 기술

2층 FCC(Flexible Copper

Clad Laminate)폴리이미드필름상에 동층을형성한구조의기재소재기술

TAB(Tape Automated

Bonding) 테이프

동박-접착재-베이스재로적층형필름형기재로구성된 IC 칩을

와이어를사용하지않고탑재하는데사용되는소재기술

3D Stack SIP현재나와있는 SiP 기술중가장앞서 있는기술로서반도체

집적도향상 전기적인성능극대화가능기술

기술개발테마 현황분석

294

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 패키징 소재의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG)

11 27 12 4 54

다이본딩재료

연결기능소재

본딩와이어

8 156 2 8 174

솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

9 243 4 20 276고상봉지재(EMC)

액상 봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

5 9 1 1 16

RCC(Resin Cated Copper)

2층FCC(FlexibleCopperCladLaminate)

TAB(TapeAutomatedBonding)테이프

3D Stack SIP

합계 33 435 19 33 520

국가별 요소기술별 특허동향에서 공정 및 칩조립용 소재 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

연결기능 소재 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

보호기능 소재 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본이 상대적으로 적은출원량을나타내고있음

패키지 기재용 원소재 기술분야도 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본과 유럽이상대적으로적은출원량을나타내고있음

반도체패키징소재

295

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

공정및

칩조립용

소재

백그라인딩테이프(BG)

NXP USA

DIGITAL OPTICS

DTS

대기업중심

Fairchild Semiconductor

네페스 생산기술연구원등다이본딩재료

연결기능

소재

본딩와이어

Texas Instruments

ROHM

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

대기업중심

Fairchild Semiconductor

삼성전자 전자부품연구원등솔더볼

보호기능

소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

Texas Instruments

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

IBM

대기업중심

Rfmarq TAIWAN

SEMICONDUCTOR 삼성전자

등

고상봉지재(EMC)

액상 봉지재(LEC)

패키지

기재

(Substrat

e)용

원소재

언더필(Underfill)

Fairchild

Semiconductor

Microsemi

Texas Instruments

대기업중심

Fairchild Semiconductor

TAIWAN SEMICONDUCTOR

등

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad

Laminate)

TAB(Tape Automated

Bonding)테이프

3D Stack SIP

고정및칩조립용소재기술분야주요출원인동향

고정 및 칩조립용 소재 기술분야는 NXP USA가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는DIGITAL OPTICS DTS 등이많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있음

연결기능소재기술분야주요출원인동향

연결기능 소재 기술분야는 Texas Instruments가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는ROHM TAIWAN SEMICONDUCTOR 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이 주류를

이루고있음

보호기능소재기술분야주요출원인동향

보호기능 소재 기술분야는 Texas Instruments가 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR IBM 등이 많은 특허를 출원하고 있는 등 미국 회사들이 주류를

이루고있음

패키지기재용원소재기술분야주요출원인동향

패키지 기재용 원소재 기술분야는 Fairchild Semiconductor가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그다음으로는 Microsemi Texas Instruments 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이 주류를

이루고있음

기술개발테마 현황분석

296

반도체패키징소재분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 패키징 소재 분야의 주요 경쟁기술은 보호기능 소재 기술분야이고 상대적인

공백기술은패키지기재용원소재기술분야로나타남

보호기능 소재 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 패키지 기재용 원소재 관련 기술들이아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

공정및 칩조립용

소재

백그라인딩테이프(BG) 다이본딩재료

연결기능소재본딩와이어 솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

고상봉지재(EMC)

액상봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad Laminate)

TAB(Tape Automated Bonding)테이프

3D Stack SIP

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG) 리드프레임기반간접착력향상다이본딩소재기술

반도체파키지접합용솔더소재기술다이본딩재료

연결기능소재본딩와이어 NUF(No-Flow-Underfill) 물질코팅솔더볼소재기술

신속방열금속선소재기술솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)열경화성도전수지기반봉지소재기술

고항복전압봉지소재기술고상봉지재(EMC)

액상봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

압축성형용몰드언더필소재기술

경화성 수지 및 열처리된 실리카 충전제 기반 언더필 소재

기술

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad

Laminate)

TAB(Tape Automated

Bonding)테이프

3D Stack SIP

반도체패키징소재

297

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 주로 글로벌 대기업 중심으로 연구개발하고 있는

것으로나타남

상대적으로 경쟁이 치열한 연결기능 소재 기술분야는 대기업 중심으로 Fairchild Semiconductor삼성전자 전자부품연구원 등이 중점적으로 연구개발을 하고 있으며 NUF(No-Flow-Underfill) 물질

코팅 솔더볼소재기술 신속 방열금속선소재기술 등을 연구개발하고있음

경쟁이 가장 치열한 보호기능 소재 기술분야도 대기업 중심으로 Rfmarq TAIWANSEMICONDUCTOR 삼성전자 등이 활발하게 연구개발을 추진하고 있으며 열경화성 도전수지 기반

봉지 소재 기술 고항복전압 봉지 소재기술 등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체 패키징 소재 분야의 상대적인 공백기술 분야는 패키지 기재용 원소재 관련 기술로

나타남

반도체패키징소재분야는반도제제조공정에서사용되는각종소재분야에적용되어사용될수 있음 대규모의장치투자가들어가는분야가아니기때문에중소벤처기업의참여가높은 분야임 향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 패키지 기재용 원소재 관련 기술을공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여 제품화하는 특허전략을 수립하는 것이

바람직할것으로사료됨

특히 공정 및 칩조립용 소재 관련 기술은 생산기술연구원 등과 연결기능 소재 관련 기술은전자부품연구원 등과 기술도입 또는 공동으로 연구개발을 추진하는 것을 우선적으로 고려해 볼 수

있을 것으로판단됨

기술개발테마 현황분석

298

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

한국과학기술원 한국기계연구원 전자부품연구원 한국전자통신연구원 한국전기연구원

한국한의학연구원 한국생산기술연구원 한국기초과학지원연구원 등이 활발한 연구개발을

하고있음

대학의 경우 한양대학교 성균관대학교 서울시립대학교 세종대학교 한국항공대학교 호서대학교

포항공과대학교서울과학기술대학교중앙대학교서울대학교등에서연구개발을하고있음

(2) 연구개발자원

한국산업기술평가원(KETI)- WPM 2단계사업

신성장동력 창출을 위해서 교유브랜드화가 가능한 주요 10대 핵심 소재 기술(WPM WorldPremier Materials) 개발

마그네슘 이차전지 탄화규소(Sic) 반도체등 10개 사업단을중심으로 200여개의기업 및 연구소가참여하는대형기술개발사업

세계 최초로 상용화 하거나 시장을 창출하고 지속적으로 시장 지배력을 가질 수 있는 세계최고수준의소재개발추진

응용기술개발 단계임에도 불구하고 조기 상용화를 통해 5900억원의 매출과 3조 6천억 원의민간투자를유발

3단계 사업을 차질 없이 진행하면 세계일류소재개발(WPM)사업은 신소재분야에서 일자리 창출과민간투자확대에이바지할것으로기대됨

중소기업기술정보진흥원

정부출연금은 총 사업비의 50 ~ 80 이내에서 지원하고 민간부담금의 40~60 이상을현금으로부담하여야함

기술개발 결과에 대한 최종평가가 ldquo성공rdquo 판정인 경우 정액 또는 경상 기술료 중 납부방식을선택하여납부 (중소기업 10)

기술혁신개발 공정 품질 기술개발 산학연협력기술개발 중소기업 RampD역량제고

반도체패키징소재

299

중소벤처기업부

중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

한국생산기술연구원

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서 개발형실험실을제공하고있어중소기업에서기술개발에필요한실험장비등을공동으로사용살수있는인프라를제공

한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소 중견기업이시험 거사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수 있도록 24시간개방 운영

한국생산기술연구원은 지역별 뿌리산업기술센터를 운영하고 있으며 이를 통해 뿌리기업의애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제 해결형

현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계 운영

시흥진수김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진수는항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

한국전자통신연구원 shy 서울 SW-SoC융합RampBD센터

서울 SW-SoC융합RampBD센터는 산업체 수요 기반의 전문화된 인력 양성 프로그램을 운영하며 IT융합지식을갖춘고급 인력을육성

강소 반도체 팹리스 기업을 지원함으로써 국내 중소기업의 산업경쟁력 강화 및 부품 국산화에기여하고있음

연구결과물과공통기술의융합형기술개발을통하여개방형플랫폼을구축하는것을목표로함

한국화학연구원

첨단 분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자 대상의 개방운영하는범용분석장비에대한기기원리 시료 전처리 결과 해석등기기분석실무교육 수행

화학분석센터에서는 보유하고 있는크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM 등을활용한물질구조분석수행

화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시프템 표면에너지 구배 시스템

다중-박막시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를

구비하여시험분석서비스를제공

기술개발테마 현황분석

300

나 연구개발인력

반도체 패키징 소재 연구개발은 한국과학기술원 한국기계연구원 전자부품연구원 한국

전자통신연구원 한국전기연구원 한국생산기술연구원 한국기초과학지원연구원 등에서 진행하고

있음

기관 성명 직급

서울대학교반도체공동연구소 이종호 연구소장

한국광기술원 김재필 조명모듈연구센터연구원

한국과학기술원 이건재 신소재공학과교수

한국기계연구원 김재현 연구원

전자부품연구원 박효덕 LED융합사업단장

한국전자통신연구원 엄낙웅 ICT소재부품연구소장

한국전기연구원 유종호 책임연구원

한국생산기술연구원 이창우 수석연구원

한국기초과학지원연구원 김건희 광분석장비개발팀박사

서울시립대신소재공학부 정재필 신소재공학부교수

[ 반도체패키징소재 연구개발인력현황 ]

반도체패키징소재

301

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

한국기초과학지원연구원(KBSI)

TSV 패키징기술시반도체결함을검출하는기술

서울시립대신소재공학부와산학협력단

저온나노접합소재

한국광기술원조명모듈연구센터박사팀

적외선레이저를이용한실리콘봉지재초고속 stress free 경화기술

(2) 이전기술에대한세부내용

한국기초과학지원연구원(KBSI)- 반도체결함검출기술

차세대반도체칩의 세부결함을 3차원적으로검사하는기술 TSV(Through Silicon Via)를 포함한 적층 형 반도체 칩 내에서 발생하는 불량을 열 영상으로산출해결함의위치를정확하게파악

기존반도체칩불량검사장비보다 2배이상 빠른 검사가능 고사양반도체칩에 주로발생하는저전류 성 불량 스팟을검출할수있는 고감도사양

서울시립대신소재공학부 (정재필교수) 와 산학협력단 shy 저온나노접합소재

반도체 패키징에 필요한 솔더링 브레이징 등에 사용하는 기존 납땜 재와 브레이징 재 등 접합재공정온도를최대절반까지낮출수 있는 것이특징

나노페이스트 등 나노접합재 산화 문제와 높은 가격 등의 문제를 일시에 해결할 수 있는 나노접합관련신기술

2015년 덕산하이메탈 (반도체디스플레이소재기업) 에 기술이전을실시 정재필교수는저온 나노접합원천기술을확보함에따라응용분야별제품을개발할예정

기술개발테마 현황분석

302

한국광기술원 조명모듈연구센터 박사팀 shy 적외선 레이저를 이용한 실리콘 봉지재 초고속

stress free 경화기술

고효율 고신뢰성 LED 패키징 소재 기술 개발을 프로젝트 명으로 하고 오랜 기간 연구 끝에 결실을이룸

고출력 LED에 사용되는 실리콘 봉지재를 순간 경화하는 기술로 LED효율을 향상시키는 획기적기술

김재필 박사팀이 개발한 실리콘 봉지재 고속경화기술은 적외선 레이저를 이용해 경화 시간을 10초이내로단축하고형광체의침전을방지하는방식

LED생산 수율과 신뢰성을 획기적으로 향상시킨 기술로 평가받고 있음 세계적 반도체 패키지 전문학술지인 lsquoIEEE Transactions on Components Packaging and Manufacturing Technologyrsquo 에

소개됨

이 기술을 제조 공정에 적용할 경우 기존의 제품에 비해 발광효율이 10 이상 향상되고 광 특성편차가 25이상 감소할뿐만 아니라광원수명도크게증가시킬수 있음

반도체패키징소재

303

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체패키징소재 분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

VIA

4~7

1 PROTECTED THROUGH SEMICONDUCTOR VIA (TSV)

2 Semiconductor chip with a dual damascene wire and

through-substrate via (TSV) structure

3 Method of fabricating semiconductor devices having

through-silicon via (TSV) structures

[ 반도체패키징소재 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

304

클러스터

02

semiconductor

PAD4~7

1 SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING A TSV A FRONT-SIDE

BUMPING PAD AND A BACK-SIDE BUMPING PAD

2 THROUGH-SILICON VIA (TSV) SEMICONDUCTOR DEVICES

HAVING VIA PAD INLAYS

클러스터

03

semiconductor

layer4~7

1 Semiconductor device and method of forming a shielding layer

over a semiconductor die disposed in a cavity of an

interconnect structure and grounded through the die TSV

2 Semiconductor packages having TSV and adhesive layer

3 Semiconductor Device and Method of Forming Shielding Layer

Over Semiconductor Die Mounted to TSV Interposer

클러스터

04vertical 4~8

1 Semiconductor die and method of forming Fo-WLCSP vertical

interconnect using TSV and TMV

2 Semiconductor device and method of embedding TSV

semiconductor die within encapsulant with TMV for vertical

interconnect in POP

클러스터

05

semiconduct

orinterposer4~8

1 Semiconductor device and method of forming open cavity in

TSV interposer to contain semiconductor die in WLCSMP

2 Semiconductor package having through silicon via (TSV)

interposer and method of manufacturing the semiconductor

package

클러스터

06interconnect 4~7

1 Semiconductor device and method of forming topside and

bottom-side interconnect structures around core die with TSV

2 Semiconductor device and method of forming a shielding layer

over a semiconductor die disposed in a cavity of an

interconnect structure and grounded through the die TSV

클러스터

07wafer 4~7

1 Semiconductor device and method of forming guard ring

around conductive TSV through semiconductor wafer

2 Semiconductor device having a wafer level through silicon via

(TSV)

3 Semiconductor Device and Method of Forming UBM Structure

on Back Surface of TSV Semiconductor Wafer

클러스터

08

semiconductor

package4~7

1 Semiconductor TSV device package for circuit board

connection

2 Semiconductor package and method of mounting

semiconductor die to opposite sides of TSV substrate

클러스터

09substrate 4~7

1 Semiconductor Device and Method of Embedding TSV

Semiconductor Die Within Substrate for Vertical Interconnect

in POP

2 Semiconductor chip with a dual damascene wire and

through-substrate via

3 Semiconductor device and method of mounting die with TSV

in cavity of substrate for electrical interconnect of Fi-PoP

클러스터

10 die 4~7

1 Semiconductor Device and Method of Forming TSV

Semiconductor Wafer with Embedded Semiconductor Die

2 Semiconductor Device and Method of Forming Conductive TSV

in Peripheral Region of Die Prior to Wafer Singulaton

반도체패키징소재

305

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

충진

충진소재기술특허논문클러스터링

전문가추천

도금소재기술 특허논문클러스터링

포토레지스트기술 특허논문클러스터링

본딩범핑

웨이퍼 Thinning 소재 기술특허논문클러스터링

전문가추천

칩접합소재기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체패키징소재 분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

306

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

충진 충진 소재기술

납에 대한 환경규제 강화에 대응하는 납 대체 저비

용 친환경 충진 소재 고정밀 내열성 언더필 소재

등을개발하는기술

본딩범핑

웨이퍼 Thinning(연마) 소재기술Back grinding 및 기계화학적 연마(CMP) 소재를

개발하는기술

칩접합 소재기술칩에 뚫린 미세한 크기의 구멍에 맞춰 매우 정밀하

게솔더펌프를형성하는신규 소재를개발하는기술

[ 반도체패키징소재 분야핵심요소기술 ]

반도체패키징소재

307

나 반도체패키징소재기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

308

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

충진 충진소재기술 고성능소재

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재개발

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재성능

개선

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재

양산화

저열팽창성

비전도성언더필

소재개발

본딩범핑

웨이퍼

Thinning(연마) 소재

기술

고수율웨이퍼

연마소재

고수율

웨이퍼

연마소재

개발

고수율

웨이퍼

연마소재

성능개선

고수율

웨이퍼

연마소재

양산화

고수율

웨이퍼연마소재

개발

칩접합 소재기술저비용

칩접합소재

저비용

칩

접합소재

개발

저비용

칩

접합소재

성능개선

저비용

칩

접합소재

양산화

저비용

칩접합소재

개발

[ 반도체패키징소재 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체공정장비

반도체공정장비

정의및 범위

반도체 공정장비는 반도체 칩을 구현하는 기술로 다이오드 트랜지스터 태양전지 등의 다양한반도체 소자를 제조하고 기능을 부여하기 위한 박막 제조공정 및 처리기술 그리고 소자를

패키징하는기술을의미

미세공정을다룰수있는 공정장비 소재및가공된웨이퍼의패키징까지범위에포함정부지원정책

한국산업기술평가관리원은 신성장동력 7대 분야(반도체 디스플레이 LED 그린수송 바이오 의료방송장비) 장비산업의 기술경쟁력 확보를 지원하는 90억원 규모의 lsquo신성장동력 장비경쟁력

강화사업rsquo을추진

반도체 소자기업과 장비middot재료기업 간 상생 협력의 일환으로 정부가 2007년 2월부터 주도해 반도체장비 재료성능평가협력사업을추진하는것은장비 국산화에큰 기회를창출

산업통상자원부는 6개 글로벌 기업과 lsquo미래 반도체 소자개발 투자 협력 MOUrsquo를 체결하고 향후4년간 최소 250억원 이상을 반도체 소자 관련 원천 기술 개발 공동투자에 합의하여 반도체

분야에서선도형기술개발에착수

산업통상자원부는 전자정보디바이스산업원천기술개발사업 미래성장동력사업 등을 통해 반도체산업을지원

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)반도체경기호황

bull(기술)세계적인반도체제조사 (수요업체)

bull(정책)산업지원정책수립

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)제조패러다임의변화

bull(기술)미세화를위한기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)생산지원인프라부족

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

국내시장뿐만아니라세계시장의약 50인중화권시장(대만 중국)에 진입 노력 기업중심의표준 수요를발굴하고 산학연협업을통한 표준 기술연구 개발

핵심요소기술로드맵

반도체공정장비

313

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 공정기술은 다이오드 트랜지스터 태양전지 등의 다양한 반도체 소자를 제조하고

기능을 부여하기위한 박막제조공정및 처리기술 그리고 소자를패키징하는기술을의미함

이들공정을구현하기위한공정장비및패키징장비의기술을포함함

웨이퍼 위에 회로를 그리고(노광) 회로대로 가공하고(식각) 특정막을 증착하고(증착) 균일하게연마하고(CMP) 깨끗하게 만들고(세정) 측정하고 특성을 분석(측정분석)하는 등의 일련의 반도체

전공정을수행하는장비

웨이퍼에 배선 연결과 밀봉을 하고(패키징) 칩의 불량여부를 판정(테스트)하는 등의 일련의 반도체후공정을수행하는장비

반도체 소자를 생산하기 위해 사용되는 제반장비를 제조하는 산업으로 전방산업인 반도체

산업의영향을많이받음

최근 빅데이터 AI ARVR IoT 웨어러블 등의 신규 응용은 고속 대용량 저장 솔루션용 데이터처리를 요구하고 있어 데이터 센터에서 소비되는 전력량이 급격히 증가하여 이를 감소시키기 위한

빅데이터저장솔루션용초저전력 3D 반도체소자 공정장비기술개발이필요

데이터 센터는 전력 공급 낸강 등에서 많은 비용이 발생하며 IoT 웨어러블은 배터리 전원을사용하고있어제품 사용시간에직접적인영향이발생

반도체 장비기술은 디스플레이 태양광 LED OLED 등의 유사 관련 산업으로 그 기술이 전파되어기술의활용도가매우높음

[ 반도체패러다임의변화 ]

기술개발테마 현황분석

314

반도체 공정middot장비middot소재기술은 전자회로를 웨이퍼 위에 인쇄하는 전공정 조립middot검사를 하는

후공정 제조공정의 주기적 오류 검사와 관련된 측정middot분석공정 및 이를 가능케 하는 장비와

반도체제조에사용되는소재기술을포함함

미국 일본 유럽 등의해외 선진업체들은반도체장비 부품소재산업무기화 특허 공세등을 진행

반도체 공정은 원재료인 웨이퍼를 개별칩으로 분리하는 시점을 기준으로 전middot후공정 검사로

구분되며각 공정별로전문화된장비를활용하고있음

PVD(Physical Vapor Deposition) CVD(Chemical Vapor Deposition) ALD(Atomic LayerDeposition) 등의 박막증착장비

전통적인 Photo lithography를 위한다양한박막패터닝기술 DryWet 식각기술 플라즈마식각기술 세정(Cleaning) 기술 도핑을위한 Ion Implantation 등의표면도핑기술 Annealing 기술 단일패키징및다중 패키징기술

최근 AI IoT ARVR 웨어러블 등 인터넷에 연결된 사물의 수가 폭발적으로 증가함에 따라 수집된

빅데이터의 분석 판단 추론을 하기 위한 프로세서 및 저장 장치의 성능과 에너지 효율 개선이

절실히요구되고있음

빅데이터를 처리하는 데이터 센터에서는 성능을 유지하면서 전력 소모를 줄여 유지 보수 비용을최소화하는 추세가 있으며 이를 위한 메모리 반도체의 미세화 및 차세대 메모리 소자의 개발이

필요함

미세화의 한계에 점차 다가감에 따라 3D 형태의 적층형 반도체를 상용화하고 있는 추세이며삼성전자 SK하이닉스등이시장을주도함

에너지 효율성 개선을 위한 미세화 및 3D 반도체를 제작하기 위한 반도체 공정장비 기술에 대한관심이고조됨

반도체공정장비

315

나 범위

(1) 제품분류관점

반도체공정기술은다양한 메모리 비메모리 반도체 소자 LED 소자 및 LED 조명 실리콘 및

화합물 태양전지 제품 등에 적용되고 또한 반도체 공정기술은 이들 공정을 구현하는

장비들로서제품화되는경우가많음

반도체 공정기술은 크게 전공정과 후공정으로 나뉘고 전공정은 노광 식각 세정 연마

이온주입 증착 열처리 측정으로 후공정은패키징 테스트등으로세분화됨

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

반도체

공정장비

전공정

노광 bullStepperScanner Track

식각 bullWetDry Plasma etcher

세정 bullCleaner Plasma asher

연마 bullCMP

이온주입 bullIon Implanter

증착 bullPVD CVD ALD

열처리 bullFurnace RTP

측정분석 bullWafer Inspection alpha-step Metrology등

후공정

패키징 bullDie attacherWire bonder Encapsulation등

테스트 bull메모리테스터시스템 IC 테스터등

[ 제품분류관점기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

316

(2) 공급망관점

반도체 공정장비는 반도체 제조의 핵심 기반기술이며 반도체산업의 미세화 기술 경쟁력과

제조원가에가장큰 영향을미치는핵심기반임

전자전기공학 광학 화학 정밀가공 기술 기계 설계 시뮬레이션 등 다양한 최첨단 기술의총합으로이루어지며종합적이고파급력이큰 산업

나노기술 시대에 진입하면서 반도체 제조 기술 개발 속도가 장비 개발 속도를 추월함으로써 제조공정 및 검사 기술과장비도함께 개발되어야만반도체제조가가능

기술개발

테마공급망관점 세부기술

반도체

공정장비

식각장비bull정밀 식각을 위한 ALE(Atomic Layer Etch)기술 생산성 향상을

위한새로운 Plasma소스기술

연마(CMP)장비bull배선폭 10nm 이하에 따른 연마 균일도 설비 가동율 향상 관련

소모재(Pad conditioner PVA brush)의수명향상기술

증착장비

bull3D반도체제조를위한고품질 고성능박막증착을위한저온증착

공정 기술 및 장비 개발 고균일 온도 제어 및 초정밀 가스 유량

제어기술

측정분석장비

bull공정 미세화 3D 적층화된 소자 구조 활용 복잡한 나노 패턴 설계

등으로 인해 APCAEC가 적용된 효율적인 공정관리 기술개발을

위해 프로세스 장비와 측정분석장비가 융복합된 IM(Integrated

Metrology) 기술

패키징장비 bull600mm이상의패널레벨 Fanout 패키징기술

[ 공급망관점기술범위 ]

반도체공정장비

317

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

반도체장비산업은선진국형산업으로반도체산업구조선진화에필수분야임

기계 전자 물리 화학이론이 복합되는 첨단 융복합 기술 기반 선진국형 산업으로 원천기술 뿐만아니라산업기술의발전이동시에가능

미국 일본 유럽은지속적인시장지배력강화를위해 선행개발및 투자를진행 미국 일본 유럽 등 반도체경쟁국들은반도체장비 기술력으로국내반도체산업을견제 최근 중국정부의 강력한 반도체 육성정책에 의해 반도체 분야에 2015년부터 약 180조원을 향후10년간투자중

반도체 미세화 등 제조공정의 난이도 증대에 따라 기술개발 양상 변화 및 신규 기술 수요

발생함

2000년대들어 반도체회로 미세화및웨이퍼대형화에따라관련 기술 개발의양상이변화 과거에는 반도체 소자 기업이 단독으로 공정기술 위주로 반도체 제조 기술을 개발하였으나마이크로 시대에서 나노 시대로 접어들면서 공정 및 장비기술과 관련하여 소자기업과

장비middot재료기업과의공동개발의중요성이크게증대

미세 공정의 적용으로 공정의 난이도가 높아짐에 따라 첨단장비middot공정제어(AECAPC AdvancedEquipment ControlAdvanced Process Control) 관련 장비 수요가증가

원천기술 및 노하우가 집중된 미국 일본 EU의 소수 기업들이 장비시장을 지배하고 있어

RampD 역량이부족한국내장비기업은고부가가치의장비시장진입장벽이높은편임

초기에 막대한 비용을 투입해야하는 반도체 장비산업의 특성상 글로벌 기업을 배출하기 위해선정부의적극적인지원과소자기업의협력이필요

국내 반도체 소자기업의 공정라인은 외산 장비가 장악하고 있으며 장비 국산화율은 낮은 수준에머물고있음

기술개발테마 현황분석

318

반도체장비산업은수명주기가짧은지식집약적고부가가치산업으로적기시장진입이매우

중요하고 한 세대의 장비기술이 완전 성숙되기 전 다음 세대의 장비 기술로 전환되는

시기가매우중요한산업임

10nm 이하 반도체 소자 3D NAND Flash FinFET MRAM 등의 차세대 반도체 소자 양산을위한 핵심요소기술

반도체 공정장비 산업은 장치 위주의 산업으로 고가의 제품이라도 품질의 신뢰도가 높고 시장에서검증된측면에서선진국제품을구매하고자하는경향이강함

반도체 공정장비 산업은 최종수요자인 반도체소자업체의 요구사항에 맞게 생산되는 주문자생산방식이대부분임

출처 KEIT

[ 초저전력 3D 반도체공정장비기술개요 ]

반도체공정장비

319

(2) 산업의구조

반도체는 기술 및 사업영역으로 나눌 때 설계 위주의 팹리스 반도체 제조 전문인 파운드리

외형성형 가공의 후공정 패키징 기능middot성능을 시험하는 테스트 그리고 시스템 장착에 필요한

서비스로구분하며 각 단계별전문화된기업또는종합반도체회사로구분

팹리스업체는수요업체로부터요구받은기능을구현하기위한설계를진행 파운드리업체는설계된칩을 반도체공정장비를이용하여제작 후공정패키징업체는제작된반도체칩을 접합및배선연결하여제품형태로밀봉

반도체 소자 대기업들은 수직계열화를 통해 협력업체 경쟁력 강화 지원 및 장비middot재료의

안정적 공급을 추구하고 있는데 이는 수직계열화 전략 운용이 용이한 국내 업체를 중심으로

수직계열화구조를형성

대표적으로 SK그룹은 SK하이닉스 SK머터리얼즈 SK실트론 등으로 반도체 수직계열화를 진행(헤럴드경제 ldquoSK rsquo반도체lsquo 수직계열화한축-SKC반도체분야 확대 속도rsquo 20171031)

반도체 공정장비 산업은 반도체 생산의 필수요소 산업으로 반도체 제조 기술을 선도하며

높은전middot후방효과로타산업에의파급효과가큰 산업

반도체 공정장비는 디스플레이 태양광 LED 등의 생산장비와도 밀접하게 연계되어 있으므로향후의경제 산업적파급효과를고려하여관련산업의육성이반드시필요

후방산업 반도체공정장비분야 전방산업

전자전기공학 광학 화학

정밀가공기술 기계설계

노광장비 식각장비 세정장비

CMP장비 이온주입장비 증착장비

열처리장비 측정분석장비

패키징장비 테스트장비

반도체소자 디스플레이 LED

OLED 태양광장비 바이오

MEMS 센서

[ 반도체공정장비분야산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

320

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 공정장비 시장은 글로벌 업체들의 3D 낸드 플래시 및 파운드리 투자가 본격화되면서

lsquo16년은 397억달러 rsquo17년은 434억 달러로꾸준히성장할것으로전망

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 39712 43456 44035 45012 49088 55035 25

출처 SEMI KSIA자료바탕으로추정

[ 반도체공정장비분야의세계시장규모및전망 ]

품목별로는 웨이퍼 공정장비에서 가장 큰 매출 증가가 예상됨 (15년 288억 달러 rarr 16년 312억달러 rarr 17년 347억 달러)

세계 반도체 장비 시장은 lsquo15년 약 373억 달러로 신규팹 투자 정체에 따라 성장세가 주춤한

상태이나 rsquo17년 이후에는각사별경쟁력확보를위한미세공정투자가증대될전망

글로벌 장비기업들은 10나노 이하 장비 개발비의 급증 및 장비시장 정체에 따라 지속가능한 경영을위한MampA를 최우선진행함

세계 1위인 AMAT는 09년 Semitool 11년 Varian을 인수하고 13년 일본 TEL과 합병을추진하였으나 각국 공정위에서불인정되어 15년 5월합병을철회함

세계 2위인 LamResearch는 세계 5위인 미국 KLA-Tencor 인수를 추진하였으나 독점금지법에의해 16년 10월합병이취소됨

미세화의핵심인양산용리소장비의개발middot적용이지연됨에따라증착middot식각장비시장이증가되고있음

구분 2015 2016 2017

SEMI Worldwide Equipment $365B $397B $434B

Equipment Change -26 87 93

WSTS Semiconductor Forecast $3352B $3350B $3461B

Equipment Spending as of

Semiconductor Revenues109 118 125

출처 WSTS November 2016 SEMI December 2016

[ 세계반도체시장및반도체장비시장 규모 ]

반도체공정장비

321

첨단패키징시장은 lsquo20년경전체반도체패키징시장의 44수준인약 300억 달러규모로

성장전망

첨단패키징시장은 lsquo14년 기준 반도체패키징 시장에서 38(202억 달러)정도의비중을차지하며기존의 Fan in Flip chip 시장에 25D3D 집적화 제품 및 최근 가장 많은 관심이 집중되고 있는

웨이퍼레벨 Fanout 시장을포함

Fain in 및 Flip chip 시장의 꾸준한 성장과 25D3D 적층 그리고 웨이퍼 레벨 Fanout 기술의적용 확대로연평군 7의고성장이전망

고급 프리미어 스마트폰에 웨이퍼레벨 패키지 적용 비중이 급성장하였으며 Fanout 기술은 아이폰7적용 이후로급격한성장이예상

출처 Yole 2015

[ 첨단 패키징시장 규모]

증착장비 시장은 약 7조원 규모로 AMAT(미국) Lam(미국) TEL(일본) 등 해외 업체가

시장을주도

반도체 장비 중에서 국내 업체의 경쟁력이 있는 분야로 주성 유진테크 원익IPS 테스 등국내기업들이증착장비의영역을확장하면서국산화와함께기술 내재화등에 적극적임

반도체 소자 미세공정의 난이도가 높아지면서 ALD의 중요도가 점차 올라가고 있으며 3D 관련해서ALD 장비시장은 점점 증가하는 경향을 보임 25nm DRAM의 경우 Capacitor 유전막의 두께는

3Å 수준으로 ALD 장비의 적용이 필수이며 20nm 이하에서 일부 Oxide와 Nitride 절연막 등에도

ALD가 확대적용되는추세임

48단 공정에는 기존 CVD를 적용하던 공정이 ALD로 대체되고 있으며 64단 이후 공정은 증착의난이도가더욱증가해 ALD 비중이더커질 것으로예상됨

기술개발테마 현황분석

322

식각장비는 약 7조원의 시장규모로 Lam(미국) AMAT(미국) TEL(일본) 등 해외 업체가

시장을 주도하고 있으며 핵심요소기술 및 노하우 축적이 요구되어 신규업체의 시장진입

장벽이비교적높은분야

CMP장비는 약 1조원의 시장규모로 AMAT(미국) EBARA(미국)가 세계 시장 90 이상

점유하고 있으며 반도체 미세화 다층화 추세로 전체 공정 내 CMP 장비 중요도가 높아지는

상황

MI(측정검사)장비는 약 5조원의 시장규모로 KLA-tencor(미국) Nanometrics(미국) 등이

시장을주도

KLA-Tencor는 Lam과 합병을 추진하였으나 인텔 등 반도체 소자업체들의 반대로 최근 합병이무산됨 노광기 업체인 ASML도 2016년 대만 Hermes 사를 인수하는 등 공정장비 회사들이 개발

경쟁력강화를위하여계측 검사장비회사와의인수 합병을추진하는추세임

웨이퍼 레벨을 기반으로 하는 첨단 패키징의 비중이 높아짐에 따라 반도체 전공정과 후공정

사이에 MoL 시장 개념이 확립되고 있으며 관련 분야 장비시장 연평균 18 수준으로

급성장

MoL 영역은 노광 식각 증착 등의 반도체 전공정과 CMP Bonding 및 Test 등의 후공정 분야가혼재되어있으나 주로 반도체전공정장비업체에게진입장벽이낮은 상황임

공정 측면에서는 일부 파운드리 또는 IDM 기업의 시장 참여가 위협요소로 작용하지만 전반적으로OSAT 기업에게는웨이퍼레벨에서의패키징공정은기존의사업 영역을넓히는기회로인식함

그러나 첨단 패키징 기반의 MoL 시장 확대는 높은 RampD 및 인프라 투자비용을 감당할 수 있는기업에게만열려있는시장으로기업실적 양극화현상이발생됨

이러한 상황에서 반도체 전고정 업계에서 일어나고 있는 MampA를 통한 기업 몸집 불리기가 반도체패키징업계에서도동일하게일어나고있음

국내 패키징 기업의 경우 세계시장에 비하여 그 규모가 매우 영세하기에 매우 불리한 상황이며중국의경우막대한자본의뒷받침으로규모뿐아니라기술적우위에서도경쟁력을높여가고있음

지역별로 반도체 장비 시장의 규모를 살펴보면 5년 연속 1위를 차지한 대만을 제치고

한국이가장시장이클 것으로예상

대만은 TSMC와 UMC를 중심으로 세계에서 가장 큰 장비시장 규모를 차지하고 있으나 lsquo17년에는한국이가장높은 점유율을기록할전망임

한국은 lsquo16년도에는 77억 달러를 기록하며 전년 대비 약간 증가하였으나 rsquo17년에는 대폭 증가한130억 달러 전망함 삼성전자는 DRAM 18nm 전환 3D 낸드 플래시 투자 파운드리 10nm

FinFET 양산 등에 투자하고 SK하이닉스는 DRAM 및 3D 낸드플래시 등에 총 30억 달러 장비

투자예정임

lsquo18년 중국의 장비 시장 규모 증가율은 가장 높을 것으로 예상되며 SMIC SK하이닉스(우시)인텔(다롄)을 중심으로계속성장세유지할것으로예상됨

반도체공정장비

323

반도체 제조가 주로 아시아(일본 포함 약 75)에서 이루어지고 있으며 최근 중국의

공격적인산업육성전략구사에따라그비중은더욱커질전망

지역별 반도체 장비 투자는 미국 15~20 EU 5~7 일본 8~12 아시아 55~65(중국10~15 대만 25~30 한국 20~25) 정도임

(2) 국내시장

국내 반도체 장비시장은 약 85억 달러(lsquo16년)로 전세계 시장의 평균 20~25 규모이며

국산화는약 20수준

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 85264 90593 95922 106580 108711 110896 20

출처 SEMI KSIA자료바탕으로추정

[ 반도체공정장비분야의국내시장규모및전망 ]

반도체 장비 수출은 20억 달러 이상이나 중국 등 해외에 위치한 국내 기업(삼성SK하이닉스)으로의납품 실적이대다수임

국내 반도체 장비 기업은 반도체 산업(특히 메모리)의 성장에 힘입어 매출고용의 양적

성장이있었으나 여전히매출 1조원고용 1천명미만으로영세

해외 업체 대리점 및 가공 형태로 시작한 장비 기업이 그간 정부의 국산화 정책 업계의 노력으로일부대규모매출 기업으로성장함(세메스 11조원 원익IPS 05조원)

대부분의 장비 기업의 평균 고용규모는 약 100명 수준이며 업체별로는 10~800명까지 다양하나글로벌 업체에 비해서는 매우 열악한 수준임(120) 제한된 매출 규모로 인해 규모 영세성에 따른

낮은 처우 수준으로고급인재의확보가매우 어려운상황임

기술개발테마 현황분석

324

(3) 무역현황

lsquo15년 반도체 무역수지는 +246억 달러(수출 628억 달러 수입 382억 달러)이나 반도체

장비 무역수지는 약 shy42억 달러(수출 25억 달러 수입 67억 달러)로 반도체 장비의

국산화를통한무역수지개선이필요

수출현황은 lsquo12년 12억 달러에서 rsquo19년 38억 달러 수준으로 3배 이상 증가하고 수입현황은 lsquo12년79억달러에서 rsquo19년 80억달러 수준으로약간증가하여무역수지적자폭이감소할것으로기대됨

한예로 반도체식각장비의국내시장은약 15조~2조원이며 90이상이외산장비임

무역특화지수는 lsquo12년(-074)부터 rsquo19년(-036)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화

상태로 국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 반도체 장비 관련해

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 121251 183264 221812 251124 274719 179

수입금액 791213 532125 671567 674789 704143 02

무역수지 -669962 -348861 -449755 -423665 -429424 -

무역특화지수 -074 -049 -051 -046 -044 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 SEMI KSIA MTI자료활용(2016)

[ 반도체장비관련 무역현황 ]

반도체공정장비

325

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

연구개발동향 미세화

초미세고종횡비식각장비 및 부품 기술 고정밀 고종횡비증착장비 및 핵심부품 기술 차세대고평탄화 3D 소장용 CMP 세정 장비 및 핵심부품 기술 3D 적층 소자 나노패턴 분석용MI 기술 웨이퍼레벨패키징공정장비기술등

3D메모리반도체및 차세대메모리소자양산을위한핵심요소기술을집중적으로개발중

3D 낸드플래시 MRAM(Magnetoresistive RAM) RRAM(Resistive RAM) PRAM(Phase-changeRAM) 등 차세대 메모리 소자의 특성 확보를 위한 핵심요소기술인 친환경 고정밀 고균일

고횡종비증착장비 기술의선점 필요

스마트 APC(Advanced Process Control)AEC(Advanced Equipment Control) 구현을 위한실시간공정진단센서및제어기술개발을통해 3D 반도체생산효율 극대화

초미세 고집적 3D 적층형 소자 제작을 위한 나노패턴의 측정 및 검사용 다모드 융복합 MI 장비기술 개발을통해 반도체생산 불량률및수율 관리의최적화가능

소자 Scaling에 대한 어려움을 극복하기 위한 대안으로 초저전력 3D 반도체 소자 및 적층

공정기술개발에관심증가

1x nm급 이하 초미세 고집적화가 가능한 메모리 반도체 기술 선도를 위한 초전력 초미세고집적화공정장비핵심요소기술개발이필요함

Monolithic 3D 기술은 50의 평균 배선 길이를 줄일 수 있어 평균 50 전력을 감소시킴인텔 퀄컴등선진기업에서도활발하게연구하고있음

반도체 공정장비의 경우 SEMI를 중심으로 제조 설비에 대한 안전 지침 및 재료 표준 등에

대한표준화를진행중이며 납품시에는 SEMI 안전 통신등의규격인증이요구

한국의 경우 SEMI Facility와 IampC 분야에서 일부 기업이 활동하고 있으며 최근 국내 주도로Advanced Back-end Factory 분야의 TF가 승인되어향후자동화분야의표준개발이예상됨

기술개발테마 현황분석

326

(2) 기술환경분석

신성장동력 7대 분야(반도체 디스플레이 LED 그린수송 바이오 의료 방송장비)

장비산업의 기술경쟁력 확보로 지원하는 90억원 규모의 lsquo신성장동력 장비경쟁력강화사업rsquo을

추진중

최근 한국 중국 대만 등 아시아권의 반도체 공장 투자 증대로 전 세계 반도체 장비시장에서아시아권이차지하는비율이더높아질것으로전망

메모리 이외에 국내 소자업체의 파운드리 시장 진입 가시화에 따른 파운드리 관련 공정기술

및 HV-power 센서 바이오칩 등의 다양한 기능의 반도체 소자에 사용되는 특화공정이

지속적으로요구될것으로예상

반도체 증착공정은 반도체 제조과정의 77를 차지하는 전공정 중에서 13 비율을

차지하기때문에핵심공정으로분류

국내 반도체 증착장비에 대한 해외 의존도는 미국 일본 EU를 포함하여 매년 80 이상을기록하고있고좀처럼개선되지않고있는 것으로조사

미국 일본 유럽 3개국 10개 업체가 전체시장의 60 이상을 차지하고 있으며 이들 BigVendor들의 영향력이 절대적으로 공정 미세화 대구경화 등으로 향후 Top 10 기업의 영향력이

확대될전망

DRAM 미세공정 한계는 오고 있으나 현재 TSV(실리콘 관통전극)외 기술혁신은 없어

DPT(Double Patterning Technology) 공정사용을통한미세공정은지속될것으로전망

DPT 공정은 30나노급에서 2번 사용되지만 2x nm에서는 4번 2y nm에서는 5번 2z nm에서는7번 사용되기 때문에 30나노급에서 2z nm로 전환 가속화 시 DPT 공정은 기존대비 35배 증가율

예상

CPM 공정은 미세공정 확대에 따라 증가 전망으로 CMP는 CVD 공정공정 다음 스텝으로

CVD 공정이 늘게 되면 자연스럽게 CMP 공정도 늘어나게 되고 미세공정 증가에 따른

제조스텝증가로과산화수소수(H2O2) Cleaning 공정이확대될것으로전망

일부 후공정장비는 기술 경쟁력을 확보하였으나 시장이 큰 전공정장비 분야는 선진국대비

70수준의기술경쟁력을확보

전공정중 Asher Furnace는 경쟁력을 확보하였으나시장이 큰 전공정장비 분야는선진국대비 70수준의기술경쟁력을확보

장비업계의 사업영역 확장화 즉 MampA 기술개발 등을 통해 일관공정 체계를 갖추고 수요기업의요구에대해토털 솔루션을제공함으로써시장지배력을확대

반도체공정장비

327

3 기업 분석

가 주요기업비교

세계 반도체 장비 시장은 반도체 소자의 초미세화 및 3D 적층형 공정의 활용으로 현세대

공정장비의기술로는차세대소자의효율적개발이난관에봉착한상황

3D 낸드플래시 DRAM MRAM RRAM PRAM 등 차세대 메모리 소자 개발에 활용할 수 있는고정밀 고균일 고종횡비증착장비 기술개발이중요

차세대 메모리 반도체 제조 수율 향상 및 산포도 최소화를 위해 스마트 APCAEC용 실시간공정진단센서기술 및 프로세스장비및MI 장비가융복합화된 IM 장비 기술개발이시급

식각기술은 대표적인 반도체 제조공정 기술로서 반도체 산업 뿐만 아니라 향후 급격히 성장할것으로 예상되는 나노산업 등의 첨단 산업에 필수적임 이후 중국 등으로 반도체 기술이 점진적으로

이전이 된다고 가정할 때 식각 장비 기술의 국산화는 반도체 기술 선두 유지를 위한 매우 중요한

첨단 기술임

웨이퍼 레벨 Fanout 패키징의 경우 다양한 응용분야에 적용 가능한 특징을 기반으로 급격한

시장확대가예상

기생성분 특성이 우수하여 고속 대용량 데이터 전송이 가능하며 High-end 메모리 제품뿐만아니라 사용 주파수 대역이 높아지고 있는 차세대 이동통신 및 IoT와 같은 새로운 정보통신

서비스에광범위하게적용될것으로예상

Post 스마트폰 시장으로 인식되는 이러한 시장에서의 경쟁력 확보를 위해서는 관련 공정 및 장비기술의후방산업기술력을보강하여 전자산업및서비스의전방산업경쟁력확보전략이시급

패키징 산업이지만 패널을 기반으로 하는 PCB 또는 Display 산업의 공정과 장비 면에서 많은유사성이 존재하고 산업 간 밀접한 관계를 형성하고 있어 기술개발 지원을 통한 시장 진입뿐만

아니라연계시너지가큰분야임

기술개발테마 현황분석

328

구분 해외업체 국내업체 응용분야 비고

전공정

노광ASML 니콘

캐논세메스

빛으로웨이퍼위에

회로모양을그리는

장비

세계시장 60억달러

국내기술수준 10

부품국산화 0

식각Lam TEL

AMATAPTC 세메스

노광에서그려진대로

식각을통해모양을

만드는장비

세계시장 62억달러

국내기술수준 85

부품국산화 50

세정 TEL DNS세메스 PSK

케이씨텍

불순물을깨끗하게

제거하고씻어내는

장비

세계시장 13억달러

국내기술수준 85

부품국산화 65

CMP AMAT 케이씨텍박막표면을균일하게

평탄화하는장비

세계시장 10억달러

국내기술수준 75

부품국산화 60

이온

주입AMAT Axcelis -

미세한가스입자

형태의불순물을

침투시켜전자소자의

특성을만드는장비

세계시장 10억달러

국내기술수준 20

부품국산화 0

증착 AMAT TEL주성 원익IPS

유진테크 테스

웨이퍼위에특정

용도막 (산화막 절연막

등)을증착하는장비

세계시장 67억달러

국내기술수준 90

부품국산화 65

열처리 AMAT TEL테라세미콘

AP시스템

열을이용하여웨이퍼

내물질을균질하게

하거나 증착하는장비

세계시장 6억달러

국내기술수준 90

부품국산화 70

측정

분석

KLA-Tencor

AMAT

오로스테크놀로지

에스앤유프리시젼

웨이퍼내의 물질특성

(두께 성분 이물질

등)을분석하는장비

세계시장 42억달러

국내기술수준 35

부품국산화 30

후공정

패키징

테스코

히타치하이텍

ASM Pacific

세메스

한미반도체

이오테크닉스

웨이퍼에 via 형성

등을통해배선연결

밀봉하는장비

세계시장 20억달러

국내기술수준 90

부품국산화 60

테스트Advantest

Teradyne

엑시콘

유니테스트

칩의불량여부를

판정하는장비

세계시장 20억달러

국내기술수준 80

부품국산화 60

[ 제품분류별주요기업 ]

반도체공정장비

329

국내중소기업사례

휴넷플러스는 프라운호퍼 IAP연구소간 퀀텀닷 원천기술을 활용한 차세대 디스플레이용 소재 부품및기타 관련 제품의공동개발사업화협약체결등다양한분야로사업 확대

울텍은 coating etching annealing 등 다양한 분야의 고효율 저비용 반도체 장비 연구개발 및생산

로체시스템즈는 반도체용 clean 로봇을 비롯 LCD용 clean robot Laser를 이용한 glass cutting시스템등의장비를개발 공급

엠아이반도체는 반도체 제조 및 검사에 사용되는 습식 식각 기술과 로봇시스템을 이용한 자동화장비 제작 기술을토대로사업 전개

큐엠씨는기계 레이저광학 영상처리 자동제어기술을바탕으로공정장비및 검사장비공급 에스엔텍은 대면적 연구용 증착설비 도입 및 연구용 장비를 이용하여 시장에 빠르게 적용 가능한기술 개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)휴넷플러스 16647 5557 -31 18 3 54

(주)울텍 7332 1742 -329 20 6 -

(주)로체시스템즈 88640 98858 320 46 4 20

(주)엠아이반도체 3452 2274 241 59 3 232

(주)큐엠씨 11739 11087 477 -335 -36 48

(주)에스엔텍 56684 66644 193 07 1 56

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

330

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

반도체장비는지속적으로미국 유럽 일본기업들이독식

lsquo15년 기준으로 Top 15 업체에미국 4개 유럽 3개 일본 8개사로대부분차지함

출처 VLSI Research 2016

최근중국의 메모리 산업 진입 및 장비middot재료산업육성 본격화에 따라 중국기업의추격이 거센

상황

파운드리인 SMIC는 24 나노 플래시메모리분야 메모리기업인XMC는플래시및 3D 낸드플래시에집중할예정으로향후 3~4년이내에국내기업과경쟁이예상됨

반도체 장비 업체는 식각 장비 기업인 AMEC 이외에 약 15개 공정별 핵심 장비기업을 선정하여정부차원의자금을지원함

중국정부는 반도체 제조의 경쟁력은 설계공정 경쟁력과 핵심 반도체 장비와 소재의 경쟁력에서만들어지는 것으로 이해하고 장비 산업육성에도 막대한 지원을 하고 있음 특히 국유기업인

칭화유니그룹은반도체회사뿐만 아니라장비회사인수에도큰관심을갖고있음

반도체공정장비

331

(2) 국내업체동향

국내 반도체 공정장비 업체는 높은 기술진입 장벽 핵심부품의 낮은 국산화율 원천기술 확보

미비 등으로 세계시장을 선도하는 국내 소자 업체와 비교하여 세계시장 점유율이 매우 낮은

실정

(식각장비 개발) 국내 기업(SEMES APTC)의 점유율은 약 5 내외 해외 선진사 대비 80(RFGenerator Matcher ESC(Electro Static Chuck) 등 관련 부품은 90) 기술 수준을 보유하고

있으나 핵심요소기술 및 노하우 축적이 요구되어 신규업체의 시장진입 장벽이 비교적 높은

분야임(SEMES 매출은 lsquo15년 약 1800억원 rsquo16년 약 2500억원이고 APTC 매출은 lsquo16년 약

400억원)

- 플라즈마 소스 정밀 제어 ESC 등의 지속적인 개선 기술이 개발 중이며 장치 간의 유의차 및

가동시간에따른공정변화최소화등 성능안정화기술이요구됨

- 해외 선진사대비 열악한자본력으로지속적개발 투자 및 인력확보에어려움

(CMP 장비) 케이씨텍이 기술 난이도가 낮은 제품을 일부 양산 공급 중으로 해외 선진사 대비75 기술 수준을 보유 세계시장 본격 진입을 위해서는 다년간의 기술 개발 및 기술 노하우

축적이필요함

- 반도체소자의 미세화 다층화 추세로 전체 공정 내 CMP 장비의 중요도가 높아지는 상황이나

대부분수입에의존

(증착 장비) 테스 원익IPS 유진테크 주성엔지니어링 등이 해외 선진사 대비 90 기술 수준으로세계시장경쟁력보유

- 3D 낸드플래시 제조를 위해서 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 증착 장비 ARC(Anti Reflective

Coating) 증착 장비 ACL(Amorphous Carbon Layer) 증착 장비가 필수적이며 소자의 미세화

다층화로 ALD(Atomic Layer Deposition) 장비시장 증가 추세

- 기존 CVD 공정이 ALD로 대체되고있으며 증착난이도가높아질수록비중은더욱 증가할전망

- 외산장비와 경쟁이 가능한 수준이나 ALD 등 기술 트렌드를 따라잡기 위한 지속적인 장비개발이

필요하며 관련공정분석비용의증가와양산성검증을위한Marathon 테스트가필수적

(MI 장비 개발) 오로스테크놀로지 넥스틴 등 국내 기업은 일부 장비는 개발되어 시장 진입을 하고있으나 3D 반도체관련장비는상용화실적이없음

- MI 장비 산업 분야는 독과점 폐해가 심각하며 국내 소자 업체의 기술 유출 우려가 상존하고 장비

국산화를통한경쟁체제유도가필요(해외업체의평균 Gross Margin이 60에달함)

- 3D 낸드들래시 등 국내 소자업체가 선도하는 3차원ㄴ 반도체 공정에 적합한 계측검사장비가

상용화되어있지않아 차세대공정 기술 개발과양산 수율확보에어려움

- 해외 주요 장비 업체들은 업체별로 특화 영역을 가지고 시장을 거의 독점(막질특성 계측장비는

KLA-Tencor Nanometric이 95 이상 점유 임계선폭 계측장비는 Hitachi 90 이상 AMAT

10 점유 오정렬 측정장비는 KLA-Tencor 거의 100 독점 패턴결함 검사장비는 KLA-Tencor

80 이상 AMAT 20정도 점유)

- 3차원 반도체 공정에 적합한 3차원 프로파일 계측 장비와 패턴 결함 검사장비는 아직 상용화된

제품이 없으나 KLA-Tencor와 넥스틴에서 3차원 공정용 패턴 결함 검사장비를 개발 중임

광학임계선폭(Optical Critical DimensionOCD) 계측 장비의 개발이 시급하나 국내에 확보된

기술은미흡한실정

기술개발테마 현황분석

332

(패키징장비 개발) 첨단 패키징 관련 25D3D 공정기술은 삼성전자와 SK하이닉스가 세계 최고수준이라할수있으나 관련 장비 기술은전무한실정

- 25D3D 관련 공정장비들은 노광 식각 및 증착과 같은 반도체 전공정 영역에 해당하는 기술로

구성되어있기때문에 전술한반도체전공정관련국내 기술력수준은비슷한상황임

- 웨이퍼 레벨 Fanout 공정의 경우 패널 기반으로 진행할 경우 대면적 기반의 PCB 또는 Display

공정 및 장비와 많은 부분에서 유사점이 존재하기 때문에 국내에서 접근하기 비교적 기술적 장벽이

높지 않을것으로판단됨

반도체공정장비

333

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

(식각장비 개발) 10nm 이하의 반도체 소자 3D 낸드플래시 FinFET MRAM 등의 제조에

필요한 식각 공정의 난이도가 점점 높아지고 있어 이를 위한 미세패턴 식각 등의 기술

개발이활발히이루어짐

탄소저감을위한 새로운화학반응 공정기체 중성 빔과 같은 무손상 플라즈마소스 개발 등과 기존공정의개선기술 개발 등의방향으로연구개발이진행 중

향후 반도체 소자의 물리적인 축소는 한계에 도달하며 이에 따른 공정기술 난이도가 점점 높아짐에따라 소재 부분의 RampD에 집중하는 경향이 있음 새로운 소재의 식각 기술 개발과 필요한 물질만

선택 식각할수 있는 무한대 선택비식각 기술의중요성이증대(MRAM 등 차세대 비휘발성 메모리

분야에서새로운박막 재료를식각할수 있는플라즈마소스및 화학 반응공정 기술을요구)

10nm 이하 및 3D 반도체 소자 구조 제조에서 중요한 CD(Critical Dimension) 제어와 양산산포를줄이기위한식각 재현성확보를위한진단 RF 온도등의 정밀 제어기술 개발이필요

미국의 Lam AMAT은 삼성전자 SK하이닉스 인텔 TSMC 등의 제조사를 위한 기술 개발프로그램을 개별적으로 운영하고 있으며 소자에 따라 각각 다른 방식의 식각 기술로 대응하고

있음 또한 최근 고종횡비 식각 기술 등의 대응을 위해서는 반도체 제조사와 공동으로 기술 개발을

진행 중

일본의 TEL은 Dielectric 식각 분야에서 전통적인 시장 강세를 유지하고 있으며 기술 수준은 미국Lam의 95 수준임 Hitachi는 독특한 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 소스를

지속 개량하여 건식 식각 시장의 일부분을 유지해왔으며 저압공정의 수요가 증가함에 따라 저압

특성이좋은 ECR 소스에다른 플라즈마기술을접목하여기술개발중

중국 제일의 건식 식각 장비 업체인 AMEC는 막강한 자본력을 바탕으로 주 고객인 TSMC와 기술개발을하고 있으며 이외에 NMC 등의 중소건식 식각 장비업체가있음

국내에서는 세메스와 APTC에서 제품을 개발하여 양산 진입에 성공하였으나 국내 업체의 자본력은해외선진업체대비열악하여지속적개발비투입과인력 확보가힘든 실정임

(CMP 장비) 반도체 소자의 미세화 및 다층화로 인하여 CMP 공정 기술이 차지하는 비중이

전체 디바이스 제조공정 내에서도 높아지는 추세이며 미국의 AMAT와 일본의 EBARA가

시장및기술을선도함

시스템 반도체 뿌난 아니라 메모리 분야에서도 제품의 성능 향상을 위한 3D 구조의 다층화가이루어지고있으며 배선 선폭역시 10nm 이하의수준으로미세화추세

디바이스 성능 개선을 위한 BEOL(Back-End of Line)에서의 Cu 배선 FEOL(Front-End ofLine)에서의 High-K metal gate 등과 같은 적용 재질의 급변화가 이루어지고 있어 이에 대한

디바이스공정기술에대한 개선미급변화가요구

연마 균일도 설비 가동률 향상 관련 소모재(Pad Conditioner PVA Brush)의 수명 향상 등기능적다변화가요구

기술개발테마 현황분석

334

(증착 장비) 3D 낸드플래시 FinFET 등 3D 구조를 적용하는데 매우 복잡하고 어려운 공정을

사용하게 되면서 증착 장비 및 부품의 친환경 고정밀 고균일 고횡종비 제어 기수에 대해

활발히연구개발이진행되고있은추세

고온 증착 고밀도 플라즈마 증착 기술은 박막 및 소자 신뢰성 저하의 원인이 되기 때문에 3D반도체 제조를 위한 고품질 고성능 박막을 증착하기 위한 저온 증착 공정 및 장비 개발이 활발히

진행

3D 낸드플래시는 64층 이상 적층 트랜지스터 제작을 위한 고균일 PECVD(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition) 증착 기술 과련 공정장비 및 부품 개발을 미국의 AMAT가

선도하고있으며 유진테크 원익IPS TES 등 국내기업들이시장진입을위한 장비 개발을진행 중

패턴의 미세화및 고집적 소자의수율에 큰 영향을 미치는히터 온도의균형을 맞추기위한 고정밀고균일 온도제어가 가능한 세라믹 멀티존 히터 부품은 일본 NGK가 기술을 선도하고 있으며 보부

하이테크 미코 등의 국내 기업들이 기술을 개발하여 삼성전자 SK하이닉스에 납품하기 위한 양산

평가를진행중

고정밀 증착을 위하여 CVD 증착 공정 재료 가스의 초정밀 유량 제어 기술에 대한 연구를국내외에서활발히진행 중

(MI 장비개발)MI 기술과공정장비기술의융합화지속확대추세

미세화 기술은 반도체 소자의 특성 향상 및 제조원가 절감의 핵심요소기술로서 최신의 미세화기술을확보하지못한회사들은경쟁에서도태되고있음

공정의 미세화 3D 적층화된 소자구조 활용 복잡한 나노패턴 설계 등으로 인해 APCAEC가적용된 효율적 공정관리 기술개발을 위해 프로세스 장비와 MI 장비가 융복합된 IM(Integrated

Metrology) 기술 개발을진행

공정진단 센서의 소형화 직접화 지능화를 통해 신 공정 및 장비 상태를 실시간으로 정밀하게 측정및 분석하는 공정진단 센서의 필요성이 강조되고 있으며 웨이퍼 형태 센서 및 외부 툴박스와

실시간통신이가능한공정진단센서를개발하는추세로진행(TEL KLA-Tencor 주도)

(패키징장비 개발) 삼성전자와 TSMC는 3D 제품의 경우는 자체 첨단 패키징 공정을

적용하고 있으며 특히 TSMC는 Fanout 패키징까지 내재화하여 향후 치열한 경쟁이

예상됨

TSMC의 Fanout 패키징 시장 진입과 더불어 삼성전기도 패키징 시장에 직접 진입하기로 결정하고기술개발진행 중

또한 OSAT 진영에서는 가격 경쟁력 제고를 위하여 600mm 이상의 패널 레벨 Fanout 기술의도입을앞당기려고시도

패널 레벨 Fanout 기술의 경우 독일의 프라운호퍼가 기술을 선도하고 있으며 일본 APICYAMADA사와공동으로패널기반 몰딩 공정장비개발

웨이퍼 레벨 Fanout 제품은 JCET STATSchipPAC Nanium 그리고 국내의 Nepes에서 생산하고있으며 최근 합병된 대만의 ASESIPIL 그리고 Amkor에 인수된 일본 J-Device 등이 패널 레벨

Fanout 기술로시장진입을준비중

반도체공정장비

335

25D3D 적층 또는 외부부품까지패키지내부로집적하여 패키지연결 부위를최소화하는동시에내부 연결의 모든 공정을 반도체 공정으로 미세화하는 방향으로 기술 진화 중(고속 대용량 데이터

전송을위해서는회로간짧은 연결 및 연결부분에서의기생성분에의한 손실최소화가필수적임)

패키지 내부에서의 데이터 대용량화 및 고속화는 25D3D 기술로 해결 가능한 반면 패키지외부로의 대용량화 및 고속화는 Interconnection 기생 성분 특성이 우수한 Fanout 기술로 해결

가능

웨이퍼 단위를 기반으로 하는 25D3D 및 Fanout 패키징 증가로 반도체 전공정과 후공정 간경계가 허물어지고 있으며 MoL(Middle of Line) 공정이라는 새로운 부류가 생겼으며 그 중요성

및 시장비중이계속높아지고있는추세

또한 비용 효율면에서도 가장 많은 압박을 받고 있는 패키지 분야에서 가장 최근 기술인 웨이퍼래벨 Fanout 공정에서도 비용 절감을 위하여 면적 효율이 제일 우수한 사각형태의 panel level

공정 도입을계획 중이며 이렇게될 경우 많은공정과관련장비의변화가예상

기술개발테마 현황분석

336

나 특허동향분석

반도체공정장비특허상 주요기술

주요기술

반도체 공정장비는 CMP 세정 공정 기술로 고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 CMP 공정 소재기술로 구분되고 식각 공정 기술은 초미세 고종횡비 식각 기술 초정밀 레이저 식각 기술 신규

플라즈마 소스 기술 무한대 선택비 식각 기술 식각 공정 정밀 제어 기술로 분류되며 증착 공정

기술은 고정밀 고균일 고종횡 증착 기술 저온 증착 공정 기술 고적층 고균일 증착 기술 증착

가스 제어 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

CMP 세정

공정

고평탄화 3D 소자용 CMP기술

시스템반도체 메모리등에서의 3D 구조다층화및 배선선폭

10nm이하의미세화추세에따른고평탄화 3D 소자용 CMP

공정장비기술

CMP공정소재 기술연마균일도 설비 가동율향상 관련소모재(Padmiddotconditioner

PVA brush)의수명향상 등 CMP 공정소재 기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

3D 낸드플래시공정등에필요한식각종횡비(Aspect

Ratio)가 100 이상인많은 ion들이 hole 하부식각전면부까지

도달가능한초미세고종횡비식각 기술

초정밀레이저식각기술 정밀식각을위한 ALE(Atomic Layer Etch) 기술

신규플라즈마소스기술

기존 CCP(Capacitively Coupled Plasma)와 ICP(Inductively

Coupled Plasma) 기반기술을결합한플라즈마소스 중성

빔(Beam) 같은 무손상(Damage-free) 플라즈마소스등

초정밀식각을위한 신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술 필요한물질만선택 식각할수있는 무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

10nm 이하및 3D 반도체소자 구조제조에서중요한

CD(Critical Dimension)제어와 양산 산포를줄이기위한식각

재현성확보를위한진단 RF 온도 등의정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

3D낸드플래시 MRAM(Magnetoresistive Random Access

Memory) RRAM(Resistive Random Access Memory

ReRAM) PRAM(Phase-change RAM PC-RAM) 등 차세대

메모리소자의특성 확보를위한 친환경 고정밀 고균일

고종횡비증착 장비기술

저온증착 공정기술3D 반도체제조를위한고품질 고성능박막증착을위한저온

증착공정및장비 기술

고적층고균일증착기술

3D낸드플래시등 64층이상적층 트랜지스터제작을위한

고균일 PECVD(Plasma-enhanced Chemical Vapor

Deposition) 증착 기술및관련공정장비기술

증착가스 제어기술고정밀증착을위한 CVD증착공정 재료가스의초정밀유량

제어기술

반도체공정장비

337

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 공정장비의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

CMP 세정공정고평탄화 3D 소자용 CMP기술

14 23 1 1 39CMP공정 소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각 기술

124 387 147 13 671

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정 정밀제어기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착 기술

75 202 20 15 312저온증착공정 기술

고적층고균일증착기술

증착가스제어 기술

합계 213 612 168 29 1022

국가별 요소기술별 특허동향에서 CMP 세정 공정 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 일본과유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

식각 공정 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 유럽이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

증착 공정 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은 출원량을보유하고있음

기술개발테마 현황분석

338

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

CMP

세정공정

고평탄화 3D 소자용 CMP기술

솔브레인(주)

삼성전자

Cheil

대기업중심

솔브레인(주) 삼성전자

동진쎄미켐등CMP공정소재 기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

삼성전자

Globalfoundries

솔브레인(주)

대기업중심

삼성전자

솔브레인(주)(주)디비하이텍등

초정밀레이저식각 기술

신규플라즈마소스 기술

무한대선택비식각 기술

식각공정정밀 제어기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

삼성전자

Globalfoundries

Semiconductor

Energy

대기업중심

디비하이텍 삼성전자 Dai

Nippon Printing 등

저온증착공정기술

고적층고균일증착 기술

증착가스제어기술

CMP 세정공정기술분야주요출원인동향

CMP 세정 공정 기술분야는 솔브레인(주)가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는삼성전자 Cheil 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를 이루고 있는 것으로

나타남

식각공정기술분야주요출원인동향

식각 공정 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Globalfoundries 솔브레인(주) 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를 이루고

있는 것으로나타남

증착공정기술분야주요출원인동향

증착 공정 기술분야는삼성전자가가장많은 특허를보유하고있으며그다음으로는 GlobalfoundriesSemiconductor Energy 등이많은특허를보유하고있으며미국회사들이주류를이루고있음

반도체공정장비분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 공정장비 분야의 주요 경쟁기술은 식각 공정 기술이고 상대적인 공백기술은 CMP

세정공정기술로나타남

반도체 공정장비 분야에서 초미세 고종횡비 식각 기술 초정밀 레이저 식각 기술 신규 플라즈마소스 기술 무한대 선택비 식각 기술 식각 공정 정밀 제어 기술로 구성된 식각 공정 기술분야가

가장 경쟁이 치열한 분야이고 고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 CMP 공정 소재 기술로 이루어진

증착공정 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

반도체공정장비

339

세부분야 요소기술 기술집중도

CMP 세정 공정고평탄화 3D 소자용 CMP 기술

CMP 공정소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

저온증착 공정기술

고적층고균일증착기술

증착가스 제어기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

식각 공정 기술분야는 대기업을 중심으로 솔브레인(주) 삼성전자 동진쎄미컴 등에서 고선택비식각용조성물소재기술 마이크로파기반초정밀플라즈마에칭기술 등을연구개발하고있음

증착 공정 기술분야도 대기업을 중심으로 디비하이텍 삼성전자 에스케이하이닉스 등에서콘택플러그용 금속증착법 기반 초미세화 증착 공정 기술 균일한 가스 유동 패턴을 위한 증착 가스 제어

기술등이 연구개발되고있음

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

CMP 세정공정고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 텅스텐등선택적연마속도조절슬러리소재기술

연마속도향상및연마선택비가능슬러리소재기술CMP 공정소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

고선택비식각용조성물소재기술

마이크로파기반초정밀플라즈마에칭기술

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

콘택플러그용금속증착법기반초미세화증착공정기술

균일한가스유동패턴을위한증착가스제어기술

저온증착 공정기술

고적층고균일증착기술

증착가스 제어기술

기술개발테마 현황분석

340

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체공정장비분야의상대적인공백기술분야는 CMP 세정공정관련기술로나타남

반도체 공정장비 분야는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 메모리 SoC 등을 제조하는데 유용하게 사용될수있음

반도체 공정장비는 소수의 반도체 제조업체가 최종 수요자이고 대규모의 장치투자가 필요한 분야로주로 대기업중심으로연구개발및투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 공정장비의 일부 기술 및 핵심 부품 공정 소재 등을 연구개발하여 공정장비제조업체와협업한다면최종수요자인반도체생산업체에납품할수 있는가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 CMP 세정공정 분야의 고평탄화 3D 소자용CMP 기술이나 CMP 공정 소재 기술을 공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여

제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

반도체공정장비

341

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

진공플라즈마발생장치및 시뮬레이션

한양대학교플라즈마전자공학연구실(정진욱교수)- 진공 플라즈마발생장치를이용한 PECVD Etch 장비성능개선

충남대학교응용플라즈마물리연구실(유신재교수)- 플라즈마소스개발 플라즈마시뮬레이션및 플라즈마진단기술

부산대학교플라즈마연구센터(이해준교수)- 플라즈마시뮬레이션 플라즈마소스 대기압플라즈마기술

명지대학교터보기계실험실(최민석교수)- 진공챔버 진공펌프및 진공시스템열유체모델링및유동해석

플라즈마공정및 표면처리기술

한국기계연구원플라즈마연구실(이대훈박사)- 저탄소저공해나노촉매-플라즈마하이브리드기술개발

성균관대학교플라즈마공정연구실(염근영교수)- 식각공정기술개발및 원자층식각공정기술개발 반도체공정플라즈마소스개발

성균관대학교나노스케일공정연구실(채희엽교수)- 원자층증착공정기술및 장비기술

CMP공정기술

한양대학교나노바이오전자재료및 공정연구실(박진구교수)- CMP 공정기술 세정기술및 나노임프린트기술

부산대학교 CMP 실험실 (정해도교수)- CMP ECMP CMP 모니터링및 측정장비개발 CMP 시뮬레이션및모델링

기술개발테마 현황분석

342

포토리소그래피및광계측기술

한양대학교나노공정및소자연구실(안진호교수)- EUV 측정검사기술 포토마스크및 펠리클기술 EUV 포토리소그래피시뮬레이션

한양대학교리소그래피연구실(오혜근교수)- 포토리소그래피패터닝기술및 오염방지를위한펠리클기술

명지대학교첨단광응용연구실 (김재순교수)- 광계측 레이저측정기술및 반도체레이저측정 검사장비기술

실시간반도체공정진단기술

명지대학교반도체공정진단연구소 (홍상진교수)- 실시간플라즈마진단기술및 센서기술 APCAEC FDC 알고리즘개발

한국표준과학연구원진공센터 (윤주영센터장)- 진공공정모니터링기술및 ALD 소스평가기술

서울대학교플라즈마응용연구실 (김곤호교수)- 반도체 디스플레이플라즈마응용기술및 실시간플라즈마공정진단기술

연세대학교산업시스템다이니믹스연구실 (김창욱교수)-반도체 디스플레이제조분야의실시간공정이상 진단을위한 데이터마이닝기술

반도체공정장비

343

나 연구개발인력

반도체 공정장비 기술 분야는 반도체 소자기업 및 장비기업에서 주로 연구개발을 진행하고

있음

기관 성명 직급

한국표준과학연구원 강상우 수석연구원

한국기계연구원 강우석 책임연구원

지오엘리먼트 김대현 대표이사

코리아스펙트랄프로덕츠 김영민 이사

엔셀 김해종 이사

에스엔텍 서성만 부장

뉴파워플라즈마 유승희 이사

나노종합기술원 임성규 팀장

프라임솔루션 홍장식 이사

원익IPS 이내일 상무

SEMES 구자명 책임

MKS 한성호 사장

테스 이유영 이사

코스텍 김용섭 전무이사

에이플어스 이도형 대표이사

이테크 박성재 대표이사

[ 반도체공정장비기술분야주요 연구인력현황 ]

기술개발테마 현황분석

344

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

반도체 공정장비의 기술이전이 가능한 기관은 한국기계연구원 명지대학교 산학협력단

한국표준과학연구원이있음

분류 요소기술 기관

플라즈마

플라즈마의전자 에너지분포 특성변동모니터링방법 및 장치 서울대학교산학협력단

플라즈마발생 장치및플라즈마처리방법 한국기계연구원

리모트플라즈마발생장치 한양대학교산학협력단

PVD

amp

ALD

승강부재 이를이용하는전자파차단차폐막형성방법및그

장치명지대학교산학협력단

원자층식각방법 성균관대학교산학협력단

표면처리

내플라즈마평가방법 한국표준과학연구원

코팅성능평가장치 한국표준과학연구원

포토리소그

래피

극자외선노광공정용마스크및 그의제조방법 한양대학교산학협력단

위상반전마스크및이의제조방법 한양대학교산학협력단

열방출층을갖는펠리클및 그 제조방법 한양대학교에리카산학협력단

공정진단

광학분광 분석장치및이를 구비한플라즈마처리 장치 연세대학교산학협력단

실시간공정진단이가능한적외선분광분석기 한국표준과학연구원

실리콘관통전극 프로파일평가방법및장치 명지대학교산학협력단

광모니터링을통한 세정종료점검출시스템및 방법 명지대학교산학협력단

플라즈마식각공정에서리크원인을검출하는방법 장치및그를

이용한플라즈마식각장치명지대학교산학협력단

RF 센서장치 명지대학교산학협력단

[ 반도체공정장비요소기술연구기관 ]

반도체공정장비

345

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 광모니터링을통한세정종료점검출시스템및방법

기술개요

실제 세정 시간의 적용이 가능하도록 세정 종료점을 검출하여 세정 시스템에

적용하는 세정 종료점 검출 시스템 및 방법에 대한 기술이다 세정 종료점 검출

방법은 플라즈마 세정 공정 동안에 발생하는 빛을 감지하는 단계 감지된 빛에서

가스와 반응물질에 의해 발생되는 부산물과 관련된 피크값들 중 일부를 선택하는

단계와 취득 및 분석된 데이터를 이용하여 세정 종료점을 검출하는 단계를

포함한다

기술이전목적및필요성

3D-NAND Flash 공정은 64 또는 128층 이상의 OxideNitride 박막증착이

필수적이며 과거의 일반적인 PECVD 공정보다 월등히 오랜 시간동안 증착공정을

수행하게 됨에 따라 다음공정을 위한 챔버 세정기술이 매우 중요하다 본 특허는

실시간 공정진단기술을 적용한 플라즈마 증착 챔버 세정공정 모니터링 시스템에

대한특허로세정의종료점검출을용이하게해줄수있다

본 기술은 플라즈마 증착장비의 외부에 설치된 뷰포트 창을 통해 광분광기를

설치하고 이를 통해 실시간을 데이터를 수집하고 별도의 컴퓨터를 통해 취득된

데이터를실시간으로표시해주는기능을포함한다

증착된 막의 두께에 따라 챔버의 외벽에도 동일한 물질이 증착되며 이로 인해

플라즈마 공정조건이 변하게 된다 본 특허 기술을 적용할 경우 효율적인

챔버클리닝공정을통해 3D-NAND공정의생산성향상을기대할수있다

기술의특징및장점

별도의챔버개조없이외부에광케이블을설치하여운영할수있다

기존의공정모니터링에활용되고있는광학분광기를사용해서운용할수있다

복잡한 신호처리 대신 통계적인 알고리즘을 수식화 하여 적용할 경우 다양한

물질을증착하는 PECVD공정으로확대적용할수있다

운영 SW는 자동으로 플라즈마가 발생했을 경우 자동 트리거 기능을 설정하여

운영자의 부재시에도 자동으로 세정 종료점을 알려줄 수 있고 장비와 연동하여

자동화함이가능하다

기술성숙도(TRL) 단계 6

[ 반도체공정장비기술 ]

기술개발테마 현황분석

346

분류 세부내용

활용방안및 기대성과

PECVD공정챔버세정기술및장비재연성확보

3D-NAND증착장비에적용하여생산성확보

식각공정에적용하여식각종점검출로활용이가능

기술이전내용 및 범위

실시간반도체공정진단분광분석기응용기술

다중센서실시간활용이가능한운영 SW기술

다중센서데이터취득을위한 HW기술및데이터분석용 SW

장비통신과연계할수있는 SECSGEM Protocol

관련지적재산권

특허 3건

1) 등록번호 　1013334320000

　2)등록번호 1011179280000

3) 등록번호 　1015933050000

기술

이전

조건

실시권허용범위 통상실시권독점(전용)실시권또는특허이전

계약기간 계약체결일로부터 5년간또는영구이전

기술료조건

(부가세별도)

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)30000 47000 57000

매출정률

사용료()125 375 5

기술전수교육 1개월 12132천원정(부가세별도)

기타특기사항

세부

문의

기술관련명지대학교반도체공정진단연구소홍상진교수

031-330-6374 samhongmjuackr

계약관련명지대학교산학협력단이선영주임

031-330-3875 sylee81mjuackr

반도체공정장비

347

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체공정장비분야키워드클러스터링 ]

기술개발테마 현황분석

348

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

equipment

condition

diagnosis

4~5

1 Enabling CMOS 013μm technology at 018μm equipment

platform on 200mm Semiconductor Manufacturing Industry

2 Equipment condition diagnosis and fault fingerprint extraction

in semiconductor manufacturing

클러스터

02

semiconductor

equipment

Effect

Analysis

4~5

1 Frequency-Domain ILC Approach for Repeating and Varying

Tasks With Application to Semiconductor Bonding Equipment

2 Improving Overall Equipment Effectiveness (OEE) through

integration of Maintenance Failure Mode and Effect Analysis

(maintenance-FMEA) in a semiconductor manufacturer A

case study

클러스터

03

semiconductor

equipment

simulation

4~5

1 Sandglass-type product specification management method for

supporting modular design of semiconductor manufacturing

equipment

2 Simulation model to control risk levels on process equipment

through metrology in semiconductor manufacturing

클러스터

04

semiconductor

equipment

etching

4~5

1 Chemical etching of a semiconductor surface assisted by single

sheets of reduced graphene oxide

2 Dry etching technologies of optical device and III-v compound

semiconductors

클러스터

05

semiconductor

equipment

etch

4~5

1 Elastomer-Polymer Semiconductor Blends for High-Performance

Stretchable Charge Transport Networks

2 Heat flow transport and fluctuations in etched semiconductor

quantum wire structures

클러스터

06

semiconductor

equipment

atomic-level

etching

5~7

1 Quantum confinement of integrated pulse electrochemical

etching of porous silicon for metal semiconductor metal

photodetector

Selective atomic-level etching using two heating procedures

infrared irradiation and ion bombardment for next-generation

semiconductor device manufacturing

클러스터

07

semiconductor

equipment

Laser

annealing

4~5

1 Control of threshold voltage in E-mode and D-mode

GaN-on-Si metal-insulator-semiconductor heterostructure field

effect transistors by in-situ fluorine doping of atomic layer

deposition Al2O3 gate dielectrics

2 Laser annealing of electrodeposited CuInSe2 semiconductor

precursors experiment and modeling

클러스터

08

semiconductor

equipment

deposition

4~5

1 Microwave plasma assisted process for cleaning and deposition

in future semiconductor technology

2 Monolithic integration of metal-ferroelectric-semiconductor

heterostructure using atomic layer deposition

클러스터

09

semiconductor

equipment

deposit

7~8

1 Apparatus for reducing buildup of deposits in semiconductor

processing equipment

2 METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE

SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND EVAPORATION

SYSTEM

클러스터

10

semiconductor

equipment

polishing

5~6

1 Implementation in-situ auto polishing rate optimization for

chemical mechanical planarization process in semiconductor

fabrication industry

2 Fabrication process of semiconductor device and polishing

method

[ 반도체공정장비분야주요키워드및 관련문헌 ]

반도체공정장비

349

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

플라즈마

장비공통

대용량 RF Generator특허논문 클러스터링

전문가추천

RF Matcher특허논문 클러스터링

전문가추천

플라즈마해석기술특허논문클러스터링

전문가추천

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온 중온 고온) 신뢰성및내구성을겸비한 O-ring기술특허논문클러스터링

전문가추천

MFC 유량제어특허논문클러스터링

전문가추천

Etcher ESC특허논문 클러스터링

전문가추천

PECVD 챔버드라이클리닝기술특허논문클러스터링

전문가추천

ALD ALD 가스밸브특허논문클러스터링

전문가추천

AECAPC

실시간공정진단알고리즘특허논문클러스터링

전문가추천

RF generator 소비전력모니터링센서특허논문클러스터링

전문가추천

RF 진단센서특허논문클러스터링

전문가추천

진공척온도측정모니터링센서 특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체공정장비기술분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

350

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

플라즈마

장비공통

대용량 RF Generator구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

RF Matcher구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

플라즈마해석기술구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온 중온 고온) 신뢰성및

내구성을겸비한 O-ring기술

반도체 장비의 밸브라인에 쓰이는 온도구간별

O-ring기술개발

MFC유량제어 반도체공정에필요한MFC 가스 제어기술

Etcher ESC식각 종횡비 100 이상을 내는 온도구간별 식각

공정 기술개발

PECVD 챔버드라이클리닝기술반도체 챔버에 불순물을 제거하는 드라이 크리닝

기술

ALD ALD 가스밸브 ALD가스 유량제어에적합한가스밸브기술

AECAPC

실시간공정진단알고리즘 고정밀 고종횡비증착 기술개발

RF generator 소비전력모니터링센서고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 소비전력 측

정센서

RF 진단센서고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 플라즈마 파

워진단 센서

진공척온도측정모니터링센서 고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 온도 조절 모

니터링센서

[ 반도체공정장비분야핵심요소기술 ]

반도체공정장비

351

나 반도체공정장비기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

352

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술기술

요구사항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

플라즈마

장비공통

대용량 RF

Generator

스텝변화시

안정성()

5

이내

3

이내

1

이내

Haunting

최소화

출력안정성

RFMatcher스텝변화시

정합률()

95

이상

98

이상

99

이상

RFMatching

time

플라즈마해석기술식각공정

해석용툴TSV식각 Oxide식각 Poly식각

식각공정

복합모델포함

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온

중온 고온) 신뢰성

및 내구성을겸비한

O-ring기술

진공내압

조건시신뢰성

및오염원

제어

90

이상

95

이상

98

이상

오염원이

최소화된

내구성

MFC 유량제어

미세유량제어

가가능한

MFC

95

이상

98

이상

99

이상

오차범위 1

이내

Etcher ESCDe-chucking

Failure()

5

이하

5

이하

1

이하

오차범위 1

이내

PECVD챔버드라이클리닝

기술

챔버클리닝

주기및

세정효율()

95

이상

97

이상

98

이상

불소계

세정가스사용

최소화기술

ALD ALD 가스밸브최고동작

속도(ms)

500

이하

300

이하

200

이하

Two-way

valve

제어응답속도

AECAPC

실시간공정진단

알고리즘

AIamp빅데이터

를이용한

데이터마이닝

기술

적용공정

1개이상

적용공정

3개이상

적용공정

5개 이상

공정및

장비특성이

반영된진단

알고리즘

RF generator

소비전력모니터링

센서

IoT를이용한

소비전력

모니터링기술

90

이상

95

이상

98

이상

Fab-wide RF

Generator

소비전력감시

시스템구축

RF 진단센서

플라즈마

변위측정

정확도

80

이상

90

이상

95

이상RF 신호정합성

진공척온도측정

모니터링센서

실시간다중

온도측정(점)

30

이상

50

이상

64

이상

열유체해석이

가능한

온도측정

모니터링센서

[ 반도체공정장비분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체센서

반도체센서

정의및 범위

반도체 기술개발에 따른 단일센서 모듈에서 복합센서 모듈로 더 나아가 하나의 칩으로 구성된one-chip 복합센서를의미함

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

산업통산자원부는 5대 신산업 선도 프로젝트를 우선 착수할 것으로 발표(lsquo17년 12월)하면서반도체middot디스플레이분야를그 중 하나의선도 프로젝트로추진예정

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내반도체생산업체가세계시장선도

bull국내에조성된전방위적인건전한반도체산업생태계

bull부품개발을위한원천기술의부족

bull기술개발을위한산학연네트워크기반부족

bull기존기술의특허회피및기술력확보어려움

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull 국산화요청에따른센서산업육성을위한정부투자

bull삼성전자 SK하이닉스의소모품국산화움직임활발

bull국내시장의규모로인한시장접근성우수

bull연구개발에필요한높은개발비용

bull해외선발주자들에의한높은진입장벽

bull중국대만등후발국가의자국업체전폭지원

중소기업의시장대응전략

부품개발부터중장기적로드맵을가지고체계적인접근구축필요 설계다각화middot공정단순화middot품질보증체계구축을통한 국내 글로벌반도체센서 업체로의시장진입

핵심요소기술로드맵

반도체센서

357

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 센서란 반도체 기술과 MEMS (Micro-electromechanical systems) 기술을 도입하여

소형화 집적화에 용이한 센서를 의미함 반도체 기술개발에 따른 단일센서 모듈에서

복합센서 모듈로 더 나아가 하나의 칩으로 구성된 one-chip 복합센서로 기술이 진전되고

있음

최근 스마트폰이 발전함에 따라 반도체 센서의 수요와 요구가 많이 늘어나고 있는 추세이며 하나의스마트폰에는 이미지센서 터치센서 마이크로폰 GPS 모션센서 지자기센서 조도센서 근접센서

지문센서등 10종 이상 20개의센서가탑재되고있음

그외에도반도체기술을이용한센서로는적외선센서 분광센서 가스센서 온습도센서 등이있음 자동차용센서는 30종이상 160개의다양한센서가탑재됨

출처스마트제조 RampD중장기로드맵-스마트센서

[ 스마트폰센서 ]

반도체센서는단일센서외에여러개의소자를원칩으로모듈화한 SoC 및 시스템형산업을

포함하는 고부가가치를 창출하는 산업이며 IoT 시대의 도래에 따라 연관 산업의 활용도가

대폭증대되고있는융복합사업임

1980년대 이후 급속히 발전한 MEMS 기술은 종래의 크고 무거운조립식 센서를 반도체 IC와 같이실리콘기판에서집적하여 one-chip화를 가능하게함

증폭회로 ADC(Analog to Digital Conversion)DAC(Digital to Analog Conversion)MCU(Microprocessor Control Unit) 등의 반도체회로와결합한형태로개발가능함

또한 반도체 센서는 마이크로 센서 기술에 반도체 VLSI(Very Large Scale Integration) 기술을결합하여 컴퓨터가 갖는 데이터 처리 능력 판단 기능 메모리 기능 통신 기능 등을 보유할 수

있음

MCU를내장하고 반도체기술과MEMS 기술을기반으로하여 4세대 스마트센서로진화중임

기술개발테마 현황분석

358

반도체 센서 기술은 유middot무선 네트워크 통신을 기반으로 센서들과 홈 서버간의 통신을 통해

상황에맞는동작을수행하는스마트커넥티드시스템을가능하게함

RFID Bluetooth Wi-Fi ZigBee 등의 통신기술 센서의 보상과 데이터 처리기술 사용자 알람기술상황인지를통해알맞은대처를수행하는인공지능기술이포함됨

반도체 기술의 도입으로 센서에 부착된 마이크로프로세서는 원치 않는 노이즈를 걸러내고 신호를디지털화하기 전에 센서에서 발생한 오류를 보상하며 작은 신호를 크게 증폭하여 전송할 수도

있으며 통신 인터페이스를 통해 감지한 정보를 전송하는 역할을 수행 신호를 사전에 처리하여

서버와의보다빠르고많은 정보의통신이가능함

다수의센서로부터정보를종합하여상호보완적으로상황을판단하고유연한대처가가능함

나 범위및 분류

센서는 감지대상 감지방식 집적도 수준 구현 기술 적용분야 등에 따라 다양하게 분류되며

반도체 기술의 적용 스마트폰지능형 자동차 시장 성장 IoT 기술 발전과 더불어 적용

범위가점점확대되고있는기술분야임

이 중 구현 기술에 따라 반도체 센서 MEMS 센서 융복합 센서로 나눌 수 있으나 큰 의미는없으며반도체공정기술을이용함에따라반도체센서라고하기도함

다수의센서로부터정보를종합하여상호보완적으로상황을판단하고유연한대처가가능함

반도체 센서의 핵심요소기술은 MEMS 기술 SoC(System-on-Chip)기술 임베디드

소프트웨어등이있음

반도체 센서를 이용한 대표적인 제품인 스마트폰에는 이미지센서 터치센서 마이크로폰

GPS 모션센서 지자기센서 조도센서 근접센서 지문센서등이탑재되어있음

그외반도체센서로는적외선센서 분광센서 가스센서 온습도센서등이있음

반도체센서

359

2 외부환경분석

가 산업환경분석

센서산업은 센서 제조를 위한 소재산업 소재를 이용하여 고유 기능이 구현된 소자 산업

여러개의소자를사용하여조립한모듈및 시스템형산업을포함하는융복합산업영역임

특히 반도체센서 산업은 칩 패키지 모듈 시스템의 단계를 거쳐 대부분의 산업에 활용되고 있으며IoT 시대의도래에따라 산업적활용도는대폭증가할전망

인간과 기기 간 상호작용 심화에 따라 모든 기기가 지능화되고 소형화middot복합화가 요구되는 상황에서반도체센서산업이절실히요구되는상황임

저가형 센서 단가 경쟁을 통한 후진국형 경쟁 구도를 벗어나 반도체 및 MEMS 공정을 이용하여첨단기기에 사용되는 지능화된 반도체 센서의 개발과 국산화를 통해 세계 시장에서 안정적으로

발전할수 있는전략수립이필요함

세계 센서시장은 IT 융합의 진전으로 반도체 센서 사용이 급증하고 시장이 급성장하고

있으나 국내산업의경쟁력은선진국대비매우취약한상황

IT융합의 진전으로 반도체 센서가 대부분 기기의 핵심부품으로 대두되어 반도체 센서산업의 경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수 요소임

우리나라의 경우 센서 핵심요소기술 수준이 선진국 대비 매우 낮은 수준으로 lsquo13년 기준 글로벌센서시장에서시장점유율은 21 수준에불과함

다품종middot소량 생산으로 응용분야에 따라 재료기술 설계기술 공정기술 등이 다르기 때문에 글로벌전문기업육성에적합하며 주로 대기업인수요기업과의상생협력이중요함

반도체 센서에 사용되는 주요 핵심요소기술인 MEMS 기술 SoC(System-on-Chip)기술

임베디드소프트웨어등의후방산업이필요함

반도체 센서는 마이크로 센서 기술에 반도체 VLSI(Very Large Scale Integration) 기술을 결합하여컴퓨터가갖는데이터처리 능력 판단 기능 메모리기능 통신 기능등을 보유

증폭회로 ADCDAC MCU 저주파 통과 필터 (LPF) 공진기 등의 반도체 회로와 결합한 형태로개발이필요하며 반도체공정 기술이필수적임

기술개발테마 현황분석

360

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전 세계 센서 시장은 2017년 836억 달러에서 수요 급증으로 연평균 98 성장하여

2020년 약 1147억달러 (CAGR+98)로 전망됨

[ 반도체센서 분야의세계 시장규모및 전망 ]

국가별 세계 센서 생산 규모에서는 미국 일본 독일이 70 이상을 점유하며 세계 시장을

주도하고 있음 한국은 중국에 이어 7위 수준이며 2025년까지 시장 점유율 5(생산액

5조원)를목표로하고있음

반도체센서 비중은 2010년 14에서 2020년 40로 크게 높아질 것으로 전망됨 (2014

하반기산업전망 유진투자증권 2014 5)

MEMS 센서 CIS 레이더 SoC 등의 반도체센서가전체센서시장의성장을주도하고있음

출처 IC insights 2012 ICT standarizationRoadmap 2010 iSuppliMarket Tracker MEMS 2009 Yole 2010

[ 반도체센서 비중의증가 ]

지역별로 센서시장의 규모를 살펴보면 2014년 기준으로 북미지역이 255억 달러 규모

점유율 32로가장크고 유럽 아시아-태평양지역이그 뒤를잇고있음

센서시장의 성장률을 살펴보면 아시아-태평양 지역이 2019년 기준으로 유럽시장을 제치고 북미에뒤이어두 번째로큰시장을형성할것으로전망됨

(단위 백만달러)

구분 lsquo15 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 CAGR

세계시장 67700 75300 83600 92900 103200 114700 98

출처 지식경제부센서산업고도화를위한첨단센서육성사업기획보고서 201212

반도체센서

361

[ 세계 지역별센서 시장전망 ]

(단위 백만달러)

구분 2012 2013 2014 2019 CAGR

북미지역 22420 23835 25525 37170 78

유럽지역 19715 20980 22395 32450 77

아시아-태평양지역 17240 19300 21310 32570 89

기타지역 8805 9625 10310 13910 62

합계 68180 73740 79540 116100 79

출처 BCC Research GlobalMarkets and Technology for sensors 2013

기술개발테마 현황분석

362

(2) 국내시장

산업통상자원부(이하 산업부)의 보도에 따르면 국내 센서 내수시장은 2017년 약 82억 달러

규모에서 연평균 성장률 105로 성장하여 2020년 99억 달러 규모로 성장할 것으로

전망됨 세계시장에비해고속으로성장중임

[ 반도체센서 분야의국내 시장규모및 전망 ]

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

휴대폰 18590 21912 25198 28977 29176 33552 150

자동차 40481 45935 49931 51275 52385 56942 878

기타 17711 20347 22381 24619 25533 28086 1050

합계 76782 88194 97510 104981 106989 118580 1050

출처 지식경제부센서산업고도화를위한첨단센서육성사업기획보고서(2012) 바탕으로추정

국내 내수시장은 세계 시장보다 높은 성장률이 예상되나 국내 기업의 내수시장 점유율은 105수준으로매우낮은 상황

국내 기업의 생산액은 rsquo12년 기준 133억 달러 규모로 세계 시장에서 차지하는 비중은 19로매우 낮은수준

정부는 lsquo첨단 스마트 센서 육성사업rsquo에 rsquo15년부터 6년간 1508억 원을 투자할 계획이며 rsquo20년 기준42억 달러 생산과 21억 달러수출을달성할것을 목표로설정

반도체 센서 중 하나인 자동차용 센서는 2017년 43억 달러에서 2020년 48억 달러

스마트폰용 센서는 2017년 20억 달러에서 2020년에는 27억 달러로 성장이 예상되며 이

2가지분야가전체센서시장의 70이상을차지하고있음

반도체 센서 국내 생산은 2011년 115억 달러로 세계 시장 16 국내 시장의 24에

불과함 더욱이 센서시장은 IoT 시대의 도래에 따라 소비자의 안전성 편의성 등의 요구

증대로첨단센서비중이높아지고있어센서산업육성이필요함

[ 국내 센서산업시장규모현황 및 전망 ]

(단위 억 달러)

출처지식경제부(2012) ldquo센서산업발전전략rdquo보도자료를기반으로 ETRI 산업전략연구부추정

구분 2012 2013 2014 2020 CAGR

국내내수시장 54 60 657 99 104

국내 생산액 133 153 177 42 155

수출액 76 86 98 21 135

수입액 483 533 578 78 82

세계시장에서국내생산비중() 19 21 22 34 -

국내기업의내수시장점유율() 105 112 120 212 -

반도체센서

363

국내기업은기술력부족으로센서칩을수입해모듈화하는수준임

국내센서기업의평균 매출액은 50억원미만의소규모업체가 63를차지할정도로매우 영세함 생산제품의핵심소자 IC 등은수입에의존하고있어신제품개발과고부가가치창출곤란함 특히 수요가 증가하는 반도체 센서의 경우 이미지 센서를 제외하고 거의 100를 수입하고 있어국내기업의시장점유율은더욱낮아질전망

기술개발테마 현황분석

364

(3) 무역현황

무역현황은 lsquo센서부품rsquo의 무역현황으로살펴보았으며 수출량이급격히늘어나고있는추세임

수출현황은 lsquo12년 22만 7천 달러에서 rsquo16년 238만 7000만 달러 수준으로 10배 가까이증가하였으며 수입현황은 lsquo12년 348만 8000만 달러에서 rsquo16년 426만 9000만 달러 수준으로

증가하여무역수지적자폭이감소한것으로나타남

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 801로 증가하였으며 수입금액은52로증가한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년(-088)부터 rsquo16년(-028)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화

상태로 국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 센서 제품 관련해

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 227 2078 16343 3130 2387 801

수입금액 3488 2896 2892 5371 4269 52

무역수지 -3261 -818 13451 -2241 -1882 -

무역특화지수 -088 -016 070 -026 -028 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 센서관련 무역현황 ]

반도체센서

365

다 기술환경분석

반도체 센서를 만들 수 있는 파운드리와 팹리스는 50 정도의 큰 비중을 차지하고 있는

산업이며 최근 IoT 시장의 도래로 국내기업에도 새로운 성장의 기회가 도래함 그러나

막대한 팹 건설비용과 설계 IP의 부족으로 중국 대만 등에 추격당하고 있는 실정이며 국내

센서기업의지원인프라는매우미흡한실정임

국내유일의MEMS 팹이었던지멤스가운영어려움으로문을닫은후국내MEMS파운드리

인프라가 사라짐 DB하이텍(옛 동부하이텍)이 MEMS 센서 파운드리 사업을 소규모로

시작했지만 센서 업체 대부분은 양산에 나서려면 수백억원을 들여 자체 팹을 구축하거나

대만이나싱가포르등해외파운드리를돌아다닐수밖에없는실정임

지멤스가 보유했던 장비를 대전 KAIST 나노종합기술원과 포항 포스텍 나노융합기술원 수원

한국과학기술원으로 기증하고 2018년 7월 나노종합기술원 내에 첨단센서 팹이 문을 열면

다소나마 숨통이 트일 것으로 보이지만 지속적인 인프라 확대를 위해서는 신규 장비 투자와

엔지니어가절실한상황

대전 KAIST부설 나노종합기술원은 기존에 셋업된 8인치 기반의 Si CMOS 180nm 반도체

공정기술과MEMS 공정을한번에할 수 있는국내유일한인프라기관임

연구개발동향

모바일 IT 시대가 도래하면서 무엇보다도 초소형의 반도체 센서(CMOS MEMS)가 요구됐으며이후 벌크형 센서와 초소형 센서가 하나의 반도체 칩 안에 집적화된 iMEMS 센서 하나의 칩으로

동시에구현하거나두 가지 센서를하나로통합하는융복합센서(Combo Multi)로 발전해옴

시스템 분야는 소형화와 대량생산화 등의 패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서SiP(System in Package) SoC (system-on-a Chip) 기술로발전하고있음

반도체 센서 기술의 주요 이슈로는 고성능화(기계전기식 광전자 센서) 소형화 (CMOS MEMS센서) 다기능화(복합센서) 저전력화(나노센서) 등이있음

[ 나노종합기술원반도체및MEMS 장비 보유현황 ]

기술개발테마 현황분석

366

최근 자동차 모바일 웨어러블 등에 활용되는 대표적인 핵심 8대 센서에 대한 관심이 집중되어있고국가적차원의지원과산업화가집중적으로진행중

[ 8대 핵심스마트센서분야 ]

센서분야 중분류 주요기능및 적용제품(시스템)

레이더센서 2D레이더영상레이더 bull전방충돌방지시스템자동차군수보안

물체형상인식센서 PMD라이더 FPA 라이더 bull3차원거리측정첨단UIUX 기술게임기 로봇가전

자기IC센서 스마트자기센서 bull회전속도 각도측정배터리감시 전력모니터링

자이로센서 MEMS자이로센서 bull3축자이로센서MEMS패키징9축모션 SoC통합형

압력센서 MEMS압력반도체압력bull자동차용 압력센싱 나노센서 고압고감도 반도체식

압력트랜스듀서

영상센서다파장영상센서초소형

영상센서WDR영상센서

bull적외선가시광 WDR 영상센서 로봇비전용 초소형

영상센서초광대역이종접합영상센서

광센서적외선 Optics Fiber Optics

바이오 Optics

bull적외선 감지건축물 안전진단 전력기기 진단 산업

항공전력 의료

바이오메디컬센서암진단센서마이크로유체칩

모바일용진단칩 Digital X-ray

bull폐암진단 마이크로유체칩 휴대형 저전력소모형

바이오센서디지털 X-ray 바이오센서

센서 기술의 주요 이슈는 센서와 회로 시스템 기술로 구분할 수 있고 센서는 감지방식과

감지구조가 핵심으로 주요 이슈로는 고성능화(기계전기식 광전자 센서) 소형화 (MEMS

센서) 다기능화(복합센서) 저전력화(나노센서) 등

시스템 분야는 소형화와 대량생산화 등의 패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서SiP(System in Package)로 발전하여패키지를층층이쌓는MCP(Multi-Chip Package)가등장

앞으로는 SoC 형태의 MEMS와 CMOS를 직접 집적하는 iMEMS가 등장할 것이며 나노 기술이접목되면서소형화및 멀티 센서로진행될것으로전망

반도체센서

367

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체센서기술은미국 독일등선진국을중심으로연구가활발하게진행되고있음

국내 기업은 반도체 센서에 대한 기술력 부족과 가격경쟁력 취약으로 인해 미국 독일 일본 등선진기술보유국과가격경쟁력을앞세운중국의중간에위치한상태임

우리나라의 경우 핵심요소기술의 수준이 선진국 대비 매우 낮은 수준으로 특히 수요가 급증하는반도체센서는국내 수요의대부분을수입에의존함

구분 국외업체 국내업체 응용분야

압력모토로라 덴소 보쉬 델

파이 인피니언 TIKEC 케피코

자동차 의료

자동화공정 가정사무기기

모바일기기

가속도Analog Device 보쉬

덴소 모토로라 TI VTI

현대오토넷 케피코

마이크로인피니티 카스

자동차 자동화공정

가정사무

각속도보쉬 Silicon Sensing

System 파나소닉 지멘스

현대오토넷 케피코

마이크로인피니티 카스

자동차 자동화공정

가정사무

토크

보쉬 BI-Tech TRW

SSI-TechHella발레오

Koyo NSK

대성전기 LG

이노텍

자동차 자동화공정

가정사무

레벨 Hella AISHIN WABCO 현대오토넷자동차 자동화공정

가정사무

유량유속

Intelligent Controls Mc-

Millan Namco Controls

Hanatek

아이에스텍 두온시스템자동차 자동화공정

의료 환경

온도

Sensivision Kamstrup

AuxitrolTemperature

Specialists

오토닉스 코닉스

엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

습도Sensivision Able Instru-

mentsampControl엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

광

Gems Sensors EN-

DRICH Mikoelektronik

Gmbh

고덴시 KEC의료 환경 자동화공정

가정사무 보안

이미지

Agilent OmniVison

Toshiba Sharp Sony

Kodak Micron Mas-

tusita Nikon Mistubishi

삼성전자 매그나칩

한성엘컴텍

자동차 의료 환경

자동화공정 가정사무

보안 모바일기기

온도

Sensivision Kamstrup

AuxitrolTemperature

Specialists

오토닉스 코닉스

엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

습도Sensivision Able Instru-

mentsampControl엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

[ 주요반도체센서별제작업체및 응용분야 ]

기술개발테마 현황분석

368

국내중소기업사례

픽셀플러스는 보안 자동차 메디컬 바이오 등 다양한분야에서 활용 가능한이미지센서를 전문으로연구개발하고생산하는 fabless 업체

크루셜텍은 초소형 입력장치 OTP와 모바일 기기에 최적화된 지민인식 모듈 새로운 방식의 TSP정전식터치스크린을세계최초로개발하여소프트웨어와함께솔루션형태로공급

드림텍은글로벌표준의자체 보유반도체패키징시설과공정기술개발및 설비운영에숙달된인력통해 가격 경쟁력을갖춘고품질의센서제공

실리콘화일은 CMOS 이미지센서개발 기술 보유기업 레이언스는 CMOS wafer 설계 기술 섬광체 핵심요소기술을 자체 보유한 국내 유일한 이미징솔루션기업

테라셈은 Image sensor package 등의 제품을필두로한영상관련 반도체전문기업

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)픽셀플러스 109697 73444 -309 -101 -9 181

(주)크루셜텍 277603 316831 227 16 0 61

(주)드림텍 30493 29550 131 01 -2 -

(주)실리콘화일 34438 982 -　 58 174 -

(주)레이언스 188528 91088 108 205 17 96

(주)테라셈 18049 17467 -625 -247 -25 51

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

반도체센서

369

나 주요업체별기술개발동향

Bosch Freescale Analog Device ST micro Hitachi 등 글로벌 기업들이 반도체 센서

RampD를주도함

자동차용 센서의 경우 Bosch Freescale Analoge Device BEI Tech 등 현재 약 40개 이상의글로벌기업이경쟁하고있으며 가격 신뢰성 크기 정밀도등이 주요경쟁요소임

스마트폰용 반도체 센서의 경우 Analog Device ST Micro Freescale Hitachi Bosch 등 약15개 이상의글로벌기업이경쟁하고있으며 가격 정밀도 크기 등이 주요경쟁요소임

인텔 코닝 하니웰 제록스 등의 업체에서는 lsquoMEMS Industry Grouprsquo을 신설하는 등

시장성을 높이 평가하고 있으며 Nova Sensor Motorola Delphi 등의 업체에서 MEMS

기술을이용한센서를생산 판매중

회사명 국가 설립연도 관련동향

프랑스

이탈리아1987

bull2014년MEMS 시장매출 3위

bull애플아이패드에어와 HTC원에MEMS마이크공급

bull최근차량용가속도센서(AIS3624DQ) 출시

독일 1886

bull2014년MEMS 시장매출 1위

bull주력시장은차량용MEMS 센서임

bull애플아이폰 5S 5C아이패드에어가속도센서공급

bull최근 가속도 및 자이로스코프를 통합한 6축 센서를 양산 소니 삼성

전자 HTC에 공급하고있음

미국 2003

bull애플아이폰 6 시리즈에모션센서공급

bull2013년아나로그디바이스(ADI)의 MEMS 마이크사업 인수

bull2013년한국에디자인 RampD센터설립

bull자이로스코프 센서를 활용해 관련 애플리케이션과 기기의 개발을 돕

는 모션앱스라는소프트웨어플랫폼개발

미국 1993

bull2012년 모바일 디바이스 부문 3축 가속도계 MEMS센서 시장 점유

율 2위

bullMicro-Amp Magnetic Gyro(KMX61G)가 2013 센서 엑스포 amp 컨

퍼런스에서 2013년최우수혁신상수상

미국 1954 bullMEMS마이크로폰센서의시장 선도기업

[ 국외중요 기업 동향 ]

기술개발테마 현황분석

370

국내센서산업의경우삼성전자등 일부대기업을제외하고는대부분의기업이영세함

상당수의기업이수입된센서를기반으로제품의후가공 조립 패키징에의한모듈생산 중

회사명 국가 설립연도 관련동향

한국 2001

bull항법센서 전문기업으로 로봇청소기와 자동차 내비게이션 등 민수용

항법 시장에진출

bull국산 무인기(드론)와 유도탄 개발에 자체 개발한 군수용 항법센서와

시스템적용을목표로기술 개발진행중

bull군수 분야 국산화가 필요한 MEMS(자이로 가속도계 압력센서)와 관

성측정장치(IMU) 개발에역량을집중

한국 2005bull삼성전기에서분사한MEMS 관성센서전문업체

bull유도무기항법및탐색기안정화용자이로 가속도계개발생산

한국 1998bullMEMS 블로메타타입적외선센서개발

bull방산업체로민수 수출 방산용적외선센서 양산

한국 1997

bull국내산업용센서 제어기기부문 1위기업

bull근접센서 포토센서 광화이버센서 압력센서를 포함한 다양한 센서를

제공

한국 1982bull산업용자동제어시스템및전기 전자제품수입제조 판매업체

bull기술제휴를통해타이머 근접센서등을 국산화하고있음

한국 2006bullAPS TPS SLS 등 자동차용변위센서개발및공급

bull자율주행자동차대응을위한 IR 센서 및 카메라기술 개발중

한국 2010 bull국내유일의스마트폰용나노분광센서개발

한국 2005 bull스마트폰 헤드셋 이어폰용마이크로폰센서 개발및양산

한국 2001 bull스마트폰용광입력장치및지문인식기술보유

한국 2010 bull2015년세계 최초로스마트폰용 3D 터치칩개발

[ 국내 중요기업 동향 ]

반도체센서

371

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

반도체 센서 기술의 주요 이슈는 센서와 시스템 기술을 하나로 융합할 수 있고 이를 소형화

다기능화 저전력화하는것이핵심목표임

패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서 SiP(System in Package)로 발전하여 패키지를층층이쌓는MCP(Multi-Chip Package)가등장

SoC (System-on-a-Chip) 형태의 MEMS와 CMOS를 직접 집적하는 iMEMS가 등장할 것이며나노 기술이접목되면서소형화및 멀티 센서로진행될것으로전망

스마트폰응용분야

스마트폰은 기존 가속도나 각속도 지자기 오토포커스 지능 인식 센서 등이 이미 탑재됐으며스마트폰으로 직접 영상을 쏘는 피코 프로젝터(Pico Projector) 헬스케어 기능을 위한 바이오

케미컬 자외선을측정하는 UV 센서 홍체 인식 센서등이 탑재

향후 에너지저장이나적외선(IR) 센서 라이다(LIDAR) 등이 탑재될전망

자동차분야

가속도와각속도등의관성 센서와압력 센서 IR 센서 RF 센서가다양하게탑재됨

[센서의첨단화가미래산업의스마트화견인]

기술개발테마 현황분석

372

나 특허동향분석

반도체센서특허상 주요기술

주요기술

반도체 센서는 Photo Diode 집광 기술분야로는 집광 방식에 따라 마이크로 렌즈 집광 기술광도전막 집광 기술 후면조사 집광 기술 공유형 집광 기술로 구분되고 신호 처리 기술은 반도체

센서 암전류 제거 기술 반도체 센서 고정패턴잡음(FPN) 제거 기술 반도체 센서 기타 잡음 제거

기술로 분류되며 센서 기기 기술은 반도체 센서 컬러필터 기술 전기화학적 바이오센서 기술로

구분됨

분류 요소기술 설명

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈집광 기술

컬러필터상에 마이크로렌즈(microlens)를 형성하여광감지부

이외의영역으로입사하는빛의경로를바꿔서광감지부로

모아줌으로광감도를높여주는집광기술

광도전막집광기술마이크로렌즈없이화소의전체면적이수광부가되도록하는

방식의집광 기술

후면조사집광기술

화소위에배치되어있는 금속배선의방해로인하여

외부로부터입사된빛이 포토다이오드에충분히집광되지

못하는현상을해결하기위한포토다이오드를빛이입사하는

방향에가능한한가까이배치하는배면조사(Back Side

Illumination BSI) 방식의집광 기술

공유형집광기술

4개의화소에있어서각각트랜스퍼게이트만별도로가지며

나머지 3개의트랜지스터는공유함으로수광 면적을넓히는

집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술누수전류가주원인으로빛의축적시간 동안꾸준하게포토

다이오드에축적되는암전류를제거하는잡음제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거

기술

공정상의불균질성으로인해획득된영상에나타난

얼룩(FPN)을 제거하는기술

반도체센서기타 잡음제거기술

인접픽셀간커플링노이즈 이미지데이터의샘플링과

관련되는 kTC 잡음 이미지신호를증포하기위해사용되는

회로와관련되는 1f 잡음 이미지센서의출력을시간적으로

변화하는랜덤노이즈 이미지센서의픽셀 출력에서픽셀

리셋에기인한리셋노이즈등을제거하는기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

각화소에필요한파장의빛만통과시켜이를 포토다이오드에

입사시킨신호를조합해서컬러영상을만드는것으로

포토다이오드위에 적층되는유기물질등으로구성된컬러필터

관련기술

전기화학적바이오센서기술바이오신호를획득전송및분석하는기술로전기화학적인

신호를종합적으로처리할수있는 기술

반도체센서

373

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체센서의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

16 7 10 1 34광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술

16 60 24 11 111반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

전기화학적바이오센서기술 9 11 10 2 32

합계 41 78 44 14 177

국가별 요소기술별 특허동향에서 Photo Diode 집광 기술분야는 한국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

신호 처리 기술분야은 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

센서 기기 기술분야도 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은 출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈 집광기술

디비하이텍

SEMICONDUCTOR

ENERGY

RENESAS

ELECTRONICS

대기업중심

디비하이텍 삼성전자

경북대학교 연세대학교등

광도전막집광기술

후면조사집광기술

공유형집광 기술

신호

처리

반도체센서 암전류제거 기술

Mitsubish Electric

DENSO

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

대기업중심

디비하이텍 Mitsubish

Electric 오스테오시스

전자부품연구원

한국전자통신연구원등

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거

기술

반도체센서 기타잡음제거 기술

센서

기기

반도체센서 컬러필터기술

삼성전자

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

디비하이텍

대기업중심

삼성전자 디비하이텍

한국전자통신연구원등전기화학적바이오센서기술

기술개발테마 현황분석

374

Photo Diode 집광기술분야주요출원인동향

Photo Diode 집광 기술분야는 디비하이텍이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는SEMICONDUCTOR ENERGY RENESAS ELECTRONICS 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국

회사들이주류를이루고있는 것으로나타남

신호처리기술분야주요출원인동향

신호 처리 기술분야는 Mitsubish Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는DENSO TAIWAN SEMICONDUCTOR 등이 많은 특허를보유하고 있는등 일본 회사들이주류를

이루고있는것으로나타남

센서기기기술분야주요출원인동향

센서 기기 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 TAIWANSEMICONDUCTOR 디비하이텍 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국국 회사들이 주류를

이루고있는것으로나타남

반도체센서분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 센서 분야의 주요 경쟁기술은 신호 처리 기술이고 상대적인 공백기술은 Photo Diode

집광기술과센서기기기술로나타남

반도체 센서 분야에서 가장 경쟁이 치열한 분야는 신호 처리 기술이고 센서 기기 기술 분야가상대적으로출원이가장 활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

Photo Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

전기화학적바이오센서기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체센서

375

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 글로벌 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이

추진되고있는것으로나타남

경쟁이 치열한 신호처리 기술분야는 대기업을 중심으로 디비하이텍 Mitsubish Electric오스테오시스 등에서 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의 픽셀을 더하거나

평균하여 센싱 감도를 향상시키기 위한 고정 패턴 잡음 제거 기술 저조도 환경 하에서 향상된

품질의이미지를출력할수 있는 잡음제거 기술 등을연구개발하고있음

상대적으로 경쟁이 덜 치열한 Photo Diode 집광 기술분야도 대기업을 중심으로 디비하이텍삼성전자 등에서 마이크로 렌즈 위치 상관없이 입사광 각도 일정 유지하기 위한 포토레지스트 패턴

구현 기술 3차원 구조의 다결정 화합물 반도체 이미지센서용 포토다이오드 기술 반도체 센서용

저항 및 커패시터구조기술등이 연구개발되고있는것으로나타남

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

Photo Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

sect 마이크로 렌즈 위치 상관없이 입사광 각도 일정 유지

하기위한포토레지스트패턴구현기술

sect 3차원 구조의 다결정 화합물 반도체 이미지센서용 포

토다이오드기술

sect 반도체센서용저항및커패시터구조기술

광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술 sect 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의

픽셀을 더하거나 평균하여 센싱 감도를 향상시키기

위한고정패턴잡음제거기술

sect 저조도 환경 하에서 향상된 품질의 이미지를 출력할

수있는잡음제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN)

제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술 sect 산화물 반도체 나노섬유 기반 전기화학 바이오센서

기술

sect 실리콘나노선기반바이오센서기술

sect 산화실리콘및그래핀기반바이오센서기술전기화학적바이오센서기술

기술개발테마 현황분석

376

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체센서분야의상대적인공백기술분야는센서기기관련기술로나타남

반도체센서분야는광센서 온도센서 압력센서바이오센서등매우다양한분야에유용하게 사용될 수있음

반도체 센서는 최종 제품은 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 바이오 센서 분야 등에서 핵심 부품 공정 소재 등을 연구개발한다면시장진입이가능한분야라고판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 센서 기기 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 Photo Diode 집광 기술은 경북대학교 연세대학교 등과 신호 처리 기술은 전자부품연구원한국전자통신연구원 등과 센서 기기 기술은 한국전자통신연구원 등과 기술도입 또는 공동으로

연구개발을추진하는것을우선적으로고려해볼 수 있을것으로판단됨

반도체센서

377

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

전자부품연구원(센터장이대성 차철웅박사)

스마트센서연구센터를 설립해 나노MEMS기반 스마트센서 차세대 입력디바이스 및 내츄럴 UIUX집적광학센서 및 소자 환경바이오센서 및 소자 무선전력 등 자립형 디바이스 기술 스마트센서

응용시스템을개발중

센서산업고도화를위한첨단센서육성사업을통한센서 기업 지원과제수행 이미지센서 압력센서 홀센서의테스트인터페이스기술 표준평가기술개발

UNIST 스마트센서연구센터(센터장김재준교수)

센서인터페이스 스마트센서소자및 소재 웨어러블스마트센서등 3개 분야를융합 연구 자동차 모바일 산업방재등분야별로특화된사업중심의기술개발

나노종합기술원 (나노구조기술개발부김희연부장)

나노종합기술원이보유하고있는 CMOS와MEMS 기술을이용한센서 플랫폼구축사업 국내유일의MEMS 센서 공정지원 (8인치 웨이퍼) CMOSMEMS 일괄공정기술개발 WLP (Wafer level Package) 3D flexible package 유연소자개발등센서구현기술연구

한국표준과학연구원 (강상우센터장)

반도체공정용온도센서 압력센서 열전소자원천기술개발 측정설계및 성능검증기술확보 플라즈마식각및 증착 모니터링센서개발 및 교정기개발

한국전자통신연구원 (융합부품본부이진호본부장 이강복실장)

IT 융합관련반도체센서 개발 반도체공정을이용한광센서 방사선센서 고입자센서기술개발

한국광기술원 (노병섭센터장)

광센서용광원출력기술 평가기술 평가 데이터베이스구축기술개발

기술개발테마 현황분석

378

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

센서산업고도화전문기술개발(산업통상자원부)- 주력산업 및 차세대 신성장 산업의 경쟁력 강화를 위해 국내 일반센서 중심의 산업구조를 첨단센서

중심으로고도화

- 산업기술 경쟁력 강화를 위해 산middot학middot연이 공동활용할 수 있는 핵심 산업기술 분야의 장비middot시설

조성을지원

- 부품무역및제조창업기반구축 특수목적형자동차튜닝 클러스터 스마트제조혁신기반구축

- 주력신성장산업의 첨단센서 제품에 공통으로 적용되는 핵심센서 원천기술 개발 및 센서산업

생태계조성을위한 RampBD 협력네트워크구축

민관합동스마트공장추진단- 보급사업을 통해 2015년 말까지 1240 개의 스마트팩토리 구축을 지원했고 2020년까지 전체

중소제조기업의 13에 해당하는 1만 개의 스마트팩토리를보급한다는계획

- 추진단이 진행하는 사업은 크게 세 가지로 보급 및 확산사업 지원 사업 RampD 지원 사업 표준진단

서비스로이루어져있음

- 스마트공장 RampD 로드맵을 수립해 설계 자동화 품질 고도화 SW 통합운영 개방형 산업 IoT

플랫폼등 스마트공장보급과연계한 6대 RampD 과제를진행

- 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발 자발적진단 지원

제조업혁신 30 전략 실행대책(관계부처합동)- 생산 현장의스마트화를통해획기적인생산성middot경쟁력제고

- 개인맞춤형 유연생산을 위한 스마트공장 고도화와 융합신제품 생산에 필요한 8대 스마트 제조기술

개발추진

- 스마트공장 자동화 설비 지능형로봇 자율 공정 시스템 등에 복합센서 연결 및 데이터 수집middot제어

등에 활용

- 출연연장비활용middot공동연구확대

K-ICT 스마트디바이스육성방안(과학기술정보통신부 산업통상자원부)- 제조업혁신 30전략실행대책의후속조치

- 성장성middot경쟁력 등을 고려해 10대 스마트 디바이스 부품middot모듈기술 및 스마트 센서 핵심 성능 구현을

위한 공정middot회로설계기술개발

- 스마트 디바이스 제품 개발middot제작middot테스트를 위한 단계별 맞춤형 지원 및 공통 시설middot장비 등 제작

지원 환경구축

- 투자유치middot마케팅진행 및 해외시장진출지원

- 스마트 디바이스 분야의 석middot박사급 전문인력 양성 및 디바이스 제작 프로그램 개발middot보급 등

저변확대

IoT 서비스적용스마트센서사업 품목 도출(과학기술정보통신부)- IoT센서 ROIC 등 2개분야로각 과제당 30~40억5년(3+2년) 지원

- 나노인프라연계 2015년 45억 확정

반도체센서

379

중소기업대상시설및 장비지원

연구장비공동활용지원사업(전자부품연구원)- 전자부품연구원이 보유한 연구장비의 중소기업 공동활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고 및

중소기업기술경쟁력향상기반과이용요금을절약함

점단센서산업화지원센터기업지원사업(전자부품연구원)- 센서관련기업의단기 수시 기술개발을요구받아컨소시엄내개별기관이개발지원

- 산업현장에서발생하는기술애로사항의해소지원

DC전기전자기기성능평가및기술지원서비스(전자부품연구원)- 전자부품연구원의산업혁신인프라및성능평가 시험 인증전문인력활용

- DC전기전자관련기업의경쟁력고취와고부가가치글로벌제품개발및 기술력재고

광주에너지변환 저장용소재부품사업역량강화를위한일반기술지원사업(전자부품연구원)- 경제협력권산업육성사업비RampD사업 광주지역에너지연관기업대상

- 산업현장에서발생하는기술애로사항의해소지원

경제협력권산업육성사업(KAIST부설나노종합기술원)- 대전에본사 공장 연구소가있는광전자융합산업관련제품생산기업

- 시제품제작 기술지도 신뢰성향상 제품고급화 특허컨설팅지원

연구장비공동활용지원사업(KAIST부설 나노종합기술원)- 나노종합기술원이보유한연구장비를활용할경우 이용금액의 60~70를정부에서지원

시제품제작을위한 시설및제작장비공동활용(K-ICT 디바이스랩)- 지역 인프라와 K-ICT 디바이스랩의장비와시설현황을공유하고연계활용 추진

- 旣 구축된 시제품 제작 지원시설을 연계middot활용 및 웨어러블 특화 장비(유연소재 3D프린터 등) 추가

구축을통해 웨어러블특화시제품제작

첨단스마트센서거점센터구축사업((재)경북IT융합산업기술원)- 경북지역내중소기업중스마트센서기업및 업종다각화희망기업대상

- 스마트센서관련제품개발및 조기상품화를위한시제품설계 지원

- 회로설계 전자기파간섭해석 소비전력해석 SW 지원

- 수혜기업기업부담금없음

중소기업전용연구시설(Rental Lab) 제공(한국생산기술연구원)- 공동연구수행및 장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공

- 연구원인프라(인력 장비등)를 활용한근접 지원

- 지원내용은크게시설지원 장비지원 기술및공동연구지원으로구성되어있음

공통서비스인프라구축middot운영 사업(한국전자통신연구원)- 정보통신 중소기업이 RampD 및 상용화 제품 개발에 필요한 애로기술 지원 시험 측정장비 지원 및

고주파시험시설을활용한시험지원등에대한 통합기술을지원

기술개발테마 현황분석

380

- 시험지원은 고주파 부품 모듈 등의 고주파 특성 PIMD 신뢰성 시험지원 및 민간 시험시설 공동

활용을통한 민간시험시설을지원

- 장비지원은고가의시험middot측정장비를 IT 중소기업에게임대

연구장비공동이용클러스터사업(중소벤처기업부)- 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수 있도록지원

경기도나노공동연구플랫폼지원사업(한국나노기술원)- 경기도내 15개 기업을선정 나노기술개발을위해장비지원

반도체센서

381

나 연구개발인력

기관 성명 직급

전자부품연구원 이대성 선임연구원

전자부품연구원 차철웅 선임연구원

전자부품연구원 신규식 책임연구원

전자부품연구원 장진모 책임연구원

전자부품연구원 박승철 수석연구원

전자부품연구원 김지철 선임연구원

전자부품연구원 홍유찬 선임연구원

전자부품연구원 이성규 책임연구원

나노종합기술원 김희연 책임연구원

나노종합기술원 강일석 선임연구원

나노종합기술원 이종권 선임연구원

나노종합기술원 윤석오 선임연구원

나노종합기술원 양충모 선임연구원

나노종합기술원 임성규 책임연구원

나노종합기술원 박재홍 선임연구원

나노종합기술원 박종철 선임연구원

나노종합기술원 이석재 책임연구원

나노종합기술원 이문근 선임연구원

나노종합기술원 이태재 선임연구원

나노종합기술원 이경균 선임연구원

한국광기술원 노병섭 책임연구원

한국광기술원 김영호 선임연구원

표준과학연구원 강상우 책임연구원

표준과학연구원 김태완 선임연구원

표준과학연구원 이효창 선임연구원

한국전자통신연구원 이강복 수석연구원

한국전자통신연구원 정주연 수석연구원

한국전자통신연구원 정영도 책임연구원

한국전자통신연구원 손경준 책임연구원

한국전자통신연구원 김영우 책임연구원

한국전자통신연구원 곽봉섭 연구원

한국전자통신연구원 권순근 연구원

한국기계연구원 허신 수석연구원

한국기계연구원 김동훈 책임연구원

한국기계연구원 박철훈 책임연구원

[ 반도체센서 분야주요 연구인력현황 ]

기술개발테마 현황분석

382

다 기술이전가능기술

반도체 센서의 요소기술은 반도체 공정 MEMS 센서 웨이퍼레벨 패키지 Flexible hybrid

기술 웨이퍼형공정진단센서시스템등이있음

기술이전이 가능한 기관은 나노종합기술원 한국표준과학연구원 한국전자통신연구원

전자부품연구원이있음

분류 세부내용

기술명 bull정전감도향상보호막을가진정전방식지문센서의제작기술

기술개요

bull본 기술은 정전방식의 지문센서에 관한 기술로써 특히 mutual 방식 혹은

self 방식의 지문센서 방식에 무관하게 지문이 센싱 전극 상판에 형성된

보호막에 닿을 때 발생하는 정전용량의 변화량의 크기를 높임으로써

지문센서 소자의 신호 읽음에 있어 그 민감도를 높여서 지문인식의

정확도를 높일 수 있는 지문센서 센싱 전극상에 형성하는 보호막 기술에

관한것임

기술이전목적 및

필요성

bull지문센서는 IoT 시대에 필요하는 수많은 소자 사용에 있어서 본인 인증이

매우 간단한 대표적인 소자임 향후에는 모든 기기의 사용 시 본인 인증을

요구할 것으로 판단되므로 관련 소자의 성능 향상은 매우 중요한 기술로

판단됨 본 기술은 다양한 구조의 플렉시블 지문센서에 까지도 적용

가능하여초연결시대의보안에매우필요한기술로판단됨

bull정전방식 지문센서의 맨 상부 레이어의 경우 지문의 물리적 접촉으로부터

소자를 보호하여 소자 내구성을 높이면서도 높은 정전 감도로

지문인식도를 높여야 함 특히 곧 도래할 유연전자시대의 보안용

지문센서의경우유연성까지확보해야함

bull본 기술은 정전 감도 향상 보호막을 가진 정전방식 지문센서의 제작과

관련된기술을제시함

기술의특징및장점

bull본 기술은 최상부에 배치되는 정전감도 향상 보호막을 단차도포율(step

coverage)이 우수한 ALD(atomic layer deposition) 방법으로 형성할

경우 전극간의 공간을 메워주고 매우 얇은 박막을 형성하여도(예를 들어

알루미나의 경우 30 nm) 전기적 리키지(leakage) 특성이 적어 절연

특성이그어떠한증착법보다우수하고 전기적크로스토킹(cross talking)

영향이 확연히 줄어 정전 센싱 시 노이즈를 방지하고 인식율이 현저하게

개선됨

bullALD로 증착할경우 전기적 리키지특성이 우수하여얇은 박막을 사용해도

되고 이로 인하여 터치 센서의 센싱 전극 상의 전체 정전용량이 커지는

유리한효과도있음

bull정전감도 향상 보호막이 얇아지면 전체소자 시스템이 얇아지므로 휘는

반경도커져다양한용도로사용가능하다는장점을가질수있음

기술성숙도(TRL) bull단계 7

[ 정전 감도 향상보호막을가진정전방식지문센서의제작기술 ]

반도체센서

383

활용방안및기대성과

bull본 기술은 플렉시블 지문센서의 내구성을 높이면서도 인식도를 높일 수

있으므로 단순히 휴대폰 모바일 기기뿐만이 아니라 본인 인증이 필요한

모든 제품 예를 들어 신용 카드 의약품 복용 기타 중요 물건의 개폐

확인등을필요로하는모든물건에확대적용이가능함

bull디스플레이(베젤리스 포함) 및 모바일 보안 시장(핀테크) 등의 거대 시장이

주요시장으로시장성이충분함

기술이전내용및범위bull특허명세서

bull정전방식지문센서상에하드코팅막형성노하우기술제공

관련지적재산권

bull특허 정전감도향상보호막을가진정전방식지문센서

(출원번호 10-2016-0179290)

bull정전방식지문센서상에하드코팅막형성노하우기술문서

기술

이전

조건

실시권

허용범위bull비독점적통상실시권

계약기간 bull계약체결일로부터 5년간

기술료조건

(부가세별도)

경상기술료

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)50000 100000 200000

매출정률

사용료()3 25 2

기술전수교육 bull12개월 필요경비지급

기타특기사항 bull소요경비일체부담하에시제품제작지원

세부

문의

기술관련

bull기술개발발표당시

bull나노구조개발팀강일석

042-366-1735

iskangnnfcrekr

bull현재

bull나노구조개발팀강일석

042-366-1735

iskangnnfcrekr

계약관련

bull기술개발발표당시

bull전략정책팀이광연

042-366-2024

gyleennfcrekr

bull현재

bull전략정책팀이광연

042-366-2024

gyleennfcrekr

기술개발테마 현황분석

384

분류 세부내용

기술명bull실시간 반도체 공정 상태 진단을 위한 웨이퍼형 공정진단 센서 시스템

개발

기술개요

bull 반도체및 디스플레이제조 공정(플라즈마middot비플라즈마 증착 건middot습식 식각

세정 등) 내부 상태를 실시간으로 측정하고 그 결과를 공정 및 장비

최적화에활용하기위한진단센서시스템

bull웨이퍼형 공정진단 센서는 실공정에 직접적으로 침투하여 공정 내부의

온도상태진단하는장치를말함

bullOn-Wafer상에 다수 배치된 온도 측정 센서를 통해 반도체 공

정제어인자의 분포 및 시간에 따른 변화와 장소의 이동에 따른 변화값을

직접 분석할 수 있도록 자체 전원을 갖는 무선 웨이퍼 반도체공정

모니터링시스템

bull실공정시 제조가 진행 중인 웨이퍼와 함께 삽입되어 공정 내부의 온도와

플라즈마 상태를 실시간으로 측정할 수 있는 모듈이 결합되어 있는 상태

센싱시스템

bull공정상태 (온도) 진단의 신뢰성 확보를 위한 센서 자체교정이 가능한

기능을포함하고있는시스템

기술이전목적 및

필요성

bull 반도체 및 디스플레이 소자의 제조 기술 발전 속도가 공정장비의 발전

속도보다 빠르게 증가하고 있고 공정 상태를 실시간middot직접적으로 정교하게

측정이가능한공정진단기술니즈가점점커지고있으며 선택사항이아닌

필수사항이라는인식이높아지고있음

bull 20 nm 이하 급 반도체 소자의 집적도 향상 구현을 위하여 국내 주요

수요처에서 공정 수율 향상을 위한 보다 엄격한 공정 관리에 대한

필요성이급증함 특히실공정에서의위치별공정상태확인을통하여공정

이상 유무를 실시간으로 관리하고 이를 분석할 수 있는 지능형 장비 및

공정제어가가능한진보된공정진단센서를요구하고있음

bull 본 주요 핵심요소기술의 경우 대부분 미국 및 일본에 의존하고 있고

KLA-Tenkor 기업의 독점적 제품 공급에 따른 높은 가격이 형성 되어

있음 국내수요기업의보호를위하여기술차별성으로기존제품의한계를

극복한 차세대 센싱 제품을 통한 국산화로 경쟁력 확보 및 내수 시장

확대가반드시필요함

bull 반도체 및 디스플레이 장비 진단에 사용되는 무선 웨이퍼 센서 시스템에

필수적인 배터리가 실공정시 온도 변화에 취약하므로 높은 온도에서 활용

한계를 극복하기가 어려운 상황임 수요기업을 중심으로 배터리가 없는

웨이퍼센서시스템의필요성이지속적으로요구되어지고있는상황임

bull기존 광학기를활용한 간접적반도체공정 진단 센서 시스템은위치별차

이 측정과 측정 정확성에 한계가 있어 실공정에 영향을 주지 않는

범위에서실시간middot직접적공정진단센서시스템개발이요구되고있음

기술의특징및장점

bull 145 이상에서 온-웨이퍼 센서를 사용한 실시간 공정 온도 정량 분석

가능

bull 무선 통신기반 반도체 공정온도 실시간 모니터링이 가능한 온-웨이퍼

진단센서모듈

bull 실시간 플라즈마 상태의 불연속 현상을 실시간으로 모니터링 가능한

온-웨이퍼기술

[ 실시간반도체공정상태 진단을위한 웨이퍼형공정진단센서시스템개발 ]

반도체센서

385

분류 세부내용

bull온-웨이퍼센서측정능력평가를위한표준절차서확보

bull온-웨이퍼온도센서교정기술개발 (정확도 plusmn008 )

기술성숙도(TRL) bull단계 5

활용방안및기대성과

bull사용자편의성을위한서비스

bull차량용 시트등에 적용하여 사용자와 사용자의 상태에 따라 차량내의

다양한 환경조건들을 사용자에 최적화된 상태로 제어하는 서비스로써

최근에 고급 승용차내의 운전차 인식 시스템 혹은 특장차의 실내환경

제어등의용도로개발중

bull재난안전대응장비관리

bull일상적인 관리와 주기적인 교체가 필요한 재난대응 장비의 모니터링을

위하여 다중센서 모듕을 활용한 움직임 및 교체주기 파악등의 서비스에

활용가능

bull스마트홈및가전제품에적용

bull센서 허브 플랫폼을 활용하여 생체신호 모니터링이 가능하며 심전도 맥박

및 체온에 대한 모니터링을 통해 개인의 건강정보를 관리하는 제품에 응용

가능

bull착용형 IoT 디바이스에적용제품에적용

bull별도의 가속도 자이로센서등을 활용하여 개인의 움직임을 관찰하고

활동량을 모니터링하여 생활습관을 교정하고 운동량을 측정하는 착용형

디바이스제품에활용가능

bull대기환경실내오염등환경용 IoT 디바이스제품에적용

bullCo2 Co 및 수질센서등 다양한 환경센서들과 연계하여 실내외 환경 및

대기환경 모니터링을 통해 오염환경을 개선하고 피드백을 하는 환경관리용

IoT디바이스에활용가능

기술이전내용및범위

bull다층저항식다점온도측정센서

bull온도웨이퍼센서신뢰성검사장치기능

bull열전효과를이용한온도웨이퍼센서전력공급기능

bull온도웨이퍼센서저전력소모기능

관련지적재산권

bull특허 2건

1) 방열기능을갖는웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-2017-0148919)

2) 온도측정웨이퍼센서의교정장치및그방법

(출원번호 10-2017-0148920)

3) 다층저항식다점온도측정웨이퍼센서및그제조방법

기술개발테마 현황분석

386

분류 세부내용

(출원번호 10-2017-0044617)

4) 매립형온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-2017-0024524)

5) 열전효과를이용하는온-웨이퍼전력공급장치및그제조방법

(출원번호 10-2016-0136445)

6) 온도측정웨이퍼센서의신뢰성검사장치

(출원번호 10-2016-0070335)

7) 다층저항-열전식온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(등록번호 10-1746560)

6) 다층저항식다점온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-1746558)

기술

이전

조건

실시권

허용범위bull비독점적통상실시권

계약기간 bull계약체결일로부터 5년간

기술료조건

(부가세별도)

경상기술료

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)28000 57000 57000

매출정률

사용료()125 375 5

기술전수교육 bull1개월 12132 천원정(부가세별도)

기타특기사항 bull해당사항없음

세부

문의

기술관련

bull기술개발발표당시

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

bull현재

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

계약관련

bull기술개발발표당시

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

bull현재

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

반도체센서

387

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체센서 분야 키워드클러스터링 ]

기술개발테마 현황분석

388

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

sensor

image

sensor

4~5

1 A low-voltage complementary metal oxide semiconductor

image sensor using pulse-width-modulation scheme for

biomedical applications

2 A new approach to light up the application of semiconductor

nanomaterials for photoelectrochemical biosensors Using

self-operating photocathode as a highly selective enzyme

sensor

클러스터

02

semiconductor

sensor

bio

8

1 Contact angle and biocompatibility of sol-gel prepared TiO2

thin films for their use as semiconductor-based cell-viability

sensors

2 Bioinspired solar water splitting sensitized solar cells and

ultraviolet sensor based on semiconductor nanocrystal

antennagraphene nanoassemblies

클러스터

03

semiconductor

sensor

design

8

1 Design for optimized coupling of organic semiconductor laser

light into polymer waveguides for highly integrated

biophotonic sensors

2 Design of portable digital microscope by using

complementary-metal-oxide- semiconductor image sensor for

biomedical applications

클러스터

04

semiconductor

bio-sensor

biochip

8

1 Bacteria inside semiconductors as potential sensor elements

Biochip progress

2 Detection of charged proteins with a bio-sensor device using a

semiconductor-on-insulator structure

클러스터

05

semiconductor

biosensor8

1 Flexible NWs sensors in polymer metal oxide and

semiconductor materials for chemical and biological detection

2 High performance GdTixOy electrolyte-insulator-semiconductor

pH sensor and biosensor

클러스터

06

semiconductor

sensor

bio-imaging

5~6

1 Integrated bio-imaging sensor array with complementary

metal-oxide- semiconductor cascode source-drain follower

2 Kelvin probe force microscopy for characterizing doped

semiconductors for future sensor applications in nano- and

biotechnology

클러스터

07

semiconductor

sensor

biological

4~5

1 Label-free electrical detection of cardiac biomarker with

complementary metal-oxide semiconductor-compatible silicon

nanowire sensor arrays

2 Metal-insulator-gap-insulator-semiconductor structure for

biological sensors

클러스터

08

semiconductor

sensor

biochemical

7~8

1 Monolithic Integration of a Silicon Nanowire Field-Effect

Transistors Array on a Complementary Metal-Oxide

Semiconductor Chip for Biochemical Sensor Applications

2 Nanostructured semiconductor based biochemical sensors

클러스터

09

semiconductor

sensor

biodegradable

5~6

1 Enzymatically catalyzed degradation of biodegradable polymers

investigated by means of a semiconductor-based field-effect

sensor

2 Novel semiconductor materials for the development of

chemical sensors and biosensors A review

클러스터

10

semiconductor

sensor

organic

8

1 Organic Field-Effect Transistors VII and Organic Semiconductors

in Sensors and Bioelectronics

2 Organic semiconductors in organic thin-film transistor-based

chemical and biological sensors

[ 반도체센서분야 주요 키워드및 관련문헌 ]

반도체센서

389

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

인지형스마트

디바이스

생산공정서비스상황이치 인지용디바이스센서기술 특허논문클러스터링

자율교정을위한인지형스마트디바이스(영상)센서 기술특허논문클러스터링

전문가추천

스마트디바이스(영상)센서용내장형 OS기술특허논문클러스터링

전문가추천

이벤트처리 분석

수집데이터고속 필터링연관매칭기술특허논문클러스터링

전문가추천

메모리기반의비정형데이터고속 분석기술

특허논문클러스터링

전문가추천

센싱정보링크 이종센서변환 및 연결기술

특허논문클러스터링

특허논문클러스터링

Factory-Thing

자원관리소프트웨어정의 FCM제어기술

특허논문클러스터링

[ 반도체센서 분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

390

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을 고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

인지형스마트

디바이스

생산공정서비스상황이치인지용

디바이스센서기술

공정별상황과생산품의위치 상태를

인지하는기술 개발

자율교정을위한인지형스마트

디바이스(영상)센서기술비정형적상황에대한센싱 모니터링기술

스마트디바이스(영상)센서용내장형

OS기술다기능성스마트디바이스경량 OS기술

이벤트처리 분석

수집데이터고속필터링연관매칭기술 수집데이터분류 매칭기술 개발

메모리기반의비정형데이터고속분석

기술비정형데이터고속처리기술 개발

센싱정보링크 이종센서변환및연결기술 이종센서의정보변환및연결기술개발

Factory-Thing

자원관리소프트웨어정의 FCM제어기술 생산디바이스의유연성확보 기술개발

[ 반도체센서 분야 핵심요소기술 ]

반도체센서

391

나 반도체센서기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

392

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술기술요구사

항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

이벤트

처리 분석

수집데이터고속

필터링및연관매칭

기술

물리적

매칭률()

90

이상

95

이상

98

이상

수집데이터

분류 매칭

기술개발

메모리기반의

비정형데이터고속

분석 기술

데이터

분석률()

90

이상

95

이상

98

이상

비정형데이터

고속 처리기술

개발

센싱정보

링크

이종센서정보 변환

및 연결기술

연결

성공률()

95

이상

98

이상

이종센서의

정보변환및

연결기술개발

Factory-Th

ing

자원관리

소프트웨어정의

FCM 제어기술

FCM의

데이터처리

성공률()

95

이상

99

이상

생산

디바이스의

유연성확보

기술개발

인지형

스마트

디바이스

자율교정을위한

인지형스마트

디바이스(영상)센서

기술

동작교정

성공률()

95

이상

98

이상

비정형적

상황에대한

센싱모니터링

기술

생산공정

서비스상황위치

인지용

디바이스(영상)센서

기술

생산공정

상황 인지율

()

95

이상

98

이상

공정별상황과

생산품의위치

상태를

인지하는기술

개발

스마트

디바이스(영상)센서

용내장형 OS기술

OS완성율

()

90

이상

95

이상

99

이상

다기능성

스마트디바이스

경량 OS기술

[ 반도체센서 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체화학소재

반도체화학소재

정의및 범위

반도체 화학 소재는 반도체에서 사용되는 다양한 소재들을 일컬으며 전구체(Precursor)

화학적기계적연마(CMP)슬러리포토레지스트(Photoresist)등이있음

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화 개발사업rdquoldquo성능평가협력사업rdquo ldquo수급기업투자펀드사업rdquo등의상생협력프로그램을통해육성

산업통산자원부는 5대 신산업 선도 프로젝트를 우선 착수할 것으로 발표(lsquo17년 12월)하면서반도체middot디스플레이분야를그중하나의선도프로젝트로추진예정

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내반도체생산업체가세계시장선도

bull국내에조성된전방위적인건전한반도체산업생태계

bull소재합성을위한원천기술의부족

bull기술개발을위한산학연네트워크기반부족

bull기존기술의특허회피및기술력확보어려움

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull국산화요청에따른소재산업육성을위한정부투자

bull삼성전자 SK하이닉스의소모품국산화움직임활발

bull국내시장의규모로인한시장접근성우수

bull연구개발에필요한높은개발비용

bull해외선발주자들에의한높은진입장벽

bull중국대만등후발국가의자국업체전폭지원

중소기업의시장대응전략

소재개발부터중장기적로드맵을가지고체계적인접근구축 필요 원료다원화middot공정단순화middot품질보증체계구축을통한 국내글로벌반도체업체로의시장진입

핵심요소기술로드맵

반도체화학소재

397

1 개요

가 정의및 필요성

ALD 전구체

ALD(Atomic Layer Deposition) 전구체는 반도체 소재로 사용되는 유기금속화합물로

원자기상증착(ALD)에 사용되는 전구체이며 기질 표면에서의 화학적 흡착과 탈착과정을

이용하여 단원자 층의 두께 제어가 가능한 새로운 개념의 증착 방법으로 낮은 온도에서

단결정으로박막을성장시키며 원자층 제어가가능하다는특middot장점을보유한제품

ALD(Atomic Layer Deposition)는 원자층 증착법으로 ALD 금속이 포함된 원료와 반응

가스를교차하여주입함으로써박막을성장시키는프로세스

ALD의 기본원리는 AX와 BY라는 기체 형태의 물질을 원료로 이용하여 AB라는 고체 물질로

된 박막을 증착하고 부산물로 기체 형태의 XY를 생성하는 경우를 예로 들어 제조 순서에

따른 ALD 공정은다음과같음

AB

AX

BY

XY

가)

다)

라)

마)

나)

[ALD 공정단계]

이상과 같이 AX 공급 여분 제거 BY 주입 여분 제거 공정 각각을 일정 주기로 되풀이하여

원자층을 한층씩 쌓아서 원하는 두께와 조성의 박막을 제조하게 되며 여분의 가스를

제거하는데는주로아르곤(Ar) 등의불활성가스를흘려주는방법이이용

기술개발테마 현황분석

398

ALD는 증착과정에서 원료 공급 단계에서 원료의 공급이 충분하다면 박막의 성장 속도는

원료 공급 주기의 횟수에만 비례하기때문에 박막의 두께를 Aring(옹스트롬 Angstrom 1 Aring=1nm) 단위로정밀하게제어할수있어다음과같은장점을지님

단차피복성(step coverage 높이 차이가나는 부분들을균일하게증착하는특성)이 우수하여복잡한3차원구조도균일하게증착가능

박막의두께와조성을정밀하게조정가능 불순물이적고핀홀 등의결함이없는양질의박막제조가능 대면적을균일한속도로증착할수있어 지름 300mm 웨이퍼에적용가능

지금까지 반도체 소자 제조에 물리기상증착법인 PVD(Physical Vapor Deposition) 또는

화학기상증착법인 CVD(Chemical Vapor Desposition) 기술이 이용되었으나 이러한 기술은

선폭 90 nm(나노미터) 이하의초고집적소자제조에적용하는데한계가발생

반도체 소자의 초 미세화로 인한 얇은 증착 두께의 필요성 및 적층 소자 3차원 구조 소자

기술 필요 등이 크게 증가하여 ALD 공정의 비중이 크게 확대됨 특히 3D NAND의 48단

공정에서는 기존에 CVD를 사용했던 여러 공정들이 ALD로 대체되었으며 향후 64단 이후

공정은난이도가더욱증가해 ALD의비중이더 커질것으로전망됨

원자증착인 ALD의 경우 복잡한 형상의 3차원 구조에서도 뛰어난 균일도를 가지는 나노

두께의박막증착이가능하기때문에나노급반도체소자제조에필수적인증착기술

또한 플라스틱 기반을 가지고 있는 기판에 대해 우수한 도포성과 낮은 공정온도를 가지고

있어 Flexible Display에 실용화가능성을높이는데필요

다만 ALD 박막제조기술의 경우 공정시간이 길어 양산성이 낮다는 기술적 단점이 있어 이를

극복하기위한연속생산 ALD기술이최근연구중

최근 반도체 초미세화로 증착 두께가 얇아지고 있어 ALD 공정 적용 단계가 많아짐에 따라

ALD 전구체에대한기술적중요도가지속적으로확대

ALD 공정은 원자층 증착 기법으로 박막 내 불순물의 양을 줄일 수 있지만 사용되는

선구물이 유기 화합물로 구성되어 있기 때문에 완벽하게 오염을 줄이기는 어려움 이러한

박막에오염을최소화하기위해우수한특성의전구체를선택하는것이중요

적용되는 소자 또는 층에 따라서 하부막 손상 계면반응 확산 등을 방지하기 위하여 증착

온도가 낮은 공정이 요구되기도 하고 증착된 박막의 성질을 극대화하기 위하여 증착온도를

가능한 한 높인 공정이 요구되기도 함 이에 저온반응이 가능한 저온용 전구체 고온에서도

ALD 증착이가능한고온용전구체를선택적으로적용하여야함

반도체화학소재

399

또한 각각의 소자 및 다양한 적층 구조 박막에 필요한 소재의 다양성 요구가 증가함에 따라

이에 대응한 최적화된 전구체가 필요하여 전구체에 대한 기술적 중요도가 가파르게 확대되고

있음

ALD 전구체의이상적인조건은다음과같음

높은증기압(반응증착실내부로용이한원료 전달) 고순도화가용이할것 증착온도내에서열분해가일어나지않을것 넓은온도영역에서자기제한적특성유지 우수한박막조성 및 순도(탄소나산소 등의 오염을배제) 액체화합물 반응가스와의원활한반응성 반응성이없는부산물의생성과제거가용이할것 단차피복성확보

ALD 전구체는 위에서 열거한 다양한 조건을 만족하기 위한 화합물 디자인 및 합성 및 분석

기술 이에 필요한 유기 리간드 합성 기술이 필요함 이와 함께 실제 박막 증착 시 우수한

전구체인지를 확인하기 위한 증착테스트 및 이에 대한 결과 피드백을 통한 전구체 개량

등을 필요로 함 이렇듯 전구체의 화학 합성부터 증착 및 소자 공정까지 전반적인 공정을

통해야최적화된전구체를개발middot생산할수 있음

[ ALD 전구체개발 및 생산 Process ]

기술개발테마 현황분석

400

[ ALD 응용분야 ]

CMP 슬러리

화학적기계적연마(CMP) 슬러리란 반도체 표면을 화학적 또는 기계적 방법으로 연마하여

평탄화 하는 CMP공정에 사용되는 연마 재료로서 화학첨가물을 포함한 수용액과 미립자로

분산된연마입자로구성

CMP공정에는 CMP 패드 슬러리 컨디셔너로 이루어진 3가지의 소모품이 사용되며 이중직접적으로평탄화에관여하는소모품은패드와슬러리임

CMP 공정은 웨이퍼 표면을 기계적middot화학적인 방법을 이용하여 평탄화 하는 공정으로서

반도체 공정에서 발생하는 웨이퍼 표면의 요철을 감소 시켜 주어 공정 효율과 수율을 향상

시키는 공정으로 표면을 효율적으로 연마하기 위하여 연마 입자와 여러 종류의 화학

첨가제가포함되어있는슬러리가필수적

CMP 슬러리는 기계적연마를 담당하는연마 입자와화학적 반응을담당하며연마입자가 잘

분산되도록 해주는 분산제 산도 조절제 및 여러 가지 케미컬들의 혼합액으로 텅스텐막질

구리막질 등의 금속 막질 연마제로 SiO2 입자가 사용되고 있으며 일반적으로

실리콘옥사이드(SiO2) 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의절연박막에는 CeO2 입자가사용

현재가장많이사용되고있는것은 CeO2인 세리아슬러리로서전체시장에서가장큰 비중을차지

현재 반도체 선폭이 감소하고 고집적화 되면서 요구되는 슬러리 입자의 크기도 작아지고

있으며 금속 재료의 CMP 공정이 늘어남에 따라 이에 적합한 새로운 재료의 슬러리 개발

요구

CMP 공정이 평탄화 공정뿐만아니라 배선공정에까지사용됨에따라 소모품인슬러리의사용

량 역시점차증가되는추세

반도체화학소재

401

웨이퍼의 대구경화가 진행되면서 CMP 슬러리 특성에 따라 웨이퍼 위치에 따른 연마율의

차이 가 나타나는 바 Removal selectivity를 유지하면서 연마율 산포를 개선할 수 있는

새로운슬러리의개발이필요

또한 최근 반도체 재료로 새롭게 사용되는 물질이 늘어남에 따라서 산화막이 아닌 재료의

평탄화를위해서는화학반응을일으키는슬러리약액의조성이중요해지고있는실정

질화막 구리 텅스텐등의 비 산화막의 평탄화를 위해서는 연마입자가 작용을 할 수 있도록 막질을산화시켜주는슬러리약액의조성이매우 중요

최근 슬러리 제조업체들은 연마작용을 하는 슬러리 원액뿐만 아니라 점차적으로 다양한 막질

및 반도체 구조에 대응하기 위한 여러 종류의 첨가제 상품화를 시도하고 있음 특히 화학적

기계적 반응을 동시에 지니고 있는 첨가제는 학문적 원리에 근거한 원천기술이 중요하므로

대학에서도많은연구가진행중

포토레지스트

포토레지스트(Photoresist 감광약품)는 설계된 반도체 회로를 웨이퍼 위에 전사시킬 때 빛의

조사여부에 따라 달리 감응함으로서 미세회로 패턴을 형성할 수 있도록 하는 노광공정용

감광재료로반도체 Chip 및 TFT-LCD 등에사용

포토레지스트를 일정한 파장의 빛에 노출시키면 그 부위에 광화학 반응이 일어나

포토레지스트의 화학적 성질이 특정 용매에 대한 용해도가 급격하게 변화하여 빛을 받은

부분만 녹거나(Positive Photoresist) 빛을 받지 않은 부분만 녹아(Negative Photoresist)

조사된패턴을남게해주는화학재료

출처 산업통상자원부

[ 감광제의기능 ]

기술개발테마 현황분석

402

반도체용 포토레지스트는 여러 가지 성분이 녹아 있는 용액의 형태로 되어 있는데 이를

공정에 적용하기 위해서는 일정한 양의 용액을 실리콘 웨이퍼 위에

회전도포(Spin-coating)하여 수백 나노에서 수마이크론 단위의 얇은 필름을 형성 시킨 후

노광기로옮겨사용

포토레지스트의 기본 구성은 Resin(내식각성) Solvent(Covering) Sensitizer(광반응)

Additive(특성개선)로포토레지스트의각소재의역할은다음과같음

Resin(수지) 포토레지스트의주성분을이루는고분자화합물 감광제 빛을 받으면성질이변하는화합물 PAC Photo Active Compound (i-line Resist에 주로 사용) PAG Photo Acid Generator (화학증폭용 Resist에 주로 사용) 첨가제 성능 향상을위해 첨가 Solvent(용제) 액체 상태로유지하기위하여고형분을녹이는용제

포토레지스트의 일반적인 요구 특성은 소재가 빛에 대해 얼마나 민감한지 정도 노광부와

비노광부의용해성에대한차이 반도체의생산성과관련된 포토스피드 열적안정성 접착성

식각공정시저항성등이요구

포토레지스트는 리소그라피(Lithography-반도체 노광공정 기술) 공정에서 사용되는 감광성

수지이며반도체디바이스의미세화를가능케해주는재료

포토레지스트는반도체소자의미세화에의해사용되는광원의파장이점차로단파장으로변화중 광원에 따라 포토레지스트의 종류가 결정되며 점차로 투과도가 좋으며 식각 시 저항성 감도 및해상도가좋은포토레지스트에대한요구가증대

반도체화학소재

403

나 범위

(1) 제품분류관점

ALD 전구체

전구체는박막을증착하기위한화학증착공정용원료로증착을원하는주요원자를중심으로

기화특성을향상시키기위한리간드(Ligand)1)로결합되어있는구조

전구체를 구성하는 리간드는 반응성이 높고 금속원자와 결합력이 상대적으로 낮아 어떠한

반응기체와 만나더라도 완벽히 원하는 리간드로 교체가 이루어 질 수 있도록 아민류나

알킬류와 같은 리간드를 사용 이 외에도 원형알킬류(Cp) 알콕시류 아미딘류 등의 다양한

리간드를사용함

박막 증착에 사용되는 핵심원소는 실리콘(Si) 알루미늄(Al) 지르코늄(Zr) 루테늄(Ru) 니켈(Ni)티타늄(Ti) 코발트(Co) 텅스텐(W) 탄탈럼(Ta) 등 20가지가존재

전구체는 용도에 따라 확산방지막(Diffusion Barrier)용 전구체 전극(Electrode)용 전구체

하드마스크(Hardmask)용 전구체 Gap-Fill용 전구체 커패시터용 High-k 전구체

게이트(Gate) 산화막용 High-k 전구체등으로구분

확산방지막 전구체의 확산방지막은 금속배선 형성 시 금속원소나 타 불순물 원소가 절연막으로확산되어오염되는것을방지하기위한용도로사용되며 이를 위해 Ti(N) Ta(N) Ru 등이 사용

전극용 전구체의 전극용 소재는 전자를 보관하는 커패시터의 전극물질로 사용되는 경우가대부분이며 접촉저항이 낮은 금속재료가 필요하므로 TiN Ru Nb 등이 사용되고 TiN Ru 등

전극의금속재료가확산방지용재료와동일한경우 전극용전구체도혼용이가능

최근에는 반도체 소재로 금속을 배선 등에 사용하는 경우가 증가하여 이를 위해 W Co CuTa등의다양한금속전구체에대한경쟁이산업체에서시작되었음

하드마스크용 전구체의 하드마스크는 하드마스크용 박막의 경우 초창기에는 실리콘산화막과질화막을 사용했으나 최근에는 미세패턴 제작이 용이하고 식각내성이 우수한 비정질 탄소

박막(Amorphous Carbon Layer ACL)이사용

Gap-Fill용 전구체의 반도체 소자 간 간섭(Cross-Talk)을 막기 위해 절연막이 필요하며 실리콘산화막(SiO2) 실리콘나이트라이드(SiN) 등이 주로 사용

커패시터용 High-k 전구체 소자의 미세화로 커패시터를 3D로 제조해야 하는 경우 증착 특성이우수하고유전율이높은물질(HfO2 Al2O3 ZrO2 등)이 필요

다양한 소재의 ALD 공정을 위해 각 소재용 전구체에 해당하는 반응가스 역시 전구체와 함께고려해야할사항임

1) 착화합물에서중심금속 원자에전자쌍을제공하면서배위결합을형성하는원자나원자단

기술개발테마 현황분석

404

ALD 전구체로는아래표와같은전구체들이각용도에맞게사용되고있음

Si기반 전구체들의 특징은 산소 기반으로 분위기를 조성해 줄 경우 Oxide 막질(SiO2)과 같은절연막이되며 질소 분위기일경우 SiON이나 Si3N4와 같은질화막을형성

High-K 역시 기존 SiO2 대신 ZrO2나 HfO2를 사용하는 방식으로 최종적으로 ZrO2 막질을형성하기 위해서는 거대 원형 Penta 계열 리간드가 부착되어 있는 전구체가 사용되며

Zirconium계열전구체의경우산소 분위기에서최종적으로 ZrO2막이형성

대분류 중분류 세부제품

전구체

확산방지막전구체

Ru(EtCp)2 C16H22Ru Ti(N(CH3)2)4 (TDMAT) TiCl4

Ta(NC(CH3)3)(N(C2H5)2)3 (TBTDET)

Ta(NC(CH3)3)(N(CH3)(C2H5))3 (TBTEMT) 등

하드마스크(Hardmask)용전구체 C6H12 C3H6 C4H12Si C3H10Si 등

Gap-Fill용 전구체[SiH2-NH]n (polysilazane) H2Si(N(CH3)(C2H5)2)2

HSi(N(CH3)2)3 (TDMAS) Si(N(CH3)(C2H5))4 등

DPT용 전구체 Si2Cl6 (HCDS) H3Si(N(CH(CH3)2)2) (DIPAS) 등

커패시터및게이트용 High-k

전구체

Hf(N(CH3)(C2H5))4 (TEMAHf)Zr(N(CH3)(C2H5))4

(TEMAZr)

(CH3)3Al (TMA) CpZr(NEt2)3 CpHf(NEt2)3 등

금속용전구체WF6 WCl5 Ru(EtCp)2 C16H22Ru CpCo(CO)2

Cu(CH3COCHCN(C2H5)CH3)2 등

[ 적용기술에따른분류 ]

CMP 슬러리

CMP 공정에 사용 되는 슬러리를 제품 분류 관점에서 분류하면 절연 박막(dielectric)용

슬러리와전도박막(electric)박막용슬러리로분류

절연 박막에는 실리콘옥사이드(SiO2) 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의 박막이 있고 전도박막은대부분금속박막(Copper Tungsten titanium Aluminum등)이 사용

금속 박막의 경우 산화막이 금속보다 기계적 강도가 낮기 때문에 산화제를 사용해 표면을

산화시킨 뒤 연마제를 이용해 기계적으로 연마하는 방식을 사용함 이를 위해 과산화수소

질산철등과같은산화제가슬러리에포함

반도체화학소재

405

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

CMP

슬러리

절연박막

(dielectric)

용 슬러리

Oxide용

슬러리

bull SiO2 박막을효과적으로연마할수있는슬러리

bull수율확보를위한고성능고연마율기술확보필요

STI 공정용

슬러리

bull연마 입자 특성만으로는슬러리성능을유지할수 없어서추가적인첨

가제필요

bull SiO2 와 Si3N4 막사이의고선택비유지를위한첨가제확보필요

bull첨가제의정적 동적안정성확보필요

bull경계면단차생성방지기술확보

ILD 공정용

슬러리

bullGate또는금속막의절연체도포후평탄화진행

bullOver 또는 under polishing 방지기술필요

금속박막

(electric)용

슬러리

Cu슬러리

bull 효과적인 연마를 위한 oxidant inhibitor surfactant chelating

agent 등 다양한첨가제조성최적화기술필요

bull Corrosion방지를위한첨가제조성최적화필요

bullOrganic defect scratch 개선을위한슬러리성분최적화기술확보

W 슬러리

bull Plug(via) 또는 line용배선의금속 residue 제거

bull Erosion dishing EOE방지기술필요

bullW seam확장문제해결을위한첨가제확보필요

Barrier

금속 슬러리

bull금속 막과 실리콘옥사이드막 사이에존재하여두접합면이파괴되는

현상을방지

bull금속박막별적합한 barrier 소재선정기술필요

bull초미세박막의증착기술필요

[ 제품분류관점 기술범위 ]

포토레지스트

포토레지스트는 파장에 대응한 제품별로 KrF포토레지스트 ArF포토레지스트 이머전

ArF포토레지스트 EUV포토레지스트등으로분류

포토레지스트는 지금까지 미세화를 위한 노광 장치의 광원의 단파장화와 새로운 리소그라피

프로세스의 도입에 대응해 왔으며 현재 더블패터닝이나 EUV 노광이라는 차세대 리소그라피

기술에대응하는포토레지스트의개발도착실하게진행되고있음

노광 광원의 단파장화는 436 nm(g선) 365 nm(i선) 248 nm(KrF 엑시머 레이저) 193

nm(ArF 엑시머 레이저)로 진행되어 온 가운데 일반적으로 포토레지스트 같은 유기재료는

노광 파장이 짧아지면 광흡수가 크게 됨 그 결과 노광 시에 포토레지스트 중에 형성되는

광학상이 변형되는 바 이것을 피하기 위하여 노광 파장에 맞추어 베이스 수지를 개량하고

광흡수를억제해왔음

g선이나 i선의 세대에서는 베이스 수지에 노보락 수지를 사용했고 KrF 세대에서는 노광

파장에서의 노보락 수지의 광흡수가 크게 되기 때문에 이 파장에서의 광흡수가 작은

폴리히드로키시스틸렌(PHS)수지로 바꾸었음 이어서 ArF세대에서는 베이스 수지 중의 벤젠

고리의 노광 파장에서 광흡수가 크게 되어 벤젠고리를 포함하지 않는 아크릴 수지를

기술개발테마 현황분석

406

베이스로아다만탄등의환상화합물(지환식화합물)을측면사슬에붙여서에칭내성을높인

수지를사용하고있음

노광이 KrF 엑시머 레이저로 바뀌는 때에는 포토레지스트에 또 하나 큰 변경을 추가한 가운데

광강도의 저하에 대응하기 위하여 종래의 포토레지스트와 비교하여 고감도의 화학 증폭형

포토레지스트를 도입함 이 포토레지스트는 광산 발생제(PGA)로 부르는 감광제를 포함 빛을

흡수하면 감광제가 산을 발생하고 이 산이 촉매가 되어 베이크 공정에서 수지 측면 고리에

차례로 수산기가 생기고 포토레지스트가 알카리 현상액에 녹게 됨 하나의 산이 촉매 되어

복수의 수산기 생성 반응을 요구하기 때문에 포토레지스트의 고감도산과 고 콘트라스트화가

가능하게됨화학증폭형포토레지스트는ArF세대에서도계속채용되고있음

KrF 포토레지스트는현재사용되고있는포토레지스트중가장큰 비중을차지

이전에 사용하던 g-line 또는 i-line 용 포토레지스트에 비해서 변화된 광강도의 저하에 따른 손실을보완하기위하여감도가높은 화학증폭형레지스트를도입

KrF용 레지스트는 광산발생제(PAG Photoacid Generator)인 감광제를 포함하고 있기

때문에 빛의 흡수 시 산을 발생시키고 발생된 산이 촉매작용을 통하여 유기수지 표면에

수산기를발생시켜알칼리현상액에녹도록설계

하나의 산이 촉매작용을 통하여 다량의 수산기 생성반응을 유도하므로 KrF용 레지스트는 고감도 및고대조비를갖는공정이가능하게되어미세패턴화를지원가능

ArF 포토레지스트 공정은 패턴 미세화에 따라서 점차로 KrF 포토레지스트보다 비중이 커지고

있으며 특히 Immersion 포토레지스트는그중요도가더욱증대

DRAM 기준의 30 nm공정을 본격적으로 도입하고 있는 생산업체에서는 ArF Immersion에 대한수요가매우 큰 비중을차지

ArF 포토레지스트는 특히 제조공정중의 불순물 관리가 가장 중요한 부분이며 모든

제조공정은클린룸에서진행하며반드시수십 nm수준의필터로여과과정을거쳐서생산

미세 패턴화를 성공적으로 구현하기 위해서는 LWR(Line Width Roughness)를 억제해야 하며 그편차는 10 이내로조절

식각 시 공정마진을 확보하기 위해서 식각내성을 증가시킬 수 있는 조성의 변조를 동반하고 있으며패턴유지를 위해 도포두께가 점차로 감소되며 보다 넓은 식각공정도를 확보하기 위해서 하드 마스크

공정이도입

EUV용 포토레지스트는 삼성전자와 SK하이닉스의 주문에 의해 네덜란드의 ASML 사가 가장

먼저상용화장비를도입하므로조만간현실화될가능성이매우높은상황

EUV 포토레지스트를사용한노광공정은 20 nm 급 공정을위한 가장 적격한노광 공정으로판단

반도체화학소재

407

현재 1 nm급수준의광원으로는 EUV X-ray EB(Electron Beam) 등이 연구진행 중 포토레지스트는매우미세한패턴에사용되므로약액속의먼지나금속등의불순물을가급적

감소시켜야하므로제조에서불순물을혼입되지않도록원료 프로세스관리시행

대분류 중분류 세부제품

포토레지스트

KrF 포토레지스트 248 nm파장용레지스트

ArF 포토레지스트

(immersion 포함)193 nm파장용레지스트

EUV 포토레지스트 1 nm 급 파장용레지스트

[ 적용기술에따른분류 ]

(2) 공급망관점

ALD 전구체

원자층증착기술로가장많이증착하는물질은산화물 질화물 황화물등이며 금속원소같은

단일원소증착에도적용

원자층증착 공정은 나노스케일의 두께 제어가 가능하고 우수한 단차 도포성과 균일한

피복성을 지닌 박막을 성장시킬 수 있는 증착법으로서 차세대 메모리반도체 소자인 DRAM

Flash Memory RRAM및 PRAM에핵심증착기술로응용

대분류 중분류 세부제품및 분야

원자층증착 공정(ALD)전구체

원자층증착공정(ALD) 소재 산화물 질화물 황화물외

원자층증착

공정(ALD)전구체HCDS DIPAS High-k 등

원자층증착공정(ALD)

응용분야DRAM 플래시메모리 RRAM PRAM등

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

CMP 슬러리

현재 가장 많이 사용되던 세리아 슬러리의 경우 안정적인 상태로 50 nm 급의 입자 분포를

유지 할 수 있으나 금속 계열 CMP를 진행 하는 알칼리 또는 산성의 pH에서 안정적인 분산

상태유지어려움존재

실리카 입자의 경우 알칼리 또는 산성의 pH에서 안정적인 분산 상태를 유지 할 수 있으나

입자의 크기를 작게 만드는 것이 어려움 존재하는 바 이에 따라 작은 크기의 실리카 입자를

기술개발테마 현황분석

408

제조 하는 기술과 안정적인 분산 상태를 유지하는 기술이 요구되고 있으며 금속 CMP에

사용될수 있는새로운재료의개발또한요구되고있음

기존에 입자를 합성하는 방법으로 사용되던 고상법 액상법의 제조법을 개선시키는 연구와

새로운합성법인초입계법등이새롭게연구진행중

슬러리제조 후 CMP 공정에공급되기전까지슬러리의안정성을유지하고공정마진확보를

위한공급방식 유통방식이필요

또한 슬러리를 제조 한 후 슬러리의 안정성이 유지 되는지 여부의 모니터링과 유지 기간의

확보 제조 LOT간의편차최소화등의기술요구됨

구분 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Particle size (nm) 50 40 30 30 20 10 7

pH

Oxide ceria 5 ~ 7 중성

Oxide silica 10 이상의알칼리

metal silica 2이하의산또는 11 이상의알칼리

Defect size (nm) 35 30 25 20 15 8 5

[ 슬러리요구 조건 로드맵 ]

기술개발

테마공급망관점 세부기술

CMP

슬러리

입자합성기술고상법합성기술 액상법합성 기술 초입계법합성 기술 입자

형상 제어기술

제조장비기술입자합성재현성확보 대량양산장비 확보 제조 LOT당 제조

일관성확보

슬러리안정화기술 분산안정화기술 pH 안정화기술 공정마진 유지기술

슬러리가공기술 유체 고체제어 기술 화학약품제어기술 입자분산도유지기술

평가관리기술입자크기분포 측정기술 입자형상측정 기술 안정성모니터링

기술 슬러리물성 측정분석기술

[ 공급망관점 기술범위 ]

반도체화학소재

409

포토레지스트

포토레지스트의 공급망 관점에 따른 주요제품 분류는 크게 KrF 포토레지스트 ArF

포토레지스트 EUV포토레지스트로나뉘어짐

KrF 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 PFOSPFAS 미사용 High Aspect Ration 구현 열적안정성구비 GKR TDUR 등이있음

ArF 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 High Throughput 고해상도의 넓은 공정 윈도우GAR FAiRS TARF 등이 있음

EUV 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 고정밀 해상도 넓은 공정 윈도우 FEP FEN 등이있음

대분류 중분류 세부제품및기술

포토레지스트

KrF 포토레지스트PFOSPFAS 미사용 High Aspect Ration 구현

열적안정성구비 GKR TDUR

ArF 포토레지스트High Throughput 고해상도의넓은공정윈도우

GAR FAiRS TARF

EUV 포토레지스트 고정밀해상도 넓은공정 윈도우 FEP FEN

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

기술개발테마 현황분석

410

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

ALD 전구체

전구체는 개발이 어려운 소재로 진입 장벽이 높으나 납품이 개시될 경우 장기적으로 안정된

매출 발생 가능하고 고가의 소재로 상대적으로 대규모 설비가 필요하지 않아 수익성이 높은

품목

반도체박막재료부문으로반도체재료산업의경우대부분설비가동을위한소모성원재료로

구성되어있기때문에제조장비에비해산업경기영향을적게받음

전구체 산업은 합성 정제 충전이라는 프로세스로 진행되며 개발된 전구체의 경우

장비업체나소자업체의평가를받기전까지그특성을확인할수없음

ALD 전구체 제조업체의 핵심 경쟁력은 박막의 물성이 해당 공정에 적합하도록 메카니즘을

화학적으로 시뮬레이션하여 실제 공정장비에서 적용이 원활하도록 설계하는 것이며 또한

소재의 안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술뿐 아니라 소자 업체의 공정

변경에신속하게대응할수있는사후관리능력까지필요

메모리 소자 및 비메모리 소자인 로직 소자를 포함하는 반도체 소자 및 이를 제조하기 위한

소재부품과관련한기술들이집적된분야가반도체공정관련산업으로분류

전구체 관련 산업은 상기의 반도체 공정관련 산업 중 전체의 70 가량을 차지하고 있는 전공정산업에해당되고이중에서증착관련한산업은 15 내외를차지하고있는산업분류에해당

반도체 제조 공정은 광학계 및 증착 식각 과정을 거쳐 소자를 웨이퍼 상에 구현하는

전공정과제조된소자를조립하고검사하는후공정으로크게분류

전공정은 웨이퍼 상에 소자를 제조히는데 필요한 공정으로서 노광공정 식각(Etching)공정증착공정 열처리공정 이온주입공정 세정및건조공정등을포함

소형화 및 휴대성이 강화된 첨단 전자기기의 수요증가에 따른 반도체 소자의 미세화 요구로 전공정중 증착공정의비중이증가하는추세

2000년대부터 지속적으로 진행된 반도체 미세화로 인해 회로 구현의 난점 누설 전류의

발생 동작 속도 저하 등으로 최근에는 공정개선에 대한 기술적 한계에 부딪혀 미세화

진행속도가현저히줄어들었으며 그에따른박막재료의중요성이확대

반도체화학소재

411

CMP 슬러리

슬러리산업은 전방산업 보다는 후방 산업과의 연계가 더 두드러지는산업으로 후방산업인

반도체제조산업의요구조건에맞추어산업이변형되는경우가많음

슬러리 제조에는 화학적인 요소 (입자 합성기술 분산 안정제 입자 안정제 pH안정제 표면

보호제 산화제 등등)와 기계적인 요소 (입자 크기 분포 조절 입자 형상 조절 입자 밀링

기술등)가 동시에필요하므로복합적인기술을요하는산업

메모리 반도체 소자 뿐만 아니라 시스템 반도체 소자도 미세화 됨에 따라 CMP 공정의

요구치가 증대되면서 슬러리 성능 요구치 역시 높아졌고 이에 따라 높은 수준의 기술력을

요구

국내 반도체 생산 업체에서 원가 절감 및 기술 개발의 편의성을 위해 소모품의 국산화에

대한요구가증가하면서공동개발 기술교육등이진행중

기술적 요구 수준이 높고 제조 기술의 노하우가 많이 필요한 산업으로 신규 기업의 시장

진입이 어려운 편이며 시장 규모는 반도체 소모품 중 가장 크지만 성장률은 낮은 편에

속하여신규기업진입어려움존재

포토레지스트

반도체 제조 공정에서는 노광 공정이 매우 중요하며 공정 핵심 소재인 포토레지스트는 생산

원가에서차지하는비중도높아기술 산업적인중요도가높음

반도체 종류에 따라 차이는 있으나 메모리 반도체 생산 공정에서 원가 비중이 30 생산 시간은60 정도로매우 큰 비중을차지

반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련

공정이가능한광원의개발과함께포토레지스트도개발중

포토레지스트 시장의 주 공급자는 주로 산업 초기부터 시장에 참여해온 유기 감광재료

업체들로 편성되어 있으며 해당되는 업체로는 JSR TOK Dow Chemical Shinetsu

Sumitomo Chemical AZEM 등으로구성

메모리 반도체 분야는 삼성전자 SK하이닉스가 세계 시장점유율 70 이상을 차지하는 등

세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있기 때문에 포토레지스트 공급 업체들은 한국 시장을

중요하게생각

기술개발테마 현황분석

412

(2) 산업의구조

ALD 전구체

전방산업으로서 전구체의 주요 시장은 반도체 분야이나 디스플레이 태양전지재료 분야로

확대중

전방산업인 반도체 산업은 반도체 제조업체들의 미세화 전략에 따른 Bit Growth와 반도체

수요 가격 설비투자 등에 영향을 받는 가운데 최근 반도체 미세화공정화의 흐름과 3D

핀펫(FinFET) 등 신기술이도입되면서전구체사용량증가및 수요다양화추세

후방산업은전구체소재 원부재료 장비및부대설비로구성

원재료의대부분을미국 일본 유럽 중국 등 일부 주요 선진국으로부터수입에의존하고있어재고확보 등 리스크존재

후방산업 ADL 전구체 전방산업

전구소재소재 원부재료및

부대설비금속 또는유전체증착을위한 반응용물질

반도체 디스플레이

태양전지재료

[ ALD 전구체산업구조 ]

CMP슬러리

슬러리 산업은 전방 산업으로 나노입자 합성기술 화학첨가제 공급 산업 슬러리 원재료 공급

산업 등이 있고 후방 산업으로는 메모리 반도체 제조 시스템 반도체 제조 로직 소자 제조

등이존재

후방 산업인 반도체 제조 산업의 발전에 맞춰 동시에 기술 발전이 이루어져야 하며 다른

소모품 (패드 컨디셔너 등)와의 조합 및 최적화가 매우 중요하므로 동시에 연구되는 경우가

다수

후방 산업인 반도체 제조업체에서 장비 개발 기술 개발을 위해 슬러리 기술개발 업체로

기술자를 파견하거나 공동개발 기술이전 자금지원 등을 하는 경우가 많아 후방 산업과의

기술적연계가높음

전방 산업 중 세리아 슬러리 원재료 공급 산업은 대부분 중국에 의존하고 있어 수입

의존도가높은상태

반도체화학소재

413

전방산업 CMP 슬러리 후방산업

나노입자 합성기술

화학첨가제공급산업

슬러리원재료공급산업

절연박막용슬러리

금속박막용슬러리

메모리반도체

시스템반도체

로직소자

[ CMP 슬러리의산업구조 ]

포토레지스트

주요전방산업은반도체 디스플레이 LED이며이외에리드프레임의정밀가공에서도포토에칭

공정에중요하게사용되고있으며 다층인쇄회로기판(PCB)의정밀제조에서도사용

후방산업 포토레지스트 전방산업

원부재료 장비및설비KrF ArF amp ArF immersion 및

EUV 용 포토레지스트디스플레이 반도체 LED

[ 포토레지스트중심의산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

414

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 화학 소재의 세계시장 규모는 반도체 산업의 확장에 따라 연평균 10의 증가율을

보이며 2021년에는 185억달러의시장을형성할것으로전망

2015년 이후로 중국에서 국가 단위로 반도체 산업을 지원하게 되면서 중국 후발 업체들의

기술력이 급격하게 증가하고 있으며 투자금액 역시 큰 폭으로 증가하여 중국 업체들과의

경쟁이불가피한상황

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 11450 12550 13800 15240 16850 18535 100

자료 Techcet CA LLC 토러스투자증권 메르츠종금증권 리서치센터 반도체 중소기업기술로드맵(2015) SEMI(201507)

자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체화학 소재 세계시장규모및전망 ]

특히 반도체용 전구체 소재에서는 미세화 및 적층 소자 기술 양쪽 모두에서 증착 공정

Step이증가하면서시장성장세를견인전망

2015년 후지카메라에서 보고된 반도체용 전구체 및 특수가스 예상 시장규모 자료에서는

CVDALD기반에서 전극 배리어메탈 전구체와 Gap fill소재 및 고유전율 절연체등의 시장의

규모가점점증가할것으로내다보고있음

품목별로 세리아CMP슬러리와 함께 금속계 슬러리의 성장도 두드러지고 있는 가운데금속

박막으로는 텅스텐과 구리가 대표적이며 기존의 알루미늄 박막을 높은 전도도와 저손상을

앞세워대체하고있어텅스텐과구리박막용슬러리의사용량이증가

2000년대부터 진행되고 있는 반도체 공정 미세화에 따른 반도체 노광공정에서 ArF

포토레지스트 KrF 포토레지스트등의소요량이증가

반도체화학소재

415

(2) 국내시장

국내 반도체 화학 소재 시장규모는 2016년 8701억 가량으로 추산되며 연평균 성장률은

200로 국내 시장의 고성장을 유지하여 2020년에는 2조원 규모의 시장으로 성장할

것으로예상

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 8701 10227 12052 14235 16849 20218 20

자료 메르츠종금증권 리서치센터lt201304gt SEMI(201507) 반도체 중소기업기술로드맵(2015) 자료 바탕으로 전망치

추정

[ 반도체화학 소재국내 시장규모및 전망 ]

반도체 전구체는 반도체의 성능과 직결되기 때문에 반도체 공정 기술의 발전과 더불어

지속적인성장이가능한사업

국내 전구체 시장을 이끌고 있는 산업으로는 반도체 분야로 메모리 반도체 선두업체인

삼성전자와 SK하이닉스가 25 nm급 미세공정을 적용한 D램에서 23 nm급 및 21 nm급

D램으로 주력제품이 전환되었고 최근 18 nm D램 본격 양산을 시작했으며 낸드플래시는

20 nm급 미세 공정에 이은 16 nm급 미세공정과 3D NAND(Vertical 낸드플래시)를

적용한제품을생산중인바 메모리반도체분야에영향력증가전망

반도체 시장의호황이 지속되고 삼성전자와 SK하이닉스의D램 시장점유율이60-70에

달하고있어국내CMP슬러리시장이동반성장중

삼성전자의비메모리반도체투자확대로CMP슬러리수요가크게늘어날것으로예상

또한 최근 용도가 확장되고 있는 세리아 슬러리와 함께 반도체 제조사들의 구리배선공정

도입으로 인하여 연마용 슬러리 시장은 폭발적으로성장할 것으로 예상되며 특히 Cu 및 Cu

barrier 슬러리의경우는매년높은성장률을기록하며성장세를유지할 것으로전망

기술개발테마 현황분석

416

(3) 무역현황

반도체 화학 소재로 품목 단위의 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중

기타유무기화합물 조제점결제(주물의 주형용 또는 코어용의 것에 한한다) 따로 분류되지

아니하는 화학품과 화학공업이나 연관공업에 따른 조제품(천연물만의 혼합물을 포함한다)

포토레지스트 품목의 무역현황을 살펴보았으며 수출량에 비하여 수입량이 다소 큰 폭으로

감소하는추세

반도체 화학 소재의 수출현황은 lsquo12년 14억 4539만 달러에서 rsquo16년 14억 1282 달러로 조금감소하였으나 거의 그대로 유지하고 있으며 수입현황은 lsquo12년 32억 164만 달러에서 rsquo16년 22억

7836만달러로약 10억달러 정도 크게감소하였으나 여전히무역수지적자기조를지속

최근 5년(lsquo12-rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy06로 조금 감소하였고 수입금액은shy11로많이감소한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년부터 rsquo16년까지 shy038에서 shy023로 변화를 보이며 국내 기업의

수출량은크게변동이없는것으로나타났으나수입량이크게감소하였음

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 1445390 1090568 1179027 1427510 1412820 -06

수입금액 3201644 2977806 2728985 2629419 2278363 -11

무역수지 -1756254 -1887238 -1549958 -1201909 -865543 -

무역특화지수 -038 -046 -040 -030 -023 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체화학 소재관련 무역현황 ]

반도체화학소재

417

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

ALD 전구체

ALD(Atomic layer deposition 원자층 증착)는 반도체 및 디스플레이 소자 제조 시 물질을

원자 단위로 미세하게 증착시킬 때 사용되는 기술로 단차피복성(step coverage)이 우수하여

복잡한 3차원 구조를 균일하게 증착할 수 있고 박막의 두께와 조성을 정밀하게 조정할 수

있으며 불순물이적고핀홀등의결함이없는양질의박막제조가가능함

기존반도체 소자 제조에는 CVD(Chemical Vapor Deposition) PVD(Physical Vapor Deposition)기술이 이용되었으나 이러한 기존의 기술은 선폭 90 nm(나노미터 1 nm=1x10-9 m) 이하의

나노급초고집적소자제조에적용하기에는한계를보유

ALD(Atomic layer deposition) 공정은 대부분 400 이하의 낮은 온도에서 이루어지고 또한뛰어난 균일도와 나노 두께의 박막 증착이 가능하여 점차 증가하고 있는 복잡한 3차원 구조의

반도체및 나노급초고집적반도체소자의수요가증가함에따라그 중요도가상승중

ALD 전구체는 금속 금속산화물 및 질화물 등의 반도체 박막재료를 형성하는 ALD 공정에

사용되는 유기금속화합물 또는 무기화합물로 기질 표면에서의 화학적 흡탈착 과정을

이용하여단원자층의두께제어가가능하도록박막을형성함

ALD는 박막 형성에 필요한 원소를 번갈아 공급하여 기판 위에 한 원자층씩 흡착되도록 하는

기술로 지난 70년대 초 핀란드에서 세계 최초로 개발되어 70년대 말에는 미국에서도 관련

연구개발이진행

ALD는 80년대 초반에 대면적 전계발광 표시 소자(ELD electroluminiscent display) 제조에적용된 적이 있으나 실리콘 반도체 소자 제조에 적용하기 위한 기술을 연구하기 시작한 것은

우리나라가최초로 90년대중반부터 ALD 장비와공정 기술의연구가활발히진행 중

ALD 원천특허는 특허기간이 만료되어 공개기술로 전환된 상태이며 이 기술을 바탕으로1990년대부터 우리나라 기업들이 반도체 소자 제조에 ALD를 활용하는 방안에 대한 연구를 시작한

뒤현재는로열티를받고기술을수출하는 ALD 관련기술의선진국으로기술을선도

반도체 소자 제조장비와 공정은 미국이나 일본 등의 선진국에 비해 관련 연구가 늦어 원천기술보유가 쉽지 않았으나 ALD 공정 및 장비는 국내에서 최초로 반도체 소자 제조공정에 적용시키기

위한연구를시작하여현재상당 수준까지개발이진행

2000년대 초 특허출원의 약 70 이상을 내국인이 차지하고 있으며 우리나라가 기술개발의종주국 위치를 유지하면서 생산성이 증가된 장비가 개발되어 나노급 반도체 소자 개발 및 양산

경쟁에서다른나라의기업들보다우위를확보

기술개발테마 현황분석

418

한국 소자 업체의 세계 시장 점유율에 비해 반도체 제조 공정에 적용되는 ALD 전구체 등의

핵심소재의국산화율은아직 미국 유럽 일본등의소재강국에비하여뒤쳐져 있으나기존

기업에서 꾸준히 관련 연구를 진행하면서 점점 성장하고 있으며 최근에는 다수의 전구체

기업들이설립되었음

ALD 전구체는 반도체 소자에 필요한 다양한 소재를 형성하기 위해 필요하므로 매우 다양한

종류의 전구체가 필요함 특히 반도체 공정 미세화 등에 따라 새로운 ALD 전구체의

필요성이대두되고있음

확산방지막 및 전극용 전구체 하드마스크용 전구체 Gap-Fill용 전구체 DPTmiddotQPT용 전구체커패시터및 게이트용 High-k 전구체 금속용전구체등

ALD 전구체에 사용되는 적합한 리간드들의 설계 및 합성 기술 이를 이용한 ALD 전구체 개발기술이필수

안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술 소자 업체의 공정 변경에 신속하게 대응할 수있는 사후 관리능력 필요

ALD 전구체는 향후 ALD 공정이 적용될 반도체의 게이트 유전막 게이트 스페이서 커패시터 금속등에적용될것으로예상

번호 기술명 기술내용

1 게이트유전막

열산화막에의한게이트산화막대체분야

30 nm 이하의 공정에는 3Å 이하의 EOT(Equivalent oxide thickness)가 요구되나 기존

열산화막공정은두께감소로인한유전막의누설전류증가로더이상적용이어려움

따라서 높은 유전도를 갖는 Al2O3와 HfO2 유전막의 정밀제어가 가능한 ALD가 기존

공정을대체하고있음

2 게이트스페이서

반도체소자가고집적화가됨에따라게이트채널길이감소

길이 감소에 따라 게이트 특성도 감속하고 있는데 이를 저온에서 이온 주입층 확산을

방지해채널길이를일정하게유지할수있는ALD공정이많이적용되서사용중

3 커패시터

미래의 반도체 시장을 주도하기 위해서는 20 nm급 이하의 초집적화된 소자

제조공정기술의확보가매우중요

20 nm 이하 공정의 전극재료 유전재료를 증착하기 위해선 ALD 공정이 적극 활용될

것으로예상

4 금속

초고밀도 미세회 기술과 새로운 재료의 사용이 요구되는 30 nm 이하의 고집적 소자는

금속전극및게이트전극등의증착기술에관한중요성이증대

따라서 단차 피복성 문제로 기존의 주를 이루고 있었던 PVD 방법이나 CVD 방법이

문제가제기되고있고 ALD로변화를추진

출처최첨단반도체에서의ALD증착기술황철주

[ ALD 전구체적용분야 ]

반도체화학소재

419

기존 단점인 생산성을 보완하고 미세화 되는 차세대 반도체 소자의 특성 손상 및 저하

문제를극복하고저온에서최고의막질을형성할수 있는 ALD장비개발진행

ALD 관련 유망기술로는 생산성을 향상시키는 플라즈마 ALD 배치타입 ALD 기술 및 균일성 및정밀도를높이는샤워헤드 저온 원자층증착기술등이 있음

번호 기술명 기술내용

1플라즈마 ALD

(plasma enhanced ALD)

두 번째원료공급 시 플라즈마를적용하여원료분해와첫번째 원료와의

반응을촉진하여전체 증착주기를단축하는플라즈마ALD(Plasma Enhanced

ALD PEALD) 방법

2

배치타입 ALD 장치

(batch-type ALD

apparatus)

배치타입(batch type)으로 한 증착장비로여러장의웨이퍼를동시에

처리하여장당평균처리 시간을단축이가능한기술

3종횡비

(high aspect ratio)

높은종횡비(Aspect Ratio)에서 100 단차피복성(Step Coverage)을

충족시키는기술

4금속장벽층

(metal barrier layer)우수한막질을지닌메탈층을활용한원자층증착기술

5샤워헤드

(shower head)

기판주위에자기장을걸어대면적균일성을증진시키는자기 ALD와 원료를

샤워헤드방식으로기판에고르게분사하는기술

6단차피복성

(step coverage)

높이차이가나는부분들은균일하게증착하는특성으로복잡한 3차원 구조도

균일하게증착이가능한기술

7두께균일성

(thickness uniformity)

복잡한형상의 3차원구조에서도뛰어난균일도를지닌나노 두께의박막

증착이가능하여나노급반도체소자제조의필수적인증착기술

8밸브제어장치

(valve control device)각 공정주기의시간을최소화하여전체공정 속도를증가시키는기술

9

자기제한증착과정

(self-limiting deposition

process)

반응물-표면의반응만일어나고 반응물-반응물간의 반응이일어나지않는

반응으로원자단위로증착이가능한기술

10저온원자층증착

(low temperature ALD)

식각공정이불필요하도록 ALD공정의선택적증착특성을이용하여유연성

폴리머인 PEN 기판상에 AZO 투명전극패턴을직접 형성하는기술

출처원자층증착장비 KC리포트나노융합산업협력기구외

[ ALD 관련 주요유망기술 ]

반도체 소자의 크기가 감소함에 따라 반도체 소자에 사용되는 박막은 원자 단위로

제어되면서 단차 피복성이 우수한 특성을 가져야 하며 또한 계면에서 확산과 산화가

일어나지않게하기위해서증착온도가낮은공정을요구

그 결과 향후 반도체에 사용되는 박막은 높은 증착률의 요구보다는 매우 정밀하고 얇은 박막이요구되기 때문에 ALD 공정을 위해서 요구되는 증착 시간은 문제가 되지 않고 따라서 반도체

시장에 ALD 공정의수요가더 높아질것으로판단

기술개발테마 현황분석

420

CMP 슬러리

CMP(Chemical Mechanical Polishing)는배선단차를낮추고평탄화하는공정

CMP 공정은 Platen위에 굴곡이 있는 Pad가 있고 그 위에 CVD 공정을 거친 Wafer를 Head라는장치에부착시켜Wafer에압력을가하면서회전시키는방식

여기에 Slurry 용액이 투하되면서 CVD 막질을 화학적(Chemical) 기계적으로(Mechanical)연마하는(Polishing) 공정

자료 메리츠종금증권리서치센터

[ CMP 공정개념도 ]

1980년대 말 미국 IBM은 기계적 제거가공과 화학적인 제거가공을 하나의 가공 방법으로

혼합한 CMP(Chemical Mechanical Polishing)라는새로운연마공정을개발

CMP는 PECVD와 RIE 공정과함께 submicron scale의칩제조에있어서반드시필요한공정 ILD(Interlayer Dielectric 층간절연막) CMP와 metal CMP는 디바이스 층의 모든 표면에서계속적으로 적용되어야 하며 3차원의형상정도를 얻기 위해서각 층의 광역적인평탄화를 형성하는

것이 CMP의주된 역할

CMP는 이러한 기계적인 작용과 화학적인 작용이 동시에 작용하여 서로 상호작용을 일으키는연마공정

CMP 공정에서 웨이퍼는 패드와 슬러리에 의해서 연마되어지며 패드가 부착된 연마 table은단순한회전운동을하고 head부는 회전운동과요동운동을동시에행하며일정한압력으로가압

헤드부의 자체하중과 인가되는 가압력에 의해 웨이퍼 표면과 패드는 접촉하게 되고 이 접촉면사이의 미세한 틈(패드의 기공부분) 사이로 가공액인 슬러리가 유동을 하여 슬러리 내부에 있는

연마입자와 패드의 표면돌기들에 의해 기계적인 제거작용이 이루어진 후 슬러리 내의 화학성분에

의해서는화학적인제거를수행

CMP 공정에서 패드와 웨이퍼간의 가압력에 의해 디바이스 돌출부의 상부에서부터 접촉이이루어지고 이 부분에 압력이 집중되어 상대적으로 높은 표면제거 속도를 가지게 되며 가공이

진행되어갈수록이러한요출부는줄어들어전 면적에걸쳐 균일하게제거

기존의 기계적인 연마방식은 가공 변질층이 형성이 되는데 이러한 변질층은 반도체칩 상의 결점이되며 화학적인 연마는 변질층이 생성되지는 않지만 평탄화된 형상 즉 형상정밀도를 얻을 수가

없으며단순히평활한면을 형성

반도체화학소재

421

출처 메리츠종금증권리서치센터

[ CMP 공정- 평탄화 + 단차 조절 ]

CMP 슬러리는 화학적기계적연마(CMP) 슬러리는 반도체 소자를 제조할 경우 웨이퍼 상에

형성된다양한배선의단차를낮추고평탄화하는공정에사용되는분말을의미

화학적기계적연마(CMP) 슬러리는 굴곡이 있는 웨이퍼 면의 평면성을 향상시키고 배선 및 박막의표면을균일하게하며돌출부를선택적으로제거하는연마슬러리로사용

현재가장많이사용되고있는것은 CeO2인 세리아슬러리로서전체시장에서가장큰 비중을차지

절연층 CMP 슬러리는 반도체 공정 중 ILD(Interlayer Dielectric) 공정과 STI(Shallow

Trench Isolation)공정에사용

과거에는 소자분리를 위하여 LOCOS 공정을 이용하였으나 소자의 고집적화가 보편화되기시작하면서 STI공정이적용

출처 Asahi Glass

[ CMP 공정- 평탄화 + 단차조절 ]

STI 공정에서 CMP에 의한 평탄화를 달성하기 위해서는 상부막으로 사용되는 질화막에 대한

선택비의엄밀한관리가요구

기종의 평탄화용 슬러리로 사용되었던 실리카 슬러리는 질화막에 대한 연마 선택비가 매우 낮으며패턴 농도에따라서사전에 etch back 공정을도입해야하는단점 발생

위와같은추가공정에의해서 선택비가 감소하며모서리 부분에서의 rasing 현상에의한 문턱전압의증가를가져오는결과초래하여 이와 같은단점을극복하기위하여세리아를슬러리로적용

기술개발테마 현황분석

422

Ceria Slurry는 고유의 화학적 특성으로 인하여 좋은 연마능과 질화막에 대한 높은 선택비를

나타내고있는상황

기존 STI 공정에는수백나노의 Silica를 KOH용액에 분산시킨 용액으로 절연막인 SiO2와 화학반응을통해반도체막질을박리하는 Oxide CMP Slurry를 사용

하지만최근에는 STI 전용 CMP Slurry인 Ceria Slurry가 Oxide CMP Slurry를 대체 Ceria Slurry는 CeO2를 계면활성제인 첨가제와 섞어 사용 Ceria Slurry는 Nitride와 Oxide간선택비가매우높아 원하는단차에서 CMP 공정을멈출 수 있는장점을보유

금속 CMP 슬러리는주로배선용인텅스텐 알루미늄 또는구리의인터커넥션재료의연마를

위하여 사용하며 그밖에는 컨택용 금속과 비아 플러그 형성 시 또는 이중의 상감공정

(damascene)을 위하여사용

텅스텐의 화학적기계적 연마 시에는 산화제가 포함된 슬러리를 사용하며 실리카 알루미나가포함된슬러리는과산화수소 질산철등과 같은 강산화제를혼합하여사용

텅스텐 박막의 화학적기계적 연마과정은 산화제에 의한 텅스텐 박막의 산화로 형성된 산화텅스텐을기계적인 연마를 수행함으로써 진행 이는 산화텅스텐이 텅스텐 박막보다 기계적인 강도가 현저하기

낮기때문에가능

출처 한양대학교국가지정연구실

[ Ceria CMP Slurry Process ]

강산화제가 포함된 슬러리의 경우는 강력한 산화반응에 의한 연마 선택비가 매우 크게

나타나므로 표면의 거칠기가 증가하는 단점이 존재하며 이러한 단점을 보완하기 위해서는

슬러리의농도에대한세밀한관리가필요

Cu의 화학적기계적 연마공정은 이중 상감공정을 통해 진보 되었으나 이 공정을 거치면서 Cu박막의 표면에 많은 결함들의 발생을 수반하게 되어 이에 대한 해결책 제시가 가장 큰 기술적

이슈로등장

반도체화학소재

423

포토레지스트

포토레지스트(Photoresist)란 노광에 의한 광화학적 반응을 이용하여 포토마스크의

미세패턴을반도체웨이퍼상에형상화할수 있는감광성화학약품의지칭을의미

포토레지스트는 빛에 반응하여 특성을 변화시키는 유기물로서 반도체 공정을 위해 소자패턴을구현하기위하여웨이퍼상에 도포되는감광성물질을의미

노광 시 사용되는 광원과 패턴구조를 형성하는 방법에 따라서 다양한 포토레지스트가 존재하며 노광후현상액에의해불필요한부분이제거되는특성을보유

포토레지스트는 반도체를 제조하기 위해 반드시 거쳐야 하는 리소그래피 공정에 사용되는

감광성유기물을의미

Lithography(리소그래피)란 litho(돌)과 graph(그림 글자)를 뜻하는 말의 합성어로 석판화를 그리는것으로 어원을 찾을 수 있으며 오늘날의 오프셋인쇄의 근본이 된 기술로서 1798년 독일의

A제네펠더가발명

출처 포토레지스트기술동향한국과학기술정보연구원

[ 포지티브와네가티브포토레지스트 ]

현재 반도체 생산에 사용되는 포토리소그래피 기술은 미세회로를 구현하고자 하는 기판 위에

포토레지스트가코팅된상태에서마스크를통해노광하는방식으로진행

1813년 N Niepce (France)가 감광성을 갖는 천연 Asphalt를 최초로 발견하였음 이후 1959년Minsket al 이 위 개념의 합성 감광성 재료로 폴리비닐계 물질을 논문에 발표하였으며 Eastman

Kodak사가 (KPR kodak photo resist) 감광성 수지의 개발 상품명을 포토레지스트로 명명하여

이후포토레지스트라는용어가사용

포토레지스트는 빛에 의해 경화되며 노광 후 현상액에 의해 노출된 부분이 제거되는 포지티브포토레지스트와반대로노출되지않은부분이제거되는네거티브포토레지스트로분류

기술개발테마 현황분석

424

포토레지스트 재료는 광 및 전자선으로 반응하는 고분자 화합물로 KrF 포토 리소그래피용

ArF 포토리소그래피용 F2 포토리소그래피용 EB-EUV 리소그래피용레지스트가존재

KrF 레지스트는 제막 및 현상을 수계에서 하는 포지티브형 레지스트가 합성되어 높은 에칭 저항성고해상도를보유

KrF 레지스트는 스핀 코팅 후의 고분자 박막의 건조 가열 시에 탈탄산반응이 일어나 수불용의레지스트막이 생성됨 노광 후의 가열로 보호기의 탈리가 일어나므로 알칼리 현상으로 포지티브형

패턴이됨

ArF 리소그래피용 레지스트 재료는 방향환을 함유하지 않는 것이 기본 구조로 노보르넨무수말레인산공중합체 노보르넨말레인산에스테르 공중합체 지환 구조를 측쇄로 하는 메타크릴레이트 고분자를

중심으로하는레지스트재료가포지티브및네가티브형으로연구중

EB-EUV 리소그래피용 레지스트는 화학 증폭형 및 비화학 증폭형의 EB 레지스트가 연구 진행중으로고감도 고플라스마에칭내성을보유

포토레지스트는 반도체 소자의 미세화에 의해 사용되는 광원의 파장이 점차로 단파장으로

변화

포토레지스트는 436 nm의 g-line에서 365 nm의 i-line을 거쳐서 최근에는 248 nm 의 KrF엑시머레이저와 193 nm의 ArF 엑시머레이저로광원이진화

나노크기의 반도체 소자의 미세화가 더욱 진전됨에 따라서 포토레지스트는 자외선을 이용한EUV까지광원의단파장화가진행

광원에 따라 포토레지스트의 종류가 결정되며 점차로 투과도가 좋으며 식각 시 저항성 감도 및해상도가좋은포토레지스트에대한요구가증대

KrF 포토레지스트는현재사용되고있는포토레지스트중가장큰 비중을차지

이전에 사용하던 g-line 또는 i-line 용 포토레지스트에 비해서 변화된 광강도의 저하에 따른 손실을보완하기위하여감도가높은 화학증폭형레지스트를도입

KrF 용 레지스트는 광산발생제(PAG Photoacid Generator)인 감광제를 포함하고 있기

때문에 빛의 흡수 시 산을 발생시키고 발생된 산이 촉매작용을 통하여 유기수지 표면에

수산기를발생시켜알칼리현상액에녹도록설계

하나의 산이 촉매작용을 통하여 다량의 수산기 생성반응을 유도하므로 KrF 용 레지스트는 고감도및고대조비를갖는공정이가능하게되어미세패턴화를지원가능

ArF 포토레지스트 공정은 패턴 미세화에 따라서 점차로 KrF 포토레지스트보다 비중이 커지고

있으며 특히 Immersion 포토레지스트는그중요도가더욱증대

반도체화학소재

425

ArF 포토레지스트는 특히 제조공정중의 불순물 관리가 가장 중요한 부분이며 모든

제조공정은 클린룸에서 진행하며 반드시 수십 nm 수준의 필터를 이용하여 여과과정을

거쳐서생산

미세 패턴화를 성공적으로 구현하기 위해서는 LWR(Line Width Roughness)를 억제해야 하며 그편차는 10 이내로조절

식각 시 공정마진을 확보하기 위해서 식각내성을 증가시킬 수 있는 조성의 변조를 동반하고 있으며패턴유지를 위해 도포두께가 점차로 감소되며 보다 넓은 식각공정도를 확보하기 위해서 하드

마스크공정이도입

EUV용 포토레지스트는 삼성전자와 SK하이닉스의 주문에 의해 네덜란드의 ASML 사가 가장

먼저상용화장비를도입하므로조만간현실화될가능성이매우높은상황

EUV 포토레지스트를사용한노광공정은 20 nm급공정을위한가장 적격한노광 공정으로판단 현재 1 nm 급 수준의광원으로는 EUV X-ray EB(Electron Beam) 등이 연구 진행중

출처 인사이트세미콘

[ EUV 포토공정개념도 ]

기술개발테마 현황분석

426

(2) 기술환경분석

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체

장비재료산업의육성정책을적극추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등

세부사업 추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체

상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의 전략적 추진으로 시스템 반도체분야 글로벌 역량을

강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에

역점을두어진행

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화

개발사업rdquo ldquo성능평가 협력사업rdquo ldquo수급기업 투자펀드사업rdquo등의 상생협력 프로그램을 통해

육성

산업통상자원부는 2017년 반도체 산업 정책 방향에서 파워반도체와 시스템 반도체 설계

소재 및 공정 인력양성 등 4대 분야에 올해 총 438억7000만원을 투자한다고 발표 지난해

예산 416억원보다 55늘었고 235억원은신규로기획

파워반도체는 신소재를 이용해 저전력을 만드는 것으로 사물인터넷(IoT) 가전 전기자동차신재생에너지 등 저전력middot고효율 반도체에 사용되며 이에 대한 수요 증가에 대응하기 위해

원천기술개발하고상용화하는데 48억8000만원이투입

4차 산업혁명에 따른 IoT 인공지능 등 차세대 반도체 수요가 증가에 맞춰 유망 시스템반도체 등설계기술을개발하기위해서는 17년신규로 98억원편성

기업의 원천기술 확보와 대학의 연구역량 강화를 위해 정부와 기업 공동투자로 미래 반도체소재middot공정 원천기술을개발하는데에는 220억원지원

정부는 반도체 협회 내 시스템반도체 지원센터를 설립하고 스타트업부터 해외진출까지 맞춤형 지원시행

최근 산업통산자원부는 ldquo새 정부의 산업정책 방향rdquo 보고에서 5대 신산업 선도 프로젝트를

우선착수할것으로발표 (lsquo17년 12월)

반도체화학소재

427

분야 주요내용

미래모빌리티사회 ∙ rsquo20년고속도로자율주행∙ rsquo22년전기차보급 35만대전기middot자율주행차

초연결사회 ∙ 빅데이터 인공지능연계 IoT 가전 기술개발∙ 가전 건설 통신 자동차 의료 등 융합플랫폼구축IoT 가전

에너지전환 ∙ 분산형발전확대를계기로에너지신산업창출∙ 첨단전력인프라구축 분산전원연관산업육성 등에너지신산업

수명연장과고령화 ∙ 빅데이터+AI 기반신약및의료기기middot서비스개발∙ AI 기반스마트헬스케어핵심요소기술개발바이오middot헬스

4차산업혁명두뇌와눈 ∙ 후발국격차 5년이상 확보 (글로벌 No1)∙ 대규모적기투자및차세대기술확보병행추진 (차세대메모리middot파워반도체 플렉서블디스플레이등)반도체middot디스플레이

주력산업과 신산업 대기업과 중견middot중소기업 수도권과 비수도권이 균형 있게 발전하는산업middot기업middot지역혁신 등 3대분야 혁신 계획

후발국 격차 5년 이상 확보(글로벌 No1)를 위해 대규모 적기투자 및 차세대 기술확보 병행 추진(차세대메모리middot파워반도체 플렉서블디스플레이등)

반도체middot디스플레이부분에서는반도체장비middot소재패키지개발추진반도체middot디스플레이대기업-소재middot장비middot부품중견기업공동 RampD추진

반도체 부분의 경우 대기업 생산라인을 활용 중소기업 성능평가검증 지원 대-중소기업 소재middot장비공동개발등 지원 중소기업전용반도체성장펀드(2000억원) 운용예정

중middot장기 인력수급 전망을 통해 5대 선도 프로젝트 중심으로 신산업 분야 석middot박사급 혁신인재 육성추진 (6000명 simrsquo22년)

지능형반도체미래형자동차웨어러블스마트디바이스첨단센서임베디드 SW등

rsquo18년 1분기까지업종별middot기능별로세부이행방안을마련하여실질적성과 창출에매진 예정 lsquo중견기업 비전 2280rsquo lsquo투자유치 지원제도 개선방안rsquo과 함께 자동차 IoT 가전 등 분야별 혁신성장이행방안수립추진

조선가전바이오middot헬스로봇반도체middot디스플레이철강화학섬유패션자동차

선제적첨단기술투자를통한 초격차확보 추진예정

기술개발테마 현황분석

428

3 기업 분석

가 주요기업비교

ALD 전구체

반도체 박막재료 분야는 미세화의 성공 여부를 결정짓는 선도기술이므로 진입 장벽이 높아

적용 초기에 진입하는 것이 유리한데 그런 측면에서 국내 메모리 반도체 시장은 신규

개발하는소재들의진입에유리한환경

국외전구체 시장은주로 다국적 화학 소재기업이 대부분을차지하고있으며 이들은전구체

단일 품목뿐만 아니라 반도체 및 디스플레이 공정에 필요한 전반적인 화학 소재를 생산하여

소자업체에공급

국외의 경우 미국의 Air Product사 ATMI사 및 ADEKA 프랑스의 Air Liquid사 등에서

전극재료 고-저 유전물 및 SOD 관련된 CVDALD 전구체 기술을 DuPont 사에서는

저유전물관련전구체기술을강점으로확보

Air Liquide는 산업용가스 및 전자재료 글로벌기업으로 하이-K(고 유전상수 유전체)

기판공정(FEOL) 및 배선공정(BEOL)용 금속 BEOL 용 유전체 등에 사용되는 70여종의 전구체

포트폴리오를구성중

Adeka의 반도체용 화학물질들로는 식각용 가스 ALDCVD 전구체 등이 있고 고유전율페로일렉트릭 전극 배선 저유전율물질등 거의 모든부분의 ALDCVD 전구체물질들을보유

ATMI는 박막 재료 및 그와 관련된 CVD 공정 처리를 위한 진보된 시스템과 가스 검출을모니터링하기 위한 생명 안전 시스템을 제공하는 회사로 1986년 설립 당시는 CVD 공정용 반도체

재료에 중점을 두고 있으나 현재 ATMI는 미국 유럽 아시아에 걸쳐 반도체 및 평판 재료 공급

업체

Dow Corning은 실리콘을 이용한 사업 확대를 목표로 1943년 다우 케미컬과 코닝글래스웍스 의50대 50 합작으로 설립 미국 미시간주 미들랜드에 본사를 두고 있으며 전 세계에 41개의 주요

생산 기지 및 물류시설이 있는 다국적 기업으로 현재 실리콘 산업의 선두 업체로 실리콘 소재 제품

공급 능력을 보유하고 있으며 실리콘 화학을 이용해 접근하기 용이한 저유전율용 CVD 전구체에

중점을두어관한 연구 제조 및 판매 중

이외에 영국의 Epi Chem사는 여러 분야에서 경쟁력 있는 기술을 보유하고 있으며

Sigma-Aldrich 악조노벨등이전구체시장의성장과함께시장에진입각축

일본의 경우는 고순도 화학이 고유전막 재료 CVD 전구체 관련 기술을 보유하고 있으며

Sumito Chemical 및 TOSOH 등에서도 CVD 전구체를생산

반도체화학소재

429

세계 반도체 전구체 시장은 일본 미국 등의 소수 기업이 주도권을 차지하고 있으나 최근

국내업체의시장진입도활발

국내 증착소재업체에서 우수한 특성을 지닌 전구체의 개발이 활발히 이루어지고 있고 또한

개발된 소재의 특성 파악을 위해 여러 가지 평가 기술과 실제 증착효율을 극대화 시킬 수

있는공정개발도원활히진행중

국내의 대표적 CVD 및 ALD 전구체 기술 보유 기업은 디엔에프와 유피케미칼로 High-k amp

Low-k와 배선을 위한 Metal 전구체 및 SOD(Spin on Dielectric) 분야에서 국외에 비해

기술 경쟁력을 보유하고 있으며 한솔케미칼 원익머티리얼즈 등에서 부분적 개발이

진행되고 있음 교육기관으로서는 한양대학교 인하대학교 등에서 부분적으로 진행되며

화학연구소또한소규모연구소를운영

특히 디엔에프는 2003년부터 국내middot외 반도체 제조 업체 및 장비 업체와 공동개발을 시작하였고이를 바탕으로 2005년 Al 배선재료를 시작으로 Hardmask용 ACL 재료 Gap fill용 SOD 재료

등의 순서로 제품을 다각화 2012년 납품 시작한 DPT 재료는 현재까지 높은 시장점유율을 유지

중이고 2013년 하반기부터 본격적으로 공급 시작한 High-k 전구체는 DRAM 제조 공정의 핵심인

Capacitor용 재료로 DRAM 미세화적용 중

2015년 SK그룹으로 편입된 반도체 소재 기업인 SK머티리얼즈가 일본의 트리케미칼과 합작법인을만들고 프리커서 분야로 사업을 확장 중인 가운데 일본 트리케미칼사는 반도체 태양전지 광섬유

등에 사용되는 고순도 화학물질을 개발 및 제조 판매하는 업체이며 반도체 제조에 가장 많이

쓰이는지르코늄계프리커서를세계최초로양산하는등 높은 기술력을보유

그러나아직까지반도체제조공정에서 핵심요소기술력을좌우하는소재의국산화율은아직도

미국과일본에비해미흡한상황

중소기업입장에서의증착소재시장 진입 장벽을낮추기위해대량생산시스템의개발과개발된

생산 시스템에서 생산되는 제품을 실시간으로 진단하기 위한 측정기술이 반드시 필요하지만

그 수준이 낮고 지원 전문연구자가 부족하기 때문에 생산수율을 향상시키고 일정한 품질의

전구체를생산하기위한기술개발은아직까지미흡

국내 전구체 업체들의 글로벌 시장 진입을 위해 증착소재의 합성에 대한 기술노하우 축적이

필요하고 생산된 화학 증착소재의 품질관리를 위하여 샘플링을 하여 연구소 내에서

전구체의품질관리시스템을구축하여측정결과를분석및 DB화요구되는실정

기술개발테마 현황분석

430

구분 경쟁환경

소재 High-K DPTQPT HCDSSOH (Spin-on

Hardmask)

SOC (Spin-on

Carbon)

SOD (Spin-on

Dielectric)

소재

설명

두꺼운

Capacitor에서높은

Capacitance 실현을

위한고유전율물질

신공정(저온공정

등)에적합한

고반응성및

고안정성의소재

SiN 증착(LPCVD)

SiO2 증착(CVD

ALD)에주로

쓰이는공정소재

포토레지스트

하부에적용 후속

에칭공정에대한

보호막역할수행

포토레지스트

하부에적용 후속

에칭공정에대한

보호막역할수행

트랜지스터

캐패시터 셀 간

절연막으로

사용되는소재

해외

기업Adeka Air Liquide

Air Liquide Air

Product

Air Liquide Dow

Corning Evonik

Nova-Kem

JSRAZEM Nissan

Chem Shin-EtsuAZEM

국내

기업

디엔에프

유피케미칼

솔브레인

한솔케미칼

디엔에프

유피케미칼

한솔케미칼

디엔에프

덕산테코피아

한솔케미칼

삼성SDI

동진쎄미켐

디엔에프

영창케미칼

동진쎄미켐

디엔에프

솔브레인

[ 주요 전구체분류별기업 ]

CMP 슬러리

텅스텐 CMP 슬러리는미국의 Cabot Microelectronics가 시장점유율 1위로기술적인특허를

대부분 취득해 국내기업의 시장진입이 쉽지 않은 상태이며 대부분의 금속 CMP 슬러리는

미국 Cabot Microelectronics와 일본 히타치가 시장을 선점하고 있어 국산화가 어려운

상황

국내 슬러리 제조 업체로는케이씨텍 솔브레인 동진쎄미켐 삼성 SDI LTCAM 등이 있으며

최근 케이씨텍에서는 세리아 슬러리개발에 성공해 삼성전자에 납품하고 있고

LTCAM에서는 Cu bulk 슬러리를개발하여 SK 하이닉스에납품중

국내 슬러리 제조업체는 대부분 중소 중견 기업으로 삼성전자와 SK 하이닉스와의 기술적

연계를맺고제품을개발하는경우가대부분

해외 기술 선도 기업과의 특허 분쟁이 일어나고 있으며 향후 기술 개발에 있어 특허 전쟁이

일어날가능성이높음

반도체화학소재

431

구분 경쟁환경

제품분류연마입자 연마막질

세리아 실리카 옥사이드 텅스텐 구리

주요품목및

기술

고상법세리아

액상법세리아

초임계법세리아

흄드(Fumed)

실리카

콜로이달(Colloid

al) 실리카

SiO2 박막용

TEOS 박막용

SiN4 박막용 STI

공정용

ILD 공정용

W박막용고

선택비슬러리

W 박막용저

선택비슬러리

Via 공정용

BC DC 막질용

Cu bulk 슬러리

Cu barrier

슬러리

CU damascene

공정용

해외기업

3M 케봇

마이크로일렉트

로닉스 히타치

Versum

materials

3M 케봇

마이크로일렉트

로닉스 BASF

3M 히타치

Versum

materials

케봇

마이크로일렉트

로닉스

BASF 케봇

마이크로일렉트

로닉스

국내기업

케이씨텍

솔브레인

동진쎄미켐

삼성 SDI

에이스나노켐

동우화인켐

케이씨텍

솔브레인

동진쎄미켐

삼성 SDI

동우화인켐LTCAM

[ 제품분류별기업 ]

기술개발테마 현황분석

432

포토레지스트

포토레지스트 시장의 주요 공급자는 일본의 Sumitomo Chemical TOK Shin-Etsu JSR

FFEM 및 미국의 Dow Chemical로 구성

TOK공업은 반도체middotLCD 핵심소재인 포토레지스트와 미세가공 분야 선두권 업체로 반도체 최첨단공정인 불화아르곤(ArF) 노광(리소그래피)용 포토레지스트는 세계 1위 유지 최신 반도체 공정인

ArF 엑침용 노광기의 포토레지스트를 상용화했고 곧 상용화될 차세대 자외선(EUV) 노광 공정용

포토레지스트도개발완료 단계

JSR은 광 파장 248nm(KrF) 193nm(ArF) Immersion 노광용의 고해상도 Photoresist 고감도부터초고해상도까지 폭 넓은 용도의 g선 i선 Photoresist등 다양한 요구에 대응할 수 있는 제품 라인업

구축 2015년 벨기에 반도체 연구기관 IMEC와 EUV 노광 공정용 PR 양산을 위해 합작사 `EUV

RMQC(Resist ManufacturingampQualification Center NV)`를 설립

국내 공급자는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2012년이후점차로시장에진입하기시작

동진쎄미켐은 국내 유일의 반도체 포토 공정용 PR(Photo Resist) 소재 업체로 KrF PR이 주력상품인 가운데 차세대 Bottom up 방식 포토 공정인 DSA 포토레지스트도 개발 진행 중

DSA(Directed Self Assembly)는 고분자 공중합체로 특성이 다른 고분자 간에 자발적으로 패터닝이

되는구조

금호석유화학 나노미터(nm) 단위의 반도체 미세회로 제작에 필수적인 고성능 193nm 파장용포토레지스트(ArF Photoresist) 기술과 세계 6위의 생산능력을 확보하고 있음 2015년에는

비메모리 임플란트 포토레지스트 기술 개발 및 상업화에 성공했고 현재 고집적 평면 반도체의

한계를 극복할 수 있는 3D 낸드 메모리용 포토레지스트 제품을 중점적으로 연구 중 이를 통해

삼성전자와 SK하이닉스등고객과의협력관계를확대예정

구분 기업환경

제품 KrF 포토레지스트 ArF 포토레지스트

(immersion 포함)EUV 포토레지스트

주요품목 및

기술

PFOSPFAS 미사용

high aspect ration 구현

열적안정성구비

GKR

TDUR

high throughput

고해상도

넓은공정윈도우

GAR FAiRS

TARF

고정밀해상동

넓은공정윈도우

FEP FEN

해외기업

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

국내기업

동진쎄미켐

금호석유화학

이엔에프테크놀로지

동진쎄미켐

금호석유화학-

[ 제품분류별기업 ]

반도체화학소재

433

국내중소기업사례

화백엔지니어링은 DES 반도체 표면처리 사업을 필두로한 반도체 제작에 필요한 화학 약품 및소재 제작 기업

코미코는 반도체 공정에 사용되는 화학 세정분야 전문 기업으로서 CVD Sputter 등 반도체 전공정에 대하여 분야를 확대하고 있으며 LCD를 비롯한 PDP 유기 EL 등 디스플레이 사업으로 진출

중

덕산테코피아는 반도체 및 디스플레이 핵심소재로 사용되는 박막증착 유기금속화합물을 합성 정제생산하여 미세공정을요구하는다양한제품에사용되는초고순도 chemical 생산

에이스나노켐은대학민국유일반도체용콜로이달실리카상용화에성공한나노소재 전문 회사 유피케미칼은 21세기형 반도체에 사용할 수 있는 배선재료 유전체재료 확산방지막 및 접착막증착용 Precursor 등의국산화개발성공한반도체화학 재료기업

디엔에프는반도체 디스플레이용전자화학소재개발에 참여하고있으며 기능성 코팅제 균일 나노입자 기타나노화학소재기업으로성장기반마련

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)화백엔지니어링 11780 5522 29 -81 -13 83

(주)코미코 81157 44079 140 164 24 74

(주)덕산테코피아 57490 19190 63 123 12 45

(주)에이스나노켐 15352 9538 297 107 15 -

(주)유피케미칼 65670 61498 23 253 13 53

(주)디엔에프 93855 58221 -186 208 18 88

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

434

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

ALD 전구체

ALD(Atomic layer deposition)전구체는 주로 Air Liquide Dow Corning Evonik

Nova-Kem 등 유럽 및 미국 기업이 기존 화학물질에 대한 기술을 기반으로 특수화학물질

분야로진출함에따라시장을선도

Air Product사와 Air Liquid사 등에서반도체 재료 관련된 CVDALD 전구체 합성 기술을 DuPont사에서는 저유전물 관련 CVD 전구체 합성 기술을 강점으로 확보하고 있으며 Sigma Aldrich

(SAFC) 악조노벨 고순도화학 트리케미칼재팬 어드밴스드케미칼사등이전구체시장을형성

Air Liquide는 ALD 전구체를 생산하는 주요기업으로 하이-K(고 유전상수 유전체) 기판공정(FEOL)및 배선공정(BEOL)용 금속 BEOL 용 유전체 등에 사용되는 70여종의 전구체 기술 포트폴리오를

보유

Air Liquide는 현재 ALD 관련 30개에 달하는 신기술 품목을 글로벌 반도체기업과 협력을 통해시험테스트를진행중

[ ALD 전구체(DPT) 재료를이용한반도체하이케이캐패시턴유전막재료 ]

ALD 전구체 시장은 소자의 미세화가 진전되면서 기술적 중요도가 지속적으로 확대되고

있으며전구체는반도체제조에서매우중요한요소

반도체 공정용 전구체(Precursor)는 1) 원하는 물성의 박막 형성 2) 높은 증착 속도 3) 우수한경제성(높은 공정 수율) 4) 낮은 기화온도에서의 높은 증기압 5) 기화온도에서의 열적 안정성 6)

작은 화학적 반응성 7) 저독성 8) 화학적 고순도 9)경제적이고 용이한 합성방법(높은 합성 수율)

10) 증착 온도에서의완전한열분해등 다양한조건을요구

공급 업체의 핵심 경쟁력은 박막의 물성이 해당 공정에 적합하도록 메카니즘을 화학적으로시뮬레이션하여실제공정장비에서적용이원활하도록설계하가필요

반도체화학소재

435

또 소재의 안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술뿐 아니라 소자 업체의 공정 변경에신속하게대응할수 있는사후 관리 능력까지필요

따라서 신규 Player의 진입이 매우 까다로우며 반면 납품이 개시될 경우 장기적으로 안정된 매출흐름을기대할수 있는 산업적특성 보유

ALD 공정은 주로 전구체를 사용하는데 참고로 전구체는 Si나 메탈 원소에 각종 리간드

(Ligand)를 부착하여 CVD공정에서증착 Gas로 활용하는물질를의미

즉전구체에있는 각종 리간드는 최종적으로는 떨어져나가고 Si나 메탈만남게 되어 원하는 물질로막질을증착

해당 전구체로는 HCDS (Hexa-Chloro-Di-Silane) DIPAS (Di-Isoprophyl-Amino- Silane) 등이있으며결과적으로합성되는 Layer는 Si기반전구체지칭

HCDS는 SiN 증착(LPCVD) SiO2 증착(CVD ALD)에 주로 쓰이는 전구체로 공급기업은 AirLiquide Dow Corning Evonik Nova-Kem 디엔에프 덕산테코피아 한솔케미칼등이존재

DIPAS는 EUV 노광 장비의 지연으로 DoubleQuadruple Patterning 필요에 사용되는 전구체로공급기업은 Air Liquide Air Product Evonik Nova-Kem 디엔에프 유피케미칼 한솔케미칼등이

존재

출처 반도체산업 NH투자증권

[전구체(희생막용) HCDS] [전구체(DPT용) DIPAS]

CMP 슬러리

CMP패드와 더불어 CMP공정의 핵심제품으로서 히타치 캐보트 쓰리엠 다우케미칼 등의

주요 해외 제조업체에서 STI CMP슬러리 텅스텐 CMP슬러리 구리 CMP 슬러리 등을 생산

중

2012년 15개 정도의 슬러리 공급업체가 전체 시장 중 약 9천만 달러를 차지하고 있으며 패드분야는 16개이상의공급업체가약 6천만달러의시장을확보하고있는것으로조사

그 밖의 부재로서는 패드 컨디셔너가 약 2천 5백만 달러를 PCMP 클리너는 7천 5백만 달러를기록하는 등 대략 화학적기계적연마(CMP) 슬러리 분야의 총 소요품 시장은 약 20억 4천만 달러에

이르는것으로조사

반도체 집적도가 높아지면서 반도체 웨이퍼 회로의 불필요한 박막연마 공정에서 높은 정밀도가요구되는소비추세변화

기술개발테마 현황분석

436

차세대 웨이퍼 연마기술인 화학적ㆍ기계적 연마 공정이 최근 메모리 양산라인에까지 확대

도입되고 있는 가운데 이와 관련한 각종 CMP 소모품에 대한 국내외 업체들의 시장 공략이

본격화진행

출처 Chemical Mechanical Planarization FM Doyle DA Dornfeld JB Talbot

[ CMP Slurry Application ]

최근 주목받고 있는 CeO2 입자를 통한 Shallow Tranch용 STI Ceria Slurry 주요

생산기업으로는 Hitachi Showadenki Nitta Mitsui 사가존재

주로일본기업에의해 시장이선도

Al2O3 Mn2O3 SiO2 입자를 통한 W Al Cu 제거용 금속 슬러리 주요 공급업체로는

DOW chemical Hitachi Rodel EKC Sumitomo 사가존재

금속 CMP 슬러리는주로텅스텐 구리 등과 같은배선용금속층에적용 이중 상감공정에서의 불량발생은 주로 금속 찌꺼기의 잔류 스크래치의 발생 핀-홀의 발생마이크로크랙의발생등으로분류되며이를해결하기위한슬러리의개발이요구

SiO2 ZrO2 Al2O3 Mn2O3 입자를 통한 산화막 제거용 절연층 슬러리 주요 생산업체로는

Cabot Fujimi JSR Sumitomo EKC 사가존재

고집적 반도체 소자를 구현하기 위해서 미세 패턴화가 진행되며 이에 따른 노광조건이 더욱까다로워 지고 있어 표면의 굴곡으로 인한 focus fail을 극복하기 위해서는 화학적기계적

연마공정이필수적

절연막으로 사용되는 ILD의 경우는 지나치게 두꺼워질 경우 소자의 신뢰성에 문제를 야기 시킴에따라서이를해소하기위한절연층 CMP 슬러리가요청되는추세

집적도의 증가로 소자간의 간격이 더욱 좁아지고 있기 때문에 소자간의 분리가 매우 중요한 기술적난제로 등장하고 이러한 문제를 해결하기 위해 도입된 STI 공정은 상부에 잉여로 증착된 절연막을

반드시제거

반도체화학소재

437

최근 용도가 확장되고 있는 Ceria 슬러리와 함께 반도체 제조사들의 구리배선공정 도입으로

인하여 연마용 슬러리 시장은 폭발적으로 성장할 것으로 예상되며 특히 Cu 및 Cu barrier

슬러리의경우는매년높은수요가유지될것으로전망

슬러리 분야는 주로 Cu와 Cu barrier가 전체 시장의 절반 정도를 차지하고 있으며 텅스텐이 20내외를 STI와 절연막에대한슬러리가나머지를차지하고있는구도

STI 연마용 슬러리와 Cu 용 슬러리는 지속적으로 그 시장이 성장하는 반면에 텅스텐용과

ILD용은시장의확장세의변화가정체

실리카 슬러리 분야는 고급 제품을 중심으로 미약하나마 시장이 조금씩 재생되고 있지만

여전히슬러리분야는세리아를기본으로하여다양한응용들이도입중

슬러리시장에새로운 공급자가등장하거나기존의공급자들이퇴출되는현상은거의 발생하지 않은상황

포토레지스트

포토레지스트주요해외제조업체로는 JSR TOK 다우케미칼 신에츠등이있으며 현재가장

미세한 광원 파장용 제품인 193 nm용 ArF 포토레지스트 및 이머전 ArF 포토레지스트 등의

제품을생산중임

포토레지스트산업은반도체소자의기술개발조건에매우 민감하게적용 반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련 공정이가능한광원의개발과함께 포토레지스트도개발중

상기한이유로포토레지스트 시장의주 공급업체는반도체 산업의초기부터 시장에진입한업체들을중심으로시장을선도

Fuji Film TOK JSR Sumitomo DOW corning Shinetsu AZEM 등의 주요업체가

포토레지스트관련소재 제품서비스를공급중

248 nm 노광용 PFOSPFAS 미사용 high aspect ration 구현 열적 안정성 구비 GKRTDUR이가능한 CDNSTB기간망 KrF 포토레지스트제품생산중

193 nm 노광용 high throughput 고해상도 넓은 공정 윈도우 GAR FAiRS TARF이가능한 ArF 포토레지스트 (immersion 포함) 제품생산중

1 nm 이하급 광원용 고정밀 해상동 널은 공정 윈도우 FEP FEN이 가능한 EUV포토레지스트제품생산중

기술개발테마 현황분석

438

포토레지스트시장은반도체패턴미세화공정기술의진보와함께발전하고있지만현시점에

최대수익을얻는반도체소자및 LCD 의 수요에가장크게의존

LCD 산업에서 요구되고 있는 포토레지스트의 제품 그레이드는 반도체 공정에서 요구되는그레이드보다낮지만물량 면에서는매우큰시장을형성

따라서공급자들의주력으로는 KrF 포토레지스트를중심으로시장을유지

포토레지스트 시장은 반도체 소자의 지속적인 시장수요가 존재하므로 그 규모는 점차로 확대

성장할 것으로 전망되고 있으며 포토레지스트의 종류별로는 현재의 KrF 포토레지스트에서

점차로 ArF Dry amp Immersion 포토레지스트로변화할것으로전망

현재 KrF 포토레지스트 시장은 일본의 TOK와 Shin-Etsu 가 시장의 60 이상을 미국의

Dow가 25정도를확보하고있어 3개의공급사가전체시장의 45 이상을장악

ArF 포토레지스트는 주로 40 nm 이하의 미세 공정기술을 적용한 반도체 소자의 제작에

사용

ArF 포토레지스트는 ArF Immersion 포토레지스트와함께동반성장 중 패턴의 미세화가 더욱 진행 될수록 ArF Immersion 포토레지스트는 그 수요가 더욱 증가할 것으로예상

ArF 포토레지스트는 현재 Immersion과 dry 제품 2가지를 합쳐서 KrF 포토레지스트 시장의 절반규모를 차지하고 있으나 금액기준으로는 ArF 포토레지스트의 시장이 더욱 빨리 성장하는 것으로

판단

서브 20 nm 크기의 광원을 이용한 소자 제작을 위한 광원은 EUV X-ray lithography 또는

전자빔리소그래피를활용하여이용가능

(2) 국내업체동향

ALD 전구체

다품종 생산이 필요한 전구체 시장에서 우리나라 업체들의 공격적인 진입이 두드러지고

국내업체들로는 한솔케미컬을 위시하여 디엔에프 덕산테코피아 등이 고유전율 박막용

전구체 금속배선용전구체등을생산

반도체벨류체인중 전구체소재는공정장비보다국산화가늦은현재 시장 진입초입단계 반도체 미세공정 전화 기술의 발전 단계에서 소재에 대한 의존도 보다 장비에 대한 의존이 더 높아공정장비의국산화가더 빠르게진행

반도체화학소재

439

국내는 2008년부터 ACL(Amorphous Carbon Layer) 공급해온 디엔에프가 독보적인 지위를

보유

디엔에프사는 2007년 설립하여 2013년까지 300억 원의매출을기록 반도체 전구체 시장의 높은 진입장벽으로 인해 수년간 퀄리피케이션 테스트 및 양산 적용하는데오랜기간이소요되어예상보다낮은매출을기록

현재 꾸준한 RampD 투자로 DPT 전구체 HCDS 전구체 High-K 전구체를 생산하고 있으며 이를기반으로 2014년에만 616억 원의 매출을기록

국내 반도체 업체(삼성 하이닉스 등)의 NAND FLASH 메모리의 구조적 변화에 따른 전자재료의사용량증가

DPT(더블패터닝)용 전구체는 미세패턴 구현을 위한 핵심재료로 DPT를 사용하는 Layer 증가DPT에서 QPT(쿼드러플패터닝)으로의 전환에 따라 전구체 사용량은 지속적으로 증가하고 있는

추세로매출의절반을차지

HCDS(헥사클로로디실란)제품은 공정의 온도가 비교적 낮기 때문에 Low-K로 불리며 일반적으로SiN(실리콘 질화막) SiO(실리콘 산화막) 형성용 전구체로 DRAM 및 NAND Flash용 절연체로

사용되어 3D NAND 전환 및 적층수증가에따라판매 증가 예상

High-K제품은 DRAM 메모리의 캐패시터(콘덴서) 유전막으로 사용됨 전하를 일시적으로 저장하는캐패시터를 둘러싸고 전하를 흘러나오지 못하게 하는 역할을 수행하는데 20~30nm 미세공정용

전구체를 2013년 3분기부터주요고객사에공급

향후 IoT 시장 성장 SSD 수요 증가에 따른 데이터 처리 속도 및 탑재 용량 확대로 메모리 반도체시장 성장은 가속화 될 전망이며 이로 인한 DRAM 업황 개선 및 3D NAND 투자 본격화로 동사

주력 제품들에대한수요증가가예상

디엔에프 외 ALD 전구체 진입 주요 기업은 한솔케미칼 원익머트리얼즈 SK머티리얼즈

유피케미칼 덕산테코피아 솔브레인 SK트리켐 메카로 오션브릿지등이존재

이중원익머트리얼즈 덕산테코피아 솔브레인은기업지분 인수를통해 외형확대를시도 하지만 ALD 전구체 시장의 각종 테스트 및 높은 진입장벽과 퀄리피케이션 테스트 등으로 인해디엔에프의독보적지위는최소 2~3년간유지될것으로예상

전구체 시장이 확대되고 전망이 매우 밝을 것으로 예상되면서 SK에서 일본의 트리케미칼과 함께SK트리켐을설립하였음

CMP 슬러리

국내 CMP 슬러리 제조업체로는 제일모직 케이씨텍 솔브레인 동진세미켐 등이 있으며 STI

CMP슬러리 텅스텐 CMP슬러리를 주요 제품으로 개발하여 생산 중이나 아직 미세배선용

구리 CMP슬러리는기술개발이필요함

산화막제거용절연층슬러리는제일모직 케이씨텍 네패스 동진세미켐등국내 제조기업이존재

기술개발테마 현황분석

440

W Al Cu 제거용금속슬러리는동진세미켐 금호석유화학등에의해생산 중 Shallow Tranch 용 STI용 슬러리는케이씨텍 삼성코닝등의국내기업존재 이외 제일모직은 Fumed Silica 금속연마용 슬러리를 개발 중이며 특징으로는 Fumed silica용슬러리를생산중

비메모리 생산라인에 주로 사용되던 CMP 기술이 최근 들어 메모리 생산라인으로까지 확대

채용됨에 따라 CMP 장비와 함께 향후 급성장할 것으로 예상되는 연마포(패드)와

연마액(슬러리)등 CMP관련소모품시장선점을위한업체간 경쟁도치열

최근 국내 반도체 시장은 메모리 시장의 규모에 비해 비교적 규모가 작았던 시스템 LSI 공정

분야에서도소자의패턴미세화가진행됨에따라서소재국산화에대한요구가급증

삼성전자 시스템 LSI사업부는 지금까지 미국 쓰리엠이 독점 공급하던 특수 세리아 CMP 공정을최근 범용 공정으로 전환 이는 국내 전문 중견ㆍ중소기업이 반도체 슬러리 시장에 확대 진입할 수

있는 기회가될것으로예상

포토레지스트

포토레지스트 주요 국내 제조업체로는 동진세미켐 이엔에프테크놀러지 테크노세미켐

금호석유화학 등이 있으며 ArF포토레지스트 및 이머전 ArF포토레지스트 등의 제품을

국산화하여생산중

국내 제조업체는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이 여의치못했으나 2012년 이후점차로시장에진입하기시작

국내 기업은 KrF ArF 포토레지스트 관련 생산 판매한 실적은 보유하고 있으나 신기술인

EUV 관련 실적은 없는 것으로 조사되어 EUV 포토레지스트의 경우 아직 국내기업이 점유

또는진출하지못한분야로분석

국내 기업은 248 nm 노광용 PFOSPFAS 미사용 high aspect ration 구현 열적 안정성 구비GKR TDUR이 가능한 CDNSTB기간망 KrF 포토레지스트제품을동진세미캠 금호석유화학등에서

생산 중

193 nm 노광용 high throughput 고해상도 넓은 공정 윈도우 GAR FAiRS TARF이 가능한ArF 포토레지스트 (immersion 포함) 제품은 금호석유화학 동진세미캠만이 제품의 일부분을

SK하이닉스에 공급하는 정도에 그치고 있으나 국내 시장이 상당한 규모를 가지고 있으므로 조만간

더많은 생산업체들이시장에참여할것으로예측

반도체화학소재

441

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

반도체 산업에서 DRAM 공정난이도증가 V-NAND 적용 등으로 Pattern이 복잡해짐에 따라

보다 섬세한 증착 공정인 ALD의 사용 비중이 증가할 것으로 전망 이외에 Cross-point

메모리 소자와 같은 뉴 메모리(RRAM PCRAM STT-MRAM 등)도 개발되면서 메모리

소자의종류와구조가다양해지고있음

출처 NH투자증권리서치본부

3D NAND 단수가 4864단으로부터 70~90단으로 확대될 것으로 판단 (2018~2019년에는 100단이상으로 단수가 높아질 것으로 예상) rarr 증착에칭 및 CMP 공정 난이도 및 스텝수 증가(2D

NAND 대비 CVD는 25배 CMP는 3배이상공정 스탭 증가 고단화될수록전세대제품대비 30

수준의공정증가)

DRAM의 경우 1x nm 이후 1y nm 도입까지 상당시간이 소요될 것으로 예상되는데 Capacity의Aspect Ratio를높이고전구체물질 개발필요

Logic은 7 nm 공정부터 EUV(Extreme Ultraviolet)를 도입할 것으로 예상되며 FinFET 공정난이도는확대

출처 LAM Research NH투자증권리서치본부

[ EUV 도입시점 로직및메모리 ]

기술개발테마 현황분석

442

현재 DRAM을 생산하는 주요기업의 주력 미세공정은 25 nm으로 25 nm DRAM 의 커패시터유전막의두께는 3Å 수준으로원자층 2개 정도 두께

25 nm DRAM 커패시터 유전막 공정에는 이미 ALD가 적용되고 있으며 향후 20 nm 이하공정에서는일부 Oxide나 Nitride 절연막등에도 ALD가확대 적용이예상

DRAM의 경우 공정 미세화에 따른 Aspect Ratio 증가가 전망되며 이로 인해 전구체 수요 확대가전망됨 DRAM 공정 미세화에 따라 캐피시터 공간을 늘려야 하는데 그러기 위해서는 더 높게

쌓아야하기 때문임 다른 방법으로는 고유전체와 같은 새로운 물질개발이 필요하여 이에 맞는

전구체를검토하고있음

Logic 및 DRAM 미세공정 난이도 증가에 따라 EUV 도입 전망 그렇지만 DPT QPT와같은 MultiPatterning 공정은 EUV와 함께사용될것으로예상

- 삼성에서는 QPT(Quadruple Patterning Technology)를 이용한 10 nm 급의 미세패턴을 통한

DRAM을개발middot생산

- 이후 10 nm 이하의 공정에도 DPT(Double Patterning Technology)QPT와 EUV 기술 사용 예상

rarr EUV용 포토레지스트개발필요 및 사용량증가 전망

로직의 경우도 10 nm급에서는 3D FinFET 공정을 사용하지만 10 nm 이하에서는 EUV기술에DPT나 QPT를 적용하여 저전력 설계를 진행하고 있으며 Gate내 유전율을 높이기 위해 High-K

전구체 수요도 증가할 전망 2020년까지는 FinFET 구조에 나노와이어를 추가할 것으로 예상됨

이후 Gate all around 및 수직 나노와이어방식등의 적용이예상됨

출처 ASML NH투자증권리서치본부

출처 AppliedMaterials

[ 로직 공정 ]

3차원 구조에서도 균일한 증착도를 보이는 ALD 공정의 특징에 따라 3D NAND 반도체에도

ALD적용공정이확대될것으로예상

3D NAND는 레이어를 여러 번 증착하고 채널을 형성하기 위해 홀을 에칭하는 공정으로 구성되어있는데형성된소자들을연결하는워드라인은금속을증착해서생산

3D NAND는 단 수가 올라갈수록홀의종횡비가올라가식각이어려워지고컨택과라인형성을위한미세한금속증착도요구

반도체화학소재

443

3D NAND의 경우 Control Gate로 메탈인 텅스텐을 사용하기 때문에 텅스텐 CVD 공정 확대가예상되며이에따라 전구체인WF6 역시사용량이증가할전망

따라서 2016년 시작된 48단 공정에서는 기존에 CVD를 사용했던 여러 공정들이 ALD로대체되었으며향후 64단 이후 공정은난이도가더욱증가해 ALD의비중이더 커질것으로전망

출처 ASMI 미래에셋증권 Solid State Tech

이와 같이 ALD는 다중패턴(DPR QPT) 3D NAND 로직(FinFET) 등에 사용되고 있으며

최근에는 특정 부분에만 선택적으로 박막을 필요로 하는 lsquo선택적 영역 증착(Selective Area

Deposition)rsquo에서각광받고있음

다중패턴 증착된 막은 최종 패턴의 임계치를 의미하기 때문에 매우 균일하고 평평해야 함 이에원자층수준의증착이가능한 ALD가 유용하게사용됨

3D NAND 3D NAND의 3차원 구조는 미세 공정을 제어할 수 있는 고도의 기술을 필요로 함ALD는 3D NAND의 홀 측면에 절연막을 형성함으로써 미세 공정을 효과적으로 제어함 특히 금속

ALD는 대체게이트단계에서좁고평평한측면에워드 라인(Word Line)을 채우는데활용

로직(FinFET) FinFET 공정에서 트랜지스터 게이트 측면에 ALD를 이용해 3차원 핀 구조에서컨트롤게이트를분리시킬수 있는얇은 스페이서층을증착

선택적 영역 증착(Selective Area Deposition) 최근에는 특정 부분에만 선택적으로 박막을 필요로하는 lsquo선택적 영역 증착rsquo 분야에서 원자층 증착법이 각광받고 있음 이에 많은 연구자들이 원하는

위치에 절연막과 금속막을 증착할 수 있는 방법을 개발하고 있으며 이는 새로운 패터닝 기술이 될

것으로기대됨

기술개발테마 현황분석

444

출처 RAM Research Tech Briefing

온도에민감한 Flexible 및 OLED 공정에도적용가능

ALD 공정을 통한 금속을 포함한 원료와 반응 가스를 교차하며 주입해 원자 단위로 박막을성장시켜 균일도가 높고 치밀한 박막을 넓은 면적으로 성장시킬 수 있고 유기물을 분자층 단위로

성장시키는 분자층증착(MLD) 기술과 함께 사용하면 낮은 온도에서도 다층의 수분middot산소 투과

방지막을형성가능

ALD 공정은 유기발광다이오드176(OLED) 박막봉지 공정에 도입하여 유기물을 수분과 산소로부터차단하는효과가증대되어플렉시블 OLED 패널 수명과성능 향상예상

최근에는 태양전지 연료전지 이차전지 촉매 등의 분야에서도 ALD 공정을 이용하여

기존보다 우수한 특성을 보여주어 관련 산업 분야에서도 추후 ALD 공정을 적용할 것으로

예상

QPT 3D NAND FinFET등반도체 3차원구조로의변화로 CMP공정의중요성이점차확대

QPT 3D NAND FinFET등반도체 3차원구조로의변화로 CMP공정중요성이확대 CMP는 CVD공정다음 스텝으로 CVD공정이늘게되면 자연스럽게 CMP공정도증가 CVD로 막질을 형성하게 되면 CMP로 평탄화 하거나 단차를 낮춰야하기 때문 3차원 구조는CVD공정스텝이증가하기때문에 CMP 스텝도증가

또한수십 Layer를 형성해야하기때문에 CMP로 단차를낮추는수요증가 예상 특히 3D NAND에서는 Oxide Buffing 공정과 텅스텐 CMP 공정이 확대되고 CMP 소재인 슬러리역시 사용량이 증가할 전망 (Oxide Buffing CMP 및 텅스텐 CMP 공정 증가 rarr 슬러리사용량

확대)

반도체화학소재

445

나 특허동향분석

반도체화학소재특허상 주요기술

주요기술

반도체 화학 소재는 공정 소개 기술에 있어서 CMP용 소재 기술 Gas (Dry 공정) 소재 기술 HardMask 소재 기술 Precursor 소재 기술로 구분되고 Anti-reflection Coating(ARC) 소재 resist

소재로분류됨

분류 요소기술 설명

공정소재

CMP용소재 CMP슬러리 연마패드등 CMP용소재기술

Gas (Dry 공정) 소재

반도체 공정 중 증착공정 후 쳄버 내부 잔류물 제거용 가스

식각공정용 가스 증착공정용 가스 등 반도체 공정에 사용되는

특수가스소재기술

Hard Mask 소재

3D 낸드 플래시와 같이 On Stack이 계속 증가함에 따라 다층

절연막의 식각 등에 견딜 수 있는 고선택비 하드 마스크 형성

기술등하드마스크소재기술

Precursor 소재금속 ALD용 전구체 고안전성 및 고반응성 Si 전구체 등 전구체

소재기술

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC)

소재

CVD 공정에서사용되는 SiOxNy α-Carbone 등 무기 ARL 스핀

코딩 공정에서 사용되는 Novolac Resin 등 유기 ARC 등 노광

소재기술

resist 소재포지티브형 레지스트 네거티브형 레지스트 광원별 레지스트 등

포토레지스트소재기술

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 화학 소재의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

공정소재

CMP용소재

138 603 163 30 934Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC) 소재

36 218 51 15 320resist 소재

대면적Working Size 소자접합 기술

합계 174 821 214 45 1254

국가별 요소기술별 특허동향에서 공정 소재 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

노광 소재 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원을 나타내고 있으며 유럽이 상대적으로 적은특허출원을보이고있음

기술개발테마 현황분석

446

주요기술별출원인동향

세부분야 요소기술기술

집중도주요출원인 국내특허동향

공정소재

CMP용 소재

GLOBALFOUNDRIE

S

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

MICRON

대기업중심

에스케이하이닉스 Lam

Research TAIWAN

SEMICONDUCTOR

서울대학교

한국생산기술연구원등

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC)

소재

GLOBALFOUNDRIE

S

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

MICRON

대기업중심

에스케이하이닉스 Tokyo

Electron TAIWAN

SEMICONDUCTOR

서울대학교 연세대학교등resist 소재

공정소재기술분야주요출원인동향

공정 소재 기술분야는 GLOBALFOUNDRIES가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR MICRON 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있음

노광소재기술분야주요출원인동향

노광 소재 기술분야는 GLOBALFOUNDRIES가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR MICRON 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있음

반도체화학소재분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 화학 소재 분야의 주요 경쟁기술은 공정 소재 기술이고 공백기술은 노광 소재 기술로

나타남

반도체 화학 소재 분야에서 공정 소재 기술분야가 경쟁이 치열한 분야이고 노광 소재 기술분야가아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

공정소재

CMP용 소재

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재Anti-reflection Coating(ARC) 소재

resist 소재

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체화학소재

447

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 연구개발하고 있으며 일부

공공연구기관에서도연구개발하고있는것으로나타남

공정 소재 기술분야에서 대기업 중심으로 연구개발이 집중되고 있으며 텅스텐 등 금속 원자층에칭용 가스 소재 기술 증착 공정용 화학물질 전구체 소재 기술 초박막 원차층 초정밀 증착용

가스 소재 기술등을 연구개발하고있음

노광 소재 기술분야도 대기업 중심으로 엘지이노텍 에스케이하이닉스 Tokyo Electron TAIWANSEMICONDUCTOR 등이 집중적으로 연구개발하고 있으며 패턴 붕괴 방지용 표면활성입자 기반

포토레지스트 소재 기술 탈가스 감소 및 대역외 방사선 흡수를 위한 신규 포토레지스트 첨가제

소재 기술 등을연구개발하고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체화학소재분야의공백기술분야는노광소재기술로나타남

반도체화학소재분야는연마공정포토리소그래피공정등의다양한반도체제조공정상에서유용하게사용될수 있음

대규모의 장치투자가 들어가는 분야는 아니지만 최종 수요자가 국내외 소수의 반도체 생산업체이기때문에 중소벤처기업의 시장 진입이 쉽지 않은 분야이지만 다양한 소재 분야에 대한 연구개발 및

특허확보전략의방향으로판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 노광 소재 분야에 있어서 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 공정 소재 관련 기술은 서울대학교 한국생산기술원 등과 노광 소재 기술은 서울대학교연세대학교등과협력하여기술도입 또는 공동으로연구개발을추진하는것을우선적으로고려해볼

수있을 것으로판단됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

공정소재

CMP용 소재

sect 텅스텐등금속원자층에칭용가스소재기술

sect 증착공정용화학물질전구체소재기술

sect 초박막원차층초정밀증착용가스소재기술

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC) 소재sect 패턴붕괴방지용표면활성입자기반포토레지스트

소재기술

sect 탈가스감소및대역외방사선흡수를위한신규

포토레지스트첨가제소재기술resist 소재

기술개발테마 현황분석

448

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

ALD 전구체개발기술분야주요연구개발기관

한국화학연구원박막재료연구센터(센터장정택모)- 주기율표 상의 다양한 ALD 전구체 개발 연구를 진행하고 있으며 이와 함께 개발한 전구체의 ALD

공정 개발 연구와 이를 이용한 다양한 기초적인 소자화 연구도 진행하여 ALD 전구체 설계 합성

특성분석 공정등전반적인기술개발 연구를진행

- 관련 중소기업과의협력을통한기술 지원

한국표준과학연구원- ALD 전구체의증기압을측정할수있는 증기압측정 장치를개발

- 진공 기술에대한 교정 및 시험 (ALD 공정및장비 개발 기술지원)

디엔에프- Barrier Metal Electrode Material Gap Fill Material High-k Low-k Metallization Metal

등의 반도체소자 내 핵심소재(전구체)를 개발 및 납품

- Wafer Patterning 공정에 사용되는 Etch Hard Mask Film DPT Material PRAM GST용

Material 등을 개발 및 납품

유피케미칼- TMA TEMAH TEMAZr MPA 및 TiCl4 등의 다수제품을국내외반도체양산 라인에공급

- 차세대반도체용전구체화합물개발

한솔케미칼- CVDALD에 사용되는다양한실리콘및 금속전구체생산

원익머트리얼즈- 반도체용 CVDALD 전구체및 특수가스개발및생산

오션브릿지- CVDALD에 사용되는 Si Ti Zr Hf 등의 전구체생산 및 납품

메카로-MOCVD ALD 공정용박막증착에사용되는전구체생산

SK머티리얼즈 SK트리켐- Zr Si 전구체생산

반도체화학소재

449

CMP슬러리개발기술분야주요연구개발기관

한양대학교첨단반도체소재소자개발연구실 (박재근교수)- 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리개발 연구

- nano-wet ceria 슬러리개발연구

케이씨텍- 다양한입자크기를갖는 Ceria(CeO2) 슬러리및 Additive 생산

-W CMP 슬러리 Cu barrier metal 슬러리생산

솔브레인- ILDIMD STISOD W Cu 슬러리생산

동진쎄미켐- 다양한 CMP 슬러리생산

에이스나노켐- ILD IMD STI Buffing용 CMP 슬러리생산

LTCAM- Bulk Cu CMO슬러리생산

포토레지스트개발기술분야주요연구개발기관

인하대학교재료합성연구실 (이진균교수)- EUV와 E-beam lithograph용 레지스트개발연구

동진쎄미켐- 포토레지스트생산

금호석유화학- ArF 및 KrF 포토레지스트생산

이엔에프테크놀로지- ArF 포토레지스트용핵심원료(모노머 폴리머) 생산

동우화인켐- gampi-Line 레지스트와 Krf ArF 포토레지스트생산

영창케미칼- Bump i-Line KrF transparent TSV thick 포토레지스트생산

기술개발테마 현황분석

450

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에 역점을두어진행

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화 개발사업rdquoldquo성능평가협력사업rdquo ldquo수급기업투자펀드사업rdquo등의상생협력프로그램을통해육성

산업통상자원부 및 중소벤처기업부에서는 다양한 사업(산업핵심 소재부품 산학연협력

특구육성사업등)을 통해전구체관련중소기업의전구체개발 연구를지원

중소기업대상시설및 장비지원

중소벤처기업부에서는 대학 및 연구기관이 보유한 첨단 연구장비를 공동활용할 수 있도록 지원하는연구장비공동활용지원사업을운영

- 중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를

소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

- 지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원

내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서 개발형실험실을제공하고 있어 중소기업에서 기술개발에 필요한 실험장비 등을 공동으로 사용할 수 있는 인프라를

제공하며 뿌리기업의 애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 middot 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제

해결형현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계운영

- 한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소기업이 시험

검사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수 있도록 24시간개방middot운영

- 수요기업이 필요로 하는 장비 및 공동middot공용실험실을 권역별 개방형 실험실 현황에서 검색 및

확인하시고실험실운영 담당자와사용가능여부확인후내원하여이용

- 시흥진주김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과

연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

- 지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진주는

항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

반도체화학소재

451

출처 한국생산기술연구원지역뿌리기술사업단

[ 지역뿌리기술센터위치및 특화분야 ]

한국과학기술연구원에서는 특성나노 연구지원을 위하여 특성분석센터에서 보유하고 있는 장비전문인력 신뢰성평가기술 등의 인프라를 활용하여 나노관련 연구를 수행하는 과정에서 필수적인

분석 새로운분석기술을제공및 특성분석평가기술교육을수행

- 한국과학기술연구원 특성분석센터에서는 첨단 분석 장비를 이용하여 유기무기 화학분석 초미세표면분석 나노구조분석및프로티움분석과관련된원내외분석을지원

- 또한 분석 기술전반에 대한 축적된 기술을 통해 분석장비 사용교육 및 연구장비 엔지니어

양성교육을진행

출처 한국과학기술연구원

[ 한국과학기술연구원특성분석센터시험분석의뢰절차 ]

한국화학연구원에서는 화학분석 연구지원을 위하여 화학분석센터 화학 소재연구본부에서는 첨단분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자 대상의 개방

운영하는범용분석장비에대한기기 원리 시료 전처리 결과해석 등 기기분석실무교육수행

- 화학분석센터에서는 보유하고 있는 크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM

등을 활용한물질구조분석수행

- 화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시스템 표면에너지 구배 시스템 다중-박막

시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를 구비하여

시험분석서비스를제공

기술개발테마 현황분석

452

나 연구개발인력

ALD 전구체 개발 기술 분야는 한국화학연구원에서주로 연구개발을진행하고있으며 이외에

한양대학교 인하대학교등에서부분적인연구를진행

한국화학연구원을제외한대부분의 ALD 전구체인력은 ALD전구체회사에집중되어있음

이에반해 ALD공정의경우에는많은학교및 출연연등에서꾸준하게연구하고있음

연구부분 기관 성명 직급

ALD 전구체개발 한국화학연구원 정택모 센터장책임연구원

ALD전구체개발 한국화학연구원 김창균 책임연구원

ALD전구체개발 한국화학연구원 박보근 책임연구원

ALD공정개발 한양대학교 박진성 교수

ALD공정개발 서울대학교 황철성 교수

ALD공정개발 세종대학교 이원준 교수

ALD공정개발 한양대학교 전형탁 교수

ALD공정개발 연세대학교 김형준 교수

ALD공정개발 영남대학교 김수현 교수

CMP슬러리소재개발 한양대학교 박재근 교수

포토레지스트소재개발 인하대학교 이진균 교수

[ ALD 전구체및공정 개발 기술분야 주요 연구인력현황 ]

반도체화학소재

453

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

ALD 전구체 요소 기술은 크게 재료 공정 장비 총 세 개의 분류로 구분되며 그 중

재료에서는 금속 ALD용 전구체 확산방지막 및 전극용 전구체 하드마스크용 전구체

Gap-Fill용 전구체 DPTmiddotQPT용 전구체 커패시터및게이트용 High-k 전구체등이있음

ALD 전구체개발기술이전이가능한기관은한국화학연구원등이있음

분류 요소기술 개요 기관

재료

금속 ALD용 전구체소재 기술

배선재료 확산방지막재료 게이트금속 재료

등의 전도성소재를전도성박막위에만선택적

증착하기위해 사용되는전구체소재

한국화학연구원

커패시터및게이트용 High-k

전구체소재기술

DRAM커패시터및게이트에사용되는 high-k를

위한 전구체소재한국화학연구원

반도체산화물전구체소재 기술 메모리및투명 소자에적용 가능한전구체소재 한국화학연구원

전구체평가기술 증기압 순도등합성된전구체의물성평가 기술한국화학연구원

한국표준과학연구원

[ ALD 전구체기술 및 연구기관 ]

CMP 슬러리 요소 기술은 절연박막용 슬러리(Oxide용 슬러리 STI 공정용 슬러리 ILD

공정용 슬러리)와 금속박막용 슬러리(Cu 슬러리 W 슬러리 Barrier 금속 슬러리) 등이

있음

분류 요소기술 개요 기관

재료W CMP 슬러리소재 기술 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리소재 한양대학교

Ceria 슬러리소재기술 Nano-wet Ceria 슬러리소재 한양대학교

[ CMP 슬러리기술 및 연구기관 ]

포토레지스트 요소 기술은 KrF 포토레지스트 ArF 포토레지스트 EUV 포토레지스트 등이

있음

분류 요소기술 개요 기관

재료 EUV포토레지스트소재기술EUV와 E-beam lithograph용 레지스트소재

(고불소계용제에용해 amp 높은유리전이온도)인하대학교

[ 포토레지스트기술및 연구기관 ]

기술개발테마 현황분석

454

(2) 이전기술에대한세부내용

금속 ALD용전구체소재기술

배선및 확산방지막재료에사용되는전구체소재 개발 기술- 미세한 구리배선의 확산방지막과 씨앗층을 스퍼터링법으로 형성하는 데에는 한계가 있기 때문에

단차피복성이 우수한 ALD가 구리 배선의 확산방지막에 적용되기 시작 미세한 구리배선을

형성하는 데에는 구리배선의 확산방지막과 씨앗층(seed layer)을 모두 ALD로 형성하는 것이 가장

유리함

- 액체이며 우수한 증기압(ge1 Torr60 )을 갖는 Cu Ru Ta Mn 등의 확산방지막과 씨앗층(seed

layer) 등으로 사용 가능한 전구체 개발 및 이를 이용한 박막 증착을 통한 응용 가능성

확인(확산방지막및씨앗층으로의특성우수)

최근에는게이트및 3D NAND로 사용 가능한W 전구체의개발연구 진행

커패시터및게이트용 High-k 전구체소재기술

DRAM 커패시터 및 게이트 소재로 사용되는 4족 전이금속 전구체(Ti Zr Hf) 및 Sr 전구체 개발기술

- MO2 (M = Ti Zr Hf) 박막용 우수한 열안정성 및 높은 증기압을 갖는 전구체 개발(기술적

집적도의한계를극복하고양산성의향상기대)

- FinFET에 사용이매우 유망한 HfO2용 전구체합성 기술 확보

- 유전 상수 100 이상인 SrTiO3(STO)용 스트론튬전구체원천기술확보

반도체산화물전구체소재기술

디스플레이및 투명 소자 에너지소자 등에 사용가능한고이동도인듐소재 개발- 범용 전구체인 TMI보다녹는점이낮거나액체이며열안정성이우수한 In 전구체개발 기술

- ge30 cm2Vs의고이동도를갖는 In 산화물소재 및 소자 형성기술 개발

p-type 산화물전구체개발 기술- 열안정성이우수하고높은증기압을갖는 p-type SnO용 Sn 전구체대량합성 기술 개발

- p-type SnO 산화물반도체 ALD 합성기술 개발

- 이를 이용한 p-type SnO 박막트랜지스터(TFT) 형성 기술

- 추후 이를 이용한 np형 TFT소자및투명 로직 소자형성 가능

반도체화학소재

455

CMP슬러리소재기술

W CMP 슬러리소재 개발- 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리소재개발 연구

Ceria 슬러리소재개발- Nano-wet Ceria 슬러리소재(poly-Si stop CMP 슬러리 Si3N4 stop CMP 슬러리) 개발연구

EUV 포토레지스트소재기술

EUV와 E-beam lithograph용 레지스트소재개발- 고불소계 용제에 용해가 가능하며 높은 유리전이온도를 지니는 EUV 레지스트 소재 및 이를 이용한

패턴화공정 개발

- 고불소계 용제에 대한 뛰어난 용해성과 고해상도가 가능한 E-beam 레지스트 소재 및 패턴화 공정

개발

기술개발테마 현황분석

456

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체화학소재 분야 키워드클러스터링 ]

반도체화학소재

457

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

material

CMP

8

1 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v

material in the presence of a cmp composition comprising a

compound containing an n-heterocycle

2 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing of elemental

germanium andor si1-xgex material in the presence of a

cmp composi-tion comprising a specific organic compound

3 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing of elemental

germanium andor Si1-xGex material in the presence of a

CMP composi-tion having a pH value of 30 to 55

클러스터

02

semiconductor

material

bond

8

1 High thermal resistance bonding material and semiconductor

structures using same

2 Semiconductor device structures comprising a polymer bonded

to a base material and methods of fabrication

클러스터

03

semiconductor

material

etching

process

8

1 Chemical amplification type positive resist composition resist

laminated material resist pattern forming method and

method of manufacturing semiconductor device

2 Composition for etching a metal hard mask material in

semiconductor processing

클러스터

04

semiconductor

material

precursor

8

1 Apparatus for handling liquid precursor material for

semiconductor processing

2 Head for vaporizing and flowing various precursor materials

onto semiconductor wafers during chemical vapor deposition

클러스터

05

semiconductor

material

resist

8

1 Gamma radiation sensitive resist materials for semiconductor

lithography

2 Apparatus for measuring sheet resistivity of semiconductor

materials and diffused layers

클러스터

06

semiconductor

material

chemical

5~6

1 Catalytically Doped Semiconductors for Chemical Gas Sensing

Aerogel-Like Aluminum-Containing Zinc Oxide Materials

Prepared in the Gas Phase

2 Characterization of semiconductor resist material during

processing

클러스터

07

semiconductor

material

bulk

4~5

1 Bulk and surface properties of new materials based on AIIS

semiconductor composites

2 Bulk crystal growth and high-resolution x-ray diffraction results

of LiZnP semiconductor material

클러스터

08

semiconductor

material

absorber

4~5

1 A Semiconductor Memory Having Both Volatile and

Non-Volatile Functionality Comprising Resistive Change

Material and Method of Operating

2 Apparatus and method for forming chalcogenide

semiconductor absorber materials with sodium impurities

클러스터

09

semiconductor

material

mask

5~6

1 Electric element memory device and semiconductor integrated

circuit formed using a state-variable material whose resistance

value varies according to an applied pulse voltage

2 Eliminating undercutting of mask material when etching

semiconductor topography by native oxide removal

[ 반도체화학소재 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

458

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

10

semiconductor

material

ceramic

4~5

1 Corrosion-resistive ceramic materials and members for

semiconductor manufacturing

2 Formation of doped regions andor ultra-shallow junctions in

semiconductor materials by gas-cluster ion irradiation

반도체화학소재

459

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

ALD

전구체

금속및유전체용 ALD용전구체

소재기술

특허논문클러스터링

전문가추천

저온고온 Si 화합물 ALD용 전구체소재 기술특허논문클러스터링

전문가추천

전구체평가기술특허논문클러스터링

전문가추천

외부대기차단 air barrier 기술특허논문클러스터링

전문가추천

샤워헤드제어기술특허논문클러스터링

전문가추천

CMP

슬러리

Abrasive Particle 종류 입자합성및분산기술특허논문클러스터링

전문가추천

금속 CMP용 Chemical 첨가제활용기술특허논문클러스터링

전문가추천

연마입자분산제및 pH 제어첨가제기술특허논문클러스터링

전문가추천

CMP슬러리재생기술특허논문클러스터링

전문가추천

포토레지스

트

포지티브형 PR Resin PACPGA 용해억제제기술특허논문클러스터링

전문가추천

네거티브형 PR Resin PACPGA기술특허논문클러스터링

전문가추천

Dry Immersion 및 차세대 ArF용 Resist 기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체화학소재 분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

460

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

ALD

전구체

금속및유전체용 ALD용전구체

소재기술

금속배선재료 barrier 재료등의전도성소재를선택적

증착 즉전도성박막위에만증착하기위해 사용되는

전구체소재

저온고온 Si 화합물 ALD용전구체소재

기술

저온(50이하)에서 Si 및 Si 산화물 Si 질화물등 Si

화합물을고성장증착 가능한전구체소재

전구체평가기술 증기압 순도등합성된전구체의물성평가기술

외부대기차단 air barrier 기술

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462

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1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

2 국내외정책동향 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 3

3 산업이슈및 동향 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

4 시장동향및 전망 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

5 기술동향및 이슈 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

6 중소기업시장대응전략 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18

7 주요기술개발테마현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19

8 중소기업기술개발테마 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

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1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 47

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 64

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 72

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 77

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2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 101

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 113

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 117

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4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 213

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6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 224

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2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 241

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 248

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 253

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6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 261

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1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 271

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 276

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 287

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 291

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 298

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 303

반도체공정장비

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 313

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 317

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 327

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 333

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 341

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 347

반도체센서

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 357

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 359

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 367

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 371

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 377

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 387

반도체화학소재

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 397

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 410

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 428

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 441

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 448

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 456

전략분야현황분석

지능형센서

지능형센서

1

지능형센서

1 개요

가 정의

스마트 자동차 사물인터넷 웨어러블 디바이스 등 IT 융합 제품에서 지능형 서비스를

수행하는 소프트웨어와 시스템반도체(System on Chip SoC)가 융합된 지능형 전자 부품을

통칭

오는 2020년까지 세계 시스템반도체 시장 10 점유를 목표로 하는 지능형 반도체 사업에 업계관심이집중되고있음 미래부에따르면 2020년지능형반도체핵심분야사업은총 9개로나뉠 수

있음

출처 과학기술정보통신부

더 많은 기능을 작은 칩에 넣기 위한 초미세 공정개발과 함께 위의 표와 같이 특정 목적을 위한맞춤형설계 및 생산능력이지능형반도체산업의경쟁력으로부각되고있음

사람과사물은 물론 사물인터넷(IoT) 자율주행 등 다양한 기기가 연결되면서지능형 반도체의신규수요처가빠르게증가해반도체의집적도만으로수요를충족시킬수없는 상황으로변화

미국에선 구글 인텔 IBM 등이 지능형 반도체 최고 기술을 보유하고 있으며 유럽에선 ARM을

구분 분야 관련제품

주력산업

5G이동통신

- AP

- 저전력칩

- RF칩

심해저해양플랜트-시스템반도체

-고집적회로

스마트자동차-비디오칩

-Wi-Fi칩

미래신시장

지능형로봇-시스템반도체

-고집적회로

착용형스마트기기

-음성인식칩

-저전력칩

-소형화칩

실감형콘텐츠 -멀티미디어반도체

복지및산업

맞춤형웰니스케어 -바이오피드백칩

재난안전관리스마트시스템 -스마트센서칩

신재생에너지하이브리드시스템 -에너지 SoC

[ 2020년지능형반도체핵심분야 ]

전략분야현황분석

2

선두로전쟁부품 산업용로봇 의료로봇 드론 기업들간협업이이뤄지고있음

지능형반도체세계시장규모는 2018년 3767억 달러 2020년 4559억 달러에이를 것으로전망

나 범위및 분류

지능형 반도체의 주요 응용분야는 스마트 인지middot제어 스마트 통신 초고속 컴퓨팅으로분류되며 분야별세부적으로파생되는신기술분야는광범위함

스마트 인지middot제어 반도체는 지능형 시스템의 인지 및 제어에 사용되는 소프트웨어 SoC 기술로최근 머신러닝(Machine Learning)기술을 기반으로 한 성과들이 발표되고 IT 업계의 주목을 받고

있는 분야임 세계 최초 집적화된 형태의 뉴로모픽 칩이 IBM에 의해 발표된 이후 전 세계적으로

지능형반도체기술개발경쟁촉발

스마트 통신 반도체는 스마트 통신을 구현하기 위한 다양한 커넥티비티 SoC 기술로 5G와 같은차세대이동통신 스마트운송 스마트재난안전서비스등 고속데이터통신기능의기반

초고속 컴퓨팅 반도체는 초고속 연산처리가 가능한 지능형 반도체 소프트웨어 SoC 기술로사물인터넷 빅데이터 스마트로봇등제품 구현에사용되는필수기반 부품

출처 KOTRA글로벌윈도우

구분 세부기술 주요제품및 기술

스마트인지middot제어반도체

얼굴인식사람이상의인식률 9915달성발표(페이스북

2015)

사용자취향분석을통한콘텐츠및광고추천 넷플릭스(Netflix) 아마존

자동통역 스카이프(Skype) 마이크로소프트

개인형음성비서및대화형교육서비스 애플시리 IBMWatson CogniDoll

스마트통신반도체

고속이동통신 5G AV코덱등에사용되는고속이동통신기술

광대역네트워크광기반고속네트워크 차량middot선박middot항공용통신시스템 기저대역모뎀HW설계기술등

초저전력커넥티비티 근접통신협업미들웨어 자율제어등

초고속

컴퓨팅

반도체

뉴로모픽고속컴퓨팅자율학습및판단을가능하게하는기술로뉴로모픽middot뉴로시냅틱middot칩신경망등의분야에응용

지능형메모리SSD UFS 등 메모리와 PUController가 융합돼

독립적인기능담당

빅데이터고속처리다량의정보실시간분석고속연산처리지능형

반도체분야로Multi-Thread ParallelProcessing 빅데이터등에응용

IoT프로세서사물인터넷디바이스를위한소형저전력프로세서 다양한응용을위한주변장치 IP기술

[ 지능형반도체 3대 응용분야및 세부 기술 ]

지능형센서

3

2 국내외정책동향

가 해외정책동향

미국 EU등주요국들은일찍이지능형반도체선점을위해정부정책을발표하고적극적인투자로다양한프로젝트진행

해외 주요국은 지능형 반도체 분야의 경쟁우위 확보를 위해 국가적 차원의 중middot장기적 대응

방안을수립하고관련산업성장기반을조성중

미국 EU 일본 등 선도국들은 민middot관 협력에 기반한 원천기술 개발과 응용제품의 경쟁우위 확보를위한 지능형반도체고부가가치화에집중

중국 대만 등도 정부 주도의 공격적 투자로 핵심요소기술 확보에 주력하고 전문인력 확충 등 산업성장기반조성에매진

미국은 2008년 방위고등연구계획국(DARPA)이 인간의뇌 구조와유사한 형태를 지닌 데이터

처리 칩셋인 뉴로모픽칩 개발을 위해 시냅스(SyNAPSE System of Neuromorhic Adaptive

Plastic Scalable Electronics)라는 프로젝트를 착수하였으며 IBM의 주도로 연구기관 및

대학들이참여하여개발

유럽에서도 미국과 마찬가지로 인간 뉴런을 모사한 지능형 반도체 개발을 위해 휴먼 브레인

프로젝트(Human Brain Project HBP)에 착수하였으며 2013년부터 10년간 총 예산 10억

유로(한화 1조 2000억 원)를투자

일본의 경우 반도체 시장의 경쟁력 회복을 위해 MIRAI ASUKA 등과 같은 민middot관 협동

정부사업을실시하고 차세대반도체개발을집중적으로지원

중국은 반도체 분야에 전방위 투자를 진행하고 있으며 특히 파격적인 투자 세제 혜택을

통한핵심요소기술의국산화에주력

국가 주요내용

미국

middot민middot관협력을통해지능형반도체원천기술개발에주력

- (DARPA) IBM의 지능정보 칩 프로젝트에 투자 고속지능정보 처리기능을 지능형반도체에구현하기위한프로젝트를진행

EU

middot EU의대학 연구소등을중심으로인공지능칩개발에중점

- 인간 뉴런을 모사한 인공지능칩 등 개발을 위한 lsquoHuman Brain Project(HBP)추진 총 예산 10억유로(한화 1조 2000억원) 규모투자

일본

middot지능형반도체+응용제품기술개발을위한지원프로그램제공

- MIRAI(2001~2007년) ASUKA(2006~2011년) 등 정부사업을 통해 1조 2818억원을투입시스템반도체집중투자

[ 주요국지능형반도체관련 정책 ]

전략분야현황분석

4

출처 ETRI

국가 주요내용

중국

- 파격적투자middot세제혜택을통한핵심요소기술의국산화에주력

- 반도체 생태계의 전방위적 지원을 위해 190억 달러 규모의 National IC IndustryInvestment Fund조성계획발표(20146)

- 2015년이후 10년간반도체분야약 180조원투자결정

대만

- 정부주도로인력양성middot유치기업생태계조성등강력추진

- (Si-Soft 프로그램 2003~2007) SoC 분야인력양성에총 25억달러투자

- 1980년신주과학산업단지조성기업(TSMCmiddotUMC등)육성토대마련

지능형센서

5

나 국내정책동향

정부가미래부산업부중심으로지능형반도체관련사업추진 지능형 반도체는 스마트카 사물인터넷 웨어러블 디바이스 등의 스마트 기기가

지능형서비스를 제공할 수 있도록 하는 SW 및 SoC 융합기술로 반도체 관점에서는

시스템반도체 SW관점에서는시스템소프트웨어및 부가서비스구현 SW등이모두포함

특히 지능형 반도체는 산업적 파급효과가 큰 핵심부품이자 기반요소로 향후 다양한 주력산업과융합한시너지창출기대

출처임채덕외 2013 출처산업연구원

[SW-SoC 융합개념도] [지능형반도체범위]

정부는 상대적으로 열악한 시스템반도체 육성을 위해 2010년부터 종합발전계획을 수립 RampD사업신설등체계적인지원방안을추진

시스템IC 2010사업 시스템IC 2015사업(시스템 반도체 상용화 기술 개발)을 통해 시스템반도체개발을지원하고 중소중견팹리스및 파운드리업체육성을장려

시스템반도체 및 장비산업 육성전략은 2015년까지 약 1조 7000억 원을 투입하여 시스템반도체와장비의국산화및 세계적기업 육성등을 목표로함

임베디드 SW 분야는 2013년 말 발전전략을 수립하고 이를 토대로 주력산업 연계형 RampD고급인력양성 시장활성화및 산업생태계개선정책추진중

산업부는 201312월 「임베디드 SW 발전전략」을 발표하고 이에 따라 주력산업별 lsquoSW + SoC+ 플랫폼rsquo 등의통합개발을추진

최근에는 SoC-SW플랫폼등융합기술의중요성이강조되면서관련사업이활발하게추진중

전략분야현황분석

6

지능형 반도체 분야의 핵심원천기술과 시장선점을 위해 중장기 지원방안을 수립하고 관련 성장기반조성중

과학기술정보통신부는 2014년에 지능형 반도체를 13대 미래성장동력 중 하나로 선정하고기술개발 인력양성 생태계조성을지원하기위해 2015년과 2016년종합실천계획을발표

지능정보기술 기반의 제4차 산업혁명에 대응하기 위해 수립한 K-ICT 전략 2016에서는 지능형반도체를 ICT 선도사업 차세대 경쟁력 확보 전략의 첫 번째 핵심과제로 선정하고 기초middot원천

기술확보에주력

2016년 12월에 발표된 지능정보사회 중장기 종합대책에서는 지능정보기술 확보의 일환으로초고성능컴퓨팅핵심요소기술및지능형반도체기술고도화와뉴로모픽칩연구를추진

산업통상자원부에서는 지난 3월 시스템반도체 산업 경쟁력 강화 방안을 발표하고저전력middot초경량middot초고속반도체설계기술확보에 2210억 원을투자한다고발표

출처 IITP

융복합소재 부품개발을효율적으로지원할수 있도록소재 부품인프라개선 현재 15개 신뢰성 센터를 5개 융합 얼라이언스 체계(금속 화학 섬유 세라믹전자 기계자동차)로개편

첨단 소재 부품 정보를 수집 재생산할 수 있는 빅데이터 플랫폼 상용화 기간 비용을 단축할 수있는 가상공학플랫폼을구축

첨단 소재 부품 산업인력 양성을 위해 소재 부품 분야를 총괄하는 인적자원협의체를 지정하고가상공학전문인력등융 복합 소재 부품 관련인력 양성을확대할계획

소재 부품기업의글로벌진출역량을향상시키지위한지원을강화하고지속확대

주요정책 주요내용

미래성장동력종합실천계획(20163)

- 미래성장동력선정기술개발middot인력양성middot생태계조성지원

- 인간지능형 컴퓨팅 지능형 반도체 핵심요소기술개발 아키텍트급 고급인재양성중소기업연구개발환경및창업활성화지원등

K-ICT 전략 2016(20165)

- ICT선도사업차세대경쟁력확보전략핵심과제로선정

-지능형반도체의기초middot원천기술확보에주력

지능정보사회중장기종합대책(201612)

- 지능정보기술확보의일환지능형반도체에전략적 RampD투자

-지능형반도체기술고도화뉴로모픽칩선도연구추진

시스템반도체산업경쟁력강화방안

(20173)

- 시스템반도체산업선도국도약위한정책과제제시

-저전력middot초경량middot초고속반도체설계기술확보인력양성등

[ 국내 지능형반도체관련정책 ]

지능형센서

7

3 산업이슈및동향

가 산업이슈

센서는 4차 산업혁명을주도하는핵심아이템

센서는특정대상에서아날로그데이터를선택적으로검출하여유용한전기및 디지털신호로

변환하는 장치이며 모든 사물인터넷(IoT) 기기에 부착되어 압력 온도 속도 이미지 등

아날로그정보는물론다른 IoT 기기에서생성되는디지털정보등도측정

인간이 오감을 통해 주변환경을 인지하고 상황을 추론하는 것처럼 모든 IoT 기기는 센서로

데이터를수집 분석하고부가가치를창출

스마트카와 스마트폰을 주축으로 全 분야에서 수요가 급증 2025년 경에는 센서 1조개(Trillion) 시대도래예상

Big 2 수요처인자동차와핸드폰이계속해서시장을주도

자동차대당센서사용은 rsquo15년 200개에서자율주행시대에는더욱증가

일반폭에서는이미지와음향 한 대에 2개의센서만사용되었지만차세대폰에는한대에 20개

이상의센서가사용될전망

현재 매년 10억 개의 센서가 출하 생산량은 연평균 50 이상 증가 하는 추세이며 10년

전후로매년 1조 개가생산될것으로예상

자료 Trillion Sensor Summit LG경제연구원 (2014) 재인용

[주요 기업의센서 글로벌수요 전망]

전략분야현황분석

8

모바일센서 기술의확대적용

모바일 센서는 스마트 기기에 점차 다양한 기능을 제공하기 위해 어플리케이션별로 개발 및

탑재되는형태를보이고있음

기본적인 센서 기술이 MEMS 나노 등의 미세 기술과 반도체의 SoC 기술 등이 전반적인

기술적융합및 진화를거듭함으로써복잡한기능을제공할수 있게변화중임

주로 모바일 기기의 제어 판단 저장 통신 등의 기능을 높이는 차원에서 센서 기술이

적용되었던 반면에 최근에는 인간의 가장 가까운 곳에서 존재하는 기기로써 여러

어플리케이션을적용할것으로예상됨

또한스마트기기의변화에따라기존의센서들을물리적으로소형화시키거나투명화시킬수

있는기술에대한개발도진행중임

지능형센서

9

나 핵심플레이어동향

해외업체동향

독일의 lsquo인더스트리 40rsquo이 당초 정보통신산업협회(BITKOM) 기계산업협회 (VDMA)

전자산업협회(ZVEIBITKOM) 등 산업협회 주도의 연구 중심 프로젝트였다면 2015년 출범한

lsquo플랫폼 인더스트리 40rsquo은 범국가적으로 민middot관middot학이 모두 참여하는 형태로 바뀌었다는

특징이 있으며 이는 표준화 연구중심으로 인한 더딘 진행 인더스트리 40에 대한

중소기업의 인식 부족 그에 따른 확산 저해 등에 대응하여 실용성과 실행력을 강화하는

차원에서 추진주체를 확대한 것이며 인더스트리 40 추진을 본격화하면서 개별 기업의

범위를 넘는 공통과제를 선도하고 기업간 이해관계 조정을 위한 정부의 조정자 역할이

필요하였기때문

독일은 종합적인 비전과 함께 달성과정에서 발생할 이슈에 대한 구체적인 실행 방안을

제시하고 있으며 독일 인더스트리 40의 최종목표는 lsquo전국가의 스마트공장화rsquo이며 이를 통해

첫째 규격품뿐 아니라 고객 주문형 상품도 대량생산할 수 있는 다품종 대량생산 시스템을

실현시키고 2020년 이후에는 독일 제조업 전체가 스마트공장으로 연결되어 거대

플랫폼화하는 로드맵을 제시하고 있으며 둘째 독일내의 모든 공장을 단일의 가상공장

환경으로 만들어 국가 단위의 생산 및 수요예측이 가능한 21세기 공장생태계를 실현하고자

하며 이러한 비전은 전체 국가가나아갈 방향을 제시하고 추진동력을 확보할 수 있다는

측면에서의의가큼

일본 정부는 2013년 6월부터 산업경쟁력 강화 및 성장전략으로서 lsquo재흥전략rsquo을 수립 및

운영해왔으나 정책 수립 차원에서 4차 산업혁명을 인식하기 시작한 것은 2015년

일본재흥전략 개정판부터이며 2011년부터 미국 정부가 첨단제조파트너십 (Advanced

Manufacturing Partnership) 정책을 독일 정부가 인더스트리 40을 추진한 데 비하여

정책대응이 다소 늦은 편인데 이는 초기 일본 정부가 4차 산업혁명의 핵심요소기술인

산업용 IoT 등을기업단위의대응문제로인식한데 따른것으로보임

일본은 4차산업혁명에대응한전략수립에있어 제조강국으로서강점을최대한활용하려고

하며 특히 부품 소재 등 기반산업 센서 M2M(Machine to Machine)등 공장 자동화

분야에서 세계 최고 수준의 경쟁력을 보유하고 있어 미국이 압도적으로 앞서있는 가상

데이터(virtual data 이하 virtual data로 표기) 분야는 과감히 포기하고 제조 현장

데이터(real data 이하 real data로 표기) 활용에집중하고있음

전략분야현황분석

10

국내업체동향

삼성전자가 모바일AP CMOS 이미지센서 DDI(디스플레이 구동칩) 등에서 세계적 경쟁력을

확보 중이며 일부 2-3개社을 제외한 대부분 팹리스社들은 1000억원 미만의 영세한

중소기업임

낮은기술경쟁력으로인해핵심 SoC의국산화율은 5미만

자동차 모바일 등 수요산업과 연계하여 시장규모가 크고 단기 상용화가 가능한

시스템반도체(SoC) 핵심요소기술확보및국산화추진

산업통상자원부(이하 산업부)의 보도에 따르면 국내 센서 내수시장은 rsquo12년 약 54억 달러

규모에서 rsquo20년 99억 달러규모로연평균 104성장할것으로전망

국내 내수시장은 세계 시장보다 높은 성장률이 예상되나 국내 기업의 내수시장 점유율은

105수준으로매우낮은상황

국내 기업의 생산액은 rsquo12년 기준 133억 달러 규모로 세계 시장에서 차지하는 비중은

19로매우낮은수준

정부는 lsquo첨단 스마트 센서 육성사업rsquo에 rsquo15년부터 6년간 1508억 원을 투자할 계획이며

rsquo20년 기준 42억달러생산과 21억 달러수출을달성할것을목표로설정

국내수요기업은국내 제품의신뢰성 첨단 센서의성능문제등으로 센서수요를해외기업으로부터

주로조달

센서 수요기업은 성능middot신뢰성 등을 이유로 해외제품을 사용하고 국내 센서기업은 영세성과

기술력부족등으로혁신을회피하는악순환형성

지능형센서

11

4 시장동향및전망

가 세계시장

각국가별시장동향

세계 센서 시장은 2016년 3452 억 달러에서 2021년 3669 억 달러로 연평균 31의 고성장을지속하고있음

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 345238 355912 366956 378356 355922 366933 31

출처 Gartner 201609 13-15년연평균성장률자료를참고하여 lsquo16-rsquo19년전망치추정

[ 세계반도체시장규모및 전망 ]

2012년 기준으로 북미지역이 224억 달러 점유율 33로 가장 크고 유럽 아태지역 순으로형성되어있으나 2019년 기준으로 중국을 포함한 아태지역이 유럽을 제치고 2번째 큰 시장을형성할것으로예상됨

이미지센서 압력센서 바이오센서순으로시장 비중이큰것으로조사됨 자동차산업(24)과 장치산업(18)이 가장 높은 비중을 차지하고 있으며 모바일 등 소비재산업(17)과의료산업(11)에 적용되는센서비중이높아지고있음

이외에도 기계 및 제조업 건설산업 항공기 및 선박건조 등 다양한 산업 분야에 센서 적용이확대되고있음

일본 닛케이베리타스 전망에 따르면 10년후 세계센서 수요는 현재보다 100배인 1조개로 늘어날것으로 보고 있음 (지구촌 인구가 약 72억 명으로 계산하면 한사람당 약 140개의 센서가 주변에

있다는것을의미함)

스마트카용 센서 시장은 2014년 199억 달러 규모에서 연평균 97 성장하여 2020년에는 352억달러 규모로성자할전망

응용 유형별로는 Power train 부분의 센서 시장이 가장 큰 비중을 차지하나 Driver support와safetysecurity 부문이향후 성장을주도할전망

기술별로는 Rotational motion 센서가 가장 큰 비중을 차지하나 향후 성장은 무인주행과 스마트운행에대한필요성증가로인하여 Imagevision 센서와 Radarlidar 센서 부문이주도할전망

전략분야현황분석

12

나 국내시장

국내 센서 내수시장은 2016년 51조 5912억 원에서 2021년 54조 9438억 원 규모로

연평균 32성장전망이나 국내기업의내수시장점유율은 105수준으로매우낮음

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 515912 532431 549441 567056 532412 549438 32

주시장규모는생산+수입-수출

출처 과학기술정보통신부 한국정보통신진흥협회 한국전자정보통신산업진흥회 연도별 자료를 참고하여 lsquo16-19년 전망치

추정

[ 국내 반도체시장규모및전망 ]

내수시장에서도 105 정도만 국산센서가 사용되고 센서 전문기업의 63가 연간

매출액이 50억원에도미치지못하는영세기업으로구성

센서 수요기업은 성능 신뢰성 등을 이유로 해외제품을 사용하고 국내 센서기업은 영세성과 기술력부족 등으로혁신을회피하는악순환형성

글로벌화 된 수요기업은 검증된 해외센서를 사용하고 국내센서기업은 저가센서 조립 생산 및 이로인한 첨단센서개발역량취악의악순환지속

우리 정부는 201212월 rsquo센서산업 발전전략lsquo을 발표하면서 센서산업 육성을 위해 적극 추진

중이며향후 6년간(2014년 ~ 2019년) 약 3300억원의자금지원중

7대 산업분야선정 자동차 모바일 로봇 보안 바이오의료 환경 USN 7개 핵심소자 (자기센서 압력센서 관성센서 영상센서 레이더 센서 화학 및 광학센서)와 2개기반기술지원

국내센서기반 IoT 활용서비스비지니스추진의어려움 타 산업분야로의 확산은 아직 미진하며 사업성이 검증된 성공사례가 드물어 관련 기업은 도전적투자 주저 (전체 제조업에서의 IoT활용 비율은 56 등 전반적인확산미진)

대기업은 시장 불확실성으로 대규모 투자를 주저하고 중소기업은 가치사슬내 다양한 사업자를 모아서비스를만들어낼역량부족

수요자는 사물인터넷 제품서비스에 대한 필요성을 크게 느끼지 못하는 상황 (사물인터넷 제품 및서비스를있으면좋지만반드시필요하지않은것으로인식ldquo가트너 2014년rdquo)

지능형센서

13

5 기술동향및이슈

가 기술동향

(1) 해외기술동향

반도체및전문센서업체들이자동차용센서시장의주도권을확대하고있음

미국 Freescale Systron Donner Analog Device 등의 업체에서 압력센서와 능동안전시스템을위한다양한센서 개발 및 생산

일본 Denso Panasonic Tamagawa Seiki Hitachi Auto Motive 등의 업체에서 아시아 지역을타겟으로능동안전시스템용센서개발 및 생산

유럽 독일의 Bosch 프랑스의 Schneider Electric 등이MEMS 등을 생산 이스라엘 Mobileye가 단안 카메라센서모듈로시장선점(약 80정도) 이 외에 콘티넨탈 보쉬 덴소 델파이 등 대형 부품업체가 카메라 레이더 센서 모듈의 주요공급물량을독점하고있음

(2) 국내기술동향

국내의경우바이오센서기술개발은주로기초중심의연구가대부분인것으로확인됨

바이오 센서 연구는 1999년부터 2013년까지 총 752건이며 그 중 752건이며 그 중 시스템측면에서접근한종합적성격의연구는 71건으로 10 수준임

바이오 센서 시스템 연구는 2001년부터 시작되었으나 바이오 센서를 구성하는 시스템에 관한연구로 이것이 실제 제품화하는 측면까지 고려되지 않았으며 현재까지도 기술개발이 가장 긴

혈당측정기구와관련된제품이제대로출시되지않는상황임

주요바이오센서 시스템관련 기술개발동향

투명유연센서

한국전자통신연구원에서 lsquo투명 촉각센서rsquo를 세계 최초로 개발하였고 실용화를 위한 다양한 연구를진행 중임(대덕넷 201406)

국내자동차용센서

가속도 자이로 압력센서 등 자동차용 MEMS 센서는 안전관련 고신뢰성을 요구하는 품목으로완제품을전량해외수입을통하여조달하거나관련소자를수입하여패키징하는단계

국내 자동차용 센서시장 규모는 lsquo14년 기준 10억달러 규모로 커지고 있으나 국내업체의 시장점유율은23수준에불과하며고부가가치첨단센서의경우 100수입산에의존하고있는실정

선진업체의 RampD 생산등에 대한 투자확대로후발업체와의격차는더욱 확대될전망

전략분야현황분석

14

출처 한국자동차산업연구소자율주행차핵심요소기술및업체전략 2015

[ 지능형센서관련주요 기업 ]

지능형센서

15

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

스마트폰센서별업체시장점유율 (단위)

감성인지 센서 시각 청각 미각 후각 촉각 등 영역별로 진행하고 있는 수준이며 상당히

오랜기간동안연구개발투자를진행하고있는것으로나타남

시각 도요타 토비테크놀로지가 다양한 분야(업체)에서 가장 활발히 기술 개발이 이루어지고 있는상황이며이는이미지센서의기술수준이여타센서에비해 높기때문임

도요타는 얼굴표정을 정보로 인식하는 센서를 통해 슬프거나 화가난 상태를 판단하여 운전자에게미리경고하는시스템을개발중 (MSN Money 2012)

Tobii Technology 사용자의시선을센싱하여커서를움직이게하는새로운입력장치를개발중 청각 기술개발 중인 내용을 살펴보면 우선 청각장애인에게 실제 소리를 제공할 수 있는전달체로써의센서와기계가사람의목소리를알아듣고판단할수 있는 센서로크게 진행중

NTT 도코모 기계가 인간의 음성을 인식하고 의미를 해석하여 사용자와 대화할 수 있도록 하는lsquo말하는컨시어지rsquo 서비스를출시(中深郞 2013)

촉각주로 실제 사람의 손이나 발 형태로 만들어진 로봇에 인간의 근육 움직임 손과 발동작 등의움직임을인식하는촉각센서를개발중

USC(University of South California)의 Viterbi 연구팀이 개발한 촉각센서는 117개의 재료를95수준에서구분가능함

스위스 로잔공대 연구팀이 주관하고 프랑스와 독일 연구진이 참여한 인공손 이식 실험을 lsquo13년 말시행하였고그 결과를 rsquo14년 2월 미국 의학저널 lsquo사이언스트랜스래이셔널메디슨rsquo에 실림

후각 및 미각 아직 인간의 정보전달 물질에 대한 기초 학문의 발달이 미진함에 따라 사람처럼냄새를맛거나맛을 느끼는센서에대한 연구는미흡한수준임

6~24개의 센서가 각각 특정 물질에 대응함으로써 맛과 냄새를 센싱하고 이를 기 구축된데이터베이스와 비교하여 판별하는 형태이며 아직 센서의 가격이 2~10만달러 수준으로 높게

전략분야현황분석

16

나타남에따라기술개발이더딘상황임

최근 인간이나 동물의 후각 또는 미각 수용체의 매커니즘을 이용한 바이오센서를 통해 미각과 후각정보를센싱할수 있는 센서에대한 기술개발이진행중인 것으로나타남

투명유연센서

유연한 재질을 사용할 시에도 센서가 제기능을 발휘할 수 있도록 하는 기초원천기술로 주로 미래의디스플레이형태와관련이있음

미국 Amtel社는 플렉시블 디스플레이를 위한 터치스크린 관련 콘셉 제품을 지속적으로 제시하고있으며 3M社 역시 투명유연 터치스크린개발에참여하고있는상황

자동차용센서

Freescale 압력센서 에어백및 ESC용가속도센서등을 주로 생산 Systron Donner 항공기 우주선 등에 사용되는 센서를 공급하는 업체로 자동차용 각속도 센서시장에우위를점하고있음

Analog Devices 에어백용가속도계 각속도계등을생산 Sensata 압력센서 NOx 가속도 센서를 주력으로 생산하고 있으며 압력센서의 경우 글로벌 시장점유율이 31에이르고있음

Denso 도요타와혼다등을 주요 고객사로하는아시아지역의공급업체 Panasonic 최근 GPS와 ESC용각속도계를강하게추진 Tamagawa Seiki 하이브리드 모터관련 센서에 전문화되어 도요타 혼다 하이브리드 차종에 센서를공급

Hitachi Auto Motive 능동 안전시스템용통합센서개발에주력 Bosch 현재까지자동차용MEMES 센서에서선두업체 Schneider Electric 압력센서와각속도계를생산

지능형센서

17

(2) 국내업체동향

엘바이오 2004년에 중소벤처기업부의 중소기업기술혁신개발 사업으로 lsquo바이오센서를

이용한 무채혈 혈당 측정 시스템 개발rsquo이 수행되었으나 해당 연구기업은 무채혈 혈당

측정제품을상용화하지못한것으로조사됨

KMH社 2008년에 무채혈 혈당 측정기를 식약청으로부터 허가를 받았지만 실제로 제품이

판매되지않았고 2009년감사의견의견거절에의해유가증권시장상장폐지됨

주로 소규모 단년도 과제(최대20억 이내 2~3년 이내)로써 특정기술이 제품화하기까지

중장기적기획및사업이없는실정

다 기술인프라현황

센서는 4차산업혁명을주도하는핵심아이템

모든 사물인터넷 (IoT) 기기에 부착되어 압력 온도 속도 이미지 등 아날로그 정보는 물론 다른IoT기기에서생성되는디지털정보도측정

스마트카와 스마트폰을 주축으로 전분야에서 수요가 급증 2025년경에는 센서

1조개(Trillion) 시대도래예상

센서산업에 SW업체 전문생산기업 사용자 그룹이 새롭게 진입 기존강자와 4자 구도를

형성하고경쟁과협력(Coopetition)증가

소프트파워 역량(데이터 분석력 생산노하우 업계 전문성)을 경쟁우위 요소로 내세우며 SW업체전문생산기업 사용자그룹의위상 강화

기존강자는 SW 역량강화 및 전문 생산업체 (Foundry) 제휴등을 통해 시장수성 노력

센서사업의중요성에도불구하고우리나라는대부분의 센서를 해외에서수입 국내의 설계 및

생산기반은매우열악

국내수요약 70억달러중 90를해외에서수입하는구조 국내생산업체의 85가매출액 300억 원 미만인소기업으로구성

4차 산업혁명에 대비하기 위해 센서산업 육성이 시급하며 산업재편이 일어나려는 지금이

진입적기 생산업체를주축으로수요설계SW업체가동반성장하는산업생태계구축이필요

최우선적으로국내생산 인프라확충이절실 센서산업을 측정하고자 하는 핵심기능을 중심으로 압축하고 설계-생산-SW-수요업체들이 참여하는중장기마스터플랜설계

향후 센서 경쟁력에서는 소프트파워 역량이 중요하기 때문에 생태계에 SW업체의 참여가 무엇보다중요

전략분야현황분석

18

6 중소기업시장대응전략

Factor 기회요인 위협요인

정책

bull정부의지능형센서에대한지속적인육성의지

bull지능형센서부품산업활성화및저가격화

bull정부의지능형센서개발지원정책제고

bull중국 미국 등 전 세계 주요 국가의 경쟁적인

지능형센서산업지원

bull국내개발자사용자수요자의협동연구부족

산업bull대기업을중심으로활발한투자확대

bull지능형기반기술확보용이

bull최근중국 및미국등과의반도체개발로국내제품

경쟁력위협

bull글로벌 기업이 세계시장 기술 선점으로 인한 국내

중소기업초기진입애로

시장

bullWellbeing 고령화 핵가족화 lsquo삶의질rsquo 향상등에

대한사회패러다임의변화에따른수요급증

bull인터넷 lsquo국제화시대rsquo에의한반도체필요성급증

bull기술력이 낮은 제품의 경우 중국의 저가품 유입으로

인해시장점유경쟁치열

bull빠른속도로반도체관련제품들의출시지속

기술

bull모바일용 SoC등세계선도제품개발기술력보유하여

차세대SoC에적용가능

bull산업과 ICT의 융합에 따른 단기 사용화 가능분야

적용군확대

bull낮은 기술경쟁력으로 인해 핵심 SoC의 국산화율은

5미만

bull전문인력 및 개발 비용이커서 중소기업들이접근하기

쉽지않은분야

정부의

반도체산업

적극적지원및

생태계조성

4차융복합

산업에대응

필요

경쟁력

있는분야를

기반으로

기술적용

개발자

사용자

수요자의

협동연구체계

수립

고령화

핵가족화삶에

질향상소비자

니즈부합

중소기업의시장대응전략

기술력향상 수요확대등을위해 정부의적극적인지원정책필요 정부 대기업 중심에서 원천기술인 지능형 서비스에 대한 투자를 적극 장려하는 한편 중소기업은 아이디어와기술력을집약시킨부품및부분품의개발

기경쟁력을확보하고있는분야를기반으로타분야적용 가능하도록제품개발

지능형센서

19

7 주요 기술개발테마현황

가 기술개발테마별개요

기술개발테마 개요

광학부품및 기기렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품이며 모듈을 구성

하는이미지센서와렌즈 모듈 IR-filter Package 등의개발및양산 기술포함

반도체검사장비반도체 제조공정에서 공정이 완료 된 후 웨이퍼와 패키지 상태에 서 반도체 칩

이 제 기능을올바로수행할수 있는지를확인하고불량유무를결정하는장비

반도체공정장비반도체 회로설계 웨이퍼 제조 등 반도체 제조를 위한 준비 단계부터 웨이퍼를

가공하고칩을제조하는단계까지의모든 장비를지칭

반도체패키징소재

반도체 칩에 필요한 전원을 공급하고 반도체 칩과 메인 PCB 간에 신호연결을

위해 전기적으로 연결하고 외부의 습기나 불순물로부터 보호할 수 있도록 포장

하는데필요한소재

전력반도체소자전력반도체 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자로 에

너지절약및제품의크기를축소하기위해전력변환 장치에사용

고주파반도체고주파수 대역 신호를 고속 처리 할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파

반도체소자

SoC 부품스마트폰 태블릿 등 차세대 이동통신기기에 필수적으로 내장되어 동영상middot멀티

미디어 콘텐츠 웹 콘텐츠 등의 다양한 데이터 서비스를 지원할 수 있는 관련부

품

반도체센서외부로부터의 갖가지 신호를 전기신호로 변환하는 것으로 반도체의 여러 가지

효과가 이용되고 있으며 이것을 이용한 다양한 센서를 통틀어 반도체 센서라고

함

반도체화학 소재 반도체용 화학 소재로 박리성 도전성 및 정전기 차폐 등의 기능성이 부여된 소

재 및 고성능반도체소재를지칭함

광계측및센서 빛을생성하는광원 광을송신수신하는광학측정 평가기술

LED 광소자 외부에서에너지를흡수하여임으의형태로방출하는소저

반도체잔류 가스제거장치반도체제조공정과정에서 발생하는 오염과이상 반응에 따른 웨이퍼 잔류 가스

제거장치

반도체건식식각장비반도체소자에 필요한각종 박막을 플라즈마와각종 반응성 가스를이용하여패

턴을형성하는장비

반도체세정 장비 다양한종류의기판의오염물을제거하는세정공정을수행하는반도체장비

전략분야현황분석

20

나 기술개발테마별동향및 전망

기술개발테마 동향및 전망

광학부품및 기기국내 광학부품 및 기기 업체는 지속적이 신기술 개발을 통해 점차 신제품에서

가시적인성과를나타내는중

반도체검사장비현재 종합 반도체 검사장비 시장은 외국계 기업의 시장 점유율 높지만 메모리

검사장비분야에서국내중소기업들이높은경쟁력보유

반도체공정장비국내 반도체 장비 및 핵심 부품의 국산화율은 20 이하 수준이지만 국내 업

체들은증착장비분야에서강점을보임

반도체패키징소재세계 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 국내 기업의시장진입여의치 못했

으나 최근 차세대기술 확보통한기술 격차좁힘

전력반도체소자국내 중소기업은 글로벌 기업의 과점으로 인해 어려움을 겪고 있는 상황이지만

신재료개발을통한중소기업틈새시장공략가능

고주파반도체우리 중소기업의 강점인 반도체 기술을 기반으로 한 무선 송신 IC와 디지털 및

아날로그 IC와의 통합기술이용 시장선도가능분야

SoC 부품 SoC 부품은 다양한 서비스를 이용할 수 있도록 변화하는 중이며 동영상 멀티

미디어에강점을가진 국내중소기업이뛰어들수있는다양한분야존재스

반도체센서 세계 반도체 센서 시장은 IT 융합의 진전으로 급성장 중이며 반도체 미세공정에

강점이있는 국내중소기업의활약 가능

반도체화학 소재반도체 소재 산업은 첨단산업이면서도 중소기업이 참여 가능한 산업으로서 공정

용가스 및 화학약품등은 수요가적고 품목이다양하여전문 기술을보유한중

소기업에적합

광계측및센서 중소기업진출가능한다양분시장 존재

LED 광소자 LED 산업은중소기업이시장진출하기매우 용이한분야

반도체잔류 가스제거장치 반도체제조공정에가스잔류제거장치의비중이점점 증가하는추세

반도체건식식각장비 반도체건식 식각장비는반도체공정에서필수 분야

반도체세정 장비 반도체세정 장비는반도체공정필수 장비로중소기업진출 가능

지능형센서

21

8 중소기업기술개발테마

가 중소기업기술수요

중소기업 대기업 공기업등에대하여설문조사및 방문조사를통하여기술수요조사를실시

조사결과 광학설계기술 반도체 패키지 기술 핵심 센서 칩 제조기술 회로설계 특수소재의 원재료개발 웨이퍼 크기의 정밀한 고분자 필름 cutting기술 고집적 반도체 구현 기술 등의 수요가 있는

것으로조사

중소벤처기업부 RampD지원사업에 신청한 과제를 반도체 산업을 반도체 주요 품목별로 분석한

결과 SoC 반도체장비용 핵심부품 및 제조장비 측정검사장비 기타반도체장비

기타반도체소자 Si소자순으로중소기업이기술개발에관심을보이는것으로분석

주요품목별 기술개발과제가 증가하는 추세를 살펴보면 노광트랙장비의 증가율이 가장 높게나타났으며 센서용소자 기타반도체소자 반도체재료순으로기술개발이증가하는것으로나타남

주요 반도체 분야별 신청 과제에 대한 내용을 분석하여 각 분야별로 중소기업이 관심을 갖는

제품을파악

반도체 소자 및 시스템 분야에서는 플립칩패키지용 범프 표면처리 공정 CMOS 기반(MEMS)의마이크로어레이(microarray) 바이오센서 IoT 기반의 헬스케어를 위한 웨어러블 산화물 반도체

디바이스 및 측정 플랫폼 전력반도체 테스트 모듈 등과 관련된 기술개발에 대한 수요가 높은

것으로나타남

반도체 장비 분야에서는 차세대 기술 융복합형 SSD 테스트 장비 차세대 포토마스크 및포토레지스터 master 친환경 고효율 열처리 기술을 기반한 Heat Exchanger 장치 플렉서블

디바이스 응용을 위한 고효율 플라즈마 원자층증착기 (Plasma-Enhanced Atomic Layer

Deposition) 반도체디스플레이 공정용 플라즈마 화학반응계수 최적화 프로그램 플라즈마

처리장치의 트레이(Tray)의 개량 및 개선 적층형 반도체 패키지용 보이드 제거 및 플라즈마 세정

일괄공정시스템개발등과 관련한수요가높은것으로나타남

전략분야현황분석

22

주요품목과제건수 점유율

()

평균증가율

()lsquo14 lsquo15 lsquo16 합계

지

능

형

센

서

반도체

소자

및

시스템

MEMS소자 16 18 19 53 495 90

센서용소자 13 11 29 53 495 741

Si소자 22 32 25 79 738 117

SoC 45 59 67 171 1597 223

기타반도체소자 15 27 38 80 747 603

반도체재료 15 10 25 50 467 584

설계Tool 5 2 5 12 112 450

화합물소자 12 21 22 55 514 399

반도체

장비

기타반도체장비 28 34 23 85 793 -55

노광트랙장비 4 2 6 12 112 750

반도체장비용

핵심부품및 제조장비42 35 62 139 1298 302

세정장비 9 6 9 24 224 83

에칭장비 6 12 12 30 280 500

열처리장비 6 4 5 15 140 -41

이온주입장비 2 1 1 4 037 -250

증착장비 11 12 16 39 364 211

측정검사장비 37 50 52 139 1298 195

패키징장비 7 8 12 27 252 321

폴리싱(CMP)장비 0 3 1 4 037 -

합계 295 347 429 1071 1000 290

[ 중소벤처기업부 RampD지원사업신청과제현황 ]

지능형센서

23

나 중소기업기술개발테마

기술개발테마 개요

지

능

형

센

서

광학부품및 기기렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품이며 모듈을 구성하

는이미지센서와렌즈모듈 IR-filter Package 등의개발 및 양산기술포함

반도체검사장비반도체 제조공정에서 공정이 완료 된 후 웨이퍼와 패키지 상태에 서 반도체 칩이

제기능을올바로수행할수있는지를확인하고불량 유무를결정하는장비

반도체공정장비반도체 회로설계 웨이퍼 제조 등 반도체 제조를 위한 준비 단계부터 웨이퍼를 가

공하고칩을제조하는단계까지의모든장비를지칭

반도체패키징소재

반도체 칩에 필요한 전원을 공급하고 반도체 칩과 메인 PCB 간에 신호연결을 위

해 전기적으로연결하고외부의습기나불순물로부터보호할수 있도록포장하는데

필요한소재

전력반도체소자전력반도체전력을시스템에맞게 배분하는제어와변환기능을가진 소자로에너지

절약 및 제품의크기를축소하기위해전력 변환장치에사용

고주파반도체고주파수 대역 신호를 고속 처리 할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파 반

도체소자

SoC 부품 스마트폰 태블릿 등 차세대 이동통신기기에 필수적으로 내장되어 동영상middot멀티미

디어콘텐츠 웹 콘텐츠등의 다양한데이터서비스를지원할수 있는관련부품

반도체센서 외부로부터의 갖가지 신호를 전기신호로 변환하는 것으로 반도체의 여러 가지 효

과가이용되고있으며 이것을이용한다양한센서를통틀어반도체센서라고함

반도체화학 소재 반도체용 화학 소재로 박리성 도전성 및 정전기 차폐 등의 기능성이 부여된 소재

및고성능반도체소재를지칭함

[ 지능형센서분야기술개발테마 ]

기술개발테마현황분석

SoC 부품

SoC 부품

정의및 범위

SoC 부품은 컴퓨터 모바일 기기 가전 자동차 산업용 전장기기 운용을 위해 사용되는 아날로그디지털 및 혼성신호들의 수신 가공 변환 생성 전송하는 일련의 기능을 수행하는 반도체 집적회로

부품을통칭

임의의 특정 시스템이 갖는 다양한 기능들을 반도체 회로에 집적하고 소프트웨어와 결합하여운용함으로써시스템의고성능화 소형화 저전력화및 지능화화를주도하는기술

정부지원정책

2014년 정부는 지능형반도체 (SoC부품에 SW 기능을 강화한 반도체)를 13대 미래성장동력 중하나로 선정하고 2015년 및 2016년에 종합실천계획을 발표하였으며 생태계 조성 지원을 비롯한

중소기업연구개발환경및 창업활성화지원

4차 산업혁명에 대응한 K-ICT 전략 2016에서 지능형반도체를 차세대 경쟁력 확보 전략의 첫 번째핵심과제로선정하여핵심원천기술확보에주력

2017년 3월 시스템반도체 산업 경쟁력 강화방안의 일환으로 저전력 초경량 초고속반도체설계기술및 핵심 인력양성육성책발표

모바일 SoC 수요급증에 따라 해외 의존도가 큰 중소 팹리스용 모바일 CPU 코어 국산화 기술개발국산 CPU 코어(Aldebaran EISC 등)를 활용한middle-tech SoC 제품 중점지원

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)국내시스템경쟁력(가전 모바일자동차)

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(정책)중소벤처육성정책수립

bull(환경)대기업 IDM메모리집중 유기적협력부재

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경) IoT 웨어러블기기등신규틈새시장

대규모근접중국시장

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)글로벌기업토털솔루션제공 지배력강화

중국의급격한성장저가격물량공세

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)대기업호황으로중소업체강화정책소극적

중소기업의시장대응전략

대기업 (수요기업)-중소기업및 중소업체간협업상생모델구축 (개발자원 공유 제도개선) 4차산업혁명의틈새시장 발굴 노력 (모바일기기파생제품 IoT 웨어러블디바이스등)

핵심요소기술로드맵

SoC 부품

29

1 개요

가 정의및 필요성

SoC 부품은 컴퓨터 모바일 기기 가전 자동차 산업용 전장기기 운용을 위해 사용되는

아날로그 디지털 및 혼성신호들의수신 가공 변환 생성 전송하는 일련의 기능을 수행하는

반도체 집적회로 부품을 통칭하는 것으로서 임의의 특정 시스템이 갖는 다양한 기능들을

반도체 회로에 집적하고 소프트웨어와 결합하여 운용함으로써 시스템의 고성능화 소형화

저전력화및 지능화화를주도하는기술

출처한국산업기술평가관리원소재부품산업산업기술 RampBD전략보고서 2017

[ SoC 부품 개요 ]

한국의 반도체산업이 대기업middotIDM위주로 메모리산업에 집중되면서 현대자동차 삼성전자

LG전자 등 글로벌 경쟁력을갖춘 셋트업체가있음에도불구하고수요기업-팹리스-파운드리간

유기적인협력이취약하여중소 SoC 부품회사들이기회를살리지못하고있음

수요기업은 글로벌 기업과의 협력강화로 인하여 국내 팹리스 기업과의 공동 제품기획 및 RampD에소극적

국내 파운드리 설계자산(IP) 및 지원 공정의 다양성 부족 등으로 팹리스 기업은 대만 등 해외파운드리서비스에의존하여경쟁력약화및제작비용상승요인으로작용

주력산업부가가치확대를위한경량 SoC 부품솔루션기술개발및 생태계구축필요

국내 파운드리 (삼성전자 SK하이닉스 동부하이텍 매그나 등) 기반 소량 다품종 중소업체형 SoC핵심 IP 개발 및 검증 필요

SoC 부품솔루션기술 (SW-SoC 융합 플랫폼) 공유체계구축

기술개발테마 현황분석

30

나 범위

(1) 제품분류관점

반도체주요기능별분류

기존의 주요 기능별 반도체 분류로는 그 제조방법에 따라 시스템반도체 (SoC) 메모리반도체 및특화소자등으로구분

[주요 기능별반도체분류]

구분 기능별분류 제품기술 비고

반도체

SoC

마이크로

(MPU DSP MCU)

MPU Micro Process Unit

DSP Digital Signal Processor

MCU Micro Controller Unit

주문형반도체

(ASIC ASSP)

ASIC Application Specific ICs

ASSP Application Specific Standard Product

RF Analog

Mixedmode

범용

(FPGA PLD)

FPGA Field Programmable Gate Array

PLD Programmable Logic Device

Sensor

메모리

DRAM DRAM Dynamic Random Access Memory

SRAM SRAM Static Random Access Memory

NVM

(Flash ROM PRAM)NVM Non-Volatile Memory

특화소자

광소자 (LED)

전력소자

단위 개별소자

LEDLight Emitting Device

SoC 부품

31

주요응용분야별 SoC 부품분류

SoC 공통기술을기반으로주요분야별 SoC 부품을구분

[주요응용별 SoC 부품 분류]

SoC 제품 주요시장 주된소요기술 고려사항

SoC 공통기술

Foundry공정기술

IP 기술

소요 IP 여부 (디지털및 아날로그)

공정별특화된 PDK 확보여부

임베디드 SW 플랫폼 연동성 통합성 형상관리

e-CAD CADMixedmode 통합 시뮬레이션

SW IP

RF SoC무선통신 무선랜

레이더 WiFi 등RFAnalog 설계 RFAnalog PDK

디스플레이 SoCTV 디스플레이

모바일디스플레이Analog 설계 고속 저고전압혼성신호

멀티미디어 SoC TV 게임기 영화 Digital 설계 VRAR 고해상도 고속처리

바이오의료 SoC웨어러블 헬스케어

의료기기

Mixedmode

설계

개인정보보호법등규제

식약청인허가의소요시간

센서반도체 CIS MEMSMixedmode

설계재현성 신뢰성확보

스토리지 SoC SSD eMMC USB Digital 설계 임베디드 SW활용

자동차 SoC 자동차모듈업체 MixedmodeISO26262 규정준수

신뢰성 (Fault Tolerance)

전력에너지

반도체

PMIC

전력소자Analog 회로 신뢰성 정합성

통신방송 SoC

4G 5G WLAN

WiFi Zigbee

Bluetooth

Digital 설계무선통신규격

틈새시장공략 (Zigbee IoT 등)

CPU 전자기기일반 Digital 설계ARM IP Licence 비용

컴파일러 IP DeV Kit 제공여부

GPUBig Data AI

자율주행 ARVRDigital 설계 저전력 고속 연산

인터페이스 SoC

디스플레이

AI

모바일기기

MixedmodeHDMI MIPI 등 표준준수

Master 칩 (예AP) 기반

기술개발테마 현황분석

32

(2) 공급망관점

반도체는기능및 수요특성에따라공급형태가차별화됨

메모리는 대표적인 소품종 대량생산 방식인 반면 SoC 부품은 이와 비교하여 다양한 품종을중소규모로생산공급하는형태임

- DRAM NAND Flash와 같이 시장 수요 규모가 큰 메모리반도체의 경우는 일정한 규격의 제품을

얼마나빨리 높은 수율로고급할수있는 가가 경쟁력의핵심임

- SoC 부품의 경우는 필요로 하는 셋트 (예 스마트 폰이나 TV 등)와 같은 특정분야의 기능으로

특화시킨형태임 (Analog ASIC Microcomponents 등)

2016년 반도체 시장은 탈 스마트폰화가 가속되면서 전기차자율주행차 스마트홈스마트팜빅데이터 로봇 산업군 등 새로운 응용분야의 등장으로 해당 시장이 향후 잠재적인 성장

모멘텀으로부각되고있음

IoT 자동차의 스마트화 인구의 고령화 친환경 빅데이터 등의 IT 시장에서 요구되는 반도체는제품주기가 짧고 기술발전에 의한 Cost down이 빠르기 때문에 과거와는 달리 효율적인 반도체

생산 방식이요구되고있음

AI 산업의 부각으로 관련 반도체의 수요 증가가 예상되면서 반도체 기술의 원칩화(SoC) TSV뉴로모픽스칩등새로운반도체응용의수요가증가할것으로전망

파운드리 (SoC 부품제작및공급) 특성

SoC 부품 산업의 key player인 팹리스 기업은 저렴한 가격으로 칩을 생산하고 싶어 하지만공급자인 파운드리 기업은 팹 투자비용과 위탁물량 (Capa) 공정 개발비 등으로 낮은 가격에 칩을

공급할수가 없음

- 12인치WSPM 100K인 파운드리기업팹구축비용 약 50억 달러

- 12인치 22nm급 Logic 공정개발비용 1억 8천만 달러

- 8인치 90nm급전공정비용(장) 600달러 12인치 45nm급전공정비용(장) 2500달러

출처한국산업기술진흥원(2016)

국내 팹리스 기업은 DDI CIS PMIC 제품을 제외하고 소량으로 반도체를 주문생산하고

있는데기술경쟁력부족으로거대시장보다는틈새시장을주로공략하고있음

틈새시장에진출하는팹리스는투자위험성으로큰 물량을파운드리에위탁할 수 없기 때문에작은물량을제조할수 있는파운드리의요구는높아지고있음

국내 순수 파운드리인 동부하이텍의 경우 8인치 웨이퍼 기반의 월 11만장의 생산 Capa를 가지고있고 035um~90nm 공정 기술을 통해 시장규모가 큰 제품 등을 생산 할 수 있는 기반을 갖추고

있음

rsquo16년도 한국반도체협회가 진행한 팹리스 기업 대상 설문 조사에 따르면 국내 팹리스의 월 웨이퍼생산량은 10만장 내외로 국내 파운드리 기업에서 43 해외에서 57를 사용하고 있는 것으로

조사됨

rsquo국내 팹리스 기업과 파운드리 기업 간의 생태계를 조성하기 위해서는 lsquo소량의 물량도 서비스가

SoC 부품

33

가능한 파운드리 기업rsquo이 필요하며 특히 가장 수요가 높은 90nm~45nm 공정 기반의 다양한 제품

포트폴리오를서비스할 수 있는 파운드리가필요함

[국내 파운드리공급능력현황]

팹명 가동일 Capacity TechWafer Size

(mm)기타사항

삼성전자

S1 lsquo05 100000 322814nm 300 mobile AP

S6 lsquo95 100000 130~65nm 200Logic RF eFlash DDI

PMIC

SK 하이닉스 M8 lsquo97 100000 65nm 200 PMIC DDI CIS

동부하이텍

Fab1 lsquo98 65000 180nm 200 Foundry 전용

Fab6 lsquo01 55000 90nm 200 Foundry 전용

매그나칩

Fab4 lsquo93 85000 130nm 200 Analog Logic

Fab3 lsquo12 32000 250nm 200 Analog Logic Discrete

출처 KSIA 2015

기술개발테마 현황분석

34

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

SoC부품산업은대표적인지식집약적산업

SoC 부품산업은 첨단 대규모 공정장비 및 대량생산을 특징으로 하는 메모리반도체와 비교하여시스템 및 서비스의 요구에 대응한 반도체 설계 및 생산서비스 (파운드리)를 통해 수요자에게

부품을공급하는대표적지식 집약적산업임

[SoC 부품산업 특징]

특성 SoC 부품 메모리반도체

시장성 응용분야별특화된기능 제공 범용대량생산

기술성 반도체회로설계및 SW 미세집적공정및 대량생산기술

진입장벽 기술 가격

경기변동 상대적으로둔감 민감

경쟁력핵심

설계기술

임베디드 SW기술

우수한설계인력

설비투자

자본력

출처 ETRI 시스템반도체현황및발전전략장기발전방안

SoC 부품은 IT 융복합시스템산업경쟁력의원천및 기반

전기전자 시스템의 신호정보에너지 프로세싱(연산제어전송변환 등) 기능을 단일 칩에 통합하여경제성 편의성 생산성을극대화하는 ldquo다기능융sdot복합반도체rdquo로 진화 발전하고있음

주력산업의고도화및융합신산업의경쟁력과고부가가치화는시스템반도체기술력확보에좌우 우수 설계 인력과 임베디드 소프트웨어 경쟁력 확보가 필수적인 지식집약 산업이며 파운드리와연계한생태계구축이중요

시스템반도체는 칩의 기능에 따라 제품군이 형성되어 사용자의 요구에 따라 설계에 특화된

다양한 제품과 시장을 형성하고 있는데 부가가치가 높아 메모리 반도체 대비 가격이

안정적인것이특징

SoC 부품

35

(2) 산업의구조

SoC 부품산업은 종합반도체기업 (IDM) 팹리스(Fabless) 파운드리 (Foundry) 패키징 및

테스트등의기업군으로형성되어있음 IDM은 자체설계기술과 생산라인을 동시에 갖추고 있어 반도체 생산 전 과정을 수행하는

종합반도체기업으로 대규모 RampD 인력 및 설비를갖춤

- 대표적기업 인텔 삼성전자 TI 등

팹리스(Fabless)는 생산시설인 팹(Fab)이 없이 시스템반도체의 설계와 개발판매만을 전문적으로수행하는 업체로 생산은 파운드리에 위탁하며 창의적인 인력 및 기술력 마케팅 능력이 필요한

기업군으로고정비의대부분은 RampD 인건비가차지하고있음

- 대표적기업 퀄컴 아바고 미디어텍등

파운드리(Foundry)는 외부업체(Fabless IDM)가 위탁하는 반도체 설계를 제품으로 만들어생산공급하는 기업으로 팹을 가진 전문 생산기업으로 초기 설비투자규모가 크고 적정 규모의생산량(Capa)과가격 경쟁력 신뢰성확보가요구됨

- 대표적기업 TSMC Global Foundry 동부하이텍등

패키징 및 테스트(OSAT Outsourced Semiconductor Assembly amp Test) 기업은 가공이 완성된웨이퍼의 조립 패키징 및 테스트를 수행하는 기업으로 IDM Foundry에 이어 설비투자에 많은

비용이요구되고축적된경험과마케팅확보가중요

- 대표적기업 ASE Amkor JCET 하나마이크론등

SoC 부품산업은 글로벌 기업들이 다양한 제품을 토털 솔루션으로 독점 공급하는 방향으로

변화

동영상 코딩 그래픽 프로세서메모리 혼합구조 통신 HMI 인식 OS(Operating System)컴파일러 임베디드소프트웨어등의다양한기술이통합되어 ldquoSolution on a Chiprdquo 형태로발전

SoC 부품산업은 동종 이종기술의 융복합화를 진행하여 新시장을 창출하고 시스템의 지능화

고성능화 소형화및저전력화를주도

지능화 고성능화 및 소형화 요구에 따른 인공지능 구현을 위한 컴퓨터 아키텍처 및 고집적화미세화기술등이 향후 중요한기술적이슈로대두

융복합화에 의한 신기술 확산으로 인해 웨어러블 바이오 사물인터넷 등 신시장 창출형 기술의전략적육성필요성증대

부가가치 확대를 위해서는 자동차 에너지 건강 환경재난 보안 등의 문제해결에 필요한 다양한서비스와의융합필요

최근 스마트기기(HW)가 사실상 표준화되면서 부품 저가격화 중국진입에 따른 경쟁격화

등으로한계에봉착하여새로운성장동력발굴필요

스마트기기에서 고부가가치인 플랫폼을 삼성 애플 등이 주도하며 단품 중심인 중소업체들은표준화된부품을저가격으로공급

기술개발테마 현황분석

36

롱테일마켓이 존재하는 IoT웨어러블디바이스 환경 및 제품의 활성화로 중소중견기업의 경쟁할 수있는틈새시장이존재

웨어러블 디바이스 사물인터넷 등 유망분야의 고부가가치 IP 개발을 통한 기술경쟁력 강화와 함께칩리스전문기업육성필요

시스템반도체기술(플랫폼)과타 산업(콘텐츠)의융합제품이어느정도 서비스시장에파급력을

미칠수있는가가중요

기존의 시스템업체 의존에서 탈피하여 시장주도를 위한 새로운 가치 창출 및 제품의 고부가가치화필요

후방산업 SoC 부품 전방산업

반도체제조 (Foundry) 패키징

반도체장비및재료

임베디드 SW

RFAnalog

디스플레이 SoC

멀티미디어 SoC (GPU CPU 등)

방송통신용 SoC (45G WiFi 등)

센서및바이오의료용부품

전력반도체

컴퓨터

모바일기기

통신방송시스템

스마트가전

자동차

산업기기

[ SoC 부품산업구조 ]

SoC 부품

37

나 시장환경

(1) 세계시장

rsquo16년 세계반도체시장은 3779억 달러이며 rsquo21년에 4343억 달러로성장전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

메모리 88600 91800 95200 98400 101900 105568 36

SoC 241200 245300 251700 259400 266400 273592 27

개별소자 48100 49100 50500 52100 53600 55208 30

합계 377900 386200 397400 409900 421700 434368 31

출처 iSuppli 2015 3

[ 반도체세계시장전망 ]

시스템반도체가 상대적으로 성장률이 높아 rsquo16년 2412억 달러에서 rsquo21년 2735억 달러의시장규모를형성할전망

반도체 시장의 경우 상위 10개 업체가 전체 시장의 52를 점유하고 있으나 산업용 반도체시장은이들업체가 37정도를차지하고있어 후발주자에기회가많은 영역임

스마트폰 DTV 등 디지털 가전 자동차 등 시스템의 성능을 결정하는 시스템반도체는 고부가가치제품으로 스마트폰의 경우 원가에서 메모리반도체 비중은 10~15이나 시스템반도체(AP 통신 칩

등)의 비중은약 40 내외임

rsquo15년 국가별 시스템반도체생산규모 및 점유율을 살펴보면 미국이 1410억 달러(688)로

압도적인 1위이며 한국은 88억 달러(43)로 5위

(단위 억 달러)

미국 유럽 대만 일본 한국 중국

1410 (688) 200(97) 142(69) 128(62) 88(43) 73(36)

출처 IHS 2016

[ lsquo15년도국가별 SoC 생산 규모및점유율 ]

기술개발테마 현황분석

38

주요 응용분야로 모바일기기 자동차 산업용 반도체 분야가 고성장세를 보이며 시장규모

확대예상

모바일기기의 AP는 미국의 퀄컴 한국의 삼성전자 대만의 미디어텍 자동차 분야는 네덜란드의NXP 전력전자분야에서는미국 TI 일본의미쓰비스가시장지배력을가짐

최근 IoT와 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기의 대중화로 아날로그 마이크로컴포넌트 반도체 시장역시지속적으로성장하여시스템반도체시장의성장을견인하고있음

자동차용 반도체시장은 rsquo14년 299억 달러에서 규모이며 차량의 스마트화 및 자율주행등 시장확실한 시장 견인요인에 의해 연평균 6 이상의 고성장이 전망되어 rsquo18년 401억 달러 수준에

이를 전망

특히 자동차의 전장시스템 비율이 증대됨에 따라서 유럽 미국 일본의 자동차 관련기업의 도로도입된기능안전국제표준인 ISO 26262를 만족하는고안전차량용반도체시장이확대될전망

응용분야별로는 파워트레인과 Safety 분야 반도체 수요가 가장 크게 증가하고 있으며 부품별로는MCU 센서및액츄에이터가가장크고 Analog 및 개별소자의시장증가율도높은편

산업용세계반도체시장은 rsquo15년 474억 달러에서 rsquo18년 586억달러 수준으로고성장전망특히보안및 감시 건물 및 홈 컨트롤분야가고도성장할것으로예상

(단위 억 달러 )

구분 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 lsquo17 lsquo18 CAGR

스마트폰 538 650 702 732 731 726 62

태블릿 149 129 131 138 138 137 -17

PC 591 663 693 654 639 659 22

TV 147 137 149 153 151 150 04

자동차 279 308 331 355 378 401 75

산업용 370 432 474 514 552 586 96

출처 IHS 2015

[ 주요응용처별반도체시장규모 ]

SoC 부품

39

(2) 국내시장

rsquo16년 국내 반도체생산은 1조 6850억 원으로 세계시장의 174를 점유하며 미국에 이은

세계 2위의반도체생산국지위를유지

메모리는 선제적인 투자와 앞선 공정기술로 압도적인 경쟁력을 보유(점유율 577)하고 있으나시스템반도체는여전히취약한상태(점유율 43)

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

통신방송

SoC1266 1860 2008 2169 2364 25531 80

자동차

SoC10983 17054 18622 20336 22207 24250 92

스토리지

SoC4601 5760 6024 6302 6881 7197 46

합계 16850 24674 26654 28807 31452 56978 72

출처 세계 시장과국내시장 모두 참고자료를바탕으로추정함 Global Industry Analysts inc(20092) iSuppli 2015

2016

[ SoC 부품 분야 국내시장규모및전망 ]

rsquo17년 국내 시스템반도체 생산액은 2조 4674억 원으로 세계시장의 43를 차지하였으며

rsquo16년 1조 6850억 원에비해증가

이는국내시스템반도체매출의약 85를차지하고있는삼성전자의 AP 매출 증가에기인- 삼성전자의 lsquo15년시스템반도체매출액은 74억달러로 rsquo13년 65억 달러에비해 9억 달러 증가

- 대기업 SoC 부품 및 파운드리생산액을제외하면실제 SoC 부품점유율은 1 미만임

가전 스마트폰등에서대기업과협력에성공한일부기업만생존- lsquo00년대 초 국내 1~2위 설계기업인 C M 사 등은 피처폰의 카메라 IC로 성장했으나 스마트

폰의등장과대기업의 AP 내재화전략에따른 시장변화에적응하지못해쇠퇴

- 대형 셋트업체는대부분외국산 SoC 부품을사용하며 국내반도체산업과의연계는미흡

삼성전자 LG전자가세계휴대폰시장을주도하면서모바일 AP와모뎀 RFIC PMIC 등 일부

시스템반도체의 국산화에 성공하였으나 프로세서 자동차 반도체 등 핵심품목은 여전히

대부분수입에의존

국내 팹리스들의 주력 품목은 DDI(Display Driver IC) CIS(CMOS Image Sensor) PMIC 모바일멀티미디어 IC 등 소수에불과

진입장벽이 낮은 제품으로 성장한 국내 팹리스들은 미세공정의 도입에 따른 투자규모 증대 중국팹리스의급속한성장과낮은 가격을앞세운공세등으로어려움을겪고있음

기술개발테마 현황분석

40

(3) 무역현황

SoC 부품으로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 시스템 반도체 품목의

무역현황을 살펴보았으며 메모리반도체가 지속적으로 무역흑자를 기록함과 대조적으로

시스템반도체는국내셋트업체의국내생산 SoC 부품의채용여부에크게좌우되는형태

SoC 부품은 2012년 6700만 달러의 무역 흑자를 나타낸 반면 2016년은 오히려 무역 적자를나타낸바있으며 2017년 7월 현재까지는소폭흑자를기록중

2017년도 1~7월사이의증가세는파운드리물량의증가에힘입은바큼

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 212789 207811 186423 199615 205155 28

수입금액 145774 150511 166199 191699 208212 87

무역수지 67015 57300 20224 7946 -3057 -

무역특화지수 019 016 006 002 0007 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ SoC 부품 관련 무역현황 ]

SoC 부품의우리나라수출순위는세계 7위로서약 5내외의점유율을보임

홍콩을 포함한 중국이 256로 가장 큰 시장 점유율을 나타내고 있으며 대만 싱가포르 미국등이 상위권을형성

세계 SoC 부품 수출시장은 중국과 대만이 상승한 가운데 한국은 2011년의 54에서 2016년은47로하락

반도체는 2017년 현재 최대의 수출 실적을 나타내고 있음에도 불구하고 비메모리 특히 SoC

부품분야는 여전히 경쟁력을 확보하지 못하고 있을 뿐 아니라 중국의 대규모 투자에 의한

추격으로인해 우리나라시스템반도체산업의장래가불투명함

우리나라 반도체 수출구조는 메모리반도체 중심으로 전개되고 있어 SoC 부품 중심의 세계시장구조와는괴리된구조를보임

반도체 제작 공정기술은 세계적 경쟁력을 보유하고 있으나 SoC 부품 설계기술은 선진국에 비해열세

SoC 부품

41

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

SoC 부품주요응용분야별기술트렌드

SoC 부품은 동종 이종기술의 융복합화를 급속히 진행하여 신시장을 창출하고 시스템의 고성능화소형화 저전력화및 스마트화를촉진

SoC 부품은 동영상 코딩 GPU CPU 메모리 통신 OS 임베디드 소프트웨어 등의 다양한 기술을통합하여 ldquoSolution on a Chiprdquo 형태로발전

IoT VR 빅데이터 차세대이동통신 스마트자동차 등의 산업이 발전함에 따라 SoC 부품의고성능화 소형화 저전력화및 SW융합기술 등이 발전하고있음

반도체 미세공정이 한계에 이름에 따라 3차원 구조의 소자 제품이 개발되고 있으며 이와 동시에TSV 기법을 통해 SoC 칩들을 3차원으로 적층시키는 SiP 제품이 출현하는 등 소형 저전력을 위한

새로운제품 기술들이속속등장하고있음

출처한국산업기술평가관리원소재부품산업산업기술 RampBD전략보고서 (2017)

[ SoC 기술발전전망 ]

기술개발테마 현황분석

42

SoC 부품주요응용분야별기술트렌드

스마트 기기의 소형화 저전력화를 위해 통신방송 모뎀 AP 및 기타 멀티미디어기능을 단일 칩에집적한 SoC가 일반적이며 사물인터넷 재난안전서비스 등 Always-Connected 응용을 위해 다양한

Connectivity 기술을내장하는추세

자동차 분야에서는 자율주행과 안전주행 등을 위한 ADAS 및 ECU용 SoC 개발이 본격적으로이루어지고 있으며 자동차 전장시스템의 기능안전성 표준인 ISO26262 국제표준의 개정작업이

2018년을 목표로 이루어지고 있으므로 ISO26262 Part 11 기능안전성 반도체 표준을 기준으로

제품개발 필요

- 자동차에는 메모리비메모리 반도체 센서 등 대략 200여개의 반도체가 사용되며 하이브리드자동차의

경우일반차량에비해 10배이상의반도체관련부품이소요

- 고도의신뢰성및 성능 등이요구되는산업적특성에따라 진입장벽이높은고부가시장

프로세서 코어는 스마트폰 웨어러블 디바이스 사물인터넷 등을 위한 공통 요소기술로서 제품성능개선을 위한 연구개발과 함께 초저전력화 보안 및 신뢰성 강화를 위한 연구개발도 진행중이며

인공지능및 VRAR처리를위한 GPU의 성능향상도활발히진행 중

듀얼카메라 360도 카메라등을 사용한입체감있는영상을촬영하고이를재생하는 3D 영상 처리VRAR 시장이확산되고있음

생체신호를 검출하고 처리하기 위한 바이오 프로세서 개발이 진행 중이며 최근 대기업을 중심으로센서내장형바이오프로세서를개발하여팔찌형 패치형웨어러블기기에연계하는추세

웨어러블 기기 사물인터넷 등 응용을 위해 센서 반도체와 무선통신 모듈의 일체화 및 보안기술적용이 요구되고 있으며 센서용 반영구적 전원 공급기술과 자가진단보정 등의 지능형 신호처리

기술에대한 관심 증가

스토리지 SoC에서는 낸드플래시 기반의 스토리지 기술 발전이 두드러지며 모바일기기에 이어데스크톱PC 노트북 서버에장착되는비율도증가

디스플레이 패널의 대형화 추세와 UHD TV 보급 확산으로 더욱 실감있는 초고해상도 및 실감형멀티미디어기술개발에대한관심증가

가상현실증강현실시장의성장에따른 고해상도마이크로디스플레이기술개발이활발히진행 고주파 반도체는 다중밴드다중모드 저전력 트랜시버 기술이 더욱 고도화고집적화 될 것으로예상되며 밀리미터파THz 대역 소형센서 및 시스템 개발로 의료영상레이더 분야의 기술개발

활발히진행

프로그래머블 로직 반도체는 다수의 임베디드 프로세서 고속 IO 다양한 특정용도 IP 등을 내장한융합 SoC 플랫폼으로발전하는추세

반도체 집적도의 물리적 한계를 극복하기 위해 TSV 기반 3D 패키징 기술 및 14nm FinFET 기반SoC 출시본격화

전기자동차 스마트 그리드 등의 부상으로 전력에너지 반도체 기술개발에 대한 관심이 증가하고있으며 특히 1200V 이상의 초고전압용 전력반도체소자 개발 가속화와 함께 전력반도체소자와

제어용로직회로를함께집적하는지능형전력에너지반도체에대한관심 증대

인공지능에 대한 산업적 기술적 관심도가 높아지면서 인식율을 높이기 위한 뉴럴넷(NeuralNetwork) 딥러닝(Deep Learning) 알고리즘 개발이 활발히 이루어지고 있고 CNN RNN 등

다양한 뉴럴넷의 연구개발이 이루어지고 있으며 특히 저전력 초소형 인공지능 반도체의 연구개발

초기단계에있음

SoC 부품

43

국내외기술개발주요정책

국외동향- 미국 일본 유럽 대만 및 중국은국가 주도의 SoC 부품 육성 정책을시행

- 특히 중국은 lsquo14년 국가반도체산업발전추진요강에서 2020년까지세계수준목표를발표

- 대만의 경우 특유의 협업 생태계와 함께 70년대부터 파운드리 육성 고급 설계인력 유치 등의

강력한국가지원정책에힘입어세계 2위 팹리스국가로부상

[ 주요국가별 SoC 부품 정책 ]

국가 핵심전략 주요프로그램

미국

o 장기적로드맵기반지능형반도체 3D

반도체등 원천기술확보전략

o 축적된원천 설계기술기반 고부가가치

시스템반도체시장주도

o 애플 퀄컴 등 서비스특화 SW및 SoC

융합전략

o EDA SW에대한 원천기술확보및세계

최고수준의경쟁력유지

bull Sematech

- 반도체제조 및 장비기술개발

bull DARPA

- 고신뢰 SW 기반기술

bull상황인지 증강현실 IoE 등

bull MITStanfordUC Berkeley를 중심으로

EDA SW 원천기술확보

일본

o 1990년대 이후메모리사업보다 SoC

산업에역량집중

o Digital Consumer 게임콘솔 네트워크

분야집중 투자

o 정보가전 에너지디바이스용임베디드

SW개발 및 적용

bull ASUKA프로젝트

- 설계기술연구및교육

bullMirai 프로젝트 미래지향적기술개발

bull VDEC 프로그램

- 설계툴 장비 제공및교육

bull TRON HW와 OS를 동시개발

대만

o 중장기적으로파운드리중심의산업

생태계구축

o 2003년부터 Si-Soft 국가 SoC 프로젝트

진행

bull Si-Soft 프로그램

- 해외교수유치 지원

- 전문인력양성 기술개발

- 모듈-수요업체연계로팹리스지원

bull CIC 프로그램

- 반도체 설계 툴 IP지원 및 MPW 칩 제작지

원

중국

o 차세대반도체기술혁신과중장기적인

산학연중심의교육집중

o 오픈소스기반 OS 개발전략

bull lsquo국가반도체산업발전추진요강rsquo(rsquo14년)

bull ZCI 프로그램

-학부및대학원수준의교육과정개발

출처한국산업기술진흥원 201711

국내동향- 정부는 SoC 부품산업의중요성을일찍부터인식하고오랜기간 집중적인지원정책을시행

- 그럼에도 불구하고 자생적 생태계 부재 수요 대기업의 SoC 내재화 경향 및 협업미진 활발한

MampA 유도를 위한 제도적 뒷받침 미흡등으로 인해 세계 SoC 부품 생산량의 약 1 내외의

비중에그치고있으며 그나마중국의급속한발전으로인해미래가불투명함

기술개발테마 현황분석

44

[ SoC 부품산업관련주요 정부사업 ]

구분 사업 세부내용 부처

기술

개발

산업융합원천기술

개발사업

실시간지능형서비스지원을위한소프트웨어

융합지원 IP개발 (lsquo14~rsquo17)산업부

시스템반도체상용화

기술개발사업수입의존형시스템반도체국산화 (lsquo14~18rsquo) 산업부

산업융합원천기술

개발사업

Multi-domain 자동차전장 구조를위한 ECU용 SoC 및

임베디드 SW개발 (rsquo14~lsquo18)산업부

SW컴퓨팅산업

원천기술개발사업

이종멀티코어클러스터기반 스마트디바이스용

하이퍼커넥션서비스지원 SW-SoC 융합플랫폼

핵심요소기술개발 (rsquo14~rsquo17)

미래부

산업융합원천기술

개발사업

국내주력제품용 SW-SoC융복합미래형반도체

기술및 플랫폼개발 (rsquo14~rsquo17)산업부

전자정보디바이스산업

핵심요소기술개발사업

스타팹리스시스템반도체세계화기술사업

(rsquo11~rsquo17)산업부

인프라

산업융합원천기술

개발사업

공공 RampD과제를활용한반도체인력공급

(rsquo14~rsquo20)산업부

해외인재스카우팅사업 해외인재스카우팅사업 (rsquo14~rsquo18) 미래부

SoC 부품

45

(2) 기술환경분석

4차 산업혁명도래에따른 SoC 부품산업의환경변화

[SoC 부품산업의 3대 핵심 경쟁요인변화]

출처산업자원부시스템반도체산업경쟁력강화방안 2017

무어법칙의종료에따른 신개념반도체기술의등장 [More than Moore]- 초미세집적화 발열 신호간섭등의한계극복을위한 SiP 등 신개념반도체기술 대두

- 뉴로모픽칩등신개념저전력프로세서등장

IoT 인공지능 자율차등 새로운시장 수요 대두- 기존 스마트모바일기기용 SoC 부품은소수지배적기업에의해 독점

- IoT 빅데이터 AI 자율차분야의새로운 SoC 부품 시장형성

다품종소량생산생태계- IoT 등 다양한기기수요에대한소량 다품종 SoC 부품공급체계

- 파운드리-설계전문중소기업-셋트및 시스템업체의협업생태계조성이필요

초고집적미세공정기술은최고수준을유지하고있으나 SoC 부품설계기술은여전히미흡

자체개발한 IP의 수준이나종류가부족하여해외기업에의존도가높음 모바일기기등 셋트업체의선전에도불구하고 국내 SoC 부품의장착시도는실패

현대자동차 삼성전자 LG전자 등 글로벌 경쟁력을 갖춘 셋트업체 (SoC부품 수요업체)가

있음에도불구하고수요기업-팹리스-파운드리간유기적인협력이취약

기술개발테마 현황분석

46

(팹리스-수요기업) 수요기업은 글로벌 기업과의 협력강화로 인하여 국내 팹리스 기업과의 공동제품기획및 RampD에 소극적

(팹리스-파운드리) 국내 파운드리 설계자산(IP) 및 지원 공정의 다양성 부족 등으로 팹리스 기업은대만 등 해외파운드리서비스에의존하여경쟁력약화및제작비용상승요인으로작용

- 대만의 TSMC는 빠른 설비투자 높은 가격경쟁력 다양한 IP 보유 등을 기반으로 전세계 고객의

다양한수요를충족시키고있으며이를규모의경제효과로연결

90년대 말 정부의 벤처기업 육성책에 따라 lsquo00년까지 설계전문 중소기업 창업이

급증하였으나 rsquo10년 이후감소추세

초기개발비(약 8억원)에 대한부담 및 위험증가로창의적아이디어실현에한계 봉착

설계인력의 절대부족 (매년 500명 이상 부족)과 대기업 편중 (종사자의 59)으로 중소

설계기업의구인난지속

국내 대학의 인력양성 기반자금 등이 취약하여 선진국에 비해 석박사급 설계인력이 부족하고이는 중소 팹리스의우수인력확보부족및 경쟁력약화로연계

인력규모(lsquo15년)美퀄컴(31300명)臺MediaTek(12748명)韓실리콘웍스(437명)

SoC 부품

47

3 기업 분석

가 주요기업비교

(1) 해외기업

RF SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Qualcomm

(미국)

∙ 2G3G4G 이동통신용 통신칩셋의 RF Front-end부터 디지털 Backend까지 모든 솔루션 구축

∙ RF 송수신기및 PA를포함한MMMB(Multi-band Multi-mode) 단일칩셋솔루 션 제공Broadcom

(미국)

∙ 케이블모뎀을시작으로성장 후Wi-FI 솔루션업체로사업 확장∙ 80211 abgnacax Bluetooth NFC FM GPS등다중모드칩셋 위주로다양한제품군구축

∙ Avago사와 합병으로 FEM solution확보로규모의경제를통한 경쟁력확장Maxim

(미국)

∙ 아날로그 통합 솔류션 업체로써 전장국방미터링에너지 등의 다양한 산업분야에 서 아날로그IP 및 칩솔류션을제공함

Lattice

(미국)

∙ 80211ad RF Tranceiver IC를 개발하여 무선 기가비트 전송과 4K UHD 영상스트 리밍 전송가능

∙ 자회사인 SiBEAM은 80211ad 칩셋을이용하여WiGig용무선 USB30 솔류션개 발 완료RFaxis

(미국)

∙ CMOS 공정을 활용한 RF 프론트엔드 통합 IC 설계 기술 보유 WLANM2M블루 투스BLE등의 제품군으로 사업화 진행중 최근 사물인터넷용 Sub-GHz대역 CMOS RF 프론트엔드 칩셋

제품군을출시함

노르딕반도체

(노르웨이)∙ BLE42와 NFC를통합한 RF 칩셋출시

디스플레이 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Synaptics

(미국)

∙ 세계최고수준의디스플레이터치입력기술을보유한기업으로스마트폰 노트북등의 시장을중심으로독보적인솔루션을구축

Renesas

(일본)

∙ 소형에서대형까지디스플레이드라이버분야의시장을장악하고있으며 현재까지저온 디스플레이구동드라이버분야에서도가장앞서나가고있음

Novatek

(대만)∙ DDI 시장에서급성장하여삼성전자와함께선두권을형성

BOE

(중국)∙ 중국최대 디스플레이패널업체인 BOE는디스플레이 SoC 시장진출을선언

ST Micro ∙ 다양한디스플레이 SoC를제공하고있음

기술개발테마 현황분석

48

멀티미디어 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

MediaTek

(대만)

∙ DTV 수신칩 블루레이칩 등을세계멀티미디어반도체시장을주도하며 최근 3G4G 모바일 AP 와이파이칩셋등을 본격양산

Broadcom

(미국)

∙ DSP 및 비디오 코덱을 내장하고 개발 플랫폼이 잘 갖추어진 STB용 칩셋 등과 무선Connectivity Combo 칩셋등의멀티미디어보조 SoC 등을중심으로시장을확대

Google

Movidius

(미국)

∙ 스마트폰에영상 인식AR등의기능을지원하는 Google의 Project Tango를지원하기 위해서Movidius사에서영상 처리칩개발

Microsoft

(미국)

∙ 마이크로소프트社의홀로렌즈 (HoloLens) 솔루션에서 VRAR 기능강화를위하여 HPU (Holographic Processing Unit)을 개발

바이오의료 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Texas

Instruments

(미국)

∙ X-ray 반도체 ECGEEGEKG 측정 반도체 및 센서 인슐린 펌프용 반도체 심장관련 Pulse 측정용 반도체 블러드 시약검사기 및 모니터기용 시스템 반도체 초음파 스캐닝용 시스템 반도체

의료용무선통신 RF 반도체생산

∙ 임플란트를제외한모든분야에의료용시스템반도체및 RF 반도체를세계 선도∙ 의료디바이스세계최고기업인 GE에납품

Microsemi

(미국)

∙ 임플란트관련 의료반도체및 MICS-RF 반도체전문 기업으로임플란트디바이 스관련모든 반도체및연동시스템반도체를제공함

∙ 임플란트세계최고기업인Medtronic STJUDE BIOTRONIK에제공 임플란트MICS-RF 반도체부분 선도

센서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

STMicro

(스위스)

∙ 각속도 가속도 관성콤보(가속도각속도) 마이크로폰 압력 센서 등의 MEMS 센서 및 CIS 온도 근접 지자기등의 IC 센서와같은각종 가전용센서 생산

∙ 9축 모션센서및 엔진기술세계선도

SoC 부품

49

스토리지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

인텔Micron

(미국)

∙ 스토리지 SoC의 대표 제품인 SSD는 현재 삼성전자가 세계 시장의 40를 점유하는 1위 업체이나 미국의 인텔과 마이크론은 연합 전선을 구축하면서 3D Xpoint 메모리를 이용한 차세대

SSD를개발하는등삼성전자의아성에강력히도전하고 있음

Marvell

(미국)

∙ 마벨은 전통적으로 스토리지 SoC가 주력 제품군으로 매출의 절반 가까이를 차지하고 있으며SanDisk 등 다수업체에낸드플래시컨트롤러 SoC 공급

SMI

(대만)

∙ SMI는 모바일 스토리지 SoC 개발을 중심으로 성장하였으며 현재는 SSD 스토리지 SoC 분야의개발을활발하게진행중

자동차 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Renesas

(일본)

∙ 르네사스는 휴대전화와 자동차용 시스템반도체를 생산하고 특히 MCU 제조사 중에는 가장 큰기업중에 하나이며최근에는자동차반도체에역량을집중

∙ LCD 드라이버 RF 칩 혼성신호집적회로및칩기반 시스템Infineon

(독일)

∙ 자동차 산업 통신및범용반도체와시스템솔루션을제공∙ 고전압 차량용 반도체 기술 분야에서는 세계 최고 수준이며 자동차에 필요한 기능을 총망라하는차량용반도체의광범위한제품군을생산

NXP

(네덜란드)

∙ 호주의 코다 와이어리스와 협력하여 V2X 통신용 모뎀 RF 칩을 개발하였으며 미국 교통부에서추진하는 lsquo스마트시티챌린지rsquo에 V2X 기술의제공자로참여

∙ 아시아 미국및유럽의시범사업및단말기제조업체와의활발한공동개발진행중

전력에너지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Maxim

Integrated

(미국)

∙ 스마트폰 휴대단말기기 자동차 의료기기 지능형전력망 관련 PMIC 소형용 BMIC DDI 모터구동IC 중대형용 BMIC 및 SMPS 기술 주도

∙ 전력기술과아날로그기술을접목한통합전력에너지반도체기술보유Infineon

(독일)

∙ 자동차 산업 가전용등다양한분야의전력반도체생산∙ 전력반도체분야 세계 최고 수준이며 최초로 300mm 웨어퍼에서 전력 반도체를 생산하고 있으며 차세대 SiC 및 GaN 전력반도체연구에진행

Toshiba

(일본)∙ 지능형파워반도체소자 PMIC 모터드라이버등다양한전력반도체소자를생산

Mitsubishi

(일본)∙ 지능형파워반도체 thyristor IGBT 등 다양한전력반도체소자를생산

TI

(미국)

∙ 최근 수년간 여러 반도체 회사와의 MampA를 통하여 PMIC를 비롯한 다양한 파워 솔루션을 제공하고있음

Cree

(미국)

∙ 1200sim1700V 3sim60A급 SiC MOSFET을 양산중이며 1200V 100A300A 2in1 SiC MOSFET과 SiC-SBD 파워모듈을양산중임

기술개발테마 현황분석

50

통신방송 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Qualcomm

(미국)

∙ 2G3G4G 이동통신용통신칩셋 멀티미디어통합모바일 AP 반도체세계시장을주도∙ WiFi Bluetooth 등 Connectivity 솔루션을자사 AP 및 이동통신모뎀과함께 단일 칩화 하기위해 CSR을인수합병하는등 Connectivity 기술 확보에주력∙ 차량 인포테인먼트용 AP와 스마트시티를 위한 모뎀칩 라인업 드론시장을노린 중저가 AP인 스냅드래곤플라이트(3G+4G LTE 모뎀)등을출시함

∙ RF칩분야에대규모투자하여스마트폰보다한층더고도화한무선 연결성기술을확보하고자함

Broadcom

(미국)

∙ 케이블모뎀을시작으로성장 후Wi-FI 솔루션업체로사업 확장∙ 80211 abgnacax Bluetooth NFC FM GPS등다중모드칩셋 위주로다양한제품군구축

∙ 싱가포르 반도체 기업인 아바고테크널러지스에 인수합병됨(합병 존속법인명칭 브로드컴) rsquo15년반도체 업종 MampA 거래규모 중 사상 최대 이번 인수는 반도체 업 체 간 경쟁이 치열해지면서

아바고가규모의경제를추구하며매출을증대시키고신성장동력모멘텀을확보하기일환

∙ 디지털 방송의 표준은 2세대 (DVB-T2S2C2)에서 DVB-S2X로 확장되고 있으며 브로드컴에서는 DVB-S2X 칩제작완료함

NTT

∙ 4K HEVC LSI 칩을 개발하여 다른 FPGA 및 SW 방식의 인코더에 비해 소비전력과 프로세싱효율을 높이는데 성공 또한 MMT MPEG-4 ALS LDGM FEC 등을 같이 개발하여대역폭 전송

비용 Flexibility IP 전송의안정성등을향상

프로그래머블로직 (FPGA)

업체명 사업영역및 주요 내용

Xilinx

(미국)

∙ PLD 및 FPGA 분야세계 1위업체 (`15년기준 49)∙ 네트워크통신 컴퓨팅 분야의 전통적인 시장 이외 전력에너지반도체 분야 등으로 시장을 확대하고 있으며 기존 20n급 대비 2X-5X인 16nm FinFET 제품을 출시하여 5G LTE ADAS IoT

클라우드컴퓨팅시장공략

∙ Altera와 Intel의 합병으로 자극을 받은 Xilinx사는 IBM과 공동으로 FPGA기반 가 속 클라우드서비스를위한기술 협약을진행

Intel-Altera

(미국)

∙ FPGA를 포함하는 PLD시장의 세계2위 기업(lsquo15년기준 38)인 Altera社를 인텔 창사이래 최대액수를 투입한 합병을 통하여 차세대 서버에 소프트웨어를 장착한 하드웨어가속 기능과 IoT시장

대응을위한제품을위한기술확보로차세대먹거리확보

∙ PLD 및 FPGA 분야세계 2위업체 (`15년기준 38)

SoC 부품

51

프로세서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

인텔

(미국)

∙ 데스크탑 PC서버 등에 탑재되는프로세서 네트워크칩 그래픽 칩 플래시메모리등 고성능컴퓨팅관련 반도체세계 시장주도

ARM

(영국)

∙ 모바일 프로세서 그래픽 프로세서 온칩 인프라스트럭처 등 반도체 핵심 지적재산의 적극적인개발및대기업지원에의한시장주도

엔비디아

(미국)

∙ 인공지능 VR 멀티미디어 그래픽처리를위한 데스크탑 PD서버용 GPU 시장을주도하고있으며 모바일용 GPU로 시장확대추진

인공지능 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

NVIDIA

(미국)

∙ 초병렬뉴럴넷컴퓨팅을위하여매니코어구조의쉐이더(Shader) 구조인Maxwell 등을개발하여딥러닝 관련 연구자 및 학계 중심의 하드웨어 가속기 시장에 진입 및 Tegra-KAP 개발을 통한 이

동형인공지능임베디드시장을적극적으로공략

IBM

(미국)

∙ 현재 컴퓨터 동작 기술인 폰 노이만(von Neumann)구조와 다른 SNN(Spiking Neural Net) 구조의 뉴로모픽 칩을 개발하여 뉴로시냅틱 컴퓨퓨팅 기술 시각 청각 및 복합감각과 같은 인지 컴

퓨팅기술개발

HP

(미국)

∙ 기억과 스위칭을 기능을 가진 멤리스터(Memristor) 소자를 이용한 초고용량의 SSD 및 시냅스모사기능의시냅틱소자개발진행 중

인터페이스 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Lattice

(미국)

∙ HDMI 전문기업인 Silicon Image를인수하여 HDMI 솔루션제공 업체로성장∙ DTV 기업과협력하여다양한기능의 HDMI SoC 솔루션제공

Synopsys

(미국)

∙ 세계최대의 IP 기업으로인터페이스분야에서도가장높은 기술력을보임∙ 국내외대부분의반도체기업을고객사로확보하고있음

기술개발테마 현황분석

52

그래픽신호처리 SoC (GPU)

업체명 사업영역및 주요 내용

Intel

(미국)

∙ 높은데스크탑 PC서버 시장 점유율을가지는 자사 X86 프로세서칩 내부에내장 그래픽 IP를통합한 형태로 GPU를 구현 DiscreteIntegrated를 포함한 총 GPU 시장의 72의 높은 점유

율보유 고성능보다는 Volume이 높아Market Share가 높은 상황

ARM

(영국)

∙ 모바일프로세서코어뿐만아니라 GPU 코어도개발하여많은mobile application processor에탑재되고있음

∙ IP 판매에 주력하므로 자사의 Cortex CPU에 ARM Mali GPU를 통합하여 SoC IP 를 기반으로임베디드시장 공략 중 저전력모바일 GPU 시장에서그래픽뿐 아니 라 OpenCL등 GPGPU

기술을통해높은전력 효율을목표로함

NVIDIA

(미국)

∙ Discrete Graphics 시장에서기술 선도업체이며 고성능그래픽처리뿐아니라 CUDA 등 GPGPU 원천기술을 기반으로 VR 딥러닝 기반 인공지능 자율주행 자 동차 등 여러

분야에 걸쳐 GPU 응용 확산에 주력하고 있음 자사 Graphics와 동 일한 Core IP를 공유하는

NVIDIA Tegra 등의모바일제품으로 Portfolio 다각화 진행 중

∙ PC용 그래픽 가속카드 개발에서 시작하여 서버용 그래픽 가속기인 Tesla 시리즈 를 개발하여최근의대부분의데이터센터기반의인공지능시스템의주요부품으 로사용

AMD

(미국)

∙ Integrated GPU에 주력하는 인텔과 달리 Radeon 등 Discrete GPU 제품을 보유하 고 있어자사의 X86 CPU와 연계한 고성능 Heterogeneous System Architecture 를 통해 HPC 시장으

로 확장 중 AMD의 GPU는 NVIDIA대비 연산 성능 및 Memory 대역폭이 높아 특정

GPGPU어플리케이션에서선호도가있음

Qualcomm

(미국)

∙ IP에 집중하는 ARM과 달리 Qualcomm의 경우 CPU Modem GPU를 통합한 One-chipSolution (Snapdragon) 제품군이이점이있음 GPU Core부분은과거

ATI (현 AMD)의 소유였던 Adreno GPU를 Qualcomm이 인수하여 IP화 하였음 자율주행 자

동차제품군등 Connected Car 환경을위한 SoC 제품군을통해 관련 시장진출

∙ AMD의 모바일 GPU 기술을 인수하여 이를 기반으로 Snapdragon 시리즈에 탑재 되는 GPU인 Adreno를 자체 설계하여 사용하고 있으며 이러한 기반 기술을 바탕 으로 인공지능에 활용할

수있는 neural network 프로세서개발도진행하고있음

Imagination

Technology

(영국)

∙ 임베디드 그래픽 시장에서 Tile Based Rendering 등의 기술을 통해 타 제품 대비 성능 및 에너지등 이점이 있기 때문에많은 SoC에 채택되어주도적시장 점유율 을 보유하고있음 Apple

iPhone 시리즈를비롯하여모바일 GPU 시장에서가장 높은점유율확보

∙ Apple iPhone 전모델에탑재되는 GPU IP인 PowerVR을설계하고있으며 mobile application processor용 GPU에서는가장높은 시장점유율을확보하고있음

SoC 부품

53

(2) 국내기업

RF SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이앤씨테크 ∙ 모바일TV 지능형교통시스템(ITS)용협대역무선통신및Wi-Fi용 RF 칩 개발

라온텍 ∙ ISDBDVBATSC 등 모바일TV용 RF칩및 IEEE80211nac WLAN용 RF칩 개발

에프씨아이

∙ LTE-A 기지국용전력증폭기내재형 RF 칩 개발 진행중∙ DMB(한국형 T-DMB 일본 ISDB-T)용 RF튜너와 Demodulator를 SoC 형태로 개발하여Mobile TV IC 솔류션으로다양한전자제품에적용중

디스플레이 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘웍스∙ 애플 등에 공급되는 디스플레이 구동 IC 전문회사이지만 차량용 반도체 시장에 진출하여Accelerator Position Sensor 개발에성공

라온텍 ∙ VR AR 및 차량전장용디스플레이 HUD시장분야의핵심 uDisplay 패널 콘트롤 러 IC개발

아이에이∙ 영상 및 음성처리 프로세서 반도체 전문회사였으나 최근에는 자동차 전장 분야를 중심으로 사업을전개

멀티미디어 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

텔레칩스 ∙ CPU GPU 및 VPU를 내장한셋톱박스용및 자동차인포테인먼트용 SoC 등을 생 산

넥셀∙ 3D Graphic IP 기술을바탕으로모바일용 AP 솔루션 SoC를개발∙ CCTV 등의영상신호처리를위한보안용 SoC를개발

칩스앤미디어

∙ 멀티미디어 영상신호처리 IP(H264 HEVC 등) 등을 개발하여 TV 모바일에서 사 용되는 멀티미디어 SoC를 개발 기업에판매하고 있으며 최근 자동차 드론용 멀 티미디어 솔루션등으로 시

장확대추진

넥스트칩∙ 고화질 CCTV 지능형자동차 등을 위한 영상신호 처리 및 영상 인식 기능이 강화 된 멀티미디어 SoC를개발

기술개발테마 현황분석

54

바이오의료기기 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

삼성전자

∙ 바이오 프로세서 개발을 통하여 PPG ECG GSR 체온 체지방 등을 측정할 수 있 는single-chip solution을 개발

∙ 모바일헬쓰케어시장의솔루션으로적용분야확대에이티아이

∙ 바이오 자동화장비용 시스템 반도체 및 약물 토출기 판독기 줄기세포 관련 검사 장비 시스템반도체를개발

∙ 반도체광학검사장비회사에서바이오자동화장비관련신사업계척케이맥

∙ 실시간 PCR기술과 DNA 칩을융합해차세대분자진단기술과최적플랫폼개발 기술보유∙ 반도체기술을기반으로분자진단분야로확대

옵토레인

∙ 이미지센서 기술을 활용하여 PCR(polymerase chain reaction) machine을 개발하 여 바이오진단에활용할예정

∙ 혈액검사결과조기 도출을위한 바이오진단시스템개발∙ 반도체기술을기반으로바이오융합분야로확대

케이헬쓰웨어 ∙ 헬스케어전용 SoC를 개발하였으며 이를기반으로심전도검사기 손목형혈압계 등을개발중

센서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘화일

∙ 삼성전자(세계시장 점유율 3위)와 함께 국내 CIS 생산업체(lsquo12년 기준 세계시장 점유율 10위)로최근 SK하이닉스자회사로편입

∙ 이미지센싱기반바이오진단기기분야의신사업개척픽셀플러스

∙ 휴대폰카메라 자동차블랙박스 보안감시카메라 의료영상장비용도의 CIS 칩 및 구동칩을비롯한주변회로 SoC 설계기술보유

스토리지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

삼성전자∙ 낸드플래시 세계 1위 업체의 장점을 특화하여 SSD eMMC UFS 등 스토리지 시 스템과 SoC를동시에생산하고있으며 2014년기준 SSD 세계시장점유율 1위 업체

티엘아이

∙ 디스플레이드라이버용 TCON을주로생산하던 TLI는 lsquo13년 센서반도체사업 진 출에 이어 rsquo14년부터 모바일용 낸드플래시(eMMC) 컨트롤러 사업 착수하고 lsquo15년 부터 UFS 컨트롤러 기술 개

발

디에이아이오∙ 디에이아이오는 rsquo11년부터 모바일용 낸드플래시(eMMC) 컨트롤러 사업 착수하고 lsquo15년부터 양산시작

SoC 부품

55

자동차 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이에이

∙ 영상 및 음성처리 프로세서 반도체 기술을 바탕으로 영상전화기 DMB 광대역 통 신네트워크BcN 디지털초고속인터넷(IPLAN) 기술을확보

∙ 최근에는자동차전장분야를중심으로사업을전개넥스트칩 ∙ CCTV DVR 등으로구성되는영상보안시스템기술력을바탕으로차량용카메라 시장에진출

실리콘웍스∙ 애플 등에 공급는 디스플레이 구동 IC 기술력을 바탕으로 차량용 반도체 (AcceleratorPosition Sensor) 개발에성공

전력에너지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘마이터스∙ 노트북및 PC 등 중형디스플레이용 60V급 PMIC 기술보유∙ 모바일기기용 PMIC 및 AP용 대전류멀티 패이즈 PMIC 기술보유

아이에이

∙ 자동차용반도체전문기업아이에이가트리노테크놀로지와하이브론인수∙ 트리노테크놀로지는 600V 및 1200V급 IGBT 설계기술 보유 파운드리를 통한 전 력 전자소자생산

∙ 하이브론은자동차용 Power Steering Module을개발하여현대모비스에공급동부하이텍 ∙ BCD공정 (40~85V 및 700V) 보유 파운드리서비스제공

LS산전 ∙ Infineon과의 합작법인인 LS Power Semitech를통해 IGBT 지능형파워모듈공급

통신방송 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이앤씨테크 ∙ IampC는모바일방송수신 WiFi LTE 등 관련 SoC 개발

라온텍 ∙ ISDBDVBATSC 등 모바일TV수신칩및 IEEE80211nac WLAN용 모뎀 SoC 개발

AP위성통신 ∙ GMR-1 3G 규격의이동위성용 RF 및 모뎀칩셋 개발진행중

아이칩스 ∙ WAVEDSRC 단말용 RF 및 모뎀통합칩셋 개발진행중

에프씨아이∙ 모바일 TV 표준(ISDB-T)을 호환하는 RF 튜너 내장된 모바일 영상 SoC 칩을 개발하여 삼성LG소노교세라등의휴대폰업체에공급확대진행중

어보브반도체

∙ SK텔레콤과 공동으로 사물인터넷(IoT) 기기용 시스템온칩(SoC) 개발에 성공함 저전력 블루투스(BLE)와 MCU를 통합한 제품이며 내년 양산목표임 비콘 웨어러 블 기기등 다양한 제품에 탑재

예상

뉴라텍∙ 80211ah 기반 2Mbps급 저전력장거리 광역와이파이 칩셋을 국내 최초로 개발하여 사물인터넷시장에서 Zigbee와 Z-Wave등의무선통신방식과경쟁예상

시그마디자인스∙ 업계최초로 UHD TV HDR 칩셋양산 돌입 다양한 HDR 표준을지원하여우수한 UHD 시각경험제공함

기술개발테마 현황분석

56

프로세서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

어보브반도체∙ 모바일과 소형가전 TV 등 전자제품에 탑재되는 중저급 MCU를 성공적으로 양산 하고 있으며최근사물인터넷용MCU개발중

ADC ∙ ADC는자체 개발한 1632비트기반 CPU를기반으로각종 SoC 개발

인공지능 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

넥스트칩 ∙ 자동차비전인식하드웨어개발 및 뉴럴넷구조의가속기개발중

SK하이닉스 ∙ SK하이닉스는 HP사와 공동으로차세대메모리소자Memristor개발진행중

삼성전자∙ 연산기능의프로세서와기억에해당하는메모리기능합쳐진인공지능형반도체개발 추진하고 뉴로모픽시스템에대한연구를진행중

GPU

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘아츠∙ VR 및 실감 영상 구현에 필수적인 실시간 레이트레이싱 기술을 반도체 칩으로 개발하여 저전력MIMD 구조를개발

미루웨어∙ NVIDIA GPU 하드웨어 제품에 소프트웨어 솔루션을 통해 그래픽 HPC CUDA 솔루션을 구축하여제공

넥셀∙ 자체 GPU Core를 탑재한 SOC가천만개이상양산되었으며 현재도자체 GPU Core를사용한 SOC를개발하고있음

넥서스칩스∙ 자체 GPU Core를 개발한적이 있으나 상용화에실패하였고현재는더 이상 GPU 기술개발에대한투자는없는상태임

인터페이스 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

알파칩스 ∙ HDMI MHL DisplayPort 등의 인터페이스 IP와 관련 SoC

삼성전자 ∙ 시스템 LSI 사업부내에서 foundry 사업을위한인터페이스 IP 제공

LG전자 ∙ 자사의 DTV SoC를위한 HDMI IP를 일부개발하고있음

SoC 부품

57

국내중소기업사례

텔레칩스는자동차용 SoC processor 개발역량 보유 업체 아이에이는 자동차 시스템 통합 제어를 위한 핵심 반도체 개발 및 반도체용 칩 모듈 솔루션 등의분야에서강점보유

지니틱스는 System IC 전문 기업으로 Touch controller AF driver Moter driver IC 등 다양한반도체를개발양산

넥스트칩은영상보안시장에서필요로하는 반도체를개발해온 fabless 기업 픽셀플러스는 보안 자동차 메디컬 바이오 등 다양한분야에서 활용 가능한이미지센서를 전문으로연구개발하고생산하는 fabless 업체

실리콘알엔디는 CMOS IC RF 모듈 전문개발 업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)텔레칩스 114154 100889 229 66 10 351

(주)아이에이 77751 55964 -108 44 3 48

(주)지니틱스 33758 47413 -78 34 -10 82

(주)넥스트칩 63671 60989 -35 -02 3 202

(주)픽셀플러스 109697 73444 -309 -101 -9 181

(주)실리콘알엔디 154 714 536 89 8 178

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

58

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

해외선도기업의기술경쟁력

인텔 퀄컴 브로드컴 TI 등이 월등한원천기술보유하고시장표준 주도및고영업이익지속 일본은 르네사스 및 도요타의 자동차 반도체 그룹을 중심으로 ISO 26262 준수 반도체 설계 기술자동차용MCU 광학기반이미지처리기술 전력반도체등에서우수 원천기술보유

유럽은 IMEC 인피니온 STMicro 등을 중심으로 자동차 통신 등의 전통적 주력분야 뿐 아니라신규 응용분야에서활발한연구개발진행중

중국은미국 일본 유럽 업체의생산거점으로서기술도입및정부모기업의지원으로급성장중 대만은 TSMC 등 파운드리와 미디어텍 등 팹리스들이 긴밀한 협력관계를 형성하여 low-middleend 시장에서 저가의 차별화된 솔루션을 제공하고 있으며 멀티미디어 및 모바일 기기 솔루션을

중심으로시장확대 중

사물인터넷 빅데이터 자동차관련반도체신시장선점을위한 업계MampA 활발아바고테크놀로지스는브로드컴과 LSI인텔은알테라 NXP세미컨덕터는프리스케일인수퀄컴은 NXP세미컨덕터인수

인공지능 컴퓨팅 뉴럴넷 기술 관련 NVIDIA는 프로세서 코어와 256개의 Maxwell 코어를 집적한Tegra X1 등의 제품군을 내세워 저전력 고성능 뉴럴 넷 반도체를 개발하였으며 뉴로모픽 기술

관련하여 IBM은 인간 두뇌와 같은 원리로 동작하는 새로운 컴퓨팅 구조의 lsquo시냅스rsquo 칩 소자를

삼성전자의 28nm공정 기술로제작

- 얼굴인식 사람 이상의인식률 9915 달성발표(페이스북 2015)

- 사용자취향분석을통한콘텐츠및 광고추천 넷플릭스(Netflix) 아마존

- 자동통역 스카이프(Skype) 마이크로소프트

- 개인형음성비서 및 대화형교육서비스 애플시리 IBMWatson CogniDoll

(2) 국내업체동향

국내대기업현황

SiC 부품의 경우 삼성전자의 경우 모바일 AP CIS DDI를 생산하나 다른 분야에서는 아직 이렇다할 성과를 내지 못하고 있고 SK하이닉스 또한 제한적인 기술로 CIS PMIC 등 제한된 분야에만

진출하고있음

SoC 제작 서비스인 파운더리의 경우 첨단 제조기술을 확보하고 있는 삼성전자는 애플 퀄컴 등세계 유수의 기업을 중심으로 파운드리 서비스를 하며 선전하고 있으나 전문 파운드리인

동부하이텍의경우보유 공정과 IP 부족 제한된 Capa로 경쟁력이낮음

SoC 부품

59

팹리스 (설계전문중소기업) 현황

국내에는 스마트폰 DTV 자동차 등 시스템산업의 발달로 확실한 Captive Market이 존재하지만주요부품의국산화율은낮음

Multimedia SoC로 팹리스 업계를 대표하던 M C사 등은 스마트폰 시장의 대응 실패로하락추세이며 실리콘웍스 실리콘화일 아나패스등대기업협력및MampA 관련기업위주로성장

정부및민간투자현황

[정부 및 민간 [ SoC부품산업관련정부및민간 RampD 투자 현황 ]

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

SoC

공통기술

∙삼성전자는 10nm급 메모리 양산의 성공에 이어서 lsquo16년말 예정으로 성능향상(15)과 소모전력

(15)이 적은 10nm급 FinFET 공정개발 진행 및

7nm FinFET 공정 개발착수

∙LG전자는 모바일 AP 모뎀칩용 10nm FinFETAnalog IP 연구개발 중

∙IoT 웨어러블 CIS17) PLD 차량용 칩에 적용되는 20nm급 FD-SOI 공정 도입과적용으로원가절

감(18) 성능향상(15)

∙삼성전자 LG전자는 웨어러블 디바이스 IoT 제품을 위한 고성능 저전력외에 특화된 기술개발을 위

하여지속적인투자를진행중

∙중소중견기업은 세트기업과의 연계 및 자체제품의경쟁력확보를위한기술 고도화매진 중

∙IoT 웨어러블기기시장의급격한성장과중소중견기업의참여가가능한롱테일시장의기회를위한초저전력

저비용의반도체설계 및 핵심IP확보에

지속적인 RampD지원필요

∙다양한 응용분야와 격변하는 시장에 대응하기 위한 인프라 구축으로 지속적인 성장 신규

사업에대한 시장적기출시

∙공정 미세화와 더불어 발생하는 신뢰성 문제를 극복하기 위한 설계기술 확보를 위한 RampD

지원필요

∙무어의법칙이적용되지않는 현황에맞는틈새제품용 RampD

고주파

반도체

∙IampC 라온텍 등에서 DMB OneSeg 및 Wi-Fi용RF 칩 개발

∙58GHz 이상 무선 랜 및 77GHz 이상 레이더용RF 기술개발은 기술적 난이도가 높고 많은 투자가

필요하여개발하지못하고있는 실정

∙주파수 부족 해결 및 고속 전송속도 지원 등을 위해 60GHz 이상 대역에서의 무선통신 기술개발 추

세

∙향후사물인터넷 Always-Connected환경을대비하여 Connectivity 기술

및제품의중요성이지속적으로증대될

것으로예상되므로이를위한체계적인

RampD지원 필요

∙또한 고주파반도체의특성상우수한공정에서설계및검증할수 있는환경

구축필요

기술개발테마 현황분석

60

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

자동차

SoC

∙넥스트칩 아이에이 실리콘웍스 텔레칩스 등 국내기업들이 영상기반의 ADAS 및 인포테인먼트를

위한 기술 개발과 샤시(Chassis 브레이크 제어기

등)용 자동차반도체개발을진행중

∙샤시 등 기능안전성과 밀접한 관련을 가지는 부품에서는 ISO 26262를 적용한 기능안전성 기술개발

진행

∙파워트레인 샤시 등의 자동차 핵심 부품 SoC 기술 개발에 대한 투자를 최근 활발히 진행 중이며

CAN 컨트롤러 등 자동차 인터페이스 커넥티드 카

를 위한 V2X 통신 관련원천기술개발에도투자

∙ISO 26262 2nd Edition 개정 작업이 ISO TC22SC32WG8을중심으

로활발히이루어지면서국내중소기업

에서의자체대응에한계가있어 정부

주도로전장시스템기능안전성을가지

는자동차 SoC 관련 국제표준화에적

극적으로대응필요

∙자동차 분야 혁신의 주체가 완성차업체에서전장시스템 부품업체로 넘어가고 있는 상황에

서 자율주행과 능동안전기술 관련 정부투자를

통해신산업육성가능

전력

에너지

반도체

∙실리콘마이터스는 디스플레이용 뿐만 아니라 모바일용 PMIC 시장에도성공적으로진출

∙아이에이는 트리노테크놀로지와 하이브론을 인수하여파워반도체소자시장에진출

∙지능형전력망 백색가전 자동차용 100sim900V급및 1200V이상 전력에너지반도체 기술개발에 대한

투자취약

∙화합물 기반 전력에너지 반도체 기술 개발에 대한투자취약

∙에너지 효율 향상 회로설계기술 분야에 정부투자지원필요

∙100sim900V급 자동차 백색가전및1200V이상급수송기기(전철 선박 등)

분야를위한 전력에너지반도체(화합물

소자포함) 기술 개발을위한 정부투자

필요

∙산자부와부산시공동으로신산업창출파워반도체상용화사업추진중

통신방

송

SoC

∙이동통신의 기능과 성능이 급증함에 따라 국내 대기업 외에는 통신반도체에 규모 있는 투자가 이루

어지지않음

∙중소 팹리스는 모바일방송 수신 칩 WiFi 칩ZigBee BLE 칩 등에투자를진행하고있음

∙Wi-Fi기술은 와이기그(60GHz) 슈퍼와이파이

(Sub-1GHz)등무선기가비트전송기술로진화중

∙ 방송을 위한 4K UHD급 HEVC 코덱은 국내 대기업 및 팹리스 업체 중심으로 개발 중이며 4K급

디코더는 이미 양산 중이나 인코더와 통합된 코덱

개발은극히 초기단계

∙ 삼성은 MPEG기반미디어전송기술인MMT기술을활용하여 8K 디지털방송서비스인슈퍼하이비젼

시험방송개시할예정

∙향후사물인터넷(IoT)용반도체시장규모가확대됨에따라 사물통신(사물인

터넷) 및 재난안전서비스를대비하여

각종 Connectivity 솔루션이필요할

것으로예상되므로정부RampD투자를

통해핵심요소기술을확보필요

∙이동통신분야에서는 4G LTE 서비스한계를넘어 1Gbps급모바일서비스

제공을위한 밀리미터파기반의광대역

이동통신원천기술확보해야함

∙기가급 Wi-Fi 기술(80211acad)역시스마트폰 TV PC 등 가전단말 간

초고화질 초고용량데이터전송을위

한 근거리무선 통신기술로관련시장

이확대될것으로예상되므로정부 투

자가필요함

∙UHDTV의 관심이 높아지면서 4K 이상의 초고화질영상에대한 압축복원 방식에대한 이

슈가크게증가

SoC 부품

61

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

디스플레

이

SoC

∙차세대 Display로써 VR AR HUD분야의핵심 마이크로디스플레이(uDisplay)장치개발중

∙삼성전자 실리콘웍스 TLI 등에서 LCD LED 등디스플레이구동칩을 활발히개발

∙가전 및 모바일용 4K8K 시대가 확산되면서 터치햅틱기술을융합한디스플레이구동칩개발

∙4K8K Display지원을위한핵심요소기술로 HDMI30 eDP MIPI 인터페이스에 필요한 IP개발이 활

발히진행

∙알파칩스는 최근에 MHL기술을 확장하여 HDMIMIPI등 다양한인터페이스 IP 및 칩 개발진행

∙고해상도디스플레이에대한시장요구가증대됨에따라융합기능저전력고

속 TFT 디스플레이구동칩및인터페

이스칩개발에대한 RampD 지원필요

∙uDisplay에대한 VR AR HUD18)시장 요구증대에따라 LCoS uOLED

및 uDisplay영상보정 기술에대한

RampD지원필요

∙업체별 OLED 구동방식에 대응할 수 있는 구동 칩 개발모델수립필요

∙플렉시블디스플레이용초저전력멀티플렉싱구동칩개발

∙세계 최고수준의 디스플레이 패널 기술을 뒷받침할 수 있는 관련기업의 기반기술 강화 필

요

멀티미디

어

SoC

∙국내 대기업은 UHD급 DTV 및 듀얼 카메라VR지원 스마트폰 신호처리 칩 기술을 보유하고 있으

며스마트가전기기칩도 활발히개발

∙팹리스기업은감시카메라 스마트가전등기존시장뿐만 아니라 자동차 드론등 새로운 시장의 멀티미

디어솔루션개척

∙프리미엄급 뿐 아니라 수입에 의존하는보급형저가형 DTV칩개발역량강화

필요

∙최근 중국의 급성장세를 감안하여 정부의 팹리스칩리스기업성장지원필요

∙VRAR 고해상도처리 영상인식기능 지원등고부가가치기술 개발을위

한 정부지원필요

바이오

의료기기

SoC

∙삼성은 생체신호 수집 및 처리 기능을 갖는 바이오프로세서개발

∙일부 중소중견기업에서 헬스케어 및 의료기기 상용화개발에적극투자

∙제약업체의 의료기기 분야 진출과 이동통신사와대형병원과의 헬스케어 합작회사 설립에 따른 관련

RampD투자 증가

∙민간 RampD투자가시스템위주이므로바이오의료기기분야부가가치신제품

개발에필수적인핵심부품기술개발에

정부지원필요

센서반도

체

∙삼성전자 SK하이닉스가 CMOS 이미지 센서(CIS) 개발에대규모투자

∙CIS 등 일부 센서 RampD 투자에 집중되어 있으며MEMS 센서 및 ROIC 칩과 같은 핵심요소기술 개

발 투자는취약한실정임

∙다양한센서반도체와함께MEMS 센서 및 ROIC 칩 기술개발에정부지원

강화필요

스토리지

SoC

∙삼성전자 SK하이닉스가 낸드플래시 메모리 고부가가치제품으로 SSD eMMC UFS를집중 육성

∙삼성전자가 48층 TLC 3D VNAND 기반 SSD를출시하는 등 기술을 선도하고 있으며 TLi The

AIO 등 국내 팹리스 기업들의 기술개발도 활발히

진행중

∙삼성전자 SK하이닉스는 인텔이 발표한 lsquo3D크로스포인트rsquo메모리 기술과 같은 차세대 비휘발성 메모리

로 ReRAM개발중

∙플래시기반스토리지 SoC는모바일뿐아니라데스크탑 데이터센터 기타

IT기기시장에서고성장이기대되며향

후 PRAM 등 차세대 비휘발성 메모리와 융합

형스토리지기술개발에대한

정부차원의 RampD지원 필요

기술개발테마 현황분석

62

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

프로세서

SoC

∙프로세서 코어를 적용한 제품을 개발하는 중견중소업체를중심으로한국형프로세서응용사업추진

∙시스템반도체2010 사업에서 개발된 프로세서 기술이 상용화되어 있으나 동작 주파수는 수백 MHz

급이며 소프트웨어 및 HW 성능 개선을 위한 추가

투자필요

∙삼성전자도 ARM 아키텍처 라이센스 확보를 통해독자 개발한 커스텀 CPU 코어인 몽구스

(Mongoose)를최신스마트폰에적용하여상용화

∙프로세서코어는전자제품의두뇌로서작용하며제품의기술적차별화를위한

핵심요소기술일뿐만아니라제품의가격

경쟁력을결정하는주요요소로서정부

RampD투자를통해국내 산업경쟁력을

확보해야함

∙국내의중견중소업체들에서개발하던소형 저가의제품뿐만아니라중형

AP에 이르기까지 2015년부터거의 모

든 제품에초소형코어및중형의코어

들이집적되는상황이나해외의고가

프로세서코어의도입이여의치않은

상황이므로국가적인지원필요

∙중저급의국산프로세서코어의보급확산을위하여 정부 RampD를 통해 ldquo한

국형 CPU 코어 상용화rdquo 사업진행중

∙초저전력 고성능의차세대 CPU 코어원천기술인 NTV (Near Threshold

Voltage) 및 PIM (Processor in

Memory) 기술개발 지원중

인공지능

반도체

∙최근의 인공지능 연구는 DNN(Deep Neural Net)과 SNN(Spiking Neural Net)등의 뉴럴넷 (Neural

Net)과 뉴런자체의 소자수준 모델링을 위한 뉴로모

픽기술로분류됨

∙뉴럴넷 기술은 인공지능 알고리즘과 밀접한 연관이 있으며 초병렬 아키텍처 멀티코어 또는 매니코

어(gt100개 코어이상)프로세서로구성

∙뉴로모픽 기술은 뉴런 및 시냅스의 기능을 모사하는소자(Device) 설계기술로서현재는연구수준

∙삼성전자 SK하이닉스는 차세대 반도체산업으로연산기능의 프로세서와 기억에 해당하는 메모리기

능합쳐진인공지능형반도체개발 추진

∙SK하이닉스는 HP사와 공동으로 Memristor개발진행 삼성전자는 뉴로모픽 시스템에 대한 연구를

진행

∙대학에서는 산발적인 뇌신경계 시냅스 모사 연구뉴로모픽 컴퓨팅 소자칩 인지시스템 기술개발을

진행하고있음

∙인공지능관련산업 발전방향을인공지능알고리즘 인공지능컴퓨팅뉴럴

넷반도체 그리고뉴로모픽기술로분

류하여진행하여야함

∙인공지능 컴퓨팅 뉴럴넷 반도체 기술은 초병렬구조의퍼셉트론반도체를멀티

코어 AP에집적한형태이며단기간에

산업구조의혁신을가져올기술이므로

정부의직접적인투자 필요

∙뉴로모픽기술관련하여정부는최근뇌신경계정보처리원리모사컴퓨터

개발을중점연구후보분야로선정 시

냅스모방소자개발에투자진행

SoC 부품

63

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

GPU

∙최근 빅데이터 처리 가상현실 딥러닝 자율 주행등 높은 데이터 연산 처리 능력에 대한 수요가 증

가하면서 GPU가 High-Performance Computing

(HPC) 분야에서널리 활용되고있음

∙2016년 4월에 개최된 NVIDIA GPUTechnology Conference (GTC)에서 차세대 파스

칼 아키텍처 기반 Tesla P100 GPU를 공개하였고

향후 GPU가 활용될 수 있는 인공지능 로봇공학

엔터테인먼트등의 산업을주요 세션으로소개함

∙Mobile AP 분야에서강점을보이고있는 ARM은Mali GPU의 개발을 통해 GPU 시장에 진출하였

고 Qualcomm 역시 AMD 모바일그래픽사업부를

인수하여 Adreno Mobile GPU를 생산함으로써

GPU 시장에뛰어듦

∙국내에서는 유일하게 넥셀이 자체 GPU 개발 및상용화를지속하고있음

∙Nvidia의 Tesla 구조기반의 GPU 기술은인공지능 시스템의연산을담당

하는데이터센터의핵심 부품에현재

널리사용되고있으며 향후에는그수

요가더폭발적으로증가할것이확실

함

∙Intel의 Xeon PHi 와 같은슈퍼컴퓨터의연산 co-processor 역시 GPU

와 유사한기술을바탕으로설계되고

상용화된기술임

∙국내범용 GPU 설계기술은극소수의중소기업에의해서시도되고상용화되

었으나매출 규모는미미함

∙국내 GPU 설계 기술수준의한계를극복함과 동시에 가파르게 성장하고 있는 세

계 GPU 시장에진입하기위해서

는 HPC 시스템의원천기술인 GPU

관련 RampD 분야에지속적인지원 및

투자필요

Security

∙코드의 안전한 실행을 하드웨어적으로 보장하는보안 아키텍쳐인 TEE (Trusted Execution

Environment) 를 기반으로보안 솔루션을개발

∙ARM TrustZone이나 Intel SGX 등에서는 TEE가구현되어 있으나 국산의 경우 TEE를 위한 하드웨

어지원이전무한상황

∙IoT 시장을 겨냥하여 프로세서 외부에

TPM(Trusted Platform Module) 같은 제한적 보

안모듈을 부착하여 SoC 형태로 구현된 보안 플랫

폼은존재

∙네오와인 라닉스 이더블유비엠 등 국내 팹리스를중심으로보안 IP 및 SoC 기술 개발진행중

∙외산 업체들이 장악한 고성능 프로세서들과는달리 경량 임베디드프로세서

에특화된보안 아키텍처연구는전세

계적으로아직초기단계이므로 경량

보안아키텍처가내장된국산프로세서

개발을위한 지원이필요

∙IoT웨어러블제품에서보안 IP 및SoC 기술의활용도가매우 높을것으

로보이며 특히 암호화및사용자인

증 등의응용을위한보안솔루션개발

을위한적극적인노력필요

인터페이

스

SoC

∙최근 인터페이스 기술은 단독 칩보다는 AP 응용칩등에필수 IP로사용되고있다

∙알파칩스는 최근에 MHL기술을 확장하여 HDMIMIPI등 다양한인터페이스 IP 및 칩 개발진행

∙삼성전자는 일부 인터페이스 IP를 자체 확보하고있으나 선진 외국 기업에 비해 기술 수준이 높지

않음

∙스마트파이가 HDMI 전문 기업으로 창업하여 활동하다가 2015년 알파칩스와 합병하여 인터페이스

IP를국내외고객사에제공하고있음

∙인터페이스 기술은 SoC 가 요구하는 다양한IP를 개발할 수 있는 인프라와 최신 사양의 IP

를 빠른 기간내에 개발할 수 있도록 투자 진

행하여야함

∙인공지능 big data cloud computing 등의새로운 컴퓨팅 환경에서 대용량 데이터를 빠

르게 전송할수 있는 초고속 인터페이스 기술

에대한투자필요

∙디스플레이의해상도가 UHD이상으로진화함에따라 HDMI 표준 21이

2016년하반기또는 2017년상반기

에발표될것으로예상되므로이에 대

한 RampD투자 필요

기술개발테마 현황분석

64

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

SoC 부품에 SW융합기능이강화된지능형반도체의대두

지능형반도체는 스마트카 사물인터넷(IoT) 웨어러블 디바이스 등의 스마트 기기가 지능형 서비스를제공할수 있도록하는 소프트웨어(SW)와시스템반도체(SoC System on Chip)의 융합기술의미

지능형반도체는주요 3대응용분야에적용진행

스마트인지제어반도체- 지능형 시스템의 인지 및 제어에 사용되는 소프트웨어 SoC 기술로 최근 머신러닝(Machine

Learning)기술을 기반으로 한 성과들이 발표되고 IT 업계의 주목을 받고 있는 분야임 세계 최초

집적화된 형태의 뉴로모픽 칩이 IBM에 의해 발표된 이후 전 세계적으로 지능형 반도체 기술개발

경쟁촉발

스마트통신반도체- 스마트 통신을 구현하기 위한 다양한 커넥티비티 SoC 기술로 5G와 같은 차세대 이동통신 스마트

운송 스마트재난안전서비스등고속 데이터통신기능의기반

초고속컴퓨팅반도체- 초고속 연산처리가 가능한 지능형 반도체 소프트웨어 SoC 기술로 사물인터넷 빅데이터 스마트

로봇등제품 구현에사용되는필수기반 부품

국내지능형반도체시장현황

국내지능형반도체시장현황- 국내 시스템 반도체 시장은 2014년 글로벌 시장점유율 38를 기록해 글로벌 5위 수준을

기록함 2020년까지시장점유율 10를목표로관련분야 육성 추진중

- 한국반도체산업협회는총 3단계에걸쳐 지능형반도체사업을추진중

- 정부는 국가적 미래수요 대응을 위해 lsquo미래성장동력 종합 실천계획rsquo을 발표하고 지능형

반도체를포함하는 lsquo19대 미래성장동력rsquo 분야로선정

국내지능형반도체기술개발의주요잇슈

국내 팹리스 기업은 선진 기업들에 비해 자본의 규모 기술의 원천성 상품화 및 마케팅 역량등에서 상대적으로 열악하며 산업생태계 또한 취약함 생태계에 대한 근본적인 개선은 따라서 이들

중소업체의 생존에 매우 중요하나 어느 정도의 시간이 필요함 따라서 산업생태계 인프라의

지속적인 개선과 함께 무엇보다 기업 간 인수middot합병(MampA) 활성화를 유도할 금융 세제 등 제도적

장치가시굽히요구되고있음

SoC 제품의 초기개발 비용이 계속 증가하고 있어 자금 핵심 IP 우수 설계 인력 확보에 어려움을겪는 중소 팹리스업체 입장에선 제품개발에 필수적인 설계 Tool IP등을 공유하고 유통채널 등을

협업하는등 SoC 부품산업인프라구축이요구됨

SoC 부품

65

지능화 서비스화 플랫폼화 친환경화 등의 메가트렌드와 기술경쟁력 시장성을 고려한 향후

10년간의미래산업에선제적진입을위한유력 SoC 제품발굴

[ 차세대반도체산업 유망제품 ]

SoC 제품 주요시장 고려사항

인공지능반도체

개요지능형자동차 스마트폰 스마트워치 등에 인공지능을 구현하기

위해필요한반도체

선정사유

- 구글 알파고 무인자동차 등 인공지능을구현한 시스템 시장 확

산

- 국내에는인공지능구현에필요한반도체제품부재

- 자동차 스마트폰 스마트워치 등 기술개발 테마의 지능화를 통

해 세계 1위 수준경쟁력확보

주요기업기관(국내)ETRI 네이버 한국과학기술원

(해외)AMD GE Google Intel IBM

IoT웨어러블반도체

개요IoT웨어러블제품의배터리사용시간연장을위한 저전력반도체

부품

선정사유

- 전세계적으로 IoT웨어러블제품 시장의급성장추세

- 해당제품에필요한핵심부품은대부분수입에의존

- 1회 충전으로제품사용시간을 5배이상개선

주요기업기관(국내)어보브반도체

(해외)Intel MediaTek Inc Qualcomm STMicro TI

차량용반도체

개요

스마트자동차 구현에 필요한 각종 센서 Actuator MCU 등을

포함한 다양한 반도체 부품으로 향후 급성장이 예상되는 분야임

특히 자율주행 자동차와 전기자동차 등은 반도체 부품을 통한 제

품 차별화 경량화 지능화 등을 모색하고 있으며 핵심 차량용

반도체부품 및 모듈개발

선정사유

- 국내에는지능형자동차에필요한반도체제품부재

- 자율주행 자동차 전기 자동차 등 차세대 자동차의반도체 부품

수요급증예상

- 자동차전장화에따른차별화핵심요소기술로등장

주요기업기관(국내)LG전자 넥스트칩 엠텍비젼 텔레칩스 ETRI

(해외)Infineon Nvidia Qualcomm Renesas Bosch

기술개발테마 현황분석

66

SoC 제품 주요시장 고려사항

지능형메모리

스토리지반도체

개요

과거 메모리 반도체는 단품 위주의 시장을 형성하였으나 최근

SSD UFS SCM 등 메모리 응용 제품의 시장이 급격하게 성장

메모리응용제품구동에핵심적인시스템반도체및 SW개발

선정사유

- 메모리를이용한지능형스토리지시장의급성장

- DRAM NAND 용량 증가 및 가격 하락으로 다양한 응용사례

도출

- 차세대 IT 응용제품의핵심부품

주요기업기관(국내)삼성전자 SK하이닉스

(해외)Intel Micron Technology SanDisk

SoC 부품생태계

플랫폼

개요

시스템반도체 협력지원 플랫폼을구축하여국가 기술개발테마를

위한 설계자산 (반도체IP)을 개발확보하고 파운드리에 Porting

및 팹리스활용지원 팹리스기업의시제품공동제작을지원

선정사유

- 국내 팹리스는 초기 개발비에 대한 부담 및 위험증가로 신규

창업이급감하고창의적아이디어의실현에한계

- 국내 IP 신뢰성 파운드리 보유여부 등을 이유로 해외 IP에 대

한의존도가높고 이로인한로얄티유출로가격경쟁력악화

- 파운드리-팹리스 연계를 통하여 기술개발 테마에 요구되는 국산

IP를 확보하고 공동 시제품제작 지원 등을 통하여 팹리스 기업의

설계경쟁력강화

주요기업기관(국내)반도체설계재산유통센터 ETRI SW-SoC Center

(해외)MOSIS National Chip Implementation Center TSMC

Connectivity 반도체

개요IoT웨어러블 제품들 간 유기적 데이터 통신을 내장한 통합 프로

세서제품

선정사유

- 인터넷을통한 데이터공유는 IoT웨어러블제품의핵심 기능

- 원칩(One-chip)으로 구현되는 제품들의 경쟁력 강화를 위해서

는통신기능이강화된부품개발이필수적

- 5G LPWA 등 차세대 통신 표준을 지원함으로써 통신속도 10

배향상 전송거리최대 20Km달성

주요기업기관

(국내)뉴라텍 어보브반도체

(해외)Broadcom HiSilicon MediaTek ualcomm

STMicroelectro

SoC 부품

67

SoC 제품 주요시장 고려사항

전력에너지반도체

개요

GaN SiC MOSEFT 기반에 파워 IC 및 전력반도체가 융합된 열

특성 향상 도 강화 고전압고전류 가능 및 스위칭 손실 최소화

등이 가능한고효율력에너지반도체및 모니터링모듈개발

선정사유

고효율을 위한 파워 반도체 기술 개발에 선진국의 투자가 이루어

지고 있는 상황으로 SiC 및 GaN기반 전기자동차 관련된 상용화

된 차량반도체가 증가하고 있으며 이에 대한 국내 기술 확보와

자립이 요구되는 기술로 파워 IC와 전력반도체가 융합된 IPM 통

합모듈 기술이요구됨

주요기업기관(국내)동운아나텍 실리콘마이터스 실리콘웍스

(해외)Maxim Qualcomm STMicro TI

출처한국산업기술진흥원 2017

기술개발테마 현황분석

68

나 특허동향분석

SoC 부품특허상 주요기술

주요기술

SoC 부품은 디지털 회로 설계 기술에 인공지능 SoC 설계 기술 인공지능 SoC 응용 기술이 있고이종 반도체 집적 기술은 지능형 메모리 코어 기술 메모리 스토리지 연동 기술 디바이스간의

유기적 연계를 위한 connectivity 반도체 기술로 분류되며 통신용 SoC 기술은 IoT 저전력 SoC

기술 웨어러블 SoC 기술 자율주행을 위한 통합 SoC 기술 저전력 SoC 플랫폼 IP 연계 기술로

구분됨

분류 요소기술 설명

디지털

회로설계

인공지능 SoC 설계 기술 디바이스의인공지능화를구현할수 있는 SoC 설계기술

인공지능 SoC 응용 인공지능디바이스로의 SoC 응용설계기술

이종

반도체

집적

지능형메모리코어기술모바일기기및 스마트기기등이동통신단말에사용되는지능형

메모리SoC 기술

메모리스토리지연동기술 SoC 내부에메모리를내장하는기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술SoC 내부에메모리를내장하는기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술 IoT 디바이스의저전력화를구현할수 있는 SoC 기술

웨어러블 SoC 기술 웨어러블디스플레이에지원가능한유연 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술차량 선박 항공등다양한분야에서응용할수 있도록광대역

네트워크를지원할수있는 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계와이파이 비콘등저전력을지원하는근거리무선통신

Connectivity 기술

SoC 부품

69

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

SoC 부품의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의 특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

디지털회로설계인공지능 SoC 설계기술

3 193 1 14 211인공지능 SoC 응용

이종반도체집적

지능형메모리코어기술

10 401 4 30 445메모리스토리지연동 기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술

9 413 8 46 476웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

합계 22 1007 13 90 1132

국가별 요소기술별 특허동향에서 디지털 회로 설계 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음

이종 반도체 집적 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

통신용 SoC 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본이 상대적으로 적은출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

디지털

회로설계

인공지능 SoC 설계기술

sect Applesect Intelsect Qualcomm

sect 대기업중심sect Qualcomm NXP 등

인공지능 SoC 응용

이종

반도체

집적

지능형메모리코어 기술

sect Intelsect Qualcommsect Apple

sect 대기업중심sect Qualcomm TAIWANSEMICONDUCTOR

한양대학교등

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용

SoC

IoT 저전력 SoC 기술

sect Intelsect Qualcommsect Apple

sect 대기업중심sect Qualcomm IDTEurope NXP 등

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발테마 현황분석

70

디지털회로설계기술분야주요출원인동향

디지털 회로 설계 기술분야는 Apple이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 IntelQualcomm 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있는것으로나타남

이종반도체집적기술분야주요출원인동향

이종 반도체 집적 기술분야는 Intel이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Qualcomm Apple 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이 주류를 이루고 있는

것으로나타남

통신용 SoC 기술분야주요출원인동향

통신용 SoC 기술분야는 Intel이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 QualcommApple 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있는것으로나타남

SoC 부품분야의주요경쟁기술및 공백기술

SoC 부품 분야의 주요 경쟁기술은 이종 반도체 집적 기술과 통신용 SoC 기술이고 상대적인

공백기술은디지털회로설계기술로나타남

SoC 부품 분야에서 가장 경쟁이치열한 분야는통신용 SoC 기술이고디지털 회로 설계 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

디지털회로설계인공지능 SoC 설계 기술 인공지능 SoC 응용

이종반도체집적

지능형메모리코어기술

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

SoC 부품

71

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 글로벌 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이

추진되고있는것으로나타남

경쟁이 치열한 이종 반도체 집적 기술분야는 대기업을 중심으로 Qualcomm TAIWANSEMICONDUCTOR 등에서 보안 IP 시스템 인 패키징 기반 보안 반도체칩 기술 프로세서 RAM

NVM 인베디드메모리기술 등을연구개발하고있음

가장 경쟁이 치열한 통신용 SoC 기술분야도 대기업을 중심으로 Qualcomm IDT Europe NXP등에서 SoC ARM 기반 휴대용 PC 모바일 기기 등을 위한 이동통신 SoC 기술 무선 주파수 간섭

저감을위한무선통신 SoC 기술등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

SoC 부품분야의상대적인공백기술분야는디지털회로설계관련기술로나타남

SoC부품분야는차량용통신시스템차세대이동통신시스템등에유용하게사용될수있음 SoC 부품은 소수의 반도체 제조업체가 최종 수요자이고 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로대기업중심으로연구개발및 투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 디지털 회로 설계 분야 등 일부 기술 및 핵심 부품 공정 소재 등을연구개발한다면최종수요자인반도체생산업체에납품할수있는 가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 디지털 회로 설계 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 이종 반도체 집적 회로 기술은 한양대학교 등과 공동으로 연구개발을 추진하는 것을우선적으로고려해볼수있을 것으로판단됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

디지털회로

설계

인공지능 SoC 설계 기술 sect 모놀리식 3D집적회로설계기술

sect SoC아키텍처를이용하여집적회로설계기술인공지능 SoC 응용

이종반도체

집적

지능형메모리코어기술

sect 보안 IP시스템인패키징기반보안반도체칩기술

sect 프로세서 RAM NVM인베디드메모리기술

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술sect SoC ARM 기반 휴대용 PC 모바일 기기 등을 위한

이동통신 SoC기술

sect 무선주파수간섭저감을위한무선통신 SoC기술

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발테마 현황분석

72

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

SoC 부품기술분야주요연구개발기관

기관 연구내용

전자부품연구원

초고속 광 인터커넥트용 광소자 일체형 SoC 기술 다채널 라

이다(LiDAR) 센서 BLDC모토홀센서오차보정 광-융합 SoC

등 로봇 및 메카트로닉스 부품 기술 일상생활용 환경센서 및

리빙케어

한국전자통신연구원휴대 이동 통신용 RFIC 무선랜 RFIC IoT 통신용 RFIC 자동

차용레이다등집적회로기술 얼굴인식기술

한국과학기술연구원 DNPU (Deep Neural network Processing Unit)

한국과학기술원 무선딥러닝기술 적용한마취 심도모니터링측정기

삼성전자

AI 고화질 변환기술(8K QLED TV에 적용) Exynos 9810

ISOCELL 이미지센서 10나노 2세대 핀펫 공정(10LP Low

Power Plus) 기반 SoC제품양산

엘지전자ADAS 카메라 LCD 계기판 등 자율주행 및 편의장치 올레드

리어램프등라이팅솔루션

[ SoC 부품 기술 분야주요 연구개발기관 ]

나 연구개발인력

한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원 등에서 주로 연구개발을 진행하고

있으며삼성 하이닉스반도체등의대기업을중심으로연구개발인력이주도함

기관 연구부서

전자부품연구원 융합시스템연구본부(SoC플랫폼연구센터)

한국전자통신연구원 서울 SW-SoC융합 Ramp BD센터

한국과학기술연구원 차세대반도체연구소

한국과학기술원 전기전자공학과

[ SoC 부품 기술 분야주요 연구개발기관 ]

SoC 부품

73

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원이있음

(2) 이전기술에대한세부내용

한국전자통신연구원 shy 딥러닝기반조명 표정 포즈변환에강인한얼굴인식기술

영상 내에서 얼굴을 검출하고 분석해 신원을 인식하는 기술 일반 CCTV카메라부터 저가의 USB카메라환경에적용할수 있음

조명 표정 포즈 변화에 99 이상 인식하는성능 지능형가전 로봇 서비스 지능형영상보안서비스에적용가능 침입자를 감시하고 도어락이나 ATM 이동통신에 접목할 수 있음 개인정보보안과 전자상거래지능형완구에도들어감

[얼굴인식기술개요]

전자부품연구원 shy 초고속광인터커넥트용광소자일체형 SoC기술

인터넷 데이터량의 폭발적인 증가로 광연결 기술이 기존 기간망에서 컨슈머 영역까지 확대되면서광전모듈 및 능동형 광케이블의 핵심부품인 광소자와 구동회로를 집적화하여 성능과 가격경쟁력을

향상시킬기술이필요

기존에 개별부품으로 제작되던 광소자와 구동회로를 칩-레벨로 집적화하여 기존 연결부분에서의성능저하를막고가격경쟁력을향상시켜초고속광인터커넥트제품에적용할수 있는 SoC기술

기간망및 데이터센터 광 네트워크 방송장비인터커넥트분야에활용

기술개발테마 현황분석

74

초고화질 디지털 영상 및 가전 분야(메디컬 디스플레이 옥외 대형 디스플레이 HD CCTV디지털사이니지등)에활용

차량내 네트워크 선박내네트워크및우주 항공 군사 분야등에 활용

전자부품연구원 shy 다채널라이다(LiDAR) 센서

고출력펄스레이저가목표물에반사돼돌아오는시간을측정 3차원 공간 정보를획득하는기술 렌즈광학계일체형으로구조가단순한반면에 200m의넓은 탐지거리를소화 자율주행차 첨단 운전자 지원시스템(ADAS)용 안전센서 지형 맵핑용 드론 등 레이저를 이용한다양한분야에적용할수 있어 활용도가높은기술

[ 차량용라이다센서 ]

한국과학기술원 shy DNPU (Deep Neural network Processing Unit)

휴대폰이나로봇 드론 등에서인공지능(AI) 시스템을구현하는반도체칩 에너지표율이알파고에사용된칩보다 4배 높음 DNPU 칩을넣은 로봇은주인을알아보고 이미지를텍스트로찍어낼수 있음

SoC 부품

75

출저 정보통신기술진흥센터

[ DNPU 칩의 모습 ]

출저 정보통신기술진흥센터

[ DNPU 칩을장착한로봇 ]

기술개발테마 현황분석

76

한국과학기술원 shy 무선딥러닝기숙적용한마취심도모니터링측정기

전기및 전자공학과유회준교수 연구팀이개발마취 심도 모니터링측정기 환자 이마에 접착한 패치를 통해 무선으로 신호를 받음 패치에는 신호를 정밀 제어하는 반도체칩이 내장되어있음

초소형근적외선분광센서를활용해성별 나이 등에관계없이정밀하게신호측정 다중 신호를 이용하기 때문에 수술 중 전기 잡음을 유발하는 전기 소작기나 삽관 사용 중에도 신호왜곡없이 마취 심도의측정이가능

기존 기기로는 측정이 불가능했던 케타민 등의 약물도 마취 심도를 측정할 수 있어 의료 분야에서응용가능할것으로전망

[KAIST가개발한마취심도 모니터링측정기센서 모식도]

SoC 부품

77

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ SoC 부품 분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

system-on-c

hip vehicle4~8

1 Vehicle measurement apparatus having a system-on-a-chip

device and a sensor

2 VEHICLE MEASUREMENT APPARATUS HAVING A

SYSTEM-ON-A-CHIP DEVICE A SENSOR AND A WIRELESS

ADAPTE

클러스터

02

system chip

automotive4~7

1 A multichip automotive radar system a radar chip for such as

system and a method of operating such a system

[ SoC 부품 분야주요 키워드및관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

78

2 APPARATUS FOR DISTRIBUTING BUS TRAFFIC OF MULTIPLE

CAMERA INPUTS OF AUTOMOTIVE SYSTEM ON CHIP AND

AUTOMOTIVE SYSTEM ON CHIP USING THE SAME

클러스터

03

system chip

motor6~8

1 Steering lock having chip communicating with electronic

system of a motor vehicle

2 VEHICLE MEASUREMENT APPARATUS HAVING A

SYSTEM-ON-A-CHIP DEVICE A SENSOR AND A WIRELESS

ADAPTER

클러스터

04

system chip

car control4~7

1 Methods and apparatus for automatic fault detection

2 Hierarchical sensor network for a grouped set of packages

being shipped using elements of a wireless node network

클러스터

05

system chip

car GPS4~7

1 Parameter-based navigation by a lumen traveling device

2 Autonomous transport navigation to a shipping location using

elements of a wireles node network

3 Contextual based adaptive adjustment of node power level in

a wireless node network

클러스터

06

system chip

car ESC5

1 METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING PROBABILISTIC

CONTEXT AWRENESS OF A MOBILE DEVICE USER USING A

SINGLE SENSOR ANDORMULTI-SENSOR DATA FUSION

2 Circuit and method for controlling charge injection in radio

frequency switches

클러스터

07

system chip

car EPS5

1 Augmenting ADAS features of a vehicle with image processing

support in on-board vehicle platform

2 WIRELESS PAIRING AND TRACKING SYSTEM FOR LOCATING

LOST ITEMS

클러스터

08

system chip

car video4

1 Portable digital video camera configured for remote image

acquisition control and viewing

2 Hard disk drive method for operating the same and

computer system having the same

클러스터

09

system chip

car audio4~7

1 System-in packages

2 Method for determining the quality of a quantity of

properties to be employed for verifying and specifying circuits

클러스터

10

system chip

car etc4~7

1 METHOD AND SYSTEM FOR A PERSONAL NETWORK

2 PSOC architecture

SoC 부품

79

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

표준규격

고신뢰성반도체설계생산기술 전문가추천

이종반도체집적 기술특허논문클러스터링

기술수요

ECU설계

저전력임베디드 CPU 설계기술특허논문클러스터링

전문가추천 기술수요

임베디드프로그램자동차 OS 기술특허논문클러스터링

전문가추천

센서및구동회로

센서설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

구동회로 설계기술 특허논문클러스터링

저전압아날로그회로설계 기술 특허논문클러스터링

친환경자동차구동 제어기술 특허논문클러스터링

기능구동 제어기술 특허논문클러스터링

고전압고전류회로설계 기술특허논문클러스터링

전문가추천

엔진제어 ECU 기술 특허논문클러스터링

기능제어 ECU 기술 특허논문클러스터링

통신회로

고속 CAN FD transceiver 설계기술 전문가추천

차량내 통신회로설계 기술 특허논문클러스터링

차량외 통신회로설계 기술 특허논문클러스터링

다중센서네트워크기술특허논문클러스터링

기술수요

IoT 센서신호처리기술특허논문클러스터링

기술수요

운전자지원 및

자율주행회로

영상인식회로설계 기술특허논문클러스터링

전문가추천 기술수요

자율주행제어 회로설계기술 전문가추천

레이더관련 회로설계기술 전문가추천

[ SoC 부품분야 핵심요소기술 ]

기술개발테마 현황분석

80

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

인공지능 인공지능 SoC 설계 및 응용기술

SoC 반도체는일반반도체에비해높은 신뢰성

을요구하므로이러한고신뢰성을가지는반도체제

품을설계생산하는기술

IoT웨어러블

반도체

IoT 초저전력 SoC 기술입력 정보를 사용하여 각종 장치에 제어 명령을 내리

는 CPU를저전력으로설계하는기술

웨어러블 SoC 기술효율적인 웨어러블 디스이스 적용 기술과 다양한 상

황을실시간으로처리할있는 OS를설계하는기술

메모리스토리지

반도체

지능형메모리코어기술고전압고전류가 필요한 부분에서 동작할 수 있는 핵

심 메모리회로 설계기술

메모리스토리지연동 기술메모리에 관련된 다양한 정보 (온도 습도 속도 압

력 광 등)를입력받는 스토리지를설계하는기술

차량용반도체 자율주행을위한 통합 SoC 기술

늘어나는데이터전송 요구량을대처하기위해

15Mbits까지가능한 CAN FD(flexible datarate)가

최근에제시되어서 이러한고속의 CAN FD에맞춰

데이터를송수신할수 있는 transceiver를 설계하는

기술

SoC 플랫폼 저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

물체 인식 기술을 이용하여 차선 인식 보행자 인식

차량 인식 등을 수행하는 영상 인식 가능하게 하는

고유 IP 설계하는기술

Connectivity

반도체

디바이스간의유기적연계를위한

Connectivity 반도체기술

영상인식회로에서인식된정보에기반하여자율주

행을수행하도록제어하는기술

[ SoC 부품분야 핵심요소기술 ]

SoC 부품

81

나 SoC 부품기술로드맵

기술개발테마 현황분석

82

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

인공지능

반도체

인공지능 SoC 설계

기술설계완성도 70이상 80이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

인공지능 SoC 응용

응용

어플리케이션

완성도

30이상 70이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

IoT

웨어러블

반도체

IoT 초저전력 SoC

기술기술완성도 30이상 70이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

웨어러블 SoC 기술 기술완성도 70이상 80이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

차량용

반도체

자율주행을위한

통합 SoC 기술

통합기술

완성도70이상 80이상 99이상

자율주행을

위한 SoC 기술

개발

메모리

스토리지

반도체

지능형메모리코어

기술

코어기술

완성도30이상 70이상 99이상

스토리지기술

개발

메모리스토리지

연동기술

스토리지연동

기술 완성도40이상 60이상 80이상

스토리지기술

개발

SoC

플랫폼

저전력 SoC 플랫폼

IP 연계플랫폼기술 30이상 70이상 99이상

플랫폼기술

개발

Connectivity

반도체

디바이스간유기적

연계를위한

Connectivity

반도체기술

Connectivity

정확도50이상 70이상 90이상 연계기술개발

SoC 부품

83

라 핵심요소기술심층분석

인공지능 SoC 설계 기술

기술개발

필요성 디바이스의인공지능화를구현할수 있는 SoC 설계 기술개발이필요함

기술개발전략

고성능 코어와 저성능 코어를 혼용함으로써 전력 소모를 감소시켜 모바일 플랫폼에서효율적인컴퓨팅을구현

AI 성능을 제공하는 이기종 컴퓨팅을 적절한 크기의 칩에 설계할 수 있는시스템온칩(SoC) 개발

SoC 아키텍처를이용하여집적회로 설계 기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온 칩 (SOC) 설계구조및방법 IBM

2 지능형시스템온칩설계 방법및장치 한국전자통신연구원

3 ＳｏＣ설계 검증을위한 방법및장치 어드밴티스트

4 반도체집적회로의블록배치및 전력배선설계방법 엔타시스

5시스템온칩설계를위한하드웨어소프트웨어스케쥴링방법

및이기능을실현하는기록매체한국전자통신연구원

6 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

7 핵심요소기술피치정렬을갖는 SOC 설계 Qulcomm

8시스템온 칩 시스템온 칩을포함하는전자장치 및 시스템

온 칩의설계방법삼성전자

9탭리스스탠다드셀을 포함하는시스템-온-칩의 설계방법

설계시스템및 시스템-온-칩삼성전자

적용가능분야 인공지능

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

84

인공지능 SoC 응용 기술

기술개발

필요성

인공지능 처리를 위한 고속 연산기술이 요구되는 인공지능 디바이스로의 SoC 응용설계기술 개발이필요함

기술개발전략

고성능 코어와 저성능 코어를 혼용함으로써 전력 소모를 감소시켜 모바일 플랫폼에서효율적인컴퓨팅을구현

실시간 인공지능 처리를 위한 고속 연산기술과 차세대 메모리 기술을 하나로 집적한인공지능 SoC 부품 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온 칩 (SOC) 설계구조및방법 IBM

2 지능형시스템온칩설계 방법및장치 한국전자통신연구원

3 ＳｏＣ설계 검증을위한 방법및장치 어드밴티스트

4 반도체집적회로의블록배치및 전력배선설계방법 엔타시스

5시스템온칩설계를위한하드웨어소프트웨어스케쥴링방법

및이기능을실현하는기록매체한국전자통신연구원

6 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

7 핵심요소기술피치정렬을갖는 SOC 설계 Qulcomm

8시스템온 칩 시스템온 칩을포함하는전자장치 및 시스템

온 칩의설계방법삼성전자

9탭리스스탠다드셀을 포함하는시스템-온-칩의 설계방법

설계시스템및 시스템-온-칩삼성전자

적용가능분야 인공지능

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

85

IoT 초저전력 SoC 기술

기술개발

필요성

차세대 IoT 칩 설계에 있어서 초전력과 고성능을 동시에 요구받고 있어서 IoT디바이스의초저전력화를구현할수 있는 SoC 기술 개발이필요함

기술개발전략 강력한 온보드 프로세서 등을 통해 매우 짧은 시간 안에 프로토콜 및 애플리케이션프로세싱 작업을 완료할 수 있도록 함으로 짧은 시간 안에 슬립 모드로 진입함으로써

전력소모를절감하는기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 재구성가능한시스템온 칩 (주)나오플러스

2 시스템온칩(SOC) 및 시스템을위한 저전력디버그아키텍처 인텔

3애플리케이션프로세서 시스템온 칩 및 이를포함하는

컴퓨팅장치삼성전자

4 애플리케이션프로세서와시스템온칩 삼성전자

5 시스템온칩 이의작동방법 및 이를포함하는장치 삼성전자

적용가능분야

저전력블루투스기기 웨어러블 기기 리테일비콘(Beacon) 무선도어 잠금장치 스마트 리모컨 산업 및의료모니터등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

86

웨어러블 SoC 기술

기술개발

필요성

저전력 고성능 소형 플렉서블 등 웨어러블 디바이스에서 요구되는 특성의 웨어러블디스바이스에대한지원가능한유연한 SoC 기술 개발이필요함

기술개발전략 웨어러블 디바이스에서 요구되는 초전력 SoC 설계 기술 플렉서블 SoC 설계 기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

2 심전도센서 칩 시스템온 칩과 웨어러블기기 삼성전자

3 시스템온칩(SOC) 및 시스템을위한 저전력디버그아키텍처 인텔

4워크로드를이용하여전력을제어할수있는 시스템온칩

이의 작동방법 및 이를포함하는컴퓨팅장치삼성전자

5풀 핸드세이크를지원하는시스템온칩및 이를포함하는모바일

장치삼성전자

6 전력상태제어기능을구비한웨어러블장치 인텔

7손목근육들의움직임들에상응하는사용자입력을처리할수

있는애플리케이션프로세서와이를 포함하는장치들삼성전자

8프로그래머블멀티모달생체신호처리모듈및이를 이용한

헬스케어플랫폼계명대학교

적용가능분야

자율주행자동차 속도감시및사물인식카메라 자동조립장치 물체 포지셔닝크레인 로봇등자동화장비 진단치료에필요한의료용센서시스템

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 인텔 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

87

자율주행을위한통합 SoC 기술

기술개발

필요성

차량 선박 항공 등 다양한 분야에서 응용할 수 있도록 광대역 네트워크를 지원할 수있는 SoC 기술개발이필요함

기술개발전략 차량 선박 항공 등 다양한 분야에서 사용될 수 있으며 광대역 데이터를 전송하는동시에 저전력 소모가 필요한 디지털 통신에 사용할 수 있는 SoC 설계 기술 및 SoC

부품개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1

양측파대역을차동출력 비교기들을통해상보적신호를

분리하고ＲＳ래치로복구할클럭의지터를제거하는생체

이식용저전력비동기식위상편이복조 회로

인하대학교

2아날로그글리치제거회로를사용한생체이식용저전력

비동기식위상편이 복조회로인하대학교

3 다중모드라디오들을갖춘초저전력감지플랫폼

유니버시티오브

버지니아페이턴트

파운데이션

4 ＴＣＰＩＰ패킷-중심와이어리스전송 시스템아키텍처 말리부네트웍스

5개인화된리소스들을온디맨드로브로드밴드네트워크를통해

소비자디바이스애플리케이션들로제공포스월미디어

6일반적인재입력예측 텍스트입력 소프트웨어컴포넌트를갖는

콘텍스트-종속예측및학습포스월미디어

적용가능분야 자율주행자동차

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

88

지능형메모리코어기술

기술개발

필요성

최근 시장이 급증하고 있는 웨어러블 스마트 기기 모바일 기기 등 이동통신 단말에사용되는지능형메모리 SoC 기술개발이필요함

기술개발전략

휴대용 이동통신기기에 적용되는 SoC 부품으로 스마트폰middot태블릿 등 차세대이동통신기기에 필수적으로 내장되어 유무선 데이터통신을 포함(방송통신

융합부품)하는 기능을 지원하며 동영상middot멀티미디어 콘텐츠 웹 콘텐츠 등의 다양한

데이터서비스를지원할수있는 지능형메모리 SoC 설계 기술및 SoC 부품개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 이동통신시스템에서방송수신장치 및 방법 삼성전자

2 고속무선통신모뎀에서외부장치에저장된펌웨어실행방법 전자부품연구원

3블록암호를적용한무선통신용모뎀칩및이를 구비한

무선통신모뎀전자부품연구원

4수신장치 송신장치 난수시드 값취득방법 및 무선통신

시스템파나소닉

5 아우터루프송신전력제어방법및무선 통신장치 파나소닉

6 송신전력제어 방법및무선통신설비 파나소닉

적용가능분야 휴대용이동통신기기 스마트폰 태블릿 PC 등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

89

메모리스토리지연동기술

기술개발

필요성

인공지능(AI) 자율주행 자동차 분야에서 기존보다 성능이 대폭 향상된 칩을 원하는데 기존 칩에 임베디드메모리를탑재할수 있는 SoC 내부에메모리를내장하는기술

개발이필요함

기술개발전략

더욱 강력한 성능의 메모리를 시스템온칩(SoC) 안에 내장하는 기술을 확대할필요성이 대두되어 시스템 반도체 내부에서 연산 속도 가속화를 지원하는 임베디드

메모리기술 개발

저항에 따른 전압의 세기에 따라 온오프 상태로 변화하는 물질을 이용한 차세대메모리반도체기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1프로그램가능한자체테스트가통합된내장메모리장치및

시스템과그의자가 복구방법한국전자통신연구원

2 내장형메모리를갖는시스템온칩반도체장치 (주)다빛다인

3 시스템온칩의 내장메모리테스트장치 엘지전자

4내장형설정가능 논리어레이를위한비휘발성메모리부

회로내설정구조마이크로닉스

5프로세서에내장된메모리를관리하는방법및장치와그

장치를탑재한시스템온 칩삼성전자

6비휘발성메모리소자가내장된단일칩데이터처리장치및

그동작 방법삼성전자

적용가능분야 인동지능(AI) 자율주행자동차등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

기술개발테마 현황분석

90

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발

필요성

사물인터넷(IoT) 시장의 급격한 성장과 더불어 홈 자동화 스마트기기 노령인구급증에 따른 헬스케어기기 등 소형 장비 수요 급증 등으로 기인하여 와이파이 비콘

등 저전력을지원하는근거리무선통신 Connectivity 기술 개발이필요함

기술개발전략

사물인터넷 환경에서 사용되는 센서류 등 많은 수의 장비들이 소형의 저가 장비라는점에서많은 비용추가되지않는정도에서의근거리무선통신 Connectivity 기술 개발

사물인터넷 환경의 다수 소형 장비들은 배터리 에너지 하베스팅 기술 등의전원공급원을 채택하기 때문에 저전력을 지원하는 근거리 무선통신 Connectivity

기술 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 삽입가능한양방향무선 신경기록및자극의장치및방법

샌디에고스테이트

유니버시티리써치

파운데이션

2 화상형성장치 ＳｏＣ유닛및그구동 방법 삼성전자

3DRAM메모리시스템에서절전 정적이미지디스플레이

리프레시를제공하기위한시스템및 방법퀄컴

4 시스템온칩의절전을위한효율적인하드웨어적제어방법 삼성전자

5 다중모드라디오들을갖춘초저전력감지플랫폼

유니버시티오브

버지니아페이턴트

파운데이션

6 무선LAN시스템에있어서저전력스캐닝방법 및 장치 엘지전자

7 휴대용데이터취득및관리 시스템과그 관련장치및방법유나이티드파셀

서비스오브아메리카

8 전력효율적로케이션통지 인텔

적용가능분야 사물인터넷(IoT)

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

SoC 부품

91

디바이스간의유기적연계를위한 connectivity 반도체기술

기술개발

필요성

사물인터넷(IoT) 시장의 급격한성장에 따른 정보 보안 개인정보보호 IoT 정보 보안등에 관련된 정보 보호 빅데이터 보안 고신뢰성을 지원할 수 있는 SoC 기술 개발이

필요함

기술개발전략

디바이스마다 고유의 아이디(ID)와 암호화된 펌웨어 이미지를 생성해 하드웨어 기반의불법 복제 방지 하드웨어 기반 안전 부팅으로 해킹이나 임의 조작에 의해 서명되지

않은 코드의 유입이나 위middot변조 차단 펌웨어 및 데이터의 암호화와 전자 서명 수행

가능등보안 SoC 기술 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1장치의시스템온 칩의보안모듈로의복수의액세스를

관리하기위한디바이스제말토에스에이

2보안통신방법 이를수행하는시스템온 칩 및 이를포함하는

모바일시스템삼성전자

3 시스템온칩및그것의보안디버깅방법 삼성전자

4 모바일단말을이용한 2채널사용자인증방법 (주)케이스마텍

5 보안기능을가지는 SoC 및 SoC의보안방법 (주)이더블유비엠

6 스토리지디바이스보조 인라인암호화및암호해독 퀄컴

7 보안펌웨어업데이트기법 마이크로소프트

8시스템온칩상에보안 엘리먼트컴포넌트들의일부를

통합하기위한 방법들및장치들퀄컴

적용가능분야 사물인터넷(IoT)

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

기술개발테마현황분석

전력반도체소자

전력반도체소자

정의및 범위

전력반도체는 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 및 전력제어 등을 수행하는 데 사용되는반도체 및 부품인 가운데 차세대 전력반도체는 기존 Si기반의 반도체 소자 외에

WBG(화합물반도체) 물질(SiC GaN 인공다이아몬드) 기반의 소자로 제작하는 것으로 열특성 향상

속도강화 고전압고전류가능및스위칭손실최소화등이가능한전력반도체

전력반도체기술은생산하기위한반도체소자 재료 및 부품 공정 장비기술을포함정부지원정책

정부는 4차산업혁명에 선제적으로 대응하고 주력사업을 고도화할 수 있도록 제4차 소재부품발전계획을추진하는가운데 이와 관련하여 lsquo25년까지 미래첨단 新소재부품 100대 유망 기술을

개발

전력반도체는 다양한 분야에 연관 응용되고 있으며 모바일 기기의 증가와 전기자동차 개발과 맞물려적용범위가확대되고있는추세

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)유연한산업구조

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(정책)산업지원정책수립

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)제조패러다임의변화

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)생산지원인프라부족

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

소형화middot저가격화 소재 다변화등의 기술을접목하여제품개발로시장 대응 산업기기 태양전지 전기차철도등파워 일렉트로닉스분야시장에대응

핵심요소기술로드맵

전력반도체소자

97

1 개요

가 정의및 필요성

전력반도체소자는 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 및 전력제어 관리 등을 수행 하는

반도체

전력반도체의 기술에는 크게 회로설계기술 소자기술 (전력신소재기술 소자 설계 및 구현 기술) 및모듈 패키징 기술 등이 있으며 각 기술은 시스템과 구조설계 혹은 공정방법에 따라 다양한 기술로

구분

전력을 사용하는 모든 기기에서 전원 또는 배터리로부터 공급되는 전력을 자동차 조명 노트북스마트폰 등 다양한 시스템이 필요로 하는 전압과 전류 수준으로 변환하고 시스템 전체의 전력을

관리하는역할을수행

전력반도체는 에너지를 제어하기위하여 전력공급 장치나 전력변환 장치에 탑재되며 전력용파워스위칭소자와제어 IC로 구성되며 전력을시스템에맞게배분하는제어변환기능이핵심

전력을조절전달하는단순한기능에서에너지효율 제고 및 시스템안정성으로영역이확장 전력반도체는 일반반도체에 비해 고내압화 고신뢰성화 고주파수화 등이 요구되어 모바일기기컴퓨팅 통신 가전 노트북 자동차 등의 응용분야를 포함하여 최근 고속 스위칭 전력손실 최소화

등이 필수적인 신재생대체 에너지 전기자동차 HVDC ESS 분산전원 등에 탑재되어 에너지 제어

및 절감에기여

회로설계기술 소자기술 모듈패키징기술

[ 전력반도체기술 ]

회로설계기술은주로전력 IC(집적회로)를설계하여개별소자를컨트롤하는역할을포함하여

인덕터 커패시터 트랜스포머사양이매우중요한설계요소

다이오드 트랜지스터 저항 콘덴서등과 같은많은 회로소자가하나의실리콘결정의기판에집적 각종 Driver IC로 구성되며 다수의 개별소자와 전자부품들을 칩 내에 집적하여 효율적인 컨트롤을위한설계를연구하며 전력 스위칭소자의동작 주파수와전력제어관리방식이필수적

시스템에 맞게 전력을 배분하는 제어기능과 전력변환 기능 배터리 보호회로(PTC) 기능전원소스(배터리 전원 등) 모니터 및 관리기능 다양한 출력전원 공급기능 등이 단일 칩으로

통합되게하는전력관리반도체회로기술 Power Management IC (PMIC)로 연계

PMIC는 애플리케이션에 공급되는 전압을 단일칩화하여 부피를 효율적으로 경감하여 비용 절감의효과를 얻을 수 있으며 모바일 기기 등의 배터리에 핵심부품으로 자리매김하고 있으며 발열

기술개발테마 현황분석

98

문제와노이즈 간섭등의 문제로전력손실을최소로할수있는 회로 기술개발이중요

소자기술이란개별소자 즉 디바이스 또는 Discrete이라 불리는 반도체 소자를 전력 변환 및

전력제어등에효율적으로사용하기위해제작하는기술

정류작용을 하는 정류소자와 On-Off 동작을 수행할 수 있는 스위치소자로 분류 되며 전력트랜지스터의 분류로는 전력 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 바이폴라

트랜지스터 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)등 이 있음

전력 다이오드는 정방향으로 전류가 흐르고 역방향으로는 전류의 흐름이 억제되는 구조이며 다른종류의전력반도체소자와달리고 전류를이송 가능

전력반도체소자(Power Device)는 전력 장치용 반도체 소자로 다양한 응용분야에서 수요가증가하고 있는 추세이며 전통적으로 전력 MOSFET 소자는 전력이 소용량이고 스위칭 속도가 빠른

응용분야에 사용되며 IGBT 소자는 중용량 스위칭 속도가 중간인 응용분야에 사용되나 전력

신소재인고에너지갭화합물을사용하여이에대한개선이이루어지고있는중

고에너지갭 전력신소재인 실리콘카바이드(SiC) 반도체와 질화 갈륨(GaN) 반도체 등은 실리콘에비해 물질 특성이 우수해 약 8배 높은 전압을 견딜 수 있고 전류는 100배까지 흘릴 수 있음

특히 Si과 같은 IV-IV족 화합물인 SiC의 경우 열전도성이 매우 뛰어나며 성숙된 웨이퍼 기술로

인하여 기존의 DMOS(double-Diffused Metal Oxide Semiconductor) 구조의 장점을 적용하여

LDMOS VDMOS TDMOS에 상응 하는 소자와 NPT IGBT도 구현이 가능하여 큰 주목을 받으며

활용되는추세

모듈 패키징 기술이란 웨이퍼수준에서 제작된 개별소자들을 세라믹이나 플라스틱의 단일

Package내에구현하거나적층하여성능을향상시키는기술

전력반도체 모듈의 신뢰성을 높이고 안정적인 동작을 위하여 보호회로와 컨트롤용 파워 IC 등을추가로집적하여하나의 Package로 제작

모듈패키징 기술의 개발은 고신뢰성 전력반도체 기술이 필요한 친환경 절전형 HEV용 고속고효율배터리 팩과 배터리 관리 전력반도체 회로기술 모터 구동에 필요한 고전압대전류 파워 스위칭

소자 및 파워 스위칭구동회로등이내장된파워모듈의구현에필수적으로요구

미국 일본 유럽의 업체는 이미 차세대용 HEV PHEV EV 태양광용의 고압 대전류용의 산업전력 스위치 및 파워 모듈을 대량 생산하고 있으며 최근 모듈의 집적도를 높이면서 동시에 높은

신뢰성을 확보하고 모듈이 적용되는 제품들은 더 축소되어 사용하기 편리하도록 기술개발이

이루어지고있는중

lt그림gt 자동차 유형

전력반도체소자

99

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

기술개발

테마분류 세부기술

전력반도체

회로설계

저전압아날로그

회로설계

bull저전압동작전력스케일링(Power Scaling) 기술

bull스케일링가능한파라미터요소고려

bull모듈소자전력IC 솔루션

bull 저전압 동작 전력 스케일링(power scaling) SNR확보

설계기술

bull아날로그-디지털변환 ADC 설계기술

bull주파수및 이득특성개선 설계기술

고전압고전류

반도체설계

bull소자-회로 연계설계기술

bull차세대전력소자및 시스템산업 Eco-system 구축

bull소비전력 조절기술

전력변환 회로

설계

bull인버터컨버터회로설계

bull열방출및 전력변환최적화위한시뮬레이션

소자제작

화합물기반

전력반도체소자

기술

bullWBG전력신소재기반의소자 기술확보

bull Ron 온저항최적화설계및제작기술

bull미세패턴 증착기술

bull Doping 농도조절기술

bull접합계면 식각기술

bull열특성 스위칭특성최적화기술

bull고전압대전류적용가능한기술확보

반도체소자에피

성장기술

bull SiC GaN 등WBG물질 성장조건확립

bull이종동종성장기술

bull결함제어 기술

모듈패키징

모듈제조공정

기술

bull 고온 환경에서 안정적인 동작을 위한 고온용 모듈재료

및공정기술개발

bull Contact저항 최소화를 위한 metal 구조 및 열처리 조

건확보를통한 Ohmic 특성향상 기술

bull저항손실감소를위한Multi-metal 구조안정화기술

소자모듈 기술

bull PKG모듈 기술확보

bull고내압대전류및 고신뢰성설계기술확립

bull전기적저항최소화및 기존 Al wire 피로수명개선

bull방열효과극대화를위한재료 및 공정개발

소자회로 기술

bull 모듈패키징 기술 신뢰성 및 안정적 동작 확보를 위한

구동및보호용 IC 내장 기술

bull고속저손실소자를적용한회로설계기술

bull스위칭속도향상및전력손실최소화기술

bull모듈내회로 최적화및열방출최적화기술

[ 전력반도체기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

100

(2) 공급망관점

기술개발

테마분류 세부제품및 분야

전력반도체

반도체소자기판 4인치 6인치 8인치

반도체소자에피기판 에피품질 에피 두께

전력반도체소자특성 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 전력제어

전력반도체소자응용제품 IT 가전 자동차 산업용

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

전력반도체소자

101

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

전력반도체 산업은 다품종을 소량으로 생산하는 특성과 함께 연계된 설계-소자-모듈 기술의

확보와함께 높은신뢰성과내구성이요구되므로진입장벽이높은편

사용전압 효율성 신뢰성 향상 등을 목적으로 설계middot제조middot모듈middot적용이 일체형으로 개발되며 기업들의니즈에 맞게 다양한 시스템에 적용되는 특성이 있고 미국 유럽 일본등지의 대다수 선진 기업들도

대부분수직계열화된구조보유

단일 제품으로 큰 시장을 점유하기 어려워 폭넓은 다양한 포트폴리오가 요구되며 설계middot모듈

기술을바탕으로수요자니즈별제품스펙을조절하여출시하는것이중요

전력반도체가손상될경우 제품 작동에 필요한전력공급자체가 중단되므로 높은신뢰성과내구성이요구되므로 새로이시장에진입하기가쉽지않음

한편 전력반도체는 아날로그반도체 특성과 함께 다품종 소량생산이 요구되는 분야임에 따라 중소중견기업의성장이충분히경쟁력을가질수있음

전력반도체 산업은 에너지 절약 그린에너지 전력 효율화의 추세에 따라 세계적으로 급성장

중

한편 높은 기술 진입장벽을 뛰어넘을 수 있는 투자와 노력이 국내에서는 본격적으로 이루어지지못하고 있으나 전력반도체 특성상 다품종 소량생산이 필요한 분야로써 중소중견 기업의 성장이

충분히가능한산업

글로벌 전력반도체 공급업체의 경우 중소중견기업의 팹리스형태에서 출발하여 대기업

IDM수준으로성장한사례 있음

국내 중소 중견기업은 전력반도체에 핵심인 기술력 및 전력부품 가격경쟁력이 취약함으로

상대적경쟁력이열세

유럽 미국 일본 등의 국가에서는 경쟁력있는 전력반도체 기반 기술(IC 소자 모듈 패키징)을보유하고있으나국내기업의기술수준은선진국대비 약 70이하에불과한상황

지능형 모듈에 사용되는 전력 IC는 외부 기업체에는 제공되지 않고 자체 모듈인 보호회로 등의경쟁력 확보에 이용되는 경우가 많으며 선진 공급업체는 구동용 전력IC 솔루션을 자체 보유하고

있어 SiP 소자단품 모듈 패키징등에 최적화된기술을확보하며제공중

한편World Premier Material 사업(산업부) 신형연구용원자로사업(미래부) 국가나노팹사업(부처간융합사업)등의소재및기반구축사업과연계하여전략적인추진을통해시너지창출가능

전력반도체 산업의 성장이 지속적으로 전망되는 현 시점에서 메모리 반도체에 이어

반도체강국으로재도약및 신산업창출이필요한적기

기술개발테마 현황분석

102

전력반도체는 대부분의 전기전자 기기의 핵심 부품으로써 관련 산업에서 상당한 파급효과를 지니고있음

세계적으로 성장 가능성이 유망한 시스템반도체 분야도 메모리 반도체 분야에서의 압도적인 성장을이룩한 산업 구조를 구축하여 현재 글로벌 기업의 기술력 확보 및 선진 기업으로의 성장이 절실히

요구됨

(2) 산업의구조

반도체설계의 경우 중소 반도체 설계기업과 국내 반도체 제조기업과의 협업체제 구축을 위한

연구가활발히진행중

장비의 안정성과 신뢰성에 따라 처리 제품의 품질을 결정하는데 영향력이 높은 문제점이 있으므로다양한분야의융합에의한 장비 국산화가중요

전력반도체 분야의 주요 시장은 전기하이브리드 자동차 신재생 에너지 IT 융합 산업항공우주등을포함

시장 잠재력이 크고 미래 성장 가능성이 높은 전력반도체 시장에서 글로벌 경쟁력을

확보하기위한기업육성필요

고부가가치의전세계파워반도체시장은 rsquo19년에 390억 달러 수준이될 것으로전망 우리 전력 반도체 기술은 선진국 대비 70 수준이며 수입의존도가 95에 육박하는 대표적무역적자품목

국내에 중전기기 자동차 가전 핸드폰 등 다수의 세계적 수요 대기업이 존재하고 있어 전력반도체로진출기업 육성여건은충분

[ 국가별반도체시장점유율비교 ]

전력 반도체는 다양한 분야에서 응용 가능성이 높기 때문에 우리나라의 지속적인 성장 동력

창출가능

미래 국가경쟁력 확보를 위해 선점하여야 할 핵심요소기술 이며 대표적 수요산업인 정보통신기기백색가전 자동차 산업은 세계적 경쟁우위 산업으로 지속적인 성장을 하고 있기 때문에 이를

전력반도체소자

103

기반으로한전력반도체산업이중요

국내 아날로그 반도체 수요 34billion 중 95($329B)를 수입에 의존하는 상황에서 전력반도체국산화를통한국가 주력산업의부가가치제고및 경쟁력확보

후방산업 전력반도체 전방산업

반도체소자소재 산업

반도체소자공정장비산업 반도체

소자기판산업 반도체소자 에피

기판산업

SiC 전력반도체소자

GaN 전력반도체소자

(SBD MOSFET)

전기하이브리드자동차 신재생

에너지 IT 융합 산업 항공우주

[ 전력반도체의산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

104

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전력 파워반도체 시장은 메모리(DRAM NandFlash) CPU 시장과 비슷한 규모로 광소자

시장의 2배인 시장으로 전력반도체 중에서 MOSFET은 약 45를 차지하며 IGBT는 약

10를차지

고전압고전류를요하는 전기하이브리드자동차 신재생 에너지 등의 전방산업의수요로 인해전력반도체시장은연평균 8의증가율을보이며 lsquo16년 172억 달러규모에서 rsquo20년 241억

달러규모로급성장할것으로전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 17721 19141 20675 22327 24131 24918 80

자료 Yano Research Institute Ltd 2014 반도체중소기업기술로드맵(2015)자료를바탕으로전망치추정

[ 전력반도체세계시장규모및 전망 ]

MOSFET IGBT와 같은 개별 전력반도체소자 시장 규모는 rsquo16년 114억 달러에서 rsquo19년

135억 달러수준으로성장예상

실리콘 기반의 MOSFET과 IGBT 등의 시장은 향후 SiC나 GaN 등의 전력 신소재 기반 시장이확대될것으로전망

휴대폰 노트북 에어컨 냉장고 등 다양한 가전제품 외에 하이브리드카 전기차 등에도 전력 신소재SiC가적용됨에따라관련 파워반도체수요가급증할것으로예상

IoT(Internet of Things) 시장의 등장으로 rsquo20년 약 440억 달러 규모의 신규 반도체 시

장이 형성될 것으로 예상되며 이 중에서 ldquoSmart 전력 관리 SoC 시장rdquo은 약 120억 달러

규모로예상

Smart 전력 관리 SoC는 소자뿐만 아니라 회로 분야 산업으로 활용범위를 확대할 수 있는전력반도체를집적한시스템반도체의한 부분임

전력반도체소자

105

(2) 국내시장

국내 전력반도체 시장규모는 2016년 기준 2조 1280억 원 규모로 추산되는 가운데 고효율

인버터 PMIC 등 관련 전력반도체 수요가 증가하여 연평균 성장률은 28로 2021년에는

2조 4100억 규모의시장으로성장할것으로예상

국내 전력반도체 시장을 이끌고 있는 산업으로는 전기하이브리드 자동차 분야를 중심으로 고전력산업 시장에 영향력이 높으며 최근에는 전자부품의 적용이 늘어가고 있는 추세로 향후에는 전자

통신 등의분야의영향이증가할것으로예상

실리콘마이터스같은전력반도체 IC 팹리스업체가 1000억 원이넘는 매출을보이고있으며 KECAUK 같은 중견기업도 MOSFET small signal Tr 등에서 1000억 원 이상의 매출을 올리고

있으나 품목이 제한적이고 핵심요소기술용 고부가가치 제품(IGBT Thyristor 등) 및 차세대 전력

신소재기반반도체실적은미비

[ 전력반도체소자의국내시장규모및전망 ]

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 21280 21870 22480 23030 23670 24120 28

자료아이서플라이반도체중소기업기술로드맵(2015) 자료등을바탕으로전망치추정

기술개발테마 현황분석

106

(3) 무역현황

전력반도체의 세계시장은 성장단계에 있으나 국내 산업은 도입단계인 바 국내기업의 반도체

시장점유율은 3이하이며기술수준은선진국대비 50~70수준

전력반도체로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 반도체 다이오드 품목의

무역현황을살펴보았으며 수출량에비해수입량의감소폭이다소큰추세

전력반도체의 수출현황은 lsquo12년 2억 4200만 달러에서 rsquo16년 2억 달러 수준으로 지속적으로감소하였으며 수입현황은 lsquo12년 5억 2662만 달러에서 rsquo16년 3억 8200만 달러 수준으로

감소하여무역수지적자폭이축소되었으나여전히수입량이많아무역수지적자기조지속

최근 5년(lsquo12-rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy18씩 감소하였으며 수입금액 은-37씩감소한것으로나타남

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 242198 261351 231515 206342 199342 -18

수입금액 526627 510967 441098 394353 382353 -37

무역수지 -284429 -249616 -209583 -188011 -183011 -

무역특화지수 -037 -032 -031 -031 -032 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

주 854110(다이오드)로분류

[ 전력반도체소자관련무역현황 ]

전력반도체소자

107

다 기술환경분석

전력반도체는 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자이며 에너지를

절약하고제품을축소하기위하여전력공급장치나전력변환장치에사용

전력반도체는 전기 에너지를 활용하기 위해 직류 교류 간의 전력변환(ACrarrDC) 전력변압(강압승압)전력안정(Power Stabilization) 전력분배(Power Management) 및 제어(Power Control)등을

수행하는데사용되는반도체

전력 반도체는 전력을 생산하는 발전 단계부터 사용하는 단계까지 여러 단계에서 다양한 역할을수행

자료 전자신문

[ 전력반도체의역할 ]

전력반도체는다양한분야에연관응용중

컴퓨팅middot통신middot가전middot산전middot자동차 등의 전자 장치에 적용되며 최근에는 스마트폰을 비롯한 모바일기기의증가와전기자동차의개발과맞물려적용 범위가확대

구체적으로 살펴보면 고속 스위칭 전력 손실 최소화 소형 칩 사이즈 발열 처리 등과 관련한RampD가 활발하게 이루어져 LDImiddot휴대형 기기middot가전기기middot신재생 에너지middot자동차 등에 사용되는 각종

부품의절전화및 친환경화에중요한역할을수행

기술개발테마 현황분석

108

출처 전자신문

[ 전력반도체의사용분야와종류 ]

전력반도체는개별소자 직접회로모듈로구분

응용분야와 내압 특성에 따라 개별소자(Device) 집적회로(IC) 및 다중소자를 package로 집적한모듈(Module)로 나뉘며산업응용분야에따라전력 레벨이다른 반도체소자가사용

개별소자는 Device 혹은 Discrete이라 불리며 전력 변환 및 전력 제어 등에 사용되는 반도체소자이며이들개별 소자는 Package에 집적화된모듈로제품화

전력반도체소자는 전력변환이나 전력제어를 담당하는 반도체 디바이스로서 다이오드 파워트랜지스터 사이리스터(thyristor) 등으로 구분되며 크게는 키고 끄는 동작(On-Off)을 할수 있는

스위치소자와정류작용을하는정류 소자로분류

사이리스터와 트랜지스터가 스위치 소자에 속하고 다이오드는 정류 소자에 속한다 파워트랜지스터의 하위분류로 바이폴라 트랜지스터 파워 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect

Transistor) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등이 포함

직접회로는주로 Power IC로 불리며각종 Driver IC로 구성 수십억개의 전자부품과 개별소자들을 한 개의 칩 속에 집적한 소자로 개별소자를 제어하는 역할을수행하며별도의패키지를통해제품화되거나 IGBT 등 개별소자와함께모듈로도사용

전력반도체소자

109

차량용반도체는차량내middot외부의온도 압력및속도등의각종정보를측정하는센서와엔진

트랜스미션 및 전자장치 등을 조정하기 위해 사용되는 반도체로 안전과 직결되기 때문에

높은신뢰성과내구성이요구되며 진입장벽이높은고부가가치시장

모바일 가전용 반도체 시장은 점차 포화되고 있는 반면 차량용 반도체 시장은 고성장 중 차

량용 반도체 시장은 lsquo14년 기준 전년 대비 103 성장한 299억 달러 규모이며 차량의

스마트화및자율주행등확실한시장견인요인에의해연평균 6이상의고성장이전망

차량용 반도체 시장 성장은 자동차 판매 대수 증가보다는 차량 내 전장 부품 탑재 비중 증가에기인하고있으며 하이브리드및 전기자동차시장확대 등에 따라지속 성장 전망

지역별로는 미국과 아시아의 성장세가 비교적 큼 국내의 경우 반도체 업계 매출의 96가 컴퓨팅하드웨어 유무선통신 가전 등 3대 적용분야에집중되어있으며 차량용반도체는 2에 불과하여

세계차량용반도체시장에서국내업체의점유율은 3에불과

현대기아차는 자동차 전장부품 개발 및 반도체 설계 분야 강화를 위해 현대모비스 현대 케피코와함께 현대오트론을 설립하고 전자제어 소프트웨어 플랫폼과 차량용 반도체 설계를 핵심사업

영역으로지정하면서독자개발을추진

현대모비스는 지능형 배터리 센서 발전 제어 시스템을 제어하는 반도체 주차지원 및 차선영상인식을 하는 반도체 차선이탈경보 레이더 전자제어장치(ECU) 경보장치를 지원하는 반도체를

개발

삼성전자는 2015년 전장사업 팀을 신설하고 단기간 내 역량 확보를 목표로 초기에는인포테인먼트와 자율주행의 구현에 집중하고 향후 삼성디스플레이 삼성전기 삼성SDI 등 계열사

간협업으로자동차관련부품 사업을추진

SK하이닉스는 네트워크 반도체 관련 공정 개발 등 차량용 반도체 외주생산과 파운드리 사업을시작하여 차량용 하드웨어 IP를 개발하는데 주력하고 있으며 일부 생산라인 공정을 시스템반도체로

전환

만도는 Freescale과 협력하여 자동차용 반도체 기술을 개발하고 있으며 환경 정보를 이용하는지능형차량전자제어장치(ECU)를 개발

동부하이텍은 자동차용 반도체 파운드리 전문기업으로 변화하기 위한 노력의 일환으로 미국자동차부품 협회(AEC) 품질기준 통과와 함께 차량용 반도체 생산기반을 마련하였으며 15개국

이상의차량용반도체업체의디자인을양산

실리콘윅스는 4개의 모터를 하나의 반도체로 구동하는 멀티채널 모터 구동칩을 세계 최초로개발하여 양산하고 있으며 독일의 파운드리 기업인 X-Fab과 제휴하여 자동차의 위치 변화를

감지하여엑셀레이터 브레이크등에적용되는변위센서의양산을시작

네패스는 차세대 반도체 공정기술을 상용화하여 자동차용 첨단센서(Advanced Smart CruiseControl)를 양산

에이디칩스는 팹리스 전문업체로 모뎀 차선이탈 경고시스템 지능형 교통시스템용 반도체 개발에성공

기술개발테마 현황분석

110

전력반도체회로설계분야

나노 스케일로의 CMOS 집적화기술이심화되면서 반도체소자 및 제작기술에따른온도와공정의변화에매우민감한아날로그회로설계 중요성대두

이득 누설 전류 잡음 등의 파라메터의 최적화가 중요하며 배터리 구동의 장시간 동작과 경량화를실현하기위해 IC의 저전압저전력화의요구가높아지고있음

배터리로동작하는기기뿐만이아니라 IC 전반에걸쳐서고속화와저전압화가중요 저전압 저전력 동작 전자기기의 대표적인 휴대 AV기기 전자수첩 전화기 휴대전화 각종 모바일무선장치 배터리 백업장치 등의 동작 전원 크기 변화로 인하여 보다 저전압 저전력화가 기술

개발의핵심

아날로그-디지털간의신호변환기(ADC) 기술확보를위한연구개발활발

자연계에존재하는아날로그신호를잡음에둔감하고신호처리가용이한디지털신호로변환 요구되는동작속도및해상도에따라플래시(flash) 연속근사(SAR) 구조등이 있음

구동IC 회로는 해당 전력소자에 맞게 설계가 되어야하며 게이트 구동IC의 최적화에 따라

전력소자의좋은특성획득가능

차세대전력소자용게이트구동IC 개발에맞춘새로운게이트구동IC가요구

900V1200V1700V 등 고전압 구현이 필요한 소자 들의 구동은 종래기술인 Level Shifting방식으로는 구현하기 어려우므로 해외 선두 업체들인 인피니언 페어차일드(온세미) STMicro

아날로그디바이스 아바고 등 해외업체의 솔루션과 같은 방식을 활용하여 Galvanic Isolation

방식의고내압 Isolation 기반신규 게이트구동IC 개발이진행

게이트 구동IC가 최적화될 경우 가장 좋은 특성을 얻을 수 있으므로 구동 IC 최적화 기술은파워소자의상용화진입장벽을낮출수 있는핵심요소기술

대다수 선도 파워 반도체 공급업체는 자체 게이트구동IC 솔루션을 보유하고 있어 단품 SiP 모듈등에서최적화된회로를구현하여제공중

전력반도체 선진국들은 소자 제작관련 연구개발 및 산업화 기반시설에 적극적으로 투자하고

있음

해외 선진국은 차세대 전력신소재 기반 전력반도체소자 기술에 집중하는 개발 방향을 설정하고전력을다하고투자를증가시키고있음

미국의 경우 NY-PEMC은 6인치 SiC 팹 장비 구축과 함께 Baseline Process를 제공하여 대기업중소기업의차세대전력반도체소자및 시스템산업 Eco-system을구축하고자하고있음

일본은 rsquo20년 SiC 소자 상용화를 목표로 TPEC를 주축으로 한 기반시설을 운용하며 TPEC설립(lsquo121)하고 차세대WBG 고에너지갭전력반도체분야에 227억엔5년 투자

유럽의 경우 LAST-POWER와 Striking Technology for Power 프로그램에서 lsquo10년부터 차세대WBG 전력 반도체분야에약 7Meuro5년 투자

전력반도체소자

111

전력변환 및 분배 시스템의 핵심 부품인 IGBT와 MOSFET은 전자기기 부품 대다수의영역에걸쳐적용되고있음

용접기 무정전 전원장치에서부터 가정용 소형 기기 중형 인버터를 포함한 전기자동차 고속철 및송배전등에적용 가능한대용량인버터등에 적용

전력MOSFET의경우는고속응용회로와전력변환의핵심소자로사용

시스템 전체의 효율을 높이기 위해 MOSFET 구조에서 중요한 인자인 on-저항을 줄이는 기술개발이활발하게진행중

200V급 MOSFET의 특성 개선을 위해서는 저항부분이 가장 큰 Channel 영역과 에피 영역의저항에대한연구가필요

600V급 이상의MOSFET의 on-저항에큰 영향을 끼치는에피영역의저항을 최소화하는 방향에대한연구가필요

저항을 줄이기 위한 트랜치 게이트 구조 및 차세대 전력 신소재 기반 소자 기술 개발이진행

차세대 물질 기반 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 고전압 큰 전류에 강하고 열전도 특성도뛰어나전력량을줄일수있으므로 20년 이후송전망 자동차 지하철 가전 등에서사용될전망

대구경화를통한가격경쟁력을확보하여차세대물질기반 웨이퍼가시장의주류로자리잡아야함

SiC 전력 반도체는 Si기반의 소자 대비 전력변환 손실이 적고 재료물성이 우수해 산업기기

태양전지 전기차 철도등파워일렉트로닉스분야에서 SiC 디바이스모듈의실용화가요구

SiC 기반 소자 산업의 경우 Si 소자에 비해 물성이 우수한 반면 2세대 또는 3세대 이전의 Si공정장비를사용할수있어 투자대비효과가우수

차세대 SiC 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 대전류 고전압에 강하고 발열 특성도 뛰어나전력량을 줄일 수 있으므로 20년 이후 가전 자동차 지하철 송전망 등에 널리 사용이 확장될

것으로예상

SiC는 FET LED 압력센서 HBT SBD 등의 응용이 연구되고 있으며 다이오드를 중심으로상용화가시작되어MOSFET 제품이시장에나오고있음

가격대비 성능 관점에서 6인치 SiC 기판을 이용한 공정개발이 진행되고 있으며 저항을 줄이기 위해트랜치 게이트 구조의 설계 기술과 소재공정소자 특성 연계 최적화 기술 등의 연구 개발이 진행

중

기술개발테마 현황분석

112

GaN 반도체는 고속 스위칭 소자로써 200V급 이하의 ITConsumer 시스템에 주로

적용되거나 650V급 신재생에너지(태양광PV 전력저장장치ESS 연료전지FC 등) 산업

등에적용가능

해외에서는 EPC GaN Systems Transphorm Panasonic TSMC 등 선두 기관에서는 모두 6인치CMOS 호환공정을기반으로고속 저손실 GaN 파워반도체소자를 GaN-on-Si 기판상에 구현

이러한 상용화 기술은 GaN-on-Si 웨이퍼 기반 수평구조(lateral) 소자로서 수직구조의 GaN전력반도체개발은연구초기 단계임

최근 신재생 에너지 Low Battery Driven Vehicle 에너지 저장 분야(ESS) 및 전기차

하이브리드차EVHEV 자동차부분에고효율및 고신뢰성의모듈적용이늘어나고있는중

모듈패키징을 구현하기 위한 소재와 공정의 개선 Solder layer의 삭제 전기 저항 및 열적 저항을줄이는 기술 등을 중심으로 개발됨 모듈 제품 가운데 산업용 모터 구동 영역이 50에 근접하므로

모듈제품 개발시에 주 목표 응용처로서우선적으로고려필요

국내 진출 해외 모듈업체인 Infineon Mitsubishi Semikron Vincotech Fuji 등의 Agent 및자동화 부문을 가지고 있는 대기업과 UPS 관연 LS산전 효성 현대중공업이 있다 Welder를

제작하는중소기업등의연간 사용모듈이주 시장을형성

화합물반도체모듈및Multi Level 모듈

SiC 및 GaN을 적용한 모듈 들이 개발되고 있고 기존의 2-Level 방식이 아닌 3-Level용 모듈 들이개발되어지고있으며 Reverse Blocking Module도 고객의요청에의해개발이되고있다

우수한 고온 고내전압 특성의 Wide Band Gap(WBG) 소자인 SiC GaN chip의 특성을극대화하고 기존 Pb Free solder가 갖고 있는 신뢰성 부분을 개선하고자 Soldering 관련 다양한

연구가이뤄지고있음

Chip의 전기적 연결 기술은 전기적 저항을 최소화하고 기존 Al Wire의 피로 수명 개선 및

이러한전기적연결을통한방열효과극대화할수 있는다양한재료및 공정개발

Mitsubishi의 경우 Gate 및 protection을 위한 선 연결은 기존 Al Wire를 사용하였지만 EmitterSide의 전기적연결은 Solder를 이용한 Cu Lead Frame을 사용하는등의개선을시도

Terminal Interconnection의 경우 MechanicalThermal stress에 대한 취약점 개선이 관건이며모듈 process에서의 Soldering 공정의 최소화를 위한 기존 Soldering 대신 Ultra sonic welding

방식을적용하는개발이이루어짐

Chip-DBC 및 Base Plate 간 연결의 경우 이 Ag Sintering 기술과 일종의 Diffusion soldering의일종인 TLPS(Transient Liquid Phase Bonding)기술이개발 상용화

DBC 절연물질개선및 Embedded 구조

열팽창 계수를 Matching시키면서 열적전기적 저항을 줄일 수 있는 다양한 소재들이 개발되고있으며 기존 모듈과 같이 단일 부품으로서의 모듈이 아닌 Application-Fit 혹은 System-Fit의 중간

단계의 Embedded 구조를갖는 구조에대한 연구 개발이진행

전력반도체소자

113

3 기업 분석

가 주요기업비교

전력 반도체 시장에서 경쟁하고 있는 기업들은 인피니온(Infineon) 미쓰비시 전기 도시바

ST마이크로(ST Microelectronics) 등유수의비메모리반도체기업

전력반도체 시장을 60 이상 점유하고 있는 랭킹 20위권 내 기업들은 과거 수 십 년 간 비슷한점유율을유지하고있으며 신규로진입하는기업이없는 상당히고착화된시장구조를형성

전력반도체유형은디스크리트(Discretes)와 파워모듈(Power Modules)로 분류 특징적인것은 시장 점유율 순위가 유형별로도 차이가 있다 디스크리트는 도시바 비쉐이(Vishay)등의 기업이 높은 점유율을 유지하고 있는 반면 파워 모듈은 미쓰비시 세미크론(Semikron) 등이

높은 점유율을유지

인피니온은디스크리트와파워모듈에서경쟁우위를점하고있어서업계의절대강자

출처 IMS Research

[ 전력반도체기업별제품형태별시장점유율 ]

주요 업체별 동향으로는 인피니온의 경우 전력반도체 업계의 1위로 선도적인 제품

포트폴리오를구축을통해시장을선도

인피니언은업계최초로 300 웨이퍼를이용한전력반도체(CoolMOS)를 생산 SiC와 GaN 등의신소재연구를진행 MOSFET은자동차용중심으로 IGBT는산업용과신재생에너지중심으로사업을적극적으로추진

도시바는 가전용 MOSFET 시장의 가격 압박과 IT 제품 수요의 침체 환율 등의 영향으로

사업에난항을격는중

기술개발테마 현황분석

114

ST마이크로는 매출액의 60가 가전IT기기용에 편중되어 있어서 아시아 시장에 적극적으로

진출중

신형 스마트폰과 전자기기에 사용되는 소형 전력반도체 및 lsquoMDmesh ⅡPlusTM Low QgrsquoMOSFET을 출시

또한 GM의 하이브리드카 볼트(Volt)에 DCDC 컨버터용으로 MOSFET을 공급하면서 신규 자동차시장에서의기술력을인정

TI는 고주파수middot고효율 전력관리 반도체 기업 씨클론을 인수했고 내셔널 세미컨덕터와 합병해

LED조명 의료전자 전기차 무선충전등에진출

내셔널 세미컨덕터는 100V의 고전압 소자 및 95 이상 효율의 스위칭레귤레이터를

제공하고 아우디AG에모듈식인포테인먼트장치기술용 IC와 서브시스템을제공

미쓰비시 전기는 다른 일본기업보다 균형있는 제품 포트폴리오를 통해 다양한 방면으로 사업

진출추진

기존 IT관련 시장뿐만아니라자동차용제품의매출비중 증가

[ 전력반도체발전방향 ]

전력반도체소자

115

국내중소기업사례

제퍼로직은 자체 개발한 세계 최고의 반도체 정전기 기술(ESD)를 이용해 고부가 가치 반도체 개발추진

쎄미하우는 빠른 스위치 특성을 가지는 SMPS 단과 BALLAST단에 최적의 기능을 발휘하는MOSFET 설계과함께 60V~900V까지의폭넓은사양의제품을개발

메이플세미컨덕터는 sic power 소자 si rso-trench si power device 등 다양한 전력반도체소자연구amp개발

실리콘마이터스는 고성능고효율 스마트 PMIC(전력 관리 통합 칩) 솔루션의 개발 제조 및 유통을전문으로하는팹리스회사로서 다양한전자제품의성능향상을위한전력관리솔루션제공

아이에이는 17년 9월 전기자동차용 고전력 모듈 핵심부품인 전력반도체 국산화 성공하여 그동안수입에의존했던외산반도체를대체하고글로벌시장에대응할수있는 핵심 경쟁력확보

실리콘핸즈는아날로그 ic와 전력 반도체파워 ic를 설계하는전력반도체 fabless 업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)쎄미하우 14493 16295 34 45 2 30

메이플세미컨덕터 98870 71402 209 60 3 38

실리콘마이터스 102563 209156 243 31 0 175

아이에이 77751 55964 -108 44 3 48

(주)실리콘핸즈 1700 971 323 51 4 194

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

116

나 주요기업기술개발동향

국내는원천기술부족과 해외 특허 등으로 인해 2조 7천억 원으로추산되는국내 전력반도체

시장의 90이상을수입에의존

Discrete 전력반도체의 90 고집적 전력반도체의 95를 미국(TI National SemiconductorMaxim Supertex) 유럽(InfinionSTM)과 일본(미쓰비시전기 르네사스 후지전기) 등의 수입에

의존

기술수준은선진국대비 50sim70에불과할정도로진입장벽이존재

고집적 BMIC 수소연료전지차용 PMU(Power Management Unit) Smart PFC 오디오 프로세서등은발아기로선진국에비해기술수준이 50에불과

대기업군의 IDM에서전력반도체산업진출을공식화하여진행중이나 4~5년이지난현재에도

괄목할만한성과는전무한수준

국내 전력모듈 분야의 선도적 기업인 LS산전 등에서 산업용 600V 200A급 6-PACK 수준의 기술을확보하고 있으며 자동차용에서 요구하는 Solder-Free 및 고 Thermal Electrical Mechanical

Environmental 신뢰성의 제품에는 핵심 원천 기술이 부족한 상태로 일본 등 선진기업의 기술

수준에크게뒤쳐진수준

중소기업의 경우 실리콘 웍스 실리콘마이터스 같은 팹리스 업체가 전력반도체 분야에서 일정 부분매출을보이고있으나일부 제품에국한돼있으며그나마성장이정체되거나느림

KEC AUK 같은 중견기업도 MOSFET Transistor 등 제한적 품목에서 매출을 올리고 있을 뿐고부가가치제품인 IGBT 사이리스터등의판매 실적은미미

전력반도체소자

117

4 기술개발현황

MOSFET(금속 산화체 전계효과 트랜지스터)는 수퍼-정션이 대세이며 MOSFET과 IGBT(절연

게이트양극성트랜지스터)는 RampD보다는제품개발관점에서진행중

IGBT는 백사이드에 thinning 얇게 50μ까지 어떻게 효과적으로 좋은 수율로 얻을 수 있는가를중점적으로연구개발진행중

SiC는 가격대비성능관점에서 6인치로 저항을줄이기위해서트렌치모스로가야하고 GaN은 기본특성은우수하지만신뢰성문제가있는데가까운장래에해결될전망

차세대 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼보다 전력 손실을 크게 줄일 수 있는 탄화규소 질화갈륨웨이퍼개발에주력

실리콘 웨이퍼에 비해 대전류 고전압에 강하고 발열 특성도 뛰어나 전력량을 줄일 수 있어2020년 이후가전 자동차 지하철 송전망등에서사용될전망

차세대 웨이퍼가 웨이퍼 시장의 주류로 자리 잡기 위해서는 대구경화를 통한 가격 경쟁력 확보가필요

기술개발테마 현황분석

118

나 특허동향분석

전력반도체소자특허상 주요기술

주요기술

전력반도체소자는 회로 설계 기술는 설계 대상에 따라 저전압 아날로그 회로 설계 기술 고전압고전류반도체 설계 기술 전력 변환 회로 설계 기술 배터리 충전 회로 설계 기술 전압 스케일링 회로 설계

기술로 구분되며 소자 기술은 화합물 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 에피 기판 성장 기술

실리콘 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 기판 성장 기술로 분류되며 모듈 패키징 기술은

전력반도체 모듈 제조공정 기술 전력반도체소자 모듈 기술 전력반도체소자 회로 기술 이종 반도체

집적기술로구분됨

분류 요소기술 설명

회로설계

저전압아날로그회로설계기술전력반도체의저전압기본공정중하나로서 전류-전압 스위칭

특성의변동이큰아날로그회로설계 기술

고전압고전류반도체설계기술

WBG(화합물반도체) 물질(SiC GaN) 기반의소자로

열특성향상 속도강화 고전압대전류가능및스위칭손실

최소화등이가능하도록하는 회로설계기술

전력변환 회로설계기술전력반도체의핵심특성인에너지고효율개선특성에맞게소자

동작시 전력변환손실이적도록만들어주는회로설계 기술

배터리충전회로 설계기술배너리전원을효율적으로관리하여배터리수명을연장하는

배터리충정회로 설계기술

전압스케일링회로설계 기술

시스템반도체등에서저전력소모를위해내부기능 블록의

전압과동작주파수를용도에따라변하는동적전압middot주파수

스케일링(dynamic voltage and frequency scalingmiddotDVFS)하는

기술

소자

화합물기반전력반도체소자

기술

WBG소자로서 SiC GaN 이외에 ZnO CuI 등 소자 제작

공정조건확보및최적화기술

반도체소자에피 기판성장

기술

MBE CVD 등 기존에확보된공정조건 포함다른에피 성장

기술

실리콘기반전력반도체소자

기술Si 반도체기반전력반도체소자기술

반도체소자기판 성장기술 대구경 SiC 성장 및 기판기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

웨이퍼수준에서의개별소자여러 개를한 package 안에

넣어서성능향상을목표로하는컨트롤용파워IC 및보호회로

추가 삽입기술

전력반도체소자모듈기술전력반도체모듈의신뢰성을높이고안정적동작을위해구동

및보호용 IC 내장 기술

전력반도체소자회로기술저전압 고전압대전류 전력변환등전력반도체소자내부 회로

설계기술

이종반도체집적기술3D 반도체웨이퍼수준 패키징SiP 등의기술을이용하여서로

다른 종류의반도체를하나로집적하는기술

전력반도체소자

119

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

전력반도체소자의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

회로설계

저전압아날로그회로설계 기술

17 88 2 22 129

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

363 906 294 245 1808반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

159 160 80 22 421전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

합계 539 1154 376 289 2358

국가별 요소기술별 특허동향에서 회로 설계 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음

소자 기술분야는 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 모든 국가들이 많은 특허출원을보이고있어연구개발이활발하게이루어지고있는것으로나타남

모듈 패키징 기술분야는 한국과 미국이 많은 특허출원 비중을 나타내고 있으며 유럽이 상대적으로적은출원량을보이고있음

기술개발테마 현황분석

120

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

회로

설계

저전압아날로그회로설계 기술

Infineon

Technologies

Mitsubishi Electric

Semikron

Elektronik

대기업중심

Semikron Elektronik

디비하이텍 현대자동차등

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

Mitsubishi Electric

Infineon

Technologies

TOSHIBA

대기업중심

삼성전기 Mitsubishi Electric

케이이씨등

반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈

패키징

전력반도체모듈제조공정기술

Mitsubishi Electric

Semikron

Elektronik

삼성전기

대기업중심

Semikron Elektronik

삼성전기 Mitsubishi Electric

등

전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

회로설계기술분야주요출원인동향

회로 설계 기술분야는 Infineon Technologies가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Mitsubishi Electric Semikron Elektronik 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있는 것으로나타남

소자기술분야주요출원인동향

소자 기술분야는 Mitsubishi Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 InfineonTechnologies TOSHIBA 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 일본 회사들이 주류를 이루고 있는

것으로나타남

모듈패키징기술분야주요출원인동향

모듈 패키징 기술분야는 Mitsubishi Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Semikron Elektronik 삼성전기등이많은특허를보유하고있는것으로나타남

전력반도체소자

121

전력반도체소자분야의주요경쟁기술및 공백기술

전력반도체소자 분야의 주요 경쟁기술은 소자 기술이고 상대적인 공백기술은 회로 설계

기술로나타남

전력반도체소자 분야에서 화합물 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 에피 기판 성장 기술실리콘 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 기판 성장 기술로 구성된 소자 기술분야가 가장

경쟁이 치열한 분야이고 저전압 아날로그 회로 설계 기술 고전압고전류 반도체 설계 기술 전력

변환 회로 설계 기술 배터리 충전 회로 설계 기술 전압 스케일링 회로 설계 기술로 이루어진 회로

서례 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

회로설계

저전압아날로그회로설계 기술

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

1000건이상 999~400건 399~200건 199~100건 99건미만

최신국내특허기술동향

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

회로설계

저전압아날로그회로 설계기술

스위칭손실저감전력반도체회로설계기술

균일한전력분배를위한전력반도체설계기술

스위치전압의정확한모니터링을위한회로설계기술

고전압고전류반도체설계 기술

전력변환회로 설계기술

배터리충전회로설계 기술

전압스케일링회로설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

고항복전압트렌치형전력반도체소자등 항복전압증가를

위한전력반도체소자기술

초접합(superjunction) 전력반도체소자기술

반도체소자에피 기판성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자기판성장 기술

모듈

패키징

전력반도체모듈 제조공정기술

방열성능향상을위한전력반도체모듈기술

소자정렬및단차 조절등을통해 수율향상을위한

일체형전력반도체모듈기술

전력반도체소자모듈기술

전력반도체소자회로기술

이종반도체집적기술

기술개발테마 현황분석

122

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

경쟁이 가장 치열한 소자 기술분야는 대기업을 중심으로 삼성전기 Mitsubishi Electric 케이이씨등에서 항복전압 트렌치형 전력반도체소자 등 항복전압 증가를 위한 전력반도체소자 기술

초접합(superjunction) 전력반도체소자기술등을 연구개발하고있음

모듈 패키징 기술분야도 대기업을 중심으로 Semikron Elektronik 삼성전기 Mitsubishi Electric등에서방열성능향상을위한전력반도체모듈기술등이주로 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

전력반도체소자분야의상대적인공백기술분야는회로설계관련기술로나타남

전력반도체소자는 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자이며 에너지를절약하고 제품을 축소하기 위하여 전력공급 장치나 전력변환 장치에 사용되고 있으며 최근에는

모바일기기의증가와전기자동차의개발과맞물려전력반도체의적용영역이확대되고있음

전력반도체 제조는 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및 투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 상대적 공백기술로 나타난 회로 설계 분야에서 우수하고 차별성이 있는전력반도체를설계해서 OEM 방식으로생산한다면시장진입이가능한분야임

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 회로 설계 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

전력반도체소자

123

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

전력반도체소자 분야 주요 연구개발 기관은 단국대 울산대 인터백스 테크놀로지 제엠제코

큐아이티 르코어 테크놀로지 삼화콘덴서 테스 삼성전기(주) 리드텍(주) 럭스이엔지 대영오앤이

윌링스 금강중공업 전자부품연구원 자동차부품연구원 한국전자통신연구원 한국전기연구원

나노융합기술원(포항)한국나노기술원(수원)등임

인터벡스테크놀로지석성대

48V 배터리 전원 대비 자동차 모터 구동용 MDOC(Multi Device One Chip) 전력반도체 스위칭소자 개발

미창부 ICT 유망기술개발지원 260백만원 (20166~2017531) 양방향 제너 다이오드가 내장된 내압 200V50A RC-IGBT 소자 집적화 기술 b 200V50ARC-IGBT 전력소자 제조를 위한 Thin Wafer(lt30) 기술 확보 (4000um3500um) c 30

이하두께를가지는전력소자의 Back Side 전극(Anode 전극)용금속 증착 기술확보

한국전기산업기술연구조합이준영 공동연구제엠제코 큐아이티 르코어테크놀로지 단국대 삼화콘덴서 60kW급에너지저장시스템을위한지능형에너지전력반도체 IC 개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 3450백만원 (20146~20175) Revision Gate driver IC 평가 1200V급 IPM Case module 시제품 제작 및 최종 환경신뢰성실시 IPM적용 10kW60kW급 ESS 전력변환모듈개발

(주)테스오명석

고내압전력반도체에피구조설계및 에피 성장장비개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 2470백만원 (20146~20175)

한국전자통신연구원배성범

차세대반도체소자용에피성장측정분석및 전력반도체원천기술개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 1160백만원 (20146~20175) 800V급 GaN 전력반도체 에피소자 기술 개발- 2-DEG mobility ge 1800 cm^2Vs- 2-DEGsheet resistance le 400 Ωsq- HEMT current density (normally-off) ge 500 mAmm- HEMT

leakage current density le 1times10^-3 mAmm- HEMT breakdown voltage ge 800 V-

On-resistance le 10 mΩmiddotcm^2 o SiGe CMOS 에피기술개발

기술개발테마 현황분석

124

한국전기연구원강인호

주관전력반도체특성및불량 분석을위한 TEG 기술개발 미창부 전기연구원자체 총연구비 750백만원 (20151~ 201712) 고효율고신뢰성전력변환장치와전력반도체의설계및제작을위한핵심기반기술인전력반도체(스위치소자다이오드등)고전압화기술개발

금강중공업안용찬

고속승강기전력반도체냉각용 225kW급고성능냉각장치개발 중기청중소기업기술혁신사업 총연구비정부지원 460백만원 (20147~20166) 히트파이프 냉각기 성능 실험 및 냉각기 신뢰성평가 기술개발- 히트파이프 냉각기 성능실험-히트파이프 히트싱크 제작- 핀과 블록의 접합부 열접촉 저항 개선 제조 기술 개발- 히트파이프

냉각기 2차 시제품 제작- 히트파이프 냉각기 요소 열저항 실험- 히트파이프 냉각기 특성과

성능실험과평가

한국전자통신연구원문재경

고효율내환경 GaN 전력반도체모듈국산화 국가과학기술연구회운영비 총연구비 1920백만원 (2년 201312~201512) 고효율내환경 GaN SBDFET 전력소자 및 모듈 개발gt- GaN SBD FET 전력소자 핵심요소기술신뢰성 확보- GaN 전력 모듈 설계 및 제작기술 확보- GaN 전력 모듈 성능신뢰성 평가 및 향상

기술 확보- GaN FET 기반 전력 소자- GaN Schottky Diode 기반 전력 소자- GaN Power

Module- GaN Inverter (테스트급)

삼성전기(주) (대기업) 배한경

참여기관 대영오앤이 윌링스 전자부품연구원 자동차부품연구원 울산대 그린상용차용대용량전력반도체모듈개발 에너지효율향상기술개발 총연구비 6400백만원 (3년 20126~20155) 주관기관 (삼성전기) o 100V1000A 전력 반도체 모듈 설계 최적화를 통한 최종 제품 제작 o100V200A MOSFET 설계 최적화를 최종 SPL 제작 참여기관 1 (대영오앤이) o

100V1000A급 6-Pack 모듈 패키지 최종 개선 사출 금형 제작 o 100V1000A급 6-Pack 모듈

패키지 최종 개선 프레스 금형 제작 o 100V1000A급 6-Pack 모듈 패키지 최종 시제품 제작

참여기관 2 윌링스 o 손실분석을 통한 최적 방열 설계 o 저가형 DSP를 적용한 Fixed Point

연산 기반의 제어 알고리즘적용 o 대전류 MOSFET 모듈을구동을 위한 고효율 Gate Driver 회로

설계 o 개선된 100V600A급 MOSFET 모듈과 100V1000A급 MOSFET 모듈을 적용한

Application향 탑재형 인버터 최종 시제품 제작 참여기관 3 (전자부품연구원) o 100V

1000A급 최종 시제품 전력반도체모듈 특성 평가 참여기관 4 (자동차부품연구원) o 상용차용

100V1000A 전력반도체 모듈 및 인버터의 내환경 특성 평가기술 개발 참여기관 5

(울산대학교) o 인버터에서의 전력모듈의 신뢰성 향상을 위한 junction온도에 대한 대응 설계기법

개발

전력반도체소자

125

리드텍(주) 이정우

전력반도체용 clip bonder기 국산화개발 중기청중소기업기술혁신사업 총연구비정부지원 400백만원 (2년 20147~20166) 저 진동대응 main frame 개발 middot 고속 구동 Bond head Table amp X 개발 middot 고속 Dual Dispenser기술 개발 middot clip 절단 기술 및 이송장치 개발 middot side view 인식 기술 개발 middot 고속용 post

inspection 기능 기술개발

럭스이엔지신정식

SiC-FET 전력반도체를적용한고효율독립형계통연계형에너지저장장치모듈 표준화개발 중소기업상용화기술개발 민관공동투자기술개발정부지원 600백만원 (2년 201412 ~ 201612) SiC-FET를 적용한 5kW급 ESS Power Module 및 Li Battery Module 개발 middot 5kW ESS PowerModule화 개발과 Li Battery Module의 개발을 통해 Back-up 시간에 따라 Lithium Battery

Module 용량을 확장 가능하도록 회로 인터페이스 및 구조 표준화를 통해 생산성을 향상 middot SiC-FET

적용하여 기존 IGBT 적용대비 2~3배인 60kHz 스위칭으로 Power Stack 회로를 설계하여

Inductor Capacitor 사이즈를줄여 모듈 Compact화

나노융합기술원(포항) 원장박찬경

전력반도체 OLED

한국나노기술원(수원) 원장이대훈

화합물반도체 클린룸 3450m2 장비 200여대 (취득금액 600억원)

기술개발테마 현황분석

126

(2) 연구개발자원

중소벤처기업부에서는 대학 및 연구기관이 보유한 첨단 연구장비를 공동활용할 수 있도록

지원하는연구장비공동활용지원사업을운영

중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

출처 중소기업기술정보진흥원

[ 연구장비공동활용지원절차 ]

전력반도체소자

127

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서

개발형실험실을 제공하고 있어 중소기업에서 기술개발에 필요한 실험장비 등을 공동으로

사용할수있는인프라를제공

한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소기업이 시험검사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수있도록 24시간개방middot운영

수요기업이 필요로 하는 장비 및 공동middot공용실험실을 권역별 개방형 실험실 현황에서 검색 및확인하시고실험실운영 담당자와사용가능여부확인후내원하여이용

한국생산기술연구원은 지역별 뿌리산업기술센터를 운영하고 있으며 이를 통해 뿌리기업의

애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 middot 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제 해결형

현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계운영

시흥진주김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진주는항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

출처 한국생산기술연구원지역뿌리기술사업단

[ 지역뿌리기술센터위치및특화분야 ]

기술개발테마 현황분석

128

한국과학기술연구원에서는 특성나노 연구지원을 위하여 특성분석센터에서 보유하고 있는

장비 전문인력 신뢰성평가기술 등의 인프라를 활용하여 나노관련 연구를 수행하는 과정에서

필수적인분석 새로운분석기술을제공및 특성분석평가기술교육을수행

한국과학기술연구원 특성분석센터에서는 첨단 분석 장비를 이용하여 유기무기 화학분석 초미세표면 분석 나노구조분석및 프로티움분석과관련된원내외분석을지원

또한 분석 기술전반에 대한 축적된 기술을 통해 분석장비 사용교육 및 연구장비 엔지니어양성교육을진행

자료한국과학기술연구원

[ 한국과학기술연구원특성분석센터시험분석의뢰절차 ]

한국화학연구원에서는 화학분석 연구지원을 위하여 화학분석센터 화학 소재연구본부에서는

첨단 분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자

대상의개방운영하는범용분석장비에대한기기 원리 시료전처리 결과 해석등 기기분석

실무교육수행

화학분석센터에서는 보유하고 있는크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM 등을활용한물질구조분석수행

화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시스템 표면에너지 구배 시스템 다중-박막시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를 구비하여

시험분석서비스를제공

출처 한국화학연구원

[ 한국화학연구원시험분석이용절차 ]

전력반도체소자

129

나 연구개발인력

전력반도체소자 분야는 전자부품연구원 한국전기연구원 자동차부품연구원 나노융합기술원

한국나노기술원한국전자통신연구원에서주로연구개발을진행하고있음

기관 연구내용

단국대 지능형에너지전력반도체 IC 개발

울산대 상용차용대용량전력반도체 인버터설계

인터벡스테크놀로지 자동차모터구동용전력반도체스위칭소자개발

제엠제코 지능형에너지전력반도체 IC 개발

큐아이티 지능형에너지전력반도체 IC 개발

르코어테크놀로지 지능형에너지전력반도체 IC 개발

삼화콘덴서 지능형에너지전력반도체 IC 개발

테스 고내압전력반도체에피구조설계및에피 성장

금강중공업 전력반도체 225kW급고성능냉각장치

삼성전기(주) 상용차용대용량전력반도체 100V1000A 전력반도체모듈설계

리드텍(주) 전력반도체용 clip bonder

럭스 이엔지 SiC-FET 전력반도체를적용한고효율독립형계통연계형에너지저장장치모듈

대영오앤이 상용차용대용량전력반도체 6 Pack 모듈패키지사출금형

윌링스 상용차용대용량전력반도체 고효율 Gate Driver 회로설계

전자부품연구원 상용차용대용량전력반도체 시제품전력반도체모듈특성평가

자동차부품연구원 상용차용대용량전력반도체 모듈 및 인버터의내환경특성 평가

한국전자통신연구원 고효율내환경 GaN 전력반도체모듈

한국전기연구원 전력반도체고전압화기술

나노융합기술원(포항) 전력반도체공정개발

한국나노기술원(수원) 화합물반도체공정개발

[ 전력반도체소자분야주요연구 개발 현황 ]

기술개발테마 현황분석

130

다 기술이전가능기술

전기연구원 전력반도체(스위치소자 다이오드등) 고전압화기술

고효율 고신뢰성 전력변환장치와 전력반도체의 설계 및 제작을 위한 핵심기반기술인

전력반도체(스위치소자 다이오드등) 고전압화기술개발 ( + 불량분석및모델링기술개발)

한국전자통신연구원 고효율내환경 GaN전력반도체모듈

고효율내환경 GaN SBDFET 전력소자및모듈 개발gt- GaN SBD FET 전력소자핵심요소기술 신뢰성확보

- GaN 전력 모듈 설계및제작기술확보

- GaN 전력 모듈 성능신뢰성평가 및 향상기술 확보

- GaN FET 기반 전력 소자

- GaN Schottky Diode 기반전력 소자

- GaN Power Module

- GaN Inverter (테스트급)

한국전자통신연구원 차세대반도체소자용에피성장측정분석및 전력반도체원천기술

800V급 GaN 전력반도체에피소자기술- 2-DEG mobility ge 1800 cm^2Vs

- 2-DEG sheet resistance le 400 Ωsq

- HEMT current density (normally-off) ge 500 mAmm

- HEMT leakage current density le 1times10^-3 mAmm

- HEMT breakdown voltage ge 800 V

- On-resistance le 10 mΩmiddotcm^2 o SiGe CMOS 에피기술개발

전자부품연구원 전력반도체모듈특성평가기술

100V 1000A급 최종 시제품전력반도체모듈특성평가기술

자동차부품연구원 전력반도체모듈및 인버터의내환경특성평가기술

100V 1000A급 전력반도체모듈및인버터의내환경특성평

전력반도체소자

131

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 전력반도체소자분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

power

semiconductor

high

4~7

1 powerHigh-speed high-power semiconductor devices

2 powerSEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION METHOD FOR

SEMICONDUCTOR DEVICE POWER SUPPLY APPARATUS AND

HIGH-FREQUENCY AMPLIFIER

3 powerHigh voltage power semiconductor device on SiC

클러스터 power 4~7 1 powerSiC semiconductor power device

[ 전력반도체소자분야주요 키워드및관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

132

02semiconductor

SiC

2 powerHIGH VOLTAGE POWER SEMICONDUCTOR DEVICES ON

SiC

클러스터

03

power

semiconductor

carrier

4~7

1 powerPower semiconductor module with sealing device for

sealing to a substrate carrier and method for manufacturing it

2 powerLateral power semiconductor device for high frequency

power conversion system has isolation layer formed over

substrate for reducing minority carrier storage in substrate

클러스터

04

power

semiconductor

nitride

4~8

1 powerIII-Nitride Power Semiconductor Device

2 powerGroup III nitride semiconductor device which can be

used as a power transistor

3 powerGallium nitride power semiconductor device having a

vertical structure

클러스터

05

power

semiconduct

vertical

4~8

1 powerMETHOD FOR MANUFACTURING VERTICAL SUPER

JUNCTION DRIFT LAYER OF POWER SEMICONDUCTOR

DEVICES

2 powerFlexibly scalable charge balanced vertical semiconductor

power devices with a super-junction structure

클러스터

06

power

semiconduct

ring

5

1 powerSemiconductor device with combined power and ground

ring structure

2 powerStructure and method for forming a guard ring to

protect a control device in a power semiconductor IC

클러스터

07

power

semiconduct

wafer

5

1 powerSemiconductor Device and Method of Forming Wafer

Level Ground Plane and Power Ring

2 powerWafer level packaged GaN power semiconductor device

and the manufacturing method thereof

클러스터

08

power

semiconductor

package

4

1 powerPOWER SEMICONDUCTOR PACKAGE DEVICE HAVING

LOCKING MECHANISM AND PREPARATION METHOD

THEREOF

2 powerCOMBINED PACKAGED POWER SEMICONDUCTOR

DEVICE

3 powerHigh speed low loss and high density power

semiconductor packages (μMaxPak) with molded surface

mount high speed device(s) and multi-chip architectures

클러스터

09

power

substrate4~8

1 powerIntegrated power device on a semiconductor substrate

having an improved trench gate structure

2 powerMulti-wire electrical discharge machining system

multi-wire electrical discharge machining apparatus power

supply device multi-wire electrical discharge machining

method semiconductor substrate solar cell substrate substrate

manufacturing system and substrate manufacturing method

전력반도체소자

133

클러스터

10 power IC 4~7

1 powerSEMICONDUCTOR DEVICE SWITCHING POWER SUPPLY

CONTROL IC AND SWITCHING POWER SUPPLY DEVICE

2 powerSEMICONDUCTOR DEVICE CONTROL IC FOR SWITCHING

POWER SUPPLY AND SWITCHING POWER SUPPLY UNIT

기술개발테마 현황분석

134

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

회로설계기술

저전압아날로그회로설계특허논문클러스터링

전문가추천

고전압고전류반도체설계특허논문클러스터링

전문가추천

전력변환 회로설계특허논문클러스터링

전문가추천

배터리충전 회로설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

전압스케일링회로 설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

소자기술

GaN on SiSiC 에피소재기반 전력반도체특허논문클러스터링

전문가추천

GaN기반전력반도체특허논문클러스터링

전문가추천

수직형 GaN 전력반도체소자 특허논문클러스터링

전력반도체소자제조공정기술 특허논문클러스터링

반도체소자 기판성장기술 특허논문클러스터링

모듈패키징기술

전력반도체모듈제조공정기술특허논문클러스터링

전문가추천

모듈 이중반도체집적 기술특허논문클러스터링

전문가추천

전력반도체소자회로 기술특허논문클러스터링

전문가추천

화합물반도체제작기술 특허논문클러스터링

수평형 GaN 전력반도체소자 특허논문클러스터링

[ 전력반도체소자분야요소기술도출 ]

전력반도체소자

135

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

회로설계기술

저전압아날로그회로 설계

전력반도체의 저전압 기본 공정중 하나로서

전류-전압 스위칭 특성의 변동이 큰 아날로그 회로

설계기술

전력변환회로 설계

전력반도체의 핵심 특성인 에너지 고효율

개선특성에 맞게 소자 동작 시 전력변환 손실이

적도록만들어주는회로설계 기술

소자기술

GaN on SiSiC 에피소재기반

전력반도체

WBG 소자로서 SiC GaN 이외에 ZnO CuI 등

소자제작 공정조건확보및최적화기술필요

수직형 GaN 전력반도체소자수직형 GaN 전력반도체소자 제작 공정조건 확보 및

최적화기술필요

수평형 GaN 전력반도체소자수평형 GaN 전력반도체소자 제작 공정조건 확보 및

최적화기술필요

GaN 기반전력반도체GaN 기반 소자 제작 공정조건확보 및 최적화기술

필요

모듈패키징

기술모듈 이중반도체집적기술

전력반도체 모듈의 신뢰성을 높이고 안정적 동작을

위해구동 및 보호용 IC 내장기술필요

[ 전력반도체소자분야핵심요소기술 ]

기술개발테마 현황분석

136

나 전력반도체소자기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

전력반도체소자

137

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

회로설계

저전압아날로그회로

설계

SNR

(fin=1kHz)80dB 90dB 100dB 100dB

전력변환회로 설계 스위칭손실

저감20저감 30저감 60저감

전력변환시스템

설계및제어

기술확보

에피소재

기술

GaN on SiSiC

에피소재기반

전력반도체

온저항

RDS(on)

(VB=1200V)

50mΩ 35mΩ 20mΩ gt20mΩ

GaN 기반전력

반도체결함밀도개선 1eacm2 05eacm2 01eacm2 결함밀도개선

소자와

모듈

패키징

기술

수직형 GaN

전력반도체소자

고온신뢰성

검증

(Tjmax)

150 200 250고온신뢰성

향상

모듈 이중반도체

집적

전력모듈

사이즈225 kVA 250 kVA 275 kVA 275 kVA

수평형 GaN

전력반도체소자스위칭속도

fSW ge

200kHz

fSW ge

300kHz

fSW ge

400kHzfSW ge 400kHz

[ 전력반도체소자분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

고주파반도체

고주파반도체

정의및 범위

고주파 반도체란 통상 이동통신 무선랜 유선통신 레이다 및 각종 IoT 네트워크 통신에 사용되며수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역 신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파

소자 중 반도체공정을이용하여제작된반도체를의미

정부지원정책

산업통상자원부는 2025년까지 시스템반도체 산업 시장 점유율을 10까지 높이기 위해 민관합동으로 4645억원을 투입하기로 함 시스템 반도체 3대 유망 기술인 저전력 초경량 초고속

반도체기술 확보에 2645억원을투자하고관련전문 인력도 4년간 2880명이상을양성함

과학기술정보통신부와 산업통상자원부는 2조5000억원 규모의 범부처 반도체 연구 RampD 국책 과제를기획하고있음 (2017)

5G 자율주행자동차 사물인터넷 등 4차 산업혁명 유관 산업은 과거 휴대폰 산업 이상으로 국내팹리스 반도체 설계업계에는 기회의 시장임을 감안하면 글로벌 경쟁에서 밀리며 고사 위기의 형편에

놓인 국내고주파반도체업계를위해 과감한정책 지원이필요함

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경) RF 설계전문기업

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업지원정책미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)대규모시장의확대

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은관심

bull(환경)높아지는진입장벽및경쟁

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

다가올 초연결 시대의 핵심인 사물인터넷 고주파 통신 반도체 분야에서 Final Survivor가 되기위해 창의적 기술개발과 철저한 시장 분석에 기초한 대응이 필요하며 정부의 과감한 투자 지원

필요

핵심요소기술로드맵

고주파반도체

143

1 개요

가 정의및 필요성

이동통신 무선랜 고속 유선 통신과 같은 통신 시장의 성장은 고속 고성능의 통신 시스템의

발전을이끌었고 다가올 5G 시대에는 4차 산업혁명의핵심통신인프라인 IoT (Internet of

Things)를 위해 초연결 네트워크 통신 시스템을 요구하고 있음 또한 최근 자율주행자동차

드론 등의 등장으로 초고주파 대역의 레이다 반도체 분야도 급성장 하고 있음 이러한 통신

및 레이다 시스템을 구현하기 위해서 필수적인 기술이 고주파 반도체 기술임 통신 및

레이다 기술의 핵심인 고주파 반도체는 통상 수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역

신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파 소자 중 반도체 공정을 이용하여

제작된반도체로정의됨

무선 통신용 (이동통신 무선랜 등) 초고주파 반도체는 능동 소자와 수동 소자를 사용해 하나의반도체 칩 위에 RF (Radio Frequency) 회로를 구현한 것으로 증폭기 (Amplifier) 송신기

(Transmitter) 수신기 (Receiver) 주파수 합성기 (Frequency Synthesizer) 등의 회로들이

집적되어신호를송수신함

레이다용 초고주파 반도체 역시 각종 능동수동 소자를 사용해 하나의 반도체 칩 위에 RF 회로를구현한 것으로 증폭기 레이다 신호 발생기 (Signal Generator) 수신기 등의 회로들이 집적되어

신호를송수신함

[ 초고주파반도체집적회로 ]

초고주파 반도체는 일반적으로 대량 생산이 용이하고 저가격고신뢰성 제품으로 여러 가지 소요부품들을 하나의 작은 칩 내에 구현할 수 있음 반도체 소자로는 주포 화합물 (GaAs) 반도체와

실리콘 (Si) 반도체가 사용되는데 무선 통신 송수신기의 전단 (Front-End)은 고출력이 요구되는

부분은 주로 화합물 반도체를 이용하여 단독 칩으로 제작되나 최근 그 외 대부분의 부분들은

집적도를높이는데유리한실리콘반도체를사용함

기술개발테마 현황분석

144

이동통신을 무선 통신의 기술 발전 단계로 구분할 때 1G는 음성 통화가 가능했던 아날로그

이동통신 2G는 음성통화 문자 이메일 전송 등이 가능했던 디지털 이동통신 3G는

스마트폰 4G는 LTE LTE-A 5G는 초광대역 및 초연결의 차세대 무선 통신 기술로

구분되며 해를 거듭할수록 새로운 기술을 이용한 서비스가 제공되고 있음 이처럼 무선 통신

시장이 활성화 되면서 무선 통신 시스템이 생활의 필수품으로 대중화 되었으며 사용자가

급속히 늘었음 따라서 사용자의 증가와 다양한 멀티미디어 서비스의 증가로 인한 대량의

통신 용량을 수용하기 위해 사용 주파수 및 대역폭이 점차 높아짐 이와 같은 무선 통신

시스템의 활성화와 고성능 통신 시스템의 요구는 초고속 고주파 반도체 소자의 필요성을

점점더부각시키고있음

국제전기통신연합(ITU)이 내린 정의에 따르면 5G는 최대 다운로드 속도가 20Gbps 최저 다운로드속도는 100Mbps인 이동통신 기술임 또한 1km2 반경 안의 100만개 기기에 사물인터넷(IoT)

서비스를제공할수 있고 시속 500km고속 열차에서도자유로운통신이가능해야함

4G에서 응답 속도는 10~50ms초임 5G에서는 이 응답 속도가 약 10배 더 빨라짐 이 덕분에많은 양의 데이터를 중앙 서버와 끊김 없이 주고받아야 하는 자율주행차 사물인터넷 분야에서

5G가 활발하게도입될것으로전망됨

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의광대역폭을 이용해데이터를고속으로전송할수 있어야함

에릭슨 모빌리티 리포트에 따르면 북미 지역에서는 2022년까지 전체 모바일 가입건수의 25가5G에 가입할것으로예측함 아시아태평양지역은 2022년까지 전체 모바일가입의 10가 5G에

가입할것으로예측하여두 번째로빠르게성장할지역으로꼽음

[ 지역별모바일브로드밴드현황-출처에릭슨모빌리티리포트 ]

고주파반도체

145

최근 수년 동안 최첨단 IT기술이 접목된 자율주행차의 기술 개발에 대한 관심이 고조되고

있는 가운데 최첨단 IT 기술이 접목된 핵심부품에 대한 요구가 더욱 커지고 있음

자율주행차를 구현하기 위해서는 여러 가지 최첨단 부품과 통신 기술이 필요한데 그 중

ADAS (Advanced Driver Assistance System 첨단 운전자 지원 시스템)의 대표적 핵심

부품인레이다의소형화와저가격화가관건이됨

차량용 레이다 시장은 연간 23의 성장률을 보이며 2020년 4200만대 180억 달러의 시장규모를차지할것으로전망

자율주행차의 경우차량당 최소 6대 이상의 레이더가 들어가물체 감지 자유 공간 인식 자차 위치파악 등에 사용될 예정으로 이들 시스템이 합쳐지면 360도 올 어라운드 뷰 기능을 제공할 수 있어

교차로지원이나주차지원 같은 새로운기능도가능할것으로전망

차량용레이다의할당주파수대역은 24GHz (200MHz) 77GHz (1GHz) 79GHz (4GHz) 등이며이중 24GHz는 저가형 레이더로 79GHz는 자율주행차 보급에 따라 시장이 늘어날 전망임

레이더용 RF 반도체는 초고주파 아날로그 회로 설계 기술이 필요하며 특히 장거리용 RF 반도체는

화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 인수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

[ 자율주행자동차의레이다 ]

자율주행자동차 레이다의 약어- CTA(Cross Traffic Alert) 교차 차량 경고 장치 LCA(LaneChange Assistance) 차선 변경 보조 장치 BSD(Blind-spot detection) 사각지대 감시장치

FCW(Forward Collision Warning) 전방 충돌 경고 장치 CM(Collision Mitigation)

충돌저감장치 ACC(Adaptive Cruise Control) 적응형 순항 제어 장치 EB(Emergency Braking)

긴급 제동 장치

기술개발테마 현황분석

146

IoT 시대에 접어들어 2022년에는 29 billion의 기기들이 통신을 통해 연결될 것으로

예측되며특히Wide-area IoT 는 연평균 30의성장세를나타냄

고성장이 예상되는 IoT는 크게 반도체 모듈 및 단말 플랫폼 네트워크 등 4가지 기술적구성요소로 나룰 수 있음 반도체 부분은 온도 빛 움직임 위치 등을 감지하는 센서 데이터

송수신을위한유무선통신 칩 그리고데이터를처리하는프로세서와메모리등을 포함

초기 LPWA (Low Power Wide Area) 기술은 Sigfox LoRa와 같이 비면허 대역의 독자 기술로시작하여 면허 대역의 MTC 디바이스를 위한 LTE-M이 제공되고 이어서 2016년 LTE를 LPWA

응용에 최적화한 NB-IoT 규격을 통해 면허 대역에서도 LPWA 네트워크 서비스를 제공할 수 있게

되었음 최근 Sub-GHz의 비면허대역을이용하는무선랜표준인 80211ahaf도 등장함

고주파 반도체는 기지국과 이동 단말 간의 통신을 이용하는 이동통신 위성체와 기지국 또는

위성체와 이동 단말간의 통신을 이용하는 위성통신 전화국과 전화국 방송국과 중계국 등

고정된 지역 간의 통신 선로를 이용하는 국간 통신 PC와 PC PC와 컴퓨터 주변기기

무선랜 AP와 스마트폰 및 PC 등을 연결하는 무선 랜 등의 무선 통신 뿐만 아니라 케이블

TV 망을 이용하는 유선통신 광케이블을 이용하는 광통신 등 광범위하게 사용되는 핵심

부품임

고주파반도체

147

나 범위및 분류

고주파 반도체 기술은 소자의 사용 주파수를 높이기 위해 소자의 구조를 개발하고 기판

재질을 바꾸어 고주파에서의 특성을 향상시키기 위한 연구와 고주파에서 출력 전력을

증대시키려는 연구로부터 시작되었음 무선 통신 시스템이 점차 일반화 되어감에 따라

단말기의 소형화에 대한 요구가 증대되었고 이에 따라 고주파 반도체 소자의 집적화를 통한

소형화 연구가 시작되었음 사용자 수가 증가함에 따라 한정된 사용 주파수 대역에서 많은

데이터를 송수신하기 위해 디지털 변조 방식이 채택되기 시작하였고 따라서 반도체 소자의

선형성이중요하게되었으며 최근에는고용량데이터의송수신에따른무선통신송수신기의

복잡도 및 집적 면적 증가로 저가격화가 가장 큰 기술적 이슈임 이러한 고주파 반도체

기술을여러형태로분류함으로써전체적인기술의범위와내용을파악하는것이필요하므로

집적 기술에 따른 관점 기능에 따른 관점 용도에 따른 관점 목적에 따른 관점 기술

계층에따른관점으로분류하여살펴볼수있음

(1) 집적기술에따른관점

고주파 반도체 소자의 집적 정도에 따라 개별소자 HMIC (Hybrid Microwave IC) MMIC

(Monolithic Microwave Integrated Circuit)로 분류할 수 있음 1980년대 이전에는

마이크로파 회로는 대부분 HMIC가 주류를 이루었으나 1980년대 이후에는 초고주파 반도체

기술의 급속한 발전에 힘입어 고주파 반도체 소자들은 점차로 능동소자와 수동소자를 하나의

반도체 기판 위에 일괄 공정으로 제작하는 고주파 집적회로인 MMIC화 되기 시작함 응용

분야에 따라 차이가 있지만 근래에는 MMIC에 적합한 CMOS 공정 기술을 이용하여 디지털

처리부와 고주파 신호 처리부를 한 칩에 집적함으로써 저가격 및 고성능의 반도체 시스템을

구현하고자하는것이흐름임

HMIC- 일반적인 Hybrid 회로에서는 수동소자는 유전체 기판 위에서 구현되고 능동 소자는 반도체 상에

제작되어 표면 실장이나 와이어 본딩 등의 방법을 통하여 수동 소자와 연결하여 집적회로를

구성하는방법

MMIC- MMIC는 화합물 반도체 또는 실리콘 반도체의 응용 부품으로 이동통신 무선랜 통신 유선통신 및

레이다 시장이 급격히 확대되면서 고주파 특성이 우수하고 선형성이 우수한 송수신단의 여러

능동소자 (트랜지스터) 및 수동소자 (저항 캐패시터 인덕터) 들을 단일 칩으로 집적이 가능하게 한

정보통신용부품임

기술개발테마 현황분석

148

(2) 기능에따른관점

고주파 반도체 소자의 기능에 따른 분류를 아래의 표와 같이 살펴볼 수 있음 단위 소자로는

능동 소자와 수동소자로 분류가 되며 이의 응용회로는 증폭기 발진기 혼합기 등등으로

분류가 됨 이들의 복합 운용 분류는 무선통신 송수신기의 예를 들면 BB (Baseband) 신호를

송신 안테나로 전송하는 송신기 RF (Radio Frequency) 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를

낮은 주파수로 변환하며 필요한 신호를 골라내어 BB 프로세서로 전달해주는 수신기 RF

신호를송수신하는데있어서캐리어신호를생성해주는주파수합성기등등으로분류가됨

단위소자능동소자 bullMOSFET BiCMOS BJT HBT MESFET HEMT

수동소자 bull저항인덕터 캐패시터 다이오드등

응용회로

증폭기 bull저잡음증폭기전력증폭기일반증폭기

발진기 bull전압제어발진기

혼합기 bull주파수상향변환기주파수하향변환기

스위치 bullTDD스위치

위상천이기 bull위상배열용 Phase Shifter

바이어스회로 bullBGR (Bandgap Reference)

주파수분배체배기 bullPrescaler Frequency Divider FrequencyMultiplier

복합응용

필터 bull저역 대역 고역통과필터등

디지털회로 bullLogic Memory

송신기수신기 bullRF transmitter RF receiver

주파수합성기 bullPLL DDFS ADPLL등

[ 기능에따른 분류 ]

(3) 용도에따른관점

사용 시스템에 따라 목적을 이루기 위해 적용할 수 있는 기술이 달라짐 고주파 반도체는

통신용 시스템에 가장 많이 사용되고 있으나 레이다 및 각종 센서 등 비 통신용으로도 응용

분야도 급성장하고 있음 무선 통신은 이동 통신 위성통신 무선랜 등으로 나눌 수 있고

유선통신은케이블통신과광통신으로나눌수 있음

고주파반도체

149

무선통신용

휴대이동통신 bull1G 2G 3G 4G 5G

위성통신 bullGPS S-DMB

무선랜통신 bull80211abgnacaxadayafah

방송이동통신 bullT-DMB

PAN 통신 bullBluetooth UWB Zigbee RFID

THz 통신 bull초근거리통신

유선통신용케이블통신 bull고속광케이블

광통신 bull고속광통신

레이다자동차레이다 bullLRR SRR

각종탐지 레이다 bull드론등소형이동체탐지

기타

고주파가열기 bull고주파열선

각종무선센서 bullImaging센서 (THz) 각종측위센서

[ 용도에따른 분류 ]

(4) 목적에따른관점

특정 소자나 특정 기능에 적용된 기술을 이용하여 이루고자 하는 목적을 기준으로 기술을

분류하는 것이 필요함 시스템 요구 사항을 만족시키려는 것이 고주파 반도체 부품 기술의

목적이며저가격화 소형화 고집적화 저전압화 특성향상 안정화등이있음

저가격화 소형화 고집적화 저전압화

특성향상 bull저잡음선형성저소비전력고출력이득특성

안정화bull전원전압 변동에 대한 안정화 부하 변동에 대한 안정화 온도 변화에 대한 안정화 재현성

수율향상 ESD protection

[ 기술 목적에따른 분류 ]

기술개발테마 현황분석

150

(5) 기술계층에따른관점

고주파 반도체 기술은 제작에 필요한 공정기술 단위 소자의 특성을 향상시키기 위한 소자

구조 기술 소자를 회로 설계에 이용하기 위해 필요한 모델링 기술 회로의 기능을 수행하게

하기위한회로설계기술및제작된소자의패키지기술로분류할수 있음

고주파

반도체

bull반도체제작에필요한공정기술

bull단위소자의특성을향상시키기위한소자구조기술

bull소자를회로설계에이용하기위해필요한모델링기술

bull회로의기능을수행하기위한회로설계기술

bull제작된소자및회로의패키지기술

[ 기술 계층에따른 분류 ]

고주파반도체

151

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

고주파 반도체 산업은 첨단 ICT 수요에 연동된 고효율 고성장 고부가가치의 미래 유망

산업으로 고도의 설계 및 제작 기술이 복합적으로 요구되며 전자공학 기계 화학 물리 등의

다양한과학기술이융합된산업의성격을가짐

고주파 반도체 산업은 대부분이 고도의 설계 기술이 필요한 산업으로 높은 초기 투자비용 수준높은 기술력과 고급 인력 필요 긴 개발 기간 등 영세 기업의 독립적인 창업으로 제품을 출시하는

것이최근들어 더욱 많은어려움이있음

고주파 반도체 산업은 분야별 세계 소수 기업이 지배하는 특성이 있어 치열한 경쟁에서 우위를차지하기위해서는끊임없는기술개발 적기선행 투자 시장 예측 등이필수적임

고주파 반도체 산업은 반도체 제조를 위한 소재산업 소재를 이용하여 고유 기능이 구현된

소자 및 제작 공정 산업 이를 위한 장비 산업 여러 개의 능수동 소자를 사용하여 설계한

집적회로설계산업및이를이용한시스템형산업을포함하는융복합산업영역임

고주파 반도체 산업은 소재 제작공정 칩 패키지 시스템의 단계를 거쳐 대부분의 산업에 활용되고있으며 IoT 시대의도래에따라 산업적활용도는대폭증가할전망

인간과 기기 및 기기와 기기 간 상호작용 심화에 따라 모든 기기가 연결되고 있으며 이에 따라초고주파반도체의기능도대형화middot다변화middot복잡화되고 있음

이동통신 무선랜 사물인터넷 자동차용 초고주파 반도체 및 시스템의 개발과 국산화를 통해 세계시장에서안정적으로발전할수 있는 전략수립이필요함

반도체 산업의 핵심 경쟁력은 1기술 및 원가 경쟁력 2시장 대응 능력 (고객확보 제품포트폴리오) 3 설비 투자 능력 등임 최근 고주파 반도체 응용 분야가 점차 다양화 융복합화

되고있어 이에 대한발빠른 시장 대응능력이필요함

고주파 반도체는 대부분 전자 제품의 기능을 다양화 첨단화 그리고 네트웍화 시키는 핵심 요소로인간간 기기간 그리고인간과기기간의원활한인터페이스를위해반드시필요한부품

이동통신 무선랜 유선통신 사물인터넷 통신 및 레이다 등은 글로벌 규격화로 인해 대량 칩 제품생산이 가능해 글로벌 전문기업 육성에 적합하며 주로 대기업인 수요기업과의 상생 협력이 중요한

분야

기반산업 융합기술 첨단 지식산업의 특성으로 양질의 일자리 창출 등 창조경제 생태계 조성에적합한업종

기술개발테마 현황분석

152

고주파 반도체란 통상 이동통신 무선랜 유선통신 레이다 및 각종 IoT 네트웍 통신에

사용되며 수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역 신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에

사용되는고주파소자중 반도체공정을이용하여제작된반도체를의미

대용량의 데이터 송수신이 필요한 최근의 고성능 무선 통신 시스템은 Multi-Band MIMO(Multiple Input Multiple Output) CA (Carrier Aggregation)등의 기술로 복잡도 및 크기가

크게 증가하여점점진입장벽이높아지고있으며이는 중소팹리스업체에게도부담요인이됨

2G3G4G 이동 통신이 3GHz 미만의 주파수 대역을 사용해온 점에 비해 앞으로의 5G는 수십GHz이상의 대역에서 수백 MHz 이상의 대역폭을 사용하게 됨에 따라 기술의 난이도가 점차

높아지고있음

IoT로 인한 각종 센서 와의 결합으로 저용량의 데이터 송수신이 가능한 다양한 초고주파 반도체통신칩은 디지털프로세서및신호처리기와 SoC (System on Chip) 형태로발전하고있음

세계 초고주파 반도체 시장은 IoT 시대의 도래로 필요한 초고주파 반도체 칩의 사용이

급증하고 통신 등의 시스템 첨단화 추세에 따라 시장이 급성장하고 있으나 국내 산업의

경쟁력은선진국대비매우취약한상황

전 세계 반도체 시장규모는 모바일 환경의 확산과 스마트폰 태블릿 PC 스마트가전 자동차 항공우주산업등 수요처의다변화및 고도화에힘입어지속적으로확대되고있는추세임

최근 스마트폰의 등장으로 소프트웨어의 비중이 증가하고 반도체 공정의 미세화로 원가가상승하면서 중소 팹리스 업체는 대기업에 비해 시장 입지가 좁아졌고 중견급 기업은 시장 포화 및

대기업의시장잠식으로더딘성장세를보임

IoT로 인한 초연결 시대의 진입으로 고주파 반도체가 대부분 기기의 핵심부품으로 대두되어 고주파반도체산업의경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수 요소

우리나라의 경우 비메모리 분야 중 하나인 고주파 반도체의 핵심요소기술 수준이 선진국 대비 매우낮은 수준임

대표적비메모리분야인 고주파 반도체의경우 선진국과의기술 격차가 크고 설계전문 중소

업체의 비중 및 규모도 매우 낮으며 시장 점유율도 낮아 국내에서 해외 제품에 대한 의존도

높음

중소기업들이 고주파 반도체 기술 개발에 대한 투자는 최근의 높아지는 진입 장벽과 설계 난이도의증가로 상용 기술 개발 진행이 점점 더 어려워 정부 정책 과제를 통하여 개발 환경 여건 조성이

절실히필요함

고주파 반도체 기술 산업은 대형화middot다변화middot복잡화됨에 따라 국내 중소기업의 시장 대응이 느린측면과 함께 고가의 제품이라도 품질의 신뢰도가 높고 시장에서 검증된 측면에서 선진국 제품을

구매하고자하는경향이강함

고성능 제품은 해외 수입 의존도가 높으므로 세계 최고 수준의 제품 국산화와 원천 기술의 확보를통해다양한분야에파급력을높여야하며 이를통해 품질 경쟁력확보 및 수출경쟁력확보시급함

고주파반도체

153

[ 고주파반도체적용분야 ]

(2) 산업의구조

후방산업은 고주파 반도체에 사용되는 주요 핵심요소기술인 소재재료 기술 제작 공정 기술

제작 공정 및 테스트를 위한 장비 기술 고주파 반도체 설계를 위한 집적회로 기술 IoT

시대를맞아날로비중이높아지고있는 SoC 기술등이있음 고주파 반도체는 다양한 기능을 처리하기 위한 다품종의 제품을 생산하는 산업으로 대규모의 시설투자 없이 기술 아이디어와 설계 인프라만 있으면 진입할 수 있는 팹리스 산업의 특성과 그 반대

개념으로설계디자인을위탁받아생산하는파운드리산업의특성을가진산업 구조를가지고있음

향후 고주파 반도체를 포함한 시스템 반도체는 팹리스 산업과 파운드리 제조전문 산업을 중심으로성장할것으로예측됨

반도체의 회로 선폭 미세화가 난관에 부닥치면서 무어 이론이 사실상 폐기가 되어가고 있는시점에서기존의후공정업체는물론장비 재료등후방 산업의격변이예고됨

국내 고주파 반도체 업계는 전방 산업에 비해 고주파 반도체를 위한 후방 산업 육성이 제대로 되어있지않음

국내집적회로및 SoC를 위한 팹리스기업들은영세해외국 기업과규모 경쟁에서밀림

[ 고주파반도체후방산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

154

전방산업으로서 고주파 반도체 분야는 이동통신 무선랜 위성통신 사물인터넷 (IoT) 통신

유선통신 자동차레이다등의분야로구성

휴대용 이동 통신 분야는 1G2G3G4G를 거쳐 5G를 위해 기술 개발이 이루어지고 있으며 큰시장을 형성하고 있는 분야임 4G를 통해 Multi-band MIMO CA 등의 기술이 상용화 되었으며

5G들어서는mmWave대역에서초광대역의통신기술이상용화될 예정임

기존의 근거리 무선랜은 245GHz 비면허 대역으로 근거리에서 초고속 무선 인터넷 서비스를제공함 무선랜은 현재 근거리에서는 광대역 대역폭을 사용하여 수 Gbps급 이상의 서비스를

지향하고 있으며 광역 무선랜 서비스에서는 Sub 1GHz의 비면허 대역을 사용하여 사물통신 서비스

및광역 무선 인터넷서비스를지향하고있음

자동차 레이더 부품 기술의 대표적인 활용 예인 차량 안전 시스템이란 지능형 교통시스템을구현하기 위한 필수 기술로 열악한 기상조건 또는 운전자의 부주의로 인해 발생 가능한 사고를

미연에 방지할 목적으로 개발된 시스템을 의미함 특히 77GHz 주파수를 이용한 자동차 레이더

시스템은가장핵심임

IoT 센서는 자동차 스마트폰 가전기기 스마트홈 이산화탄소 배출량을 제어하는 공장에는 물론포도밭의 토양 조건을 모니터링하기 위해 땅속에까지 설치됨 이러한 센서를 위한 무선 센서

네트워크에 관한 연구는 1980년대에 시작되었고 산업 및 연구적 측면에서 관심이 높아진 것은

대략 2001년부터임 이는 단일 칩 즉 고주파 반도체와 프로세서들이 SoC로 통합되면서 비싸지

않으면서출력이낮은소형 부품의보급화때문임

고주파 반도체 산업은 소자 회로설계 SoC등의 기술력이 완성품의 기능과 성능을 결정하고

타 산업에 적용되어 기술들 간 융합의 매개체 역할을 함으로써 기존 제품의 성능과 서비스를

첨단화하고부가가치를창출

최신스마트폰에는광대역고성능이동 통신칩 GPS 통신칩 방송 수신칩 무선랜칩등이 내장되어있으며 앞으로 초연결을 위한 IoT용 통신 기능의 칩이 대부분의 가전 기기 자동차 드론 등에도

탑재될것으로예측됨

후방산업 고주파반도체분야 전방산업

반도체소재 반도체제작공정

반도체장비 반도체설계

광대역고성능통신칩 레이다

칩 협대역저전력센서통신칩

등

스마트폰등이동통신산업

스마트폰 AP등무선랜통신산업

위성통신산업

자동차레이다산업

스마트홈 스마트공장 스마트그리드등

IoT 통신 산업

[ 고주파반도체분야산업구조 ]

고주파반도체

155

나 시장환경분석

(1) 세계시장

이동통신 무선랜 고속 유선 통신과 같은 통신 시장의 성장은 고속 고성능의 통신 시스템의

발전을 이끌었고 다가올 5G 시대에는 4차 산업혁명의핵심 통신 인프라인 IoT (Internet of

Things)를 위해 초연결 네트워크 통신 시스템을 요구하고 있음 최근의 가상현실 증강현실

홀로그램 사물인터넷 자율주행자동차 인공지능 로봇 등으로의 연구 개발은 고주파 대역의

무선통신용반도체분야시장을더욱더급성장시킬것으로예상됨

[ 5G 기반 융합 서비스 ]

4차 산업혁명의 핵심인 IoT 시대에 접어들어 모든 기기가 통신으로 연결된다고 할 때 반도체

수요처인 전자기기의 성장 전망에서 자동차 전장시스템 시장이 가장 높은 연평균

(2015~2020) 성장률 (49)를 보이고있음

2020년까지 자동차의 안전 및 편의 시스템 자동긴급제동 차선이탈사각탐지 시스템 및 백업카메라 등이 가장 많은 반도체를 채택할 것이며 반도체 품목은 아날로그 IC MCU 및 센서 등의

제품이큰 시장을형성할것임

기술개발테마 현황분석

156

출처 IC insights 2015

[ 세계 전자기기의성장전망 ]

의료산업용 전자시스템은 웨어러블기기 가정건강 진단 등의 분야이며 2020년까지 성장률

43를전망하고 아날로그 IC가 주류를이룰것으로예상됨

통신은 컴퓨터 IC 시장을 추월하여 성장할 것이며 PC (데스크톱 노트북 태블릿)에 대한

수요가 둔화되면서 컴퓨터 시스템 시장은 2020년까지 가장 저조한 성장을 보일 것으로

예상됨

한편 스마트폰의 보급 확대로 태블릿 PC 데스트톱 PC 노트북 PC의 출하량이 급감하면서

2017년부터휴대폰 IC 판매가 PC용 IC를 추월하기시작할것임

2017년 휴대폰용 IC 매출은 전년대비 16 증가한 844억 달러를 예측하고 있는 반면 PC는 9증가한 801억달러로전망

출처 IC insights 2015

[ 휴대폰용 IC 시장이 PC용 IC를 능가하기시작 ]

고주파반도체

157

2020년에 상용화가 되는 5세대 이동통신을 포함하여 2022년에는 스마트폰 가입 수가 68

billion 이될것으로예측됨

[ 기술별스마트폰가입수 ]

IoT 시대에 접어들어 2022년에는 29 billion의 기기들이 통신을 통해 연결될 것으로

예측되며특히Wide-area IoT 는 연평균 30의성장세를나타냄

고성장이 예상되는 IoT는 크게 반도체 모듈 및 단말 플랫폼 네트워크 등 4가지 기술적구성요소로 나룰 수 있음 반도체 부분은 온도 빛 움직임 위치 등을 감지하는 센서 데이터

송수신을위한유무선통신 칩 그리고데이터를처리하는프로세서와메모리등을 포함

출처 에릭슨모빌리티리포트 2016

[ IoT로 연결되는기기수]

기술개발테마 현황분석

158

사물인터넷 (IoT)의 핵심 통신 기술인 LPWA의 대표 기술은 표준 기술인 LTE-M NB-IoT와 비표준기술인 LoRa SigFox 등이있음

구분 LTE-M NB-IoT SigFox LoRa

커버리지 ~11km ~15km ~12km ~10km

주파수대역면허대역

(LTE 주파수)

면허대역

(LTE 주파수)

비면허대역

(RFID-USN대역)

비면허대역

(RFID-USN대역)

통신속도 ~10Mbps ~100Kbps ~100bps 10kbps

로밍 가능 가능 불가능 불가능

표준화 3GPP Rel8 3GPP Rel13 비표준 비표준

배터리수명 ~10년 ~10년 ~10년 ~10년

[ LPWAN의 기술비교 ]

자동차는 차량 자체의 성능향상 편안함 편리함 안전함을 지키기 위해 전자시스템을 더욱

강화하고 있음 이에 많은 새로운 IC 시스템이 개발되고 채택되어 2017년 자동차 IC시장은

전년대비 22증가한 280억달어를기록할것으로예상됨

[ 자동차용 IC 시장 ]

마이크로 컨트롤러 (MCU) 아날로그 IC DRAM 낸드플래시 로직 IC등이 자동차 IC를 구성하고있으며 이들이꾸준한성장을이끌어가고 있음

2020년까지 첨단 운전자 지원 시스템 (ADAS)이 자동차용 IC의 가장 큰 수요처가 될 것으로기대하고 있음 다양한 ADAS 시스템이 자동차 및 운전자의 도로를 안전하게 유도할 것이며 향후

10년 이내에자율자동차의필수제품이될 것임

전자기기에서 반도체의 비중을 살펴보면 2017년 전자기기의 평균 반도체 내장률은

281에달할것으로예측되며 이는매우높은비중임

전자기기 시장의 성장은 그다지 높지 않은데 반도체 시장은 고성장을 나타내고 있음 일반적으로전자기기 시장에 비해 반도체 시장의 연평균 성장률이 높게 나타나는데 이는 전자시스템에

사용되는반도체의가격상승또는채택률증가에기안함

고주파반도체

159

세계 IC칩 시장규모는 2016년 119억 달러로서 2017년부터는 큰 폭의 증가추세를 보여

2012년에는 151억 달러로성장할것으로전망하고있음

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 11916 12129 12820 13551 14323 15139 57

출처 참고자료를 바탕으로 추정함 Global Industry Analysts inc(20092) iSuppli 2007 2008 IDTechEx(2005

2006) Gartner(200712 20084)

[ IC칩 분야의세계 시장규모및 전망 ]

향후 반도체 산업은 대체로 IoT 성장 AI (인공지능) 반도체 개발 가속 신메모리 시대 진입

등의요인에의해크게성장할것으로예상됨

IoT 도입이 확대됨에 따라 반도체가 새로운 성장을 맞이할 것으로 전망됨 이는 IoT 도입을 통해인구증가 고령화 도시화 등 사회 문제를 해결하기 위해 각국이 정책을 적극적으로 폎쳐나가기

때문

기술개발테마 현황분석

160

(2) 국내시장

세계 이동통신 시장은 90년대 773억 달러(2G)에서 2000년대 5047억 달러(3G)

2010년대 1조 5500억 달러 (4G) 규모로 20배 성장함 국내 시장도 247억 달러 (2G)

2345억 달러 (3G) 3706억 달러 (4G) 규모로 꾸준히 성장함 5G 이동통신은 2020년

상용화 서비스가 개시되어 기존 3G 4G 시장을 점진적으로 대체할 것으로 예상되며

2026년 5G 시장은 이동통신전체 2조 3175억 달러의 50인 1조 1588억 달러 규모로

성장할 것으로 전망됨 국내의 경우 2020년 5G 상용화시 2026년 국내 이동통신 시장

635억 달러의 60인 381억 달러규모로성장할것으로기대됨

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 2265 2369 2463 2562 2664 2771 4

출처 참고자료를 바탕으로 추정함 반도체재료 데이터북 2008 파워디바이스 2009년 정보통신연구진흥원 2008

전자신문 iSuppli 2009 지식경제부 이차전지산업발전전략(200912) OIDA report(2006)의 Source amp

Detectir 부문의자료인용

[ 고주파반도체분야의국내시장규모및전망 ]

출처 한국전자통신연구원 2013

[ 세계국내 이동통신시장전망 ]

고주파반도체

161

반도체 전체 품목에서 한국은 세계 시장의 19를 점유하는 세계 2위의 반도체 국가임

그러나 세계 1위인 미국과의 격차가 크며 메모리에 치중된 산업 구조이기 때문에 고주파

반도체등 시스템반도체로의품목다변화가절실히필요함

출처 IC Insight 2017

[ 세계반도체시장의국별 시장점유율 ]

한국은 2013년에역사상처음으로일본을추월하며세계 2위반도체생산국가로부상했음 중국은 2단계로 조성하는 국가집적회로 산업 투자기금을 반도체 업체 인수합병에 활용하려 했으나미국이 기밀 유출을 이유로 막아서자 반도체 설계가 주력인 팹리스 육성에 1500억 ~ 200억

위안에이르는규모의 20 ~ 25를투자하기로함

한국은 20년 가까이 세계 반도체 시장의 70 이상을 차지하는 시스템 반도체 팹리스 반도체설계 산업 육성에 관심을 기울여 왔으나 2017년 현재 한국 팹리스 산업은 글로벌에서 존재감을

찾기어려움

자율주행자동차 사물인터넷 인공지능 등 4차 산업혁명 유관 산업은 과거 휴대폰 산업 이상으로국내 팹리스 반도체 설계업계에는 기회의 시장임을 감안하면 글로벌 경쟁에서 밀리며 고사 위기의

형편에놓은 업계를위해 과감한정책 지원이필요함

산업통상자원부는 2025년까지 시스템반도체 산업 시장 점유율을 10까지 높이기 위해 민관합동으로 4645억원을 투입하기로 함 시스템 반도체 3대 유망 기술인 저전력 초경량 초고속

반도체 기술 확보에 2645억원을 투자하고 관련 전문 인력도 4년간 2880명 이상을 양성하기로

함 (2017)

과학기술정보통신부와 산업통상자원부는 2조5000억원 규모의 범부처 반도체 연구 RampD 국책과제를 기획하고 있음 계획기간은 10년임 한국전자통신연구원 (ETRI) 한국과학기술연구원

(KIST) 전자부품연구원 (KETI) 한국표준과학연구원 (KRISS) 등 정부출연 연구기관의 반도체 분야

박사들과 국내 각 대학 교수 50여명이 새로운 국책 과제 기획 작업에 참여함 과학기술정통부와

산업부는 9월 공청회를 거친 뒤 기획재정부와 한국과학기술기획평가원 (KISTEP)에 예비타당성

조사를신청할계획임

- 기획될 반도체 국책과제는 크게 1 인공지능 분야 2 사물인터넷 분야 3 차세대 반도체 생산

관련 장비 재료 분야로 분류되어 원천기술 개발과 상용화 기술 개발 모두를 아우르며 원천기술은

과기정통부 상용화기술은산업부가각각관장하기로함

기술개발테마 현황분석

162

국내 수요기업은 일부 국내 팹리스 업체로부터 고주파 반도체를 조달하고 있으나 국내

제품의 포트폴리오 한계 신뢰성 고주파 반도체의 성능 문제 등으로 대부분 수요를

해외기업으로부터주로조달

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

국내 팹리스 집적회로 설계 업체 FCI 아이엔씨테크놀로지 라온텍 등은 2G3G4G 통신칩Mobile TV Digital TV 80211 abgn WiFi SoC 칩들을상용화했음

(3) 무역현황

고주파 반도체로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 시스템 반도체 품목의

무역현황을 살펴보았으며 메모리반도체가 지속적으로 무역흑자를 기록함과 대조적으로

시스템반도체는 국내 Chip Maker의 국내 생산 반도체 부품의 채용여부에 크게 좌우되는

형태

고주파 반도체는 2012년 6700만 달러의 무역 흑자를 나타낸 반면 2016년은 오히려 무역 적자를나타낸바있으며 2017년 7월 현재까지는소폭흑자를기록중

2017년도 1~7월사이의증가세는파운드리물량의증가에힘입은바큼

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 212789 207811 186423 199615 205155 28

수입금액 145774 150511 166199 191699 208212 87

무역수지 67015 57300 20224 7946 -3057 -

무역특화지수 019 016 006 002 0007 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 고주파반도체관련 무역현황 ]

고주파반도체

163

다 기술환경분석

연구개발동향

고주파 반도체 기술은 크게 이동통신 무선랜 사물인터넷 통신 등 시스템의 요구사항에 따라발전하여왔음

모바일 IT 및 IoT 시대가 도래하면서 무엇보다도 광대역 및 다중 대역의 신호를 높은 주파수대역에서 처리해야하는 고성능 고주파 반도체와 함께 저전력의 소형 고주파 반도체가 동시에

요구됐으며 이후에는고주파반도체와디지털프로세서가하나로통합하는 SoC 형태로발전해옴

최근자동차 모바일 웨어러블 IoT 등에활용되는고주파반도체칩에대한관심이집중되어

있어국가적차원의지원과산업화가필요함

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의광대역폭을 이용해데이터를고속으로전송할수 있어야함

차량용레이다의할당주파수대역은 24GHz (200MHz) 77GHz (1GHz) 79GHz (4GHz) 등이며이중 24GHz는 저가형 레이더로 79GHz는 자율주행차 보급에 따라 시장이 늘어날 전망임

레이더용 RF 반도체는 초고주파 아날로그 회로 설계 기술이 필요하며 특히 장거리용 RF 반도체는

화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 이수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

광대역 무선랜 표준인 80211ad는 60GHz대역을 사용하는 것으로 2012년에 공개됨 그러나80211ad와 호환성을 가지는 80211ay는 속도를 몇 배 더 높이기 위해 개발된 것으로 채널

본딩 MIMI 기타 기능을 활용하면 속도가 200Gbps에 육박하고 도달 거리는 약 300미터 이상이

될 것이라고업계관계자들이밝힘

고주파 반도체를 위한 IoT의 네트워크 영역을 좀 더 자세히 살펴보면 크게 1 근거리 통신망 2저전력 장거리 통신기술 그리고 기존 셀룰러 네트워크등을 사용하는 방식으로 나눌 수 있으며

LPWA분야에서향후고성장이예상됨

[ IoT의 무선 Connectivity ]

기술개발테마 현황분석

164

광대역무선랜표준인 80211ah는 반경 1km 내외에서사물통신서비스를제공하는광역와이파이기술로1GHz이하비면허대역주파수및 TV유휴주파수대역을동시사용하는시스템으로시장확대전망됨

[ 광역 와이파이개념도 ]

고주파 반도체 기술은 사용 대역폭과 사용주파수에 따라 기술의 난이도가 달라지고 주요

설계 이슈로는 고집적화 저전력화 고안정화 다기능화 등임 최근 응용 시스템 주요 분야가

기술이 고도화되고 복잡화되어 다중대역처리 MIMO CA 초고주파 대역 설계 광대역폭

처리 빔포밍등집적회로의개발이점점어려워지고있음

[ 고주파반도체분야 기술개발 동향 ]

주요분야 집적회로주요이슈

이동통신4G5G

bull다중대역처리

bullMIMO (Multiple InputMultiple Output)

bull CA (Carrier Aggregation)

bull mmWave의초고주파대역설계

bull수백MHz이상의대역폭처리

bull빔포밍설계

무선랜통신

광대역무선랜

bull다중대역처리

bullMIMO (Multiple InputMultiple Output)

bull 수백MHz이상의대역폭처리

bull빔포밍설계

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

협대역무선랜bull소형화를통한저가격화

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

IoT 통신bull소형화를통한저가격화

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

레이다

자동차용레이다

bullmmWave의초고주파대역설계

bull안테나설계

bull빔포밍설계

일반탐지 레이다bullmmWave의초고주파대역설계

bull빔포밍설계

고주파반도체

165

3 기업 분석

가 주요기업비교

인텔 인피니언 아날로그 디바이스 아비아컴 브로드컴 텍사스 인스트루먼트 등 글로벌

기업들이 2G3G4G 및 5G 이동통신 무선랜통신 자동차 레이더 사물인터넷 통신 등의

시장을주도

[ 2016년 반도체업체별매출액및 시장점유율-출처 Thomson Reuters Gartner ]

순위 업체명 매출액 (백만 달러) 시장점유율 ()

1 인텔 59486 159

2 삼성전자 40143 118

3 퀄컴 23507 45

4 SK하이닉스 14267 42

5 브로드컴 13240 39

6 마이크론 12585 37

7 텍사스인스트루먼트 11776 35

8 도시바 10051 30

9 NXP 9498 27

10 미디어텍 8697 26

인텔은 2017년 초 5G 이동통신용 모뎀칩 (코드명 골드 리지)과 이 모뎀칩과 쌍으로 붙는무선주파수(RF)칩 (코드명 모뉴멘탈 서밋)을 공개함 발표한 고주파 반도체 칩은 6GHz 이하

주파수대역과 28GHz 고주파대역을동시 지원하는것이특징

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

차량용 레이더는 머지않아 차량에 6개 이상이 포함될 것으로 전망되며 레이더 시장은 2016년2580만개에서 2021년에는 9200만개로확대될전망

레이더 칩 시장 1위인 인피니언에 따르면 유럽 북미 아시아 지역의 대부분 주요 레이더 시스템업체들에게 솔루션을 제공하고 있는데 2016년 회계연도에만 1200만개 이상의 77GHz 레이더 칩

부품을판매했다고밝혔는데이것은인피니언이지난 6년간의판매량을합친것보다많은 것임

기술개발테마 현황분석

166

[ 레이다칩시장점유율 (2015) ]

ST 마이크로 일렉트로닉스의 최신 77GHz 레이더 칩의 하나의 칩개 3개의 77GHz 트랜스미터와4개의리시버를통합함으로써기존보다작아졌고시스템설계를간소화할수 있도록구축했다고함

세계 각국은 고주파 반도체의 경쟁력이 전 산업분야 경쟁력의 핵심요소임을 인식하여

집중지원중

고주파반도체

167

국내중소기업사례

텔레칩스는국내휴대전화제조사에디지털이동방송 수신반도체 공급 및 다양한스마트폰모델들에탑재될방송수신용반도체개발

티엘아이는 디지털 회로 설계 및 Mixed 제품개발과 아날로그 회로 설계 연구를 통해 제품에최적화된우수한성능의아날로그 IP 개발 성공

이엠따블유는근거리무선통신핵심소재 페라이트시트를 연구개발하여상용화 아모텍은 3차원 구조 시뮬레이션 및 등가 회로 해석을 통한 다양한 고주파 제품 및 다기능 제품을평가및설계

기가레인 RF connector RF test components RF Adapter 제조및공급 업체 라온텍은 디지털 아날로그 고주파(RF) 전문기업으로 DBM용 칩이 주력 사업 및 신사업으로 4년간마이크로디스플레이를개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)텔레칩스 114154 100889 229 66 10 351

티엘아이 121347 72365 -180 -29 1 186

(주)이엠따블유 97760 53682 151 81 9 110

아모텍 359272 266596 -45 107 6 39

기가레인 152639 70397 149 -137 -15 50

(주)라온텍 6642 7707 -109 -180 -14 472

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

168

나 주요기업기술개발동향

국내고주파반도체산업의경우국내외어려운환경속에서도기술개발에매진함

팹리스 반도체 업체 에프싸아이는 LTE 스몰셀 기지국용 무선주파수 트랜시버 칩 개발에 성공함(201611) 이 트랜시버 칩은 전력증폭기 (PA)를 포함한 통합 칩 형태로 700MHz부터

27GHz까지 모든 LTE 주파수 대역을 지원하며 칩 두 개를 활용하면 LTE-A의 주파수 집성 (CA)

기술까지지원됨

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

국내기업들도 77GHz 레이더센서칩 개발에나섬

LG이노텍은 77GHz 밀리미터파를 이용해 전방과 측후방의 차량 위치와 거리 속도를 측정해주는레이더 모듈을 개발했고 만도는 2015년 77GHz 고대역 주파수를 활용하는 중장거리 레이더 센서

제품 상용화에성공했으며현대모비스도 77GHz 레이더센서를개발 완료함

한국전자통신연구원은 IoT에서 꼭 필요한 저전력 장거리 무선통신이 가능한 협대역

사물인터넷 (NB-IoT) 기술을 개발하고이를 이용해 국제표준 기반 단말 시제품을 제작했다고

밝힘 (2017)

NB-IoT 단말 시험장비와 호환성 테스트 검증이 완료됨에 따라 칩 제작 전 단계를 성공적으로검증한 셈으로 앞으로 RF (무선통신) 칩 (파이칩스(주)에서 설계)과 모뎀 칩 센서까지 통합 SoC로

초소형화할계획임

한국전자통신연구원 창업 기업인 뉴라텍은 15km이상 장거리 통신이 가능한 국제 표준

기반의저전력와이파이(WiFi) 칩을개발글로벌시장에진출한다고밝힘

개발된 칩은 국제표준 (IEEE 80211ah)에 맞춘 장거리 저전력와이파이칩으로 세계에서처음으로개발하여 와이파이 얼라이언스의 상호 운영성 테스트를 마치고 최종 제품의 성능 검증 및 개선

작업을거쳐 2018년 6월상용 칩셋을발표할예정임

새로운 칩셋은 사물인터넷 (IoT) 서비스에 최적화된 기술도 고속의 데이터 전송 속도를 유지하면서통신 거리를 대폭 늘림 15Mbps의 전송 속도를 지원하면서 전송 가능 거리는 15km나 됨 이

기술의 핵심은 1GHz 미만의 비면허 주파수 대역을 사용한 것으로 기존 광대역 와이파이 주파수인

24~5GHz대역에비해 멀리까지신호전송이가능함

고주파반도체

169

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

고주파반도체응용분야

고주파 반도체의 응용분야 중 가장 큰 응용처의 하나는 이동통신으로 특히 스마트폰이 대부분의비중을차지함

- 스마트폰은 이동통신 칩셋 무선랜 칩셋 GPS 칩셋 이동 방송용 칩셋 등이 모두 탑재되어 현재

단일 품목으론 가장 많은 고주파 반도체 집적회로 칩셋을 내장하고 있음 앞으로는 사물인터넷

시대를맞아향후 사물인터넷을연결하기위한기능까지포함한스마트폰이출시될것임

자동차분야에서도고주파반도체의비중이더욱 커지고있음- 차량용 레이더는 머지않아 차량에 6개 이상이 포함될 것으로 전망되며 레이더 시장은 2016년

2580만개에서 2021년에는 9200만개로 확대될 전망 자율주행 자동차는 향후 고주파 반도체의

가장중요한응용처중의하나가될 전망

사물인터넷 (IoT) 통신에서는 향후 2022년까지 29 billion의 기기들이 네트웍에 연결될 것으로예상되면서근거리원거리저속저전력통신 SoC의성장은폭발적일것으로예상됨

고주파반도체의대용량화 다변화및복잡화

5G를 탑재하게 될 이동통신 고주파 반도체는 3G4G 등에 대한 Backward Compatibility를지원해야할 것으로 예상됨 그러므로 다중 대역 MIMO CA 등의 구조가 지원이 되어야 함으로

향후 5G 무선 통신 송수신이 추가되면 집적회로의 규모가 대용량화되면서 상당히 복잡한 구조를

갖게 되어고밀도집적화기술과동작 안정성이관건이될것으로전망됨

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의 광대역 폭을 이용해 데이터를 고속으로 전송할 수 있어야 함 이를 위해서 고주파

반도체 칩의 설계 및 제작을 위해서는 고난위도의 소자 모델링 뿐만 아니라 회로 설계부터

패키징까지고주파수모델링을통한통합 설계가기술적이슈가될 전망임

차량용 레이다의 할당 주파수 대역은 24GHz 77GHz 79GHz 등이며 특히 장거리용 RF 반도체는화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 이수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

고주파 반도체를 위한 IoT의 네트워크 영역을 좀 더 자세히 살펴보면 크게 1 근거리 통신망 2저전력 장거리 통신기술 그리고 기존 셀룰러 네트워크등을 사용하는 방식으로 나눌 수 있으며

LPWA 분야에서향후고성장이예상됨

사물인터넷 (IoT)를 위한 통신 방식은 현재 LoRa LTE-M NB-IoT SigFox 등과 무선랜의80211ahaf등 여러 방식들이 존재하며 다변화 되고 있으며 이러한 시장에서 살아남기 위해서는

정확한 시장 분석을 통해 초저전력의 SoC 반도체 칩을 경쟁 우위로 제작하는 것이 관건이 될

것임

기술개발테마 현황분석

170

나 특허동향분석

분류 요소기술 설명

능동

소자

스위칭모드전력증폭기기술

짧은On시간과긴Off시간을갖는 펄스신호를사용하는

전력증폭기로서 D급 증폭기에해당하며 D급전력증폭기의장점은

전력을소모하는시간동안만 On상태로유지하여전체 효율을

높이는기술

고효율전력소자및 공정기술고전력고효율전력증폭기를개발하기위한전력소자 설계기술과

이를활용한반도체설계기술

고선형설계기술피드포워드방식과디지털전치왜곡선형화방식 Doherty LINC

EER 바이어스적응제어등 고선형성전력증폭기설계기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

출력전력 효율 선형성 열방출이며 특히소형화와신뢰성개선

등 휴대단말기의 PAM에적용되는모듈설계제작기술

저잡음수신기설계기술수신기에들어가는저잡음증폭기의최소잡음지수를얻도록

설계하는저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술피드포워드방식과디지털전치왜곡선형화방식 Doherty LINC

EER 바이어스적응제어등 고선형성전력증폭기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

30~300GHz인영역을밀리미터파주파수대역에서주로

화합물공정인 GaAs InP계를이용한 HEMT HBT소자공정기술을

이용한무선트랜시버설계제작기술

인체음향통신기술

인체를전송매질로하여음향신호를전송하는통신방식으로기존의

전기신호를통신하는방식에비해 손실이적고 초음파음향신호에

소리를전송할경우 나만의오디오신호를복원할수있는기술

Digital RF SoC 기술RF부품의교환없이 SW로 다양한RF를구현하기위한

기반기술로서 RF 기능을점차적으로디지털화시키는기술

MEMS 기반 IC 기술

MEMS공진기를포함하여MEMES 기술을활용한 CMOS

집적회로와단일칩으로제작하거나이를칩단위로패키지하여단일

모듈화한기술

수동

소자

FilterDuplexer

Filter는 특정대역만을통과시키는부품으로통과대역이외의

신호는차단시키는기능을하며 Duplexer는필터 두개를

합쳐놓은형상으로 2개의 트랜시버로안테나를공용하여서로

간섭없이신호를전송하는역할

DividerCombiner

입력된하나의신호의 power나 voltage를 여러개로분리하거나

(Divider) 여러개의 입력신호의 power나 voltage를하나로

결합(combiner)하는 장치

Coupler 입력신호를여러개의경로로분배하여주는장치

IsolatorCirculator입력신호의방향성을주어서신호가한쪽으로만진행하고다른

방향으로는진행하지못하게하는장치

On-chip Antenna신호를공기중으로방출하여전송하거나공기중에서들어오는

신호를검출하는장치

특화

고주파

Wave embedded RF IC 기술반도체칩의배선방식을기존의유선방식에서무선방식으로

변경하여 Tbps급 Interconnect를형성하는 RF IC 기술

Wave embedded 설계기술반도체칩의배선방식을기존의유선방식에서무선방식으로

변경하여 Tbps급 Interconnect를형성하는 IC 설계 기술

초소형 Tera Hertz 전자소자전자소자를기반으로 Tera Hertz급의 신호를발생하는초소형

Signal Source

Tera Hertz 센서기술 Tera Hertz 대역의전자파를감지할수 있는전자소자기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술Tera Hertz 대역의전자파를발생하여물체의영상을감지및

처리하는 SoC 기술

위성단말 SoC 기술위성으로도잘하는전파를수신하여정보를처리하는기능을

수행하는 IC 기술

고주파반도체

171

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

고주파 반도체의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

6 26 2 1 35

고효율전력소자및 공정기술

고선형설계기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

28 2 1 37 68DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

11 1 178 1 191특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

합계 45 29 181 39 294

국가별 요소기술별 특허동향에서 능동 소자 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

수동 소자 기술분야는 한국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

특화 고주파 기술분야는 일본이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 미국과 유럽이 상대적으로 적은

기술개발테마 현황분석

172

출원량을나타내고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

능동

소자

스위칭모드전력증폭기기술

TOSHIBA

NTT

KYOCERA

공공연구기관중심

고려대학교

한국전자통신연구원등

고효율전력소자및공정 기술

고선형설계 기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS기반 IC 기술

수동

소자

FilterDuplexer

TOTO

Mitsubishi Electric

NTT

공공연구기관중심

경북대학교 국방과학연구소

등

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화

고주파

Wave embedded RF IC 기술

TOSHIBA

Mitsubishi Electric

KYOCERA

대기업중심

아모센스 삼성전기

삼성전자등

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

능동소자기술분야주요출원인동향

능동 소자 기술분야는 TOSHIAB가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 NTTKYOCERA 등이많은 특허를보유하고있는등 일본회사들이주류를이루고있음

수동소자기술분야주요출원인동향

수동 소자 기술분야는 TOTO가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 Mitsubishi ElectriNTT등이많은특허를보유하고있으며일본회사들이주류를이루고있음

고주파반도체

173

특화고주파기술분야주요출원인동향

특화 고주파 기술분야는 TOSHIBA가 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는 MitsubishiElectri KYOCERA 등이 많은 특허를출원하고있는등 일본회사들이주류를이루고있음

기술개발테마 현황분석

174

고주파반도체분야의주요경쟁기술및 공백기술

고주파 반도체 분야의 주요 경쟁기술은 특화 고주파 기술분야이고 상대적인 공백기술은 능동

소자기술분야로나타남

특화 고주파 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 능동 소자 관련 기술들이 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

고효율전력소자및 공정기술

고선형설계기술

PAM (Power Amplifier Module) 기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

고주파반도체

175

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 능동 소자 기술과 수동 소자 기술은 주로 공공연구기관 중심으로

고주파 소자 소재를 주로 연구개발하고 있으며 특화 고주파 기술은 대기업 중심으로

연구개발하고있는것으로나타남

상대적으로 경쟁이 치열한 수동 소자 기술분야는 공공연구기관 중심으로 경북대학교

국방과학연구소 등이 고전력 저손실 송수신간 높은 격리도 특성 무선 통신 시스템용 수동소자

기술 마이크로유전체세라믹스조성물등고주파수동소자소재기술 등을 연구개발하고있음

경쟁이 가장 치열한 특화 고주파 기술분야는 대기업 중심으로 삼성전기 삼성전자 등에서 능동소자수동소자 통합 통신용 증폭 반도체 설계 기술 열전소자 기반 고주파 반도체 소자 냉각 기술 등을

연구개발하고있는것으로나타남

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

sect 소자 내구성 및 작동 신뢰성 향상 고주파 반도체 기

판기술

sect 방열성능향상을위한고주파반도체소재기술

고효율전력소자및공정 기술

고선형설계기술

PAM(PowerAmplifierModule)기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

sect 고전력 저손실 송수신간 높은 격리도 특성 무선 통

신시스템용수동소자기술

sect 마이크로 유전체 세라믹스 조성물 등 고주파 수동소

자소재기술

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

sect 능동소자 수동소자 통합 통신용 증폭 반도체 설계

기술

sect 열전소자기반고주파반도체소자냉각기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

기술개발테마 현황분석

176

중소기업특허전략수립방향및 시사점

고주파반도체분야의상대적인공백기술분야는수동소자관련기술로나타남

고주파반도체분야는차량용통신모바일통신등차세대통신시스템에유용하게적용될수있음 최종소자생산은대규모의 장치투자가 들어가는분야이기 때문에중소기업의참여가어렵지만 특정용도의소자를연구개발하여 OEM방식으로생산bull판매는가능한분야임

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 능동 소자 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 능동 소자 관련 기술은 고려대학교 한국전자통신연구원 등과 수동 소자 관련 기술은경북대학교 국방과학연구소 등과 기술도입 또는 공동으로 연구개발을 추진하는 것을 우선적으로

고려해볼 수 있을것으로판단됨

고주파반도체

177

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

고주파 반도체 기술과 관련된 기수을 연구하는 주요 연구개발 기관은 한국전자통신연구원

전자부품연구원 한국표준과학연구원등과그외기업들이있음

이들 기관 및 기업들에서 고주파 반도체와 관련된 연구는 주로 RFIC 기술 SoC 기술 등에 대한연구를진행하고있으며 이를 위한연구 인프라를구추하고있음

기관 연구내용

한국전자통신연구원

휴대이동통신용 RFIC 기술개발

무선랜 RFIC 기술 개발

IoT 통신용 RFIC 기술개발

자동차용레이다집적회로기술 개발

FCI(주)

2G3G4G Transceiver 개발

Mobile TV SoC 개발

Digital TV Tuners 개발

Electronic Toll Collection SoCs 개발

아이앤씨테크놀로지(주) Mobile TV Rx SoC for T-DMBISDB-T 개발

알에프코어(주) Amplifier Active Phased Array for Radar amp EW 개발

라온텍(주)

Micro display solution 개발

Mobile TV SoC 개발

Connectivity 개발

파이칩스(주) RFID SoC 개발

[ 고주파반도체기술 분야 주요연구 기관 현황 ]

기술개발테마 현황분석

178

나 연구개발인력

고주파 반도체 기술 분야는 한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원 등에서

주로연구개발을진행하고있음

기관 부서

전자부품연구원 ICT디바이스패키징연구센터

한국전자통신연구원 RF융합부품연구실

한국과학기술연구원 차세대반도체연구소

[ 고주파반도체기술 분야주요 연구 기관현황 ]

다 기술이전가능기술

한국전자통신연구원 Digital RF 기술

Mobile 커뮤니케이션 무선 통신에 적용될 기술로서 스마트폰 등 첨단 기기의 True DigitalConvergence를 위한 강력한 대안 기술로서 평가되며 칩 가격 및 단말 경쟁력 우위를 갖는 차세대

융합 단말기기응용확대가능

전자부품연구원 고집적고주파반도체기술

기존 CMOS 기술과 쉽게 결합이 가능한 고성능의 고주파용 수동소자 집적에 관한 기술로 과거CMOS 회로 구자파 적용시 발생되었던 수동소자의 전기적 손실 문제점을 획기적으로 극복 가능한

기술

한국과학기술연구원 스커미온기반차세대통신소자기술

스핀 구조체 스커미온을 차세대 초저전력 초고주파 통신 소자에 활용하는 기술로 미래 고성능전자기기의효율적통신을위한차세대소자개발을앞당길기술로평가받음

고주파반도체

179

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 고주파반도체분야 키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

RF

semiconductor

non-flat

4~5

1 Development testing and application of metallic TIMs for

harsh environments and non-flat surfaces

2 Dual three-dimensional and RF semiconductor devices using

local SOI

[ 고주파반도체분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

180

클러스터

02

RF

semiconductor

amplifier

4~5

1 Selecting an optimal structure of artificial neural networks for

characterizing RF semiconductor devices

2 Single-MOSFET DC thermal sensor for RF-amplifier central

frequency extraction

클러스터

03

RF

semiconductor

RF

application

4~5

1 Steps towards a novel cost efficient low weight LTCC

packaging technology for high-end RF applications

2 The dawn of the new RF-HySIC semiconductor integrated

circuits An initiative for hybrid ICs consisting of Si and

compound semiconductors

클러스터

04

RF

semiconductor

high power

8

1 High power integration for rf infrastructure power amplifiers

2 High-power RF semiconductor market to approach $1 billion

by 2012

클러스터

05

RF

semiconductor

metallic

8

1 Metallic thermal interface material testing and selection for IC

power and RF semiconductors

2 Metallic TIM testing and selection for harsh environment

applications for GaN RF semiconductors

클러스터

06

RF

semiconductor

IC

8

1 Hardware trojan detection in AnalogRF integrated circuits

2 Modeling of diamond field-effect transistors for RF IC

development

클러스터

07

RF

semiconductor

packaging

4~5

1 On combining alternate test with spatial correlation modeling

in analogRF ICs

2 Properly packaging RF semiconductors

클러스터

08

RF

semiconductor

fabrication

7~8

1 RF SEMICONDUCTOR DEVICE AND FABRICATION METHOD

THEREOF

2 RF semiconductor devices and methods for fabricating the

same

클러스터

09

RF

semiconductor

HySIC

7~8

1 The dawn of the new RF-HySIC semiconductor integrated

circuits An initiative for hybrid ICs consisting of Si and

compound semiconductors

2 The impact of on-chip interconnections on CMOS RF

integrated circuits

클러스터

10

RF

semiconductor5~6

1 Selecting an optimal structure of artificial neural networks for

characterizing RF semiconductor devices

2 Metallic TIM testing and selection for harsh environment

applications for GaN RF semiconductors

고주파반도체

181

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

플랫폼개발

집적회로검증플랫폼기술특허논문클러스터링

전문가추천

사물인터넷을위한 다중접속통신 플랫폼기술특허논문클러스터링

상용 SoC 개발

저전력집적회로설계기술저전력집적회로규격및

구조기술

저전력집적회로규격및구조 기술저전력집적회로규격및

구조기술

저전력 SoC 고도화및상용화기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 고주파반도체분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

182

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

플랫폼개발

집적회로검증플랫폼기술 집적회로설계및검증 위한플랫폼기술

사물인터넷을위한 다중접속통신

플랫폼기술IoT를 위한다중접속 통신플랫폼개발기술

상용 SoC 개발

저전력집적회로설계기술 저전력디바이스개발을위한 집적회로설계기술

저전력집적회로규격및구조 기술 저전력디바이스개발을위한 규격및구조기술

저전력 SoC 고도화및상용화기술 저젼력디바이스개발을위한 상용화기술

[ 고주파반도체분야요소기술도출 ]

고주파반도체

183

나 고주파반도체기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

184

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

[ 고주파반도체기술 분야핵심요소기술연구목표 ]

분류 핵심요소기술기술요구사

항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

플랫폼

기술

집적회로검증

플랫폼기술완성률() 80 이상 99이상

집적회로검증

플랫폼

기술개발

사물인터넷을위한

다중접속

통신플랫폼기술

완성률() 30 이상 70이상 99이상

사물인터넷을

위한 다중접속

통신플랫폼

기술개발

상용 SoC

개발기술

저전력집적회로

규격및구조 기술완성률() 90 이상 99이상

저전력

집적회로규격

및구조개발

저전력집적회로

설계기술완성률() 80 이상 99이상

저전력

집적회로설계

기술개발

저전력 SoC 고도화

및상용화기술완성률() 80이상 99이상

저전력 SoC

개발

기술개발테마현황분석

광학부품및기기

광학부품및기기

정의및 범위

렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품으로 모바일 기기 스마트 가전 및 IoT등에서사진 동영상촬영 사물인식등의용도에활용되는모듈및 이를 구성하는부품

카메라 모듈은 드론 웨어러블 디바이스 스마트 폰 ADAS 보안 의료 등에 적용되는 CCM을지칭하며 모듈을 구성하는 이미지 센서와 렌즈 모듈 IR-filter Package등의 개발 및 양산 기술

포함

정부지원정책

과학기술전략회의통해 9개의국가 전략프로젝트선정(2016810) 국가 전략 프로젝트 중 4개 분야인 자율차 스마트시티 가상증현실 정밀의료에서는 카메라모듈의사용이필수적인부품임

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내 카메라 폰 산업의 발달로 인한 카메라 모듈 기술

노하우축척으로인한글로벌시장선점

bull카메라모듈관련대부분의기술이국산화

bull광학설계및제조기술을갖춘인력확대

bull광학금형및렌즈생산인프라확보

bull자동화검사장비도입미흡으로생산력차질

bull상대적으로높은인건비

bull광학소재수입의존

bull액추에이터 IR 필터등은업체수가상대적으로제한적

bull화소수및기술방식은대기업이결정

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull드론웨어러블디바이스에적용되는새로운전방시장출현

bull미국에서는 후방카메라 블랙박스 등 자동차 안전규제를

위한법제화추진

bullADAS AVM AR HUD PGS 등과 같이 자동차의

뷰기능에서센싱기능으로확대적용

bullCCTV의의무설치법안으로수요증가전망

bullIoT와결합한다양한산업으로신규카메라적용영역확대

bull비교적낮은 진입장벽으로기업간경쟁 및 중국 기업의

추격

bull자동화장비도입으로인한생산단가상승

bull다수생산자로인한불명확한책임소재에대한우려

중소기업의시장대응전략

중소기업이 제조하는 카메라 모듈 및 부품 성능과 품질 향상에 따라 가격경쟁력을 통한 글로벌시장 선점

새로운렌즈생산 방식및새로운 OIS 기술등과같은신기술을적용한글로벌경쟁력강화

핵심요소기술로드맵

광학부품및기기

189

1 개요

가 정의및 필요성

렌즈를통해들어온이미지를디지털신호로변환시키는모듈및 이를구성하는부품

카메라 모듈은 크게 이미지 센서(Image Sensor)와 렌즈 모듈(Lens Module) IR-Filter Package등으로구성됨

이미지 센서(Image Sensor)는 빛을 받아서 전기 신호로 전환하는 소자로서 동작과 제작 방법에따라 다시 CCD(Charge Coupled Device)센서와 CMOS(Complementary Metal Oxide

Semi-Conductor)로 분류

렌즈 모듈(Lens Module)은 유리와 같은 투명한 재질을 구면이나 비구면으로 만들어서 사물에서오는 빛을 모으거나 발산시키면서 광학적인 상을 맺게 하는 것 일반적으로 플라스틱이나

유리렌즈를사용

IR-Filter는 올바른 색의 재현을 위하여 가시광선 이와의 빛을 걸러내는 기능을 하고 Package는반도체및 각종전자기기등을최종 제품화시키는공정에사용하며 COB COF CSP등이 있음

[ 카메라모듈의구조]

전세계 IT 산업과 대한민국 성장을 이끌어 오던 스마트폰 시장은 본격적으로 성숙기에

진입하여 스마트 폰 판매는 둔화되고 스마트 폰의 평균판매가격의 둔화 및 심화 되었지만

카메라모듈산업지속적으로성장하고있음

카메라 모듈 산업 시장은 2020년까지 168의 연평균 성장률(CAGR)을 보이며 510억

USD(587조원)으로 성장할 전망임 세부적으로는 카메라 모듈 조립 및 AF(Auto

Focusing)ampOIS(Optical Image Stabilizer)가 20 이상씩 증가할 것으로 기대됨

어플리케이션별로보면 자동차와산업용카메라모듈시장의확대가기대됨

기술개발테마 현황분석

190

카메라모듈의성장은고화소화 고기능화 다기능화 다양화가성장동력이될것으로예상됨

스마트폰의전면 후면 카메라모듈이고소화되고있음 AFampOIS 등 화질 개선을위한 부품이추가될전망 듀얼카메라등 새로운기능이채택될것으로전망 자동차드론ARVR 등 새로운기기의카메라모듈장착이늘어날것으로기대

카메라 모듈은 IoT(Internet of Things) 시대에 핵심 센서가 될 전망이어서 활용 가능성은

더욱확대될것으로예상

출처 IRS글로벌 2015

[ 카메라모듈의적용범위 ]

광학부품및기기

191

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

카메라모듈은사진및동영상촬영시 영상신호를전기신호로변환시켜주는기능을수행하는

IT기기의 필수 부품이며 이미지센서 렌즈모듈 AF액츄에이터 경통 IR필터 FPCB

커넥터등으로구성되어있음

이미지센서 (Image Sensor)

이미지 센서는 피사체 정보를 빛의 형태로 읽어 전기적인 영상신호로 변환해주는 장치임 즉 빛에너지를전기적에너지로변환해영상으로만드는데 카메라의필름과같은 역할을함

이미지센서는 응용 방식과제조 공정에따라 CCD 이미지 센서와 CMOS 이미지센서로 분류할수있음

카메라 모듈을 기본으로 채택하는 lsquo카메라폰rsquo의 폭발적인 수요증가에 따라 CMOS 이미지 센서는성장해 왔으며 초기 카메라폰에는 CCD 이미지 센서가 채택되는 경우도 많았으나 CMOS

이미지센서의 가격적 우위 저전력 소모 고집적화의 이점을 가지고 상대적으로 약점으로 꼽히던

Noize 저감의 기술적인 문제가 해결되면서 대부분의 카메라폰에 CMOS 이미지센서가 채택되게

되었음

카메라 모듈 부품중 이미지 센서는 중소 중견기업의 영역은 아니나 채택하는 센서에 따라 다른부품에중대한영향을줄수있는 부품임

렌즈모듈(Lens Module)

스마트폰 카메라용 렌즈는 카메라 모듈을 구성하는 부품으로 일반적으로 단품 렌즈가 아닌 경통에각각의특성을가진 몇 장의렌즈가조립된모듈 형태로공급되고있음

IT기기용 카메라 렌즈는 곡률반경이 일정한 구면 렌즈와 주변부로 갈수록 곡률반경이 늘어나는비구면렌즈로구분됨

렌즈의 중심부와 주변부에서 맺는 초점의 위치가 달라지는 구면수차(초점오류)를 극복하기 위해구면렌즈를여러장 사용할수 있으나비구면렌즈가적은 수의 렌즈로도구면수차극복이가능하고

초점의흐려짐과색분산이적으며주변부의시야흐림이없기 때문에비구면렌즈가더 많이사용됨

렌즈의 재질에 따른 구분을 해보면 유리와 플라스틱 렌즈로 나뉨 유리 렌즈의 강도와 선명도가 더좋고 플라스틱 렌즈의 초기투자비용이 많이 들어가지만 대량생산을 통한 원가절감이 가능하고 유리

렌즈 보다 더 얇고 가볍기 때문에 플라스틱 렌즈가 IT기기용 카메라 모듈에 주로 사용되고 있음

하지만 야외에서장시간노출되어있는카메라모듈인경우 유리렌즈를사용하고있음

렌즈 생산의 핵심요소기술은 광학설계기술 금형가공기술 조립생산기술 광학검사기술 등으로 나뉠수 있음 2000년대 이전에는 일본 업체들이 주로 비구면 유리∙플라스틱 렌즈를 공급했으나 현재는대부분국내업체들이자체설계를통해 생산하고있음

렌즈모듈의 렌즈 수량은 화소별로 다르나 일반적으로 5MP 4개 8MP 4~5개 13MP 5개 16MP6개의 렌즈로 모듈을 구성하며 화소수가 올라갈수록 렌즈 갯수를 증가시켜 구면수차를 개선시킴

이에 따라 높은화소일수록렌즈모듈생산난이도가높고생산 수율을안정화시키는것이어려워짐

기술개발테마 현황분석

192

AF액츄에이터(Auto Focus) + OIS(Optical Image Stabilizer)

AF액츄에이터(이하 AFA)는 카메라모듈을 구성하는 부품으로써 촬영 시 피사체를 확대하거나축소하여선명하게나오도록렌즈의위치를최적 초점위치에이송시켜주는자동초점구동장치임

최근IT기기들의 고성능화에 따라 카메라 모듈의 화소수나 기능이 디지털 카메라 수준으로 높아짐에따라 AFA의 채용률이증가하고있음 특히 고화소카메라폰에 AFA 탑재가빠르게증가하고있으며

OIS(손떨림방지) 기능이 추가된 AFA를 주요 스마트폰 제조사에서 하이엔드 스마트폰에 적용하기

시작했음

AFA는 크게 VCM(Voice Coil Motor) 엔코더(Encoder) 피에조(Piezo) 방식으로 나뉨 VCM방식은 Coil과 전자석을통해렌즈의상하 움직임을유도하며전류로제어를함

엔코더 방식은 위치센서(Hall sensor)를 통해 렌즈의 위치를 파악하여 정밀한 제어가 가능함피에조 방식은 압전체에 전류를 흘렸을 때 발생하는 상태 변화를 이용해 고정자와 회전자의

마찰력을통해렌즈를구동함

10MP 이상으로 화소수가 증가하면 기존 VCM 방식으론 구현이 불가능하다는 우려가 있었으나최근 13MP 16MP 카메라에 적용되는 AFA는 여전히 VCM 방식으로 생산되고 있음 다만 VCM

방식과 엔코더 방식의 장점을 결합하여 VCM에 자기 스프링과 볼을 적용한 새로운 VCM 방식으로

생산되고있음

카메라 모듈의 용도에 따라 고화소화가 진행될수록 AF 기능 탑재유무에 따라 이미지 품질의 차이가크게 나타나므로 AFA 탑재율은 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 특히 하이엔드 스마트폰에는

OIS 기능이적용된 AFA 장착이빠르게확대될것으로예상됨

블루필터(Blue Filter)

카메라 모듈 화소 수가 늘어날수록 이미지센서 픽셀 크기는 작아지고 빛 흡수량도 떨어짐 이때사진에는 색감이 짙어지는 광학적 왜곡도 발생하기 쉬움 사진에 파란 색감을 없애주고 전반적인

광학특성을높이는소재가바로 블루필터임

8MP 이상 카메라 모듈에는 광량을 높이기 위해 전면조사형(FSI Front Side Illumination)이미지센서 대신 후면조사형(BSI Back Side Illumination)이 쓰임 BSI 이미지 센서는 많은 빛을

받아들이지만 사진에푸른빛깔이생기는광학적왜곡이발생하고이를해결하기위해사용함

최근 블루필터의 중요성은 점점 커지고 있고 유리형에 이어 필름형 블루필터가 주목 받고 있음필름형은 01mm 두께로 기존 유리형보다 절반 이상 얇음 내구성도 뛰어나 최근 스마트 폰을

시작으로주요 IT기기용카메라모듈에채용되어있음

블루필터의 생산공정은 ① Blue Glass 조성설계②Glass 용융설계 ③Glass 정밀 가공 ④IR CutAR증착 ⑤Filter Chip 가공으로이루어짐

카메라 모듈의 기술적인 트랜드에 있어 다양한 어플리케이션으로의 적용이 빠르게 확대되어

있음 최근에는 스마트 폰에 적용되는 듀얼 카메라뿐만 아니라 헬리켐 액션캠 웨어러블

디바이스 자동차등의새로운분야로의시장확대도주목받고있음

카메라 모듈 분야 중 가장 두드러지는 분야는 휴대폰 분야임 카메라 폰은 2000년대 초반에개발되어 시장에 처음으로 출시되었으며 최근 기술 트랜드는 고화소고기능화 외에도 카메라 모듈의

박형화및 듀얼카메라기술이개발되고있음

광학부품및기기

193

드론과 카메라를 결합하여 통신기술까지 접목되어 실시간 중계도 가능한 헬리캠 보급의 확산뿐만아니라 로봇용 인공눈에도 적용되고 있음 드론에 적용되고 있는 기술트렌드는 촬용중 떨림을 잡아

줄수있는 OIS 짐벌외에도 AF와줌용 액츄에터성능개선기술이개발 되고 있음

자동차 분야에 적용되는 카메라 모듈은 초기에는 고급 차량을 대상으로 하는 후방 감시카메라용으로 일부 보급되던 형태에서 운전이 미숙하거나 위험을 대비한 중소형 차량에서의 전후방

감시 카메라를 채용하는 형태를 넘어 이제는 사방 측면을 보여주는 어라운드 뷰 모니터 차선이탈

방지시스템 운전자감시 시스템기술들이개발되고 있음

최근 이슈가 되고 있는 스마트 안경을 필두로 한 웨어러블 스마트 디바이스에는 AR(AugmentedReality 증강현실)적용을 위한 객체 인식용 카메라 모듈과 제스쳐를 인식할 수 있는 적외선 카메라

모듈들이저전력화기술들과어우러져개발되고있음

대분야 중분야 기술트렌드

카메라

모듈

스마트폰 고화소화 박형 듀얼카메라 등

드론 OIS 짐벌 고화소화등

자동차 ADAS DMS 적외선 광각 등

웨어러블디바이스 적외선(제스쳐인식) 소형화 저전력화등

[ 공급망관점 기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

194

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

카메라 모듈 산업은 이미 기존업체들의 경쟁이 치열한 분야이며 관련 시장도 이미 시장

점유율 경쟁이 완성되어가는 상태로 보임 최근 국내외 주요 시장이었던 휴대폰 시장의

성장정체에 따른 관련기업들의 실적 또한 조정이 이루어지기도 했음 따라서 향후

카메라부품산업및모듈산업에서의고객다변화및 사업다각화를구현될전망

카메라 모듈과 렌즈산업은 비교적 낮은 진입장벽으로 많은 업체들이 경쟁하고 있으며 물량

확보를 통한 규모의 경제가 중요한 경쟁요소로 작용함 한편 액츄에이터 IR 필터 등은

업체수가상대적으로제한적인편이며화소수및기술방식이경쟁력으로작용하는산업임

최근 전면카메라 듀얼카메라 확대 등으로 렌즈 수요가 증가할 것으로 보이지만 가격

경쟁력을 갖추기 위해 수율과 생산력을 확보가 중요함 따라서 생산력 확보를 위해

국내기업들은 생산설비 증설을 하고 있으며 가격 경쟁력을 갖추기 위해 해외로 사업장을

확대하고 있는 추세임 또한 휴대폰용 렌즈 모듈에 집중하고 있던 관련 국내기업들은

자동차용 카메라 렌즈모듈사업으로도 진출할 뿐만 아니라 다양한 산업으로 진출하고 있어

중장기적성장이가능할것으로판단됨

중저가 보급형 스마트폰의 전면카메라 확대와 급성장하고 있는 자동차용 카메라 시장의

확대로 시설 및 기술 투자가 이루어지고 있는 중이며 CCTV 설치 의무화 및 시설보안의

중요성이커지면서적외선카메라모듈산업과보안용카메라모듈산업의확대가기대됨

카메라 모듈 검사장비 산업은 휴대폰용 카메라 모듈 시장의 변화(고화소화 신규 기능추가

등)와 더불어 산업간 융합추세에 따른 비휴대폰용 이외의 자동차 의료기기 CCTV 드론

웨어러블등 다양한분야의카메라모듈시장확보로당분간지속적인성장이전망됨

광학부품및기기

195

(2) 산업의구조

전방 및 후방 모두에 산업파급효과가 큰 수준이며 국내 카메라모듈 기술은 글로벌 선도를

하고 있는 단계로 국내외 대기업에서 생산하는 이미지 센서를 제외한 나머지

부품산업분야에서는 국내기업이 시장이 선점을 하고 있고 중국 및 대만 기업으로부터 추격을

받고있는형태

후방산업 카메라모듈산업 전방산업

소재 생산 장비 검사장비렌즈모듈 IR-Filter Package

AF액츄에이터

자동차 스마트폰 가전제품

의료장비 웨어러블디바이스

교육 완구 IoT 국방 산업용

기계 보안

[ 카메라모듈분야산업구조 ]

전방산업은 IoT가 적용될 수 있는 모든 산업에 적용이 가능하며 최근 이슈가 되고 있는

자동차 스마트기능이 융합된 가전기기 의료장비 웨어러블 디바이스 교육 완구 국방

산업용기계분야등이존재

2016년 기준 카메라 모듈산업의 산업별 적용 비중은 휴대폰 30 테블릿 및 PC 카메라 12자동차 4 보안 11 의료 13 독립 카메라 27 기타로 3로의 비중을 차지고 하고

있음 향후 IoT기술의발전으로더많은 분야에적용될전망임

후방산업은 렌즈의 소재와 카메라 모듈 부품을 생산할 수 있는 생산장비 및 검사장비

산업분야가존재

자료 IC Insight

[ 카메라모듈 적용별비중 ]

기술개발테마 현황분석

196

시장조사업체 리서치인차이나에 따르면 2013년 스마트폰과 태블리PC등 모바일 기기에

들어가는카메라모듈시장에서국내기업의점유율(매출액기준)이사상최초로절반을넘음

LG이노텍이 23억 4000만 달러 168의 점유율을 기록해 3년 연속 1위를 차지했으며

삼성전기가 18억 9000만 달러(138)로 뒤를이었음

이 외에도 코웰전자(56)와 파트론51)등도 상위 10개 기업에 이름을 올렸으며

20위권에는캠시스 엠씨넥스 파워로직스등도포함됐음

이들 한국업체의 점유율 합계는 502로 2012년(409)보다 93 포인트 상승하면서

처음으로 50를넘었음

한국 다음으로 대만(188) 중국(98) 일본(95) 순으로 나타났음 특히 중국은

2012년 67에서 98로 31포인트상승해일본을제쳤음

한편 2013년 전 세계 카메라 모듈(CMOS) 매출액은 137억 1000만 달러를 기록했으며

리서친차이나는 본 자료 발표 당시(20146월)에 2014년 연간 실적을 전년대비 67

증가한 146억 3400만 달러규모로전망했음

이어 2015년 155억 1800만 달러 2016년 160억 6600만 달러로 늘어날 것으로

리서치인차이나는예상했음

한편 1위 LG이노텍은 카메라모듈 생산 10년 만에 누적판매 10억개를 돌파했음 2015년

5월 말까지 약 10억 4000만개를 판매했음 동사는 2005년 카메라 모듈 첫 출하 후

2013년 초 누적판매 5억개를기록한데이어 2년만에 5억개를추가했음

LG이노텍은 2014년에만 카메라모듈 2억 4000만개를 판매했고 이는 하루에 66만개를

판매한 것임 동사 카메라모듈 제품별 비중은 2015년 1분기 기준 800만 화소급이 81를

차지하고있으며 1300만 화소이상의고화소제품비중은 8임

LG이노텍은 2014년에만 카메라모듈 2억 4000만개를 판매했고 이는 하루에 66만개를

판매한 것임 동사 카메라모듈 제품별 비중은 2015년 1분기 기준 800만 화소급이 81를

차지하고있으며 1300만 화소이상의고화소제품비중은 8임

카메라모듈은 앞서 기술한 분야 이외에도 다양한 분야에 적용되고 있지만 현재 카메라폰

분야가차지하는비중이전체시장대비 41로압도적인것으로나타나고있음

한국투자증권 자료에 따르면 스마트폰 부품 제조원가 중 카메라가 차지하는 비중은

고가middot중가 모델과 저가 모델의 비중이 다소 차이가 있지만 각각 68와 60를 차지하는

광학부품및기기

197

것으로나타남

고가 모델에서는 카메라 제조원가는 후방카메라(8MP)가 9달러 전방카메라(2MP)가 35달러 총125달러로 총고가모델 제조원가인 18328달러대비 68를차지하고있는것으로나타남

중가 모델에서의 카메라 제조원가는 후방카메라(8MP)가 7달러 전방카메라(VGA)가 1달러 총8달러로 총 중가 모델 제조원가인 10147달러대비 68를차지하고있는것으로나타남

저가 모델에서는 전방카메라가 없으며 후방카메라(2MP)가 35달러 총 저가 모델 제조원가인5823달러 대비 60를차지하고있는것으로나타남

카메라모듈의 각 부품 원가는 이미지센서 50 렌즈 16 PCBFPCB 16 IR필터 6

액츄에이터 5등으로 구성됨 카메라 모듈 산업은 기반이 어느정도 갖추어진 산업으로써

부품업체간경쟁이치열하고중국 대만의기업들로부터추격을받아오고있음

자료 SK증권

[ 카메라모듈 적용별비중 ]

기술개발테마 현황분석

198

카메라 모듈의 전방산업은 소재 생산 장비 검사장비 등이 있으며 카메라 모듈 광학계의소재 산업은 일본을 비롯한 미국 독일이 우세하며 대부분 국내기업들은 수입에 의존하고

있는실정임

광학렌즈 및 이를 생산할 수 금형의 초정밀 가공이나 광학 코팅 장비 등 관련 생산 장비산업 또한 일본을 비롯한 미국 독일이 우세하며 최근 국내 기업인 대호테크에서 유리렌즈를

성형할 수 있는 GMP(Glass Molding Press)를 생산하여 렌즈를 생산하는 국내외 업체에

공급하고있음

카메라 모듈 검사장비는 시장에서 점차적으로 인건비 상승과 자동화 시스템에 대한 니즈증가로 인해 Semi-Auto 장비에서 Full-Auto 장비라인으로 변화되어 가는 추세이며

카메라모듈의 자동화 검사장비를 만들기 위한 핵심요소기술은 영상처리 보드 개발기술

영상처리 소프트웨어 개발기술 자동화 장비에 대한 설계 기술 등이며 국내 기업이 선전을

하고있는실정

전방산업으로써는 웨어러블 스마트폰 디바이스(ARVR) 자동차 가전제품 의료장비 교육완구 IoT 국방 산업용 기계 보안등이 있으며 각 산업별 IoT와의 융합으로 인해

카메라모듈의 사용은 선택이 아닌 필수로 자리 잡고 있음 각각의 산업에서 카메라모듈의

개발은 카메라모듈 전문기업에 전적으로 의존하고 있는 실정이며 카메라모듈 생산

전문기업들의치열한경쟁이예고됨

스마트폰

듀얼 카메라 시장이 급격히 성장할 것으로 보이며 듀얼 카메라 탑재에 따른 카메라 모듈의대당 탑재 수 증가(18개rarr28개)로 2019년까지 글로벌 핸드셋 카메라 모듈 수요가

594억개로확대될것으로예상함(2015~19년 CAGR 130)

차량용카메라모듈

향후 차량용이 카메라 모듈 시장의 성장을 견인할 것으로 예상되며 차량용 카메라 모듈은모바일 카메라 모듈 대비 3~10배 가량 비싸기 때문에 자동차에 카메라 모듈이 적극적으로

탑재된다면 모바일 카메라 모듈 시장을 넘어설 것으로 전망함 궁극적으로

첨단운전자보조시스템및자율주행관련의주요센서를카메라모듈이담당할것으로예측됨

광학부품및기기

199

드론IoT

드론용 카메라 시장은 아직 항공 익스트림 제품 업체 등이 선점하고 있지만 모바일을 통한카메라모듈기술력축적을고려시국내업체들의드론시장진입은용이할것으로판단됨

또한 IoT 시장의 기대성이 카메라모듈 수요 증가에 매우 긍정적 요인 됨 이들의 주요 사업모델은 전용 센서 카메라를 설치해 외부 침입 시 스마트폰 등으로 통지하고보안업체의출동

서비스를제공하는것임

웨어러블CCTV

아직은 웨어러블 기기에 카메라가 탑재되는 비중은 미미하지만 향후 HMD 기기 및 스마트워치를 통해 생활 기록을 남기고 싶어하는 니즈가 커질 것으로 전망됨 CCTV도 아직 가격

측면에서 개선될 여지가 많지만 네트워크화 디지털화 등으로 기술력이 빠르게 전환되면서

고해상도제품에대한수요가증가하고있음

자료 IHS

[ 카메라모듈 분야별이미지센서소비량전망및이미지센서 CAGR 성장률 ]

기술개발테마 현황분석

200

나 시장환경분석

(1) 세계시장

2016년 광학부품 및 기기의 세계 시장 규모는 4223억 달러이며 2021년 1조 533억

달러에이를것으로전망

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 422315 507988 609585 731502 877803 1053363 20

출처 Optech Consulting 2013 ltPerspectives of Laser Processinggt KISTI재구성

[ 광학부품및 기기분야의세계시장규모및전망 ]

어플리케이션별로 보면 자동차와 산업용 카메라 모듈 시장의 확대가 예상됨 생산부터

장착되는 차량 내부용 제품과 블랙박스 등 에프터마켓(After Market) 시장 모두가

확대되면서연평균 216성장할전망임

CCTV 등 보안(206) 드론 장착용 카메라(240) 등도 평균 성장률을 넘을 것으로

기대됨 스마트폰과 태블릿PC의 성장률은 무선기기의 전체 성장률인 43에는 미치지

못하지만지속적인시장확대가될 것임

자료 Yole

[ 소형카메라모듈시장 부문별규모 및 성장률 ]

시장 조사 기관인 TSR에 따르면 듀얼 카메라 시장 규모는 2018년 43억대로 성장해 전체

스마트폰시장의 205에이를전망

광학부품및기기

201

자료교보증권리서치센터

[ 듀얼카메라시장 ]

시장 조사 업체인 야노경제연구소의 경우 ADAS용 부품 시장이 2014년 2629억엔(약

24조원)에서 2020년까지 연평균 25 성장하며 9038억엔(약 81조원)에 달할 것으로

전망하고있음 특히센서부품별로는카메라가연평균 37로가장높은성장세를나타내며

2020년 3347억엔(약 3조원)까지 시장 규모가 확대되며 카메라 센서가 ADAS용 부품

시장의성장을견인할것으로예측하고있음

자료교보증권리서치센터

[ 차량용이미지센서시장전망과차량용카메라용도별점유율전망 ]

드론 시장에서 카메라 모듈은 선택이 아닌 필수가 되고 있음 미국 방산 컨설팅 업체인 Teal

Group은 세계 드론시장이 2014~23년 연평균 10 이상 성장해 2023년에 규모가

125억달러에 달할 것으로 보고 있음 다른 조사업체인 BI 인텔리전스는 민간 드론 시장

규모가 지난해 5억달러에서 2023년 22억달러로 연평균 20 이상 성장을 전망하고 있음

다만향후민간드론의상용화속도에는각 국의규제여부가큰영향을미칠것으로보임

기술개발테마 현황분석

202

자료교보증권리서치센터

[ 세계 드론시장 추이와전망 및 민간용드론 시장 규모전망 ]

현재 생체인식의 대중화를 이끌고 있는 비광학 지문인식이 향후에는 홍채 얼굴 정맥인식 등

광학기술이 필요한 생체인식 시장으로 빠르게 전환될 것으로 기대되기 때문에 생체인식 시장

성장에 따라 카메라 모듈 시장 확대도 가능할 전망임 미국의 시장조사기관 AMI에 따르면

2020년이 되면 모든 스마트폰이 생체인식 기능을 갖출 것이며 이 시장의 규모는 연평균

67씩성장해 4년 후 346억 달러에이를것으로전망

자료 AMI

[ 글로벌생체인식시장전망 ]

웨어러블 기기 시장은 지속적인 성장 추세를 보일 것으로 전망되고 있음 시장조사기관에

따르면 웨어러블 기기 시장 규모는 올해 101억대에서 2019년 156억대로 연평균 15

가량 성장할 전망 웨어러블 기기는 이제 얼리어댑터만 사용하는 단계에서 많은 사람들이

관심을 보이는 단계로 진입하는 것으로 보임 대부분의 웨어러블 기기들이 팔찌 형태의

건강기록 측정(센서 중심)에 편중돼 차별화가 적고 킬러 콘텐츠가 부족하다는 점은 여전히

문제점으로남아있음

광학부품및기기

203

자료교보증권리서치

[ 글로벌웨어러블기기판매추이와전망 ]

(2) 국내시장

국내 카메라모듈 시장의 동향은 세계 스마트폰 시장 성장률 둔화에 따라 신사업 진출에 보다

많은 자원을배분한 것으로 판단됨 그 간 안정적인 실적을바탕으로지속적인신기술 개발을

했던 카메라 모듈 업체들의 경우 점차 신제품에서 가시적인 성과를 나타내기 시작할 것으로

예측

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 52766 63993 77431 93691 113366 137173 213

출처 LED 및 광IT 전략기술로드맵(지식경제부 2009) 2012 한국광산업진흥회 및 KISTI STrategies UnlimitedGBI

Research 2011을바탕으로추정

[ 광학부품및 기기분야의국내시장규모및전망 ]

과거 스마트폰 시장 성장세 둔화에도 과거 전면 카메라 탑재에 따라 대당 모듈 수가 두 배로

증가했던 것과 같이 듀얼카메라의 출시로 국내시장에서 탑재 카메라 모듈 수의 지속적

증가는확실해 보임 또한차량부문에서도국내 자동차메이커에서카메라모듈 수요 증가의

가시성은 매우 높은 편임 후방 카메라 모듈이 적극적으로 탑재되고 있고 일본에 이어 국내

역시 사이드미러 의무 장착 규제가 철폐되며 사이드카메라 탑재가 확대될 것으로 예상되기

때문임

또한 카메라가 4개 이상 탑재된 AVM (Around View Monitoring)이 기존 고가 차량에서

중저가 차량으로 확대 적용될 가능성이 높고 향후 자율주행 기술에도 다수의 센서 카메라

모듈 탑재가 확실시 됨 또한 현실로 다가오고 있는 ARVR 관련 기기 드론 로봇에도

기술개발테마 현황분석

204

사람의눈의역할은카메라모듈로할수밖에없음

일부국내스마트폰카메라모듈업체들은수년전부터카메라의적용확대를대비하여수익의

일정 부분 이상을 RampD 비용으로 지출하여 최근 들어 가시적인 성과를 보이는 업체들도

나타나고있음

최근 카메라모듈의 후발 업체인 나무가의 3D 센서 모듈은 IT 기술의 진화 방향 및 적용

Application의 무궁무진함으로 주목을 받고 있음 국내 카메라 모듈 업체들은 현재 타

어플리케이션에대한공격적인연구개발을진행중에있음

(3) 무역현황

광학부품 및 기기 관련 품목의 무역현황을 살펴보았으며 수출량에 비하여 수입량이 급격히

감소하는추세

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 58로 증가하였으며 수입금액은 shy11로감소한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년(-009)부터 rsquo16년(002)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화상태로

국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 광학부품 및 기기의

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 2188294 2455079 2420249 2466238 2609279 58

수입금액 2644041 2821361 2733275 2545691 2517688 -11

무역수지 -455747 -366282 -313026 -79453 91591 -

무역특화지수 -009 -007 -006 -002 002 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 광학부품및기기 관련 무역현황 ]

광학부품및기기

205

다 기술환경분석

스마트폰이 급속도로 확산되고 고사양화 되면서 스마트폰 카메라가 기존의 디지털 카메라를

빠르게 대체하였기 때문에 지금까지 카메라 모듈 성장을 이끌어 온 것은 스마트폰 시장임에

분명함 스마트폰에서 확보된 카메라 모듈 기술이 타 산업으로 빠르게 확대될 가능성이

커지고 있으며 카메라 모듈 공정기술과 개발력 축적된 노하우를 바탕으로 향후 비모바일

분야인 TV 냉장고 에어컨 청소기 등의 가전제품 자동차 감시카메라 의료기기용 카메라

등이새로운성장동력이될 전망임

사물을 인지하는 여러 방식 중 카메라 모듈이 눈 역할을 할 수 있다는 점은 향후 적용

범위가매우넓다는것을뜻하고 카메라모듈기술개발의다양성이매우넓다는것을뜻함

고화소화

2000년 전후 카메라가 장착된 휴대폰(1999년 5월 교세라 VP-210 2000년 7월 삼성전자

SCHV200)이 나온 이후 최근까지 휴대폰에 탑재되는 카메라의 사양은 계속해서 상향 되고

있음

카메라폰 초기 모델만 하더라도 휴대폰으로 35만 화소에 20장이나 촬영이 가능하다며

이슈가 되었었고 2003년 하반기에는 휴대폰 업체들간 Mega(백만화소)급 카메라폰의 lsquo최초

출시rsquo 타이틀을거머쥐기위한경쟁이있었음

2010년 이후 스마트폰의 보급이 본격화되면서 카메라 모듈의 화소 경쟁은 본격화되었고

통신기술이 2G에서 3G로 급속히 발달함에 따라 사진이나 동영상 등 큰 용량의 데이타를

비교적 쉽게 송수신 할 수 있게 되면서 당시 고화소로 여겨진 5MP 카메라를 적용한

신제품을스마트폰업체들이앞 다퉈출시했음

Facebook 등 SNS(Social Network Service)의 확산은 카메라 모듈 화소수 증가에

영향을미쳤으며 전면카메라모듈채택이늘어나는원인이되었음

자료 IHS

[ 스마트폰후면카메라화소수비중과스마트폰전면카메라화소수비중 ]

기술개발테마 현황분석

206

고기능화

소비자들이 스마트폰 구매시 중요하게 고려하는 점 중에 하나가 카메라 성능이 되었음

비슷한 성능이라면 두개의 기기를 들고 다닐 필요가 없고 언제어디서나 간편하게 이미지를

기록하고 SNS를 통해 사진도 공유할 수 있기 때문에 스마트폰 카메라 성능이 개선되면서

디지털카메라를대체하고있음

최근 스마트폰 카메라 모듈에 급속히 채택되고 있는 기능이 AF(Auto Focus)와 OIS(Optical

Image Stabilizer 손떨림 보정)임 보다 나은 성능을 내기 위해 국내외 대기업뿐만 아니라

중소중견기업에서활발하게개발경쟁에참여하고있음

OIS는 사용자의 손떨림을 감지하여 렌즈를 떨림의 반대 방향으로 이동시켜 이미지가 흔들려

번지게 되는 것을 방지하는 기술임 스마트폰 업체 중 하이엔드 스마트폰 카메라에 OIS

기능을 처음으로 적용한 것은 2014년 2월 LG전자의 G-Pro2 였고 이후 삼성과 애플도

하이엔드 스마트폰 카메라에 OIS를 채택하고 있음 OIS가 채택된 스마트폰 카메라 모듈은

2015년 109에서 2019년 328까지비중이증가할전망임

2016년 출시한삼성전자의갤럭시 S7의 카메라 모듈은 전면 5메가픽셀 후면 12메가픽셀임

전작인 갤럭시 S6보다도 낮은 화소임에도 불구하고 듀얼 픽셀 이미지센서를 적용하면서

어두운 저조도 환경에서 빠르게 움직이는 피사체에도 흔들림 없이 정확하게 초점을 맞추고

선명한 이미지를 확보할 수 있게 되었음 향후에도 다양한 시도로 스마트폰 카메라 모듈

성능이고기능화될것으로기대됨

자료미래에셋대우리서치센터

[ 스마트폰카메라의 OIS 채택비율 ]

광학부품및기기

207

스마트폰(듀얼카메라)

스마트폰 카메라 추세는 물리적으로 분리된 두 개의 카메라를 장착 중 하나는 듀얼 카메라

임 결합하는 방식에 따라 각기 다른 화소를 가지거나 같은 화소수를 가지는 2중 3중 혹은

4중 결합을할수있어렌즈모듈의업계에매출이늘어날전망임

위상차 AF의 기능을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 피사체의 거리를 측정하여 DSLR(DigitalSingle Lens Reflex) 카메라의 대표적 장점인 인아웃 포커싱도 정밀하게 촬영할 수 있고

다초점으로 사진을 찍을 수도 있음 이것으로 인해 보급형 DSLR 카메라 시장 부분 잠식도 가능할

전망임

듀얼 카메라를 채용함으로써 스마트폰 카메라 모듈의 고질적인 문제로 지적 되었던

lsquo카툭튀rsquo(스마트폰에서카메라가튀어나온 모습)를 해결할수있을 전망임

LG전자는 V10 전면 G5 후면에 듀얼 카메라를 적용하여 일반 스마트폰 카메라 보다 17배 넓게촬영이가능하도록하였음

Huawei ZTE 증 중국 업체도 적극적으로 듀얼 카메라 모듈을 채택하고 있고 Apple도 차기 일부모델에적용할것으로예상됨 삼성전자도채택을더이상 미루기는어려울전망임

두 개 이상의 카메라 사용으로 원근감 인식이 가능해졌기 때문에 한 개의 카메라는 근거리

다른 카메라는 원거리에 초점을 두어 두 각도에서 이미지 정보를 얻을 수 있음 이에

아웃포커싱(피사체를두드러지게하는기능)을 통해피사체와배경을 대상으로다양한 효과를

구사할 수 있음 또한 사물 간의 거리를 표현한 Depth map 작성이 가능해져 3D를 구현할

수 있고 이를 통해 안면 인식 증강가상현실 등에 활용 가능할 것임 듀얼 가시광선

카메라에 적외선 Indepth 센서 카메라가 접목되어 하이브리드 형식의 AR카메라로 진화할

것이 유력시 됨 적외선은 Indepth 센서 외에도 물체의 온도를 측정할 수 있기 때문에

사람과사물을인식해낼 수 있을것임

자료미래엣세대우리서치센터

[ 듀얼카메라비율 ]

기술개발테마 현황분석

208

웨어러블디바이스(ARVR)

ARVR Device의 경우 대당 최소 1개 이상의 카메라 모듈이 필요하며 2017년부터 관련

카메라 시장 확대가 예상됨 우선 AR Device 중 가장 보편적인 Video see-through

HMD인 경우(Optical See-through는 제외)에는 실제 세계에 대한 영상을 획득하기 위해

HMD에 1개 이상 카메라가 별도로 설치되어야 하고 AR을 위한 동작 인식 및 객체인식을

위한카메라모듈이별도로필요함

눈동자로 화면을 제어할 수 있어 편의성이 크게 증대되기 때문에 향후 HMD 내에

Eye-tracker(눈동자 감지 기술)의 사용이 증가할 것으로 기대됨 이러한 기술은 시선을 통한

메뉴 선택이나 방향 이동 가상 공간 내 캐릭터와 눈을 마주 보는 등 다양한 시선 입력이

가능하도록 함 또한 초점이 맞추고 있지 않은 주변환경을 구별해 내어 해상도를 차별화할

수 있다는 점에서 콘텐츠 용량을 크게 낮출 수 있음 Eye-tracker의 핵심이 적외선 카메라

기술이며 실제스타트업기업 FOVE는 Eye-tracking 기술을 VR 기기에도입하기도했음

VR 대중화를 위해서는 하드웨어뿐만 아니라 콘텐츠 확보도 중요하며 VR용 동영상 제작을

위해서는 특별한 카메라인 360도 카메라 기술이 필요함 기존에는 역동적인 스포츠 장면을

포착하기위한 보조 도구로 사용됐지만최근 많은업체들이 VR용으로출시하고있음 360도

카메라의 경우도 1개 이상의 카메라 모듈이 탑재된다는 점에서 보급 가속화 시 카메라 모듈

수요증가에기여할것임(고프로 lsquo오디세이rsquo 카메라 16개)

자동차

차량용 카메라는 현재까지 운전자가 모니터에 표시된 화상을 보고 판단하는 View 카메라를

중심으로 시장이 형성되었으나 향후에는 카메라로 찍은 화상을 화상 처리해서 정보를

분석해 운전자에 대한 경고나 제어를 하는 Sensing 카메라 장착이 빠르게 증가할 것으로

예상됨 이는 각 국 NCAP(New Car Assessment Problem)의 가산점 대응 준비 최근

대중차 메이커들의 ADAS(Advanced Driver Assistance System)에 대한 대처의 적극적인

전개등에기인할것으로사료됨

특히 ADAS의 부품 중 카메라 이용이 확대되면서 빠른 수요 증가와 종류 다양화가 가능할

것으로 예상됨 이는 2013~18년 내 유럽 NCAP의 가산점 대상이거나 검토 중인 ADAS가

AEB(Autonomous Emergency Braking 긴급제동시스템) LDW(Lane Departuer

Warning 차선이탈방지) LKA(Lane Keeping Assist 차선유지보조) 등이기 때문에 타

센서보다 카메라로의 대응이 용이함 즉 NCAP의 가산점 취득을 위해서는 차량용 카메라

탑재가필수적인환경임

광학부품및기기

209

이에 ADAS 센서 중 카메라 수요가 가장 많을 것으로 예측되며 이는 낮은 가격과

카메라만이 제공할 수 있는 물체 판독 기능 때문임 차량용 소형 레이더는 야간이나 악천후

상황에서 사용이 가능하고 측정거리가 길어 카메라를 보완하는 역할을 할 것으로 사료됨

또한 카메라 모듈은 단일 센서로 성능도 우수하기 때문에 일정 요건을 갖춘다면

카메라만으로도 충돌 방지 기능 실행이 가능해 카메라를 사용한 AEB가 널리 보급될

전망이며스트레오카메라기반 AEB인 Subaru의 lsquoEyeSightrsquo는 기능평가에서최상위수준임

최근 사이드미러와 룸미러를 카메라와 모니터로 대체한 미러리스 차량의 개발이 이슈가 되고

있음 사이드 카메라는 시야 확보와 공기저항을 줄이는 장점(공기저항 7darr 연비 22darr)이

있기 때문에 강화되는 환경 규제를 고려 시 보급 속도가 빠를 것으로 판단됨 이에 따라

일본을 시작으로 각 국의 법개정이 예상되고 카메라를 이용한 모션 감지(BMW lsquoAir Touchrsquo

DSM)나 안면인식(Door 개폐) 등을이용한편의장치의확대도전망

생체인식

핀테크 시대(비대면 서비스가 증가)의 결제 활성화 IoT기반 서비스 헬스케어 시장 확대는

지문인식 이상의 보안성을 갖춘 생체인식 시스템이 요구되고 있음 지문인식이 40여가지의

패턴을 감지한다면 홍채인식은 260여가지의 패턴을 감지하기 때문에 현존하는 생체인식

기술 중 보안성이 가장 뛰어난 기술 중 하나는 홍채인식임 지문인식과 홍채인식을 함께

적용하면그 보안성은더욱극대화될수있어기술개발에활기를띄고있음

최근 시장에서는 삼성전자가 삼성페이 결제 등을 위한 홍채인식 기능을 갤럭시 노트7에

탑재하여 각광을 받아바 있으며 현재 삼성전자는 3개의 카메라 렌즈를 이용해 홍채

이미지를 포착하는 홍채인식시스템 특허를 출원한 상태임 또한 중국의 알리바바는

얼굴인식을 활용한 결제시스템 lsquo스마일 투 페이rsquo 올해 초 얼굴인식 인공지능 업체

lsquo이모션트rsquo를 인수한 애플의 행보는 향후 얼굴인식 기능을 갖춘 스마트폰 출시에 대한

기대감을높이고있음

홍채인식뿐만아니라타 생체인식에서도카메라모듈의수요증가가가능할전망

일본 금융권에서 주로 사용되는 정맥인식 기술의 경우 적외선으로 혈관을 투시 촬영한 후CMOS센서또는 CCD카메라를거쳐디지털영상으로옮기는방식

지문인식도가시광선에반사된지문영상을획득하는광학방식이다양한분야에적용 되고있음 얼굴인식은 2D수준의 이미지 감지를 넘어 3D 열적외선 방식을 통해 보안성과 인식률을 높여가고

있음

향후에는 스마트폰뿐 아니라 은행의 ATM 데스크탑 PC 병원 회사 학교 공항 등 본인

확인이 필요한 곳 어디서나 생체인식 시스템이 배치될 것으로 전망되며 그 시스템 안에는

카메라모듈이탑재되기때문에카메라의수요증가는필수적임

기술개발테마 현황분석

210

3 기업 분석

가 주요기업비교

Sony가 이미지센서 확대를 위해 중저가 비중을 늘리면서 신흥국 스마트폰 수요를 적극

흡수한다는 계획을 발표함 Sony가 기능을 한정한 1300만 화소와 800만 화소 고화질

이미지센서중저가상품을개발했음

Sony는 약 1500억엔을 투자해 2016년 9월까지이미지센서월 생산능력을지금보다 45

늘림 방침임 300mm 웨이퍼 월 87000장을 생산할 수 있으며 생산증대 부분은 대부분

중저가제품을생산할것으로전해짐

Sony는 자율주행차사업에도진출하였음 동사는 로봇카 회사인 ZMP의 지분 2를 1억엔에

인수했음 ZMP 인수 이유는 전 세계 자동차 판매량이 1억대를 넘는 수준으로 스마트폰

시장과는 수량에서 비교가 되지 않지만 자율 주행차의 경우 최대 카메라가 10개까지 사용될

전망임

OmniVision은 고성장 시장을 리드한다는 전략으로 업계 최초의 13인치 1600만 화소

이미지센서인 OV16880을 발표했음 이 센서는 1600만 화소(4672 x 3504화소)

이미지를 초당 30 프레임(FPS)으로 담아낼 수 있으며 전체 해상도에서의 연사 사진과 제로

셔터지연을가능케함

Toshiba가 소형이미지센서에서고화질을구현하는 lsquo무한고화질rsquo 기술을발표했음 무한고화질

기술은 사진을 여러 매 연속촬영한후 이를 합성 노이즈가 적은 고화질이미지를만들어내는

기술이며 흔들림 검출 기능이 적용돼 사진의 흔들림도 줄어들고 합성시간도 단축함 또한

이것으로 인해 피사체의 윤곽을 더욱 선명하게 표현하는 효과도 발생 이 기술을 사용하면

소형 이미지센서로도일반 디지털 카메라수준의 고화질을만들어낼수 있고 향후 스마트폰

태블릿은물론차량카메라와내시경에이르기까지다양한분야에적용할방침

Toshiba는 산업용 HD(1080P) CMOS 이미지 센서와 20MP CMOS 이미지센서를 2015년

4월부터양산하고있음

ON Semiconductor는 비디오 보안 카메라용 고성능 CMOS 이미지센서를 출시하였고

트루센스 이미징 인수와 앱티나 이미징 인수를 통해 스마트폰 태블릿 랩탑 게임기

웨어러블 디지털 카메라와 같은 선도적인 소비재 전자기기와 자동차 감시 비디오

컨퍼런싱 스캐닝 의료용산업에진출한다는계획

Sharp는 0룩스 환경에서 컬러 촬영이 가능한 차량용 카메라 모듈을 개발하였음 Sharp의

차량용 카메라 모듈은 현재 미국 대형 제조사가 채용하고 업체에서 높은 점유율을 차지하고

있음 하지만 타사에 센서 공급에 머물고 있으며 모듈 제품 제안 강화하기 위해 전문 영업

조직설치도검토중에있음

광학부품및기기

211

Cannon은 2015년 2월 세계 최고 1억2천만 화소의 CMOS 이미지 센서를 일본 카메라

전시회에서 공개했음 이전시회에서 Cannon은 lsquo고화질 기술력rsquo을 선보이는데 초점을 맞춰

준비했으며 고화소이미지센서 5천만화소의풀프레임 DSLR EF 렌즈군등을전시했음

Cannon은 2015년 2월 세계 최고 1억2천만 화소의 CMOS 이미지 센서를 일본 카메라

전시회에서 공개했음 이전시회에서 Cannon은 lsquo고화질 기술력rsquo을 선보이는데 초점을 맞춰

준비했으며 고화소이미지센서 5천만화소의풀프레임 DSLR EF 렌즈군등을전시했음

최근 열화상 카메라 전문기업인 FLIR Systems는 2014년 하반기에 휴대폰을 이용해 열화상

촬영이가능한신개념스마트폰케이스를출시했음

국내중소기업사례

옵티시스는 광소자 및 관련 부품 응용분야 산업에서 풍부한 기술적 경험을 바탕으로 다양한산업에서 급증하고 있는 고속 비디오 오디오 신호 전송 및 제어를 위해 광링크 분배기 스위치

매트릭스등 의 솔루션을제공

테크원은 LED drive 모듈 bluetooth 모듈 카메라모듈등을 개발하는광학부품업체 솔라루체는 2002년부터 LED 조명 및 부품 개발에 뛰어들어 독자적인 기술 개발과 주요 원천기술을확보하여가정용부터산업용까지다양한제품 개발로국내 외 LED 조며 시장개척

대진디엠피는 LED 조명 부분에 있어 국내 최초 UL인증을 받았으며 CE ETL FCC 외 다수의 LED조명관련특허와다양한제품군보유 중

나무가는최근 3D 인뎁스카메라센서모듈개발을성공했으며핵심장비 내재화및생산기술보유 옵트론텍은광학렌즈및 모듈 이미지센서용필터등의 광전자부품을전문적으로개발하는업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)옵티시스 37632 17126 79 120 14 102

(주)솔라루체 24991 49057 96 36 3 52

(주)대진디엠피 99992 54150 -76 93 5 -

(주)나무가 114797 189575 -426 -09 -2 33

(주)옵트론텍 215611 121716 -09 140 10 51

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

212

나 주요기업기술개발동향

국내카메라모듈및 부품업체의경쟁력은글로벌카메라모듈산업을리딩하고있음

국내의 렌즈모듈은 렌즈제조 생산 개발에 많은 국내 업체들이 참여하고 있으며 방주광학

디오스텍 코렌 세코닉스 디지털옵텍 AG광학 등의 업체들이 있으며 국내 비구면 렌즈

기술과 레진 사출기술 대량 자동조립기술이 발전해서 독일 일본 렌즈업체들과도 어깨를

나란히하고지속해서고화소렌즈를공급하고있음

디지털 옵틱 세코닉스 등은 카메라 렌즈 시장에서 산요옵티컬을 밀어내고 성장 곡선을

이어가고있음 국내기업들은근래세계시장에서렌즈제조기술력을인정받고있음

특히 해성옵틱스는 렌즈 사출 모듈부터 AF 카메라 모듈에 이르는 수직계열화를 구축하고

있음 카메라 모듈 및 관련 소재 부품 시장 경쟁이 점차 치열해 지고 있지만 해성옵틱스는

수직계열화덕분에상대적으로유리한고지를확보했음

블루필터 분야는 옵트론텍 나노스 등 기존 업체들이 시장을 양분한 가운데 국내

엘엠에스뿐만아니라일본업체들도시장진입에속도를내고있음

파트론은 스마트폰용 전면카메라의 고화소화에 따라 5MP 전면카메라와 후면 13MP 카메라

모듈을 주력으로 생산하고 있으며 각종 카메라 센서와 광학식 지문인식 모듈을 개발완료

하였음

나무가는 듀얼카메라 기술을 이용 3D 인뎁스 카메라센서 모듈의 개발하였고 다양한 분야에

3D인뎁스카메라기술들을적용하고있음

캠시스 최근 전기차 스타트업 기업인 코니자동차의 지분을 인수하고 전기차 사업 진출을

선언하였으며 AVM을시작으로자동차용 IT기기를개발생산할계획

엑씨넥스 스마트폰 카메라모듈 외에도 자동차용 후방카메라모듈 AVM LDW와 같은

센싱카메라모듈을개발완료하였고 광학식지문인식모듈을개발완료하였음

옵트론텍은 적외선 파장에 관련한 원천기술을 이용해 필름형 적외선 차단 필터를 개발하여

삼성전자 및 스마트폰 세트업체에 납품하고 있음 또한 자율주행 RIDER 카메라모듈

나이트비젼카메라모듈을개발하였음

광학부품및기기

213

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

암전류제거기술

암전류 (Dark current) 는 빛의 조사가 없을 때에 흐르는 전류로서 온도 변화 같은 빛 이외의현상들이 센서 내부에 전자를 형성하여 포토 다이오드나 트랜지스터에 영향을 주는 잡음임 주로

온도에의해 많이 발생함 이를제거하는기술

고정패턴잡음(FPN) 제거기술

고정패턴잡음 (fixed pattern noise) CMOS Image Sensor(CIS)는 CCD에 비해 주변 환경에 의한잡음이 민감함 이러한 잡음은 시간에 따라 변화하는 Temporal Noise(TN)와 고정된 형태의 잡음인

Fixed Pattern Noise(FPN)으로 구분할 수 있음 이를 제거하는 기술임 pixel 간에 발생 하는

공간적편차로써 temporal filter 수행 후에도고정된 pattern의 잡음발생을줄이는기술이필요함

기타잡음제거기술

이미지 센서에서 발생할 수 있는 여러 잡음 제거 기술임 한 픽셀이 주변 픽셀과 간섭이 일어나는혼색 현상(cross talk) 제거기술이 필요함 화소 내의 배선이나 빛의 입사각이 기울어 졌을 때

발생하는현상제거 기술이필요함

IR 필터내장형렌즈기술

이미지 센서는 사람이 볼 수 없는 적외선을 너무 잘 보기 때문에 380~780 nm 파장의가시광선보다 약간 더 높은 영역의 적외선 (infra red IR) 파장도 볼 수 있음 근적외선에 의한

붉은색 이미지의 선명도를 높이기 위해 적외선(IR) 필터를 사용하며 이를 내장한 렌즈 기술임

선명도향상예로그림참조

[적외선필터 적용 화질색도 향상]

기술개발테마 현황분석

214

나 특허동향분석

광학부품및 기기특허상 주요기술

주요기술

광학부품 및 기기는 패키지 기술로 고접착고신뢰성 박막필름 기술 감광성 필름 박리력 조절 기술고투과율 하드코팅 기술 조명장치 냉각시스템 기술로 구분되며 이미지 센서 기술로 픽셀 기술

신호처리 기술 제조 공정 기술로 분류되고 렌즈 모듈 기술로 IR 필터내장형 렌즈 기술 다수

캐비티금형및성형 기술 렌즈모듈소형화기술 저비용적외선모듈로구분됨

분류 요소기술 설명

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술 접착용감광필름조성및구조관련기술

감광성필름박리력조절기술접착용 감광필름의 박리를 위한 박리제 조성이나 박리력

조절을위한감광필름의조성및구조관련기술

고투과율하드코팅기술광하계보호코팅의투과율을높여광학계의성능및내구성

을향상시키는기술

조명장치냉각시스템기술광원부의 광효율 향상 및 수명 유지를 위한 효율적인 자연

대류또는강제대류방식의냉각기술

이미지

센서

픽셀기술 픽셀어레이이미지센서컬러필터등이미지센서픽셀기술

신호처리기술이미지센서 암전류 제거 고정패턴잠음(FPN) 제거 등 이미

지센서신호처리기술

제조공정기술이미지 센서 본딩 기술 이미지센서 이면 연마 기술 등 이

미지센서제조공정관련기술

렌즈모듈

IR필터내장형렌즈기술 유전체코팅공정을이용한 IR-Cutoff필터기능의렌즈어셈블리기술

다수캐비티금형및성형기술 다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술인체삽입형의료기웨어러블기기등에사용가능한초소형

렌즈모듈해상도확보및모듈소형화기술

저비용적외선모듈차량용 나이트 비젼 등의 민수용 적외선 모듈 시장 확대를

위한저비용적외선렌즈모듈기술

광학부품및기기

215

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

광학부품 및 기기의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

87 174 15 15 291감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술

207 443 23 66 739신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR필터내장형렌즈기술

43 73 19 10 145다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

합계 337 690 57 91 1175

국가별 요소기술별 특허동향에서 패키지 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며일본과유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

이미지 센서 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

렌즈 모듈 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은출원량을나타내고있음

기술개발테마 현황분석

216

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

sect 삼성전자sect HONHAIPRECISIONsect OPTIZ

sect 대기업중심sect 삼성전자 OPTIZ 삼성전기등

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지

센서

픽셀기술

sect 삼성전자sect Omn i V i s i o nTechnologies

sect SemiconductorComponents

sect 대기업중심sect 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지이노텍등

신호처리기술

제조공정 기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈 기술

sect 디비하이텍sect 에스케이하이닉스sect HONHAIPRECISION

sect 대기업중심sect 디비하이텍 에스케이하이닉스 삼성전자등

다수캐비티금형및성형 기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

패키지기술분야주요출원인동향

패키지 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 HON HAIPRECISION OPTIZ 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있음

이미지센서기술분야주요출원인동향

이미지 센서 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 OmniVisionTechnologies Semiconductor Components 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이

주류를이루고있음

렌즈모듈기술분야주요출원인동향

렌즈 모듈 기술분야는 디비하이텍이 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는에스케이하이닉스 HON HAI PRECISION 등이 많은 특허를 출원하고 있는 등 한국 회사들이

주류를이루고있음

광학부품및기기

217

광학부품및 기기분야의주요경쟁기술및 공백기술

광학부품 및 기기 분야의 주요 경쟁기술은 이미지 센서 기술분야 이고 상대적인 공백기술은

렌즈모듈기술분야로나타남

이미지 센서 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 렌즈 모듈 관련 기술분야가 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술

신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈기술

다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 주로 대기업 중심으로 연구개발하고 있는 것으로

나타남

패키지 기술분야는 대기업 중심으로 삼성전자 OPTIZ 삼성전기 등이 중점적으로 연구개발을 하고있으며 이미지 센서 보호용 광투과성 투명 코팅 기술 이미지 센서칩 및 외부 접속단자간 고신뢰

전도성을위한패키징기술 등을 연구개발하고있음

이미지 센서 기술분야도 대기업 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지이노텍 등이 활발하게연구개발을 추진하고 있으며 후면 조사형 액티브 픽셀 어레이 기술 다이내믹 레인지가 넓고

색채현성및해상도우수한픽셀 어레이기술 등이연구개발되고있음

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술sect 이미지센서보호용광투과성투명코팅기술

sect 이미지 센서칩 및 외부 접속단자간 고신뢰 전도성을

위한패키징기술

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술 sect 후면조사형액티브픽셀어레이기술

sect 다이내믹 레인지가 넓고 색채현성 및 해상도 우수한

픽셀어레이기술

신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈기술

sect 회전대칭형광각렌즈기반렌즈모듈기술

sect 이미지센서컬러필터대용컬러마이크로렌즈기술

다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

기술개발테마 현황분석

218

중소기업특허전략수립방향및 시사점

광학부품및기기분야의상대적인공백기술분야는렌즈모듈관련기술로나타남

광학부품및기기분야는이미지센서분야의제조공정부품소재분야에적용되어사용될수 있음 최종제품형태는대규모의장치투자가필요한분야로중소벤처기업의참여가높지않은 분야임 하지만 렌즈 모듈 분야와 같이 부품 및 소재 기술은 중소기업의 시장진입이 상대적으로 수월하다고판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 렌즈 모듈 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

광학부품및기기

219

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

국외는 Sony 사에서 주도적으로 개발하며 국내에는 클레어픽셀(주) 재영솔루텍(주) 삼성전자

SK하이닉스등에서연구개발중임

기관 연구내용

일본 Sony Charge Coupled Device (CCD) CMOS 방식 이미지센서

파나소닉(Panasonic) Charge Coupled Device (CCD) 방식이미지센서

샤프 Charge Coupled Device (CCD) 방식이미지센서

삼성전자09microm초소형픽셀 이미지센서 ISOCELL 신제품을공개

(2017년)

한국 SETI Fabless 이미지센서 제조

한국픽셀플러스 Fabless 이미지센서 제조

한국실리콘파일 Fabless 이미지센서 제조

한국클레어픽셀(주)스마트카용 CMOS 이미지센서개발얼굴인식기반의자동노출

일체형이미지센서

한국 재영솔루텍(주) 초경박카메라모듈및 고내열성렌즈middot경통제조기술

미국 마이크론 CMOS방식 이미지센서

미국 옴니비전 CMOS방식 이미지센서

케논 CMOS방식 이미지센서

산요 CMOS방식 이미지센서

미국 Cypress 이미지센서

미국 Aptina 이미지센서

미국 Agilent 이미지센서

일본 Toshiba 이미지센서

프랑스 ST Micro 이미지센서

전자통신연구원소프트웨어정의네트워크(SDN) 기반 Flexible 광노드

핵심요소기술개발

한국광기술원- 휴대폰카메라용비구면유리렌즈개발

- 비구면렌즈성형공정개발

전자부품연구원 고성능 3D 스케닝라이다광학엔진

서울대전기전자과이병호 직접영상디스플레리

[ 광학부품및 기기 분야주요 연구 기관현황 ]

기술개발테마 현황분석

220

(2) 연구개발자원

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

산업핵심요소기술개발사업(산업통상자원부)- 국가 성장전략에 기반한 전략기술 분야의 핵심middot원천기술 개발에 대한 집중 지원을 통해

미래신산업을육성하고주력기간산업의산업경쟁력을제고하여미래신성장동력을창출

- 10년 이내에 기술적 파급효과가 크고 산업 기술 경쟁력을 획기적으로 제고할 수 있는 부가가치가

높은핵심요소기술 원천기술및 엔지니어링기술

소재부품산업분야 주력산업IT융합반도체

소재부품기술개발사업(산업통상자원부)- 국내 부품middot소재산업의 지속적인 발전을 위하여 글로벌 시장의 조달참여가 유망하고 소재middot부품 및

타 분야의기술혁신과경쟁력제고에긴요한핵심 소재middot부품기술개발지원

- (벤처형전문소재) 중소middot중견 소재기업이 특정분야 및 틈새시장에서 세계최고 수준의 기술력을 갖춘

소재 중핵기업으로성장할수있도록지원

- (수요자연계형) 향후 수요 급증이 예상되는 핵심 소재부품 개발에 수요기업이 기술개발에

참여함으로써 핵심 소재부품의개발기간을단축시키고 개발된소재middot부품의상용화를촉진

우수기술연구센터(ATC)사업 (산업통상자원부)- 세계일류상품 개발촉진 및 세계적 기술경쟁력 확보를 위해 우수한 기술 잠재력을 보유한

기업부설연구소를 선정 우수기술연구센터(ATC)로 지정하고 기술개발자금을 지원하여 세계적

수준의연구소로육성시키고자함

- 주력 및 신산업 분야에 대해 주관기관에서 자유롭게 개발하고자 하는 것을 순수 자유공모

방식으로지원

신산업 ICT융합(지식서비스 로봇 웨어러블디바이스 전기middot자율주행차 3D 프린팅 IoT가전) 바이오middot헬스(바이오의약

스마트헬스케어) 첨단신소재(탄소소재타이타늄나노소재융복합소재)에한함

K-Global ICT 유망기술개발지원사업(과학기술정보통신부)- ICT 등과 타 산업 간 융합기술및 서비스기술개발지원을 위해 기술수요를반영한 단기 사업화및

우수 혁신기술 사업화기술개발을지원

- ICT RampD　10대기술 기반 융합기술및 서비스기술개발지원

정보통신방송연구개발관리규정의 ICT연구개발기술분류체계상이동통신 네트워크 방송스마트미디어 전파위성 기반

SW컴퓨팅 SW디지털콘텐츠정보보호융합서비스 ICT디바이스

광학부품및기기

221

나 연구개발인력

기관 부서

클레어픽셀(주) 조진호 소재환 정헌준

재영솔루텍(주) 유병택

전자통신연구원 ICT소재부품연구소광무선융합연구본부백용순(본부장)

한국광기술원 광응용연구본부 차세대광학렌즈연구센터

전자부품연구원 자율주행솔루션 최연용센터장

서울대 전기전자이병호교수

[ 광학부품및 기기 분야주요 연구 기관현황 ]

기술개발테마 현황분석

222

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

전자통신연구원

소프트웨어정의네트워크(SDN) 기반 Flexible 광노드핵심요소기술개발 광신호 생성 및 수신에 필요한 고집적 광변조기 및 광수신기 개발로 소프트웨어 조작을 통해 단일채널에서 100200Gbps로전송신호조절가능

한국광기술원

12 Megapixel 휴대폰카메라용비구면유리렌즈개발 저가격양산화를위한이음매없는 홀더결합형비구면렌즈 성형공정개발 비구면플라스틱 2차렌즈를이용한광균일도개선방열 가로등개발 소형선박용초광각감시시스템을위한금형코어및광학부품측정평가기술개발 양안식 3DTV 방송용카메라개발

전자부품연구원

고속 3D 스케닝라이다광학엔진

서울대전기전자과이병호교수

집적영상디스플레이

광학부품및기기

223

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 bull소프트웨어정의네트워크(SDN)기반 Flexible 광노드핵심요소기술

기술개요

bullAI IoT 빅데이터 클라우드 서비스 등의 발전은 통신용량 증대 유발 및 보다

효율적인광통신망의대용량신호전달방식요구

bull이를 위해 하드웨어 교체 없이 소프트웨어 조작만으로 통신속도 경로설정

전송거리 설정 및 파장의 효율적 분배 등 네트워크 운용효율 향상 기술개발

진행

bull광부품 개발은 효율적 네트워크 개발의 필수조건이며 이를 통해 효율적

소프트웨어정의네트워크구축가능

기술이전목적및필요성

bull광신호생성 및 수신에필요한고집적광변조기및 광수신기개발로소프트웨어

조작을통해단일채널에서 100200Gbps로전송신호조절가능

bull실리카 평면 도파로 기반의 편광 및 위상 분리기와 다채널 광검출기 어레이를

집적한광수신기는 400Gbps수신도가능한세계최고수준성능확보

bull광변조기 및 광수신기 광원인 파장 가변 광원은 폴리머 회절격자와 반도체

광원의 결합을 통해 넓은 파장 가변 범위와 높은 출력광 세기 좁은 선폭 특성

확보

bull세계최초로 폴리머 기반의 평면 광도파로를 이용 128개의 광스위치를 단일

집적하여낮은전력소모로스위칭이가능한멀티캐스트스위치모듈개발

bull기존에정해진선폭의채널만감지 가능하던기능을임의의선폭의채널 수신을

가능하게하여파장활용의유연성을높인광신호감지기개발

기술의특징및장점bull신호의왜곡없이초고속변조를통해광데이터장거리전송가능

bull강유전기판상에집적광도파로형성을통해여러기능성광소자제작이가능

기술성숙도(TRL) bull단계 5

활용방안및기대성과

bull중장거리 전송용 하이앤드 광부품 국산화 기반 마련 및 효율성 증대로 통신비

절감

bull중장거리 전달망용 광부품 기술 개발로 국내 광부품 업체의 하이앤드 광부품

기술확보및시장진입기반마련

bull전달망 시스템 구축에 필요한 광부품 기술 확보를 통해 부품 의존도가 높은

광시스템개발에서국내시스템업체의경쟁력향상에기여전망

bull고집적 광부품 기술은 폭발적으로 증가하는 데이터센터 내부 및 외부 통신에

필요한광부품개발에활용예상

기술이전내용및범위

bull대용량 매트로 시스템 신호 전달에서 광경로 스위칭에 필요한 차세대 ROADM

시스템개발에응용

bull광변조기용도파로제작기술

bull위상정합 CPW전극제작기술

bull광변조기평가기술

기술개발테마 현황분석

224

6 기술로드맵수립

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 광학부품및기기 분야 키워드클러스터링 ]

광학부품및기기

225

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

image

sensor

lensless

CMOS

8

1 A CMOS image sensor with low fixed pattern noise suitable

for lensless observation system of digital enzyme-linked

immunosorbent assay (ELISA)

2 Micro-electro-fluidic grids for nematodes A lens-less

image-sensor-less approach for on-chip tracking of nematode

locomotion

3 A CMOS image sensor with stacked photodiodes for lensless

observation system of digital enzyme-linked immunosorbent

assay

클러스터

02

image

sensor

lens

on-chip

8

1 A lens-free on-chip microscopy algorithm for submicron pixel

size image sensor

2 An on-chip 72times60 angle-sensitive single photon image sensor

array for lens-less time-resolved 3-D fluorescence lifetime

imaging

클러스터

03

image

sensor

lens free

4~5

1 A lens-free single-shot fluorescent imaging system using CMOS

image sensors with dielectric multi-layer filter

2 A 3D vision 21Mpixel image sensor for single-lens camera

systems

클러스터

04

image

sensor

lens

EUSA

4~5

1 Circuit design for retina-like image sensor based on

space-variant lens array

2 CMOS image sensor-based ELISA detector using lens-free

shadow imaging platform

클러스터

05

image

sensor

lens

CMOS

4~5

1 Compact one-lens fluorescence microscope using CMOS image

sensor

2 Controlling electromagnetic wave through dual heights

micro-lens array of a CMOS image sensor

클러스터

06

image

sensor

rod lens

5~7

1 Development of an image sensor for dentistry- Fiber

connecting technique with the gradient index (GRIN) rod lens

2 Digital correction of registration error for the micro lens array

and image sensor in plenoptic camera

클러스터

07

image

sensor

lens

FLB-SEM

4~5

1 Electrowetting liquid lens array on curved substrates for wide

field of view image sensor

2 FIB-SEM investigation and auto-metrology of

polymer-microlensCFA arrays of CMOS image sensor

클러스터

08

image

sensor

microlens4~5

1 Image sensors with electrically tunable spatial resolution based

on liquid crystal microlens array with three-layered patterned

electrode

2 Integral three-dimensional image capture equipment with

closely positioned lens array and image sensor

[ 광학부품및기기 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

226

클러스터

09

image

sensor

space-variant

lens

7~8

1 Integration of nanostructured planar diffractive lenses

dedicated to near infrared detection for CMOS image sensors

2 Mathematical simulation of the space-variant lens array used

for retina-like image sensor

3 Modeling and simulation of the retina-like image sensor based

on space-variant lens array

클러스터

10

image

sensor

lens

Fresnel zone

5~6

1 Multiocular image sensor with on-chip beam-splitter and inner

meta-micro-lens for single-main-lens stereo camera

2 Numerical study of a Fresnel zone plate based lens for a 2 μm

times 2 μm CMOS image sensor pixel

광학부품및기기

227

(2) 요소기술도출

산업시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정검토하여최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

팩키지기술

고접착고선뢰성박막필름기술특허논문클러스터링

기술시장분석

감광성필름박리력조절기술

기술시장분석 기술수요

특허논문 클러스터링

전문가추천

고투과율하드코팅특허논문클러스터링

기술시장분석

광원회로장치특허논문클러스터링

기술시장분석

유기재료를이용한광학장치특허논문클러스터링

기술시장분석

이미지센서

픽셀어레이전문가추천 기술시장분석

기술수요

신호처리전문가추천 기술시장분석

기술수요

제조공정 기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

저비용적외선모듈전문가추천 기술시장분석

기술수요

내열성렌즈기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

렌즈모듈

필터내장형렌즈전문가추천 기술시장분석

기술수요

렌즈모듈소형화기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

[ 광학부품및 기기 분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

228

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

팩키지기술

고접착고선뢰성박막필름

기술

광원부의 광효율 향상 및 수명 유지를 위한 효울적인 박막필름

기술

감광성필름박리력조절

기술

안정적 효율적 전원공급을 위한 과전압 과전류 과열보호

회로개발및 효율개선 극고온및 저온내성회로

고투과율하드코팅유기재료를이용한조명 및 디스플레이 광원 기술 효율 및 광특성

개선

이미지센서

픽셀어레이

자동차운전자를위한 정보디스플레이시스템화

운전정보 주행정보 차량정보 등 차량 디스플레이를 위한 Array

광원 및 렌즈 비구면 및 자유곡면을 적용한 윈도우 디스플레이

기술

신호처리

비구면및구면 렌즈적용의고정도광학계제조기술

제조공정 연삭흔(Mid-spacial frequency) 가공변질층(Subsurface

damage) 등에 의한광학성능저하방지

제조공정기술인체 삽입형 의료기 웨어러블 기기 등에 사용가능한 초소형 렌즈

모듈 해상도확보및모듈 소형화

렌즈모듈

필터내장형렌즈광학계 보호코팅(Hard coating)의 투과율을 높여 광학계의 성능

및 내구성향상

렌즈모듈소형화기술

외부 환경의 변화에 따른 광학계의 성능 악화를 최소화하기 위한

내열성 소재기술 특히 자율주행차등의 환경에서 내열성을 확보할

수 있는소재및공정기술(기존사출렌즈대체 및 개선)

[ 광학부품및기기 분야 핵심요소기술 ]

광학부품및기기

229

나 광학부품및 기기기술로드맵

기술개발테마 현황분석

230

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

광학

부품및

기기

고접착고신뢰성

박막필름기술

초소형 고효율

소형화 효율

향상

기술개발

기반 확립

소형화

고효율

팩키지기술

개발

초소형

고효율

팩키지기술

확립

초소형

고효율

팩키지기술

확립

감광성필름바길력

조절기술

고투과율하드코팅

픽셀에레이

고해상도 높은

색구현도

고해상도

이미지센서

기술 확립

고해상도

높은색

구현 이미지

센서소자

구현

고해상도

높은색

구현도

이미지센서

개발

고해상도

높은색

구현도

이미지센서

개발

신호처리

제조공정기술

필터내장형렌즈

소형화 고기능화

소형렌즈

모듈 설계

기술 확립

소형 고기능

렌즈모듈

구현

소형화

고기능화

렌즈모듈

개발

소형화

고기능화

렌즈모듈

개발렌즈모듈소형화기술

[ 광학부품및 기기 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체

검사장비

반도체검사장비

정의및 범위

반도체 공정은 크게 전공정과 후공정으로 나뉘며 전공정은 기판을 가공하는 공정을 의미하며후공정은 전공정 이후에 수행되는 절단middot배선middot패키징middot검사 등의 공정을 의미한다 반도체 검사장비는

통상적으로 후공정 단계에서 반도체를 검사하기 위한 장비를 일컬었으나 최근 각 공정 단계를

모니터링하고진단하는장비까지도포함하는광범위한범위로확장 해석되고있다

가장 보편적인 반도체 검사장비인 전기적 테스트 장비는 전기적 신호를 인가하여 반도체의 출력신호를 계측 원하는 값이 얻어지는지를 검사한다 수반하는 장비는 probe station handler

parameter analyzer 등이 포함된다 그 외 분석을 위한 X-Ray SAM(Scanning Acoustic

Microscope) Visual inspection system FIB(Focused Ion Beam) TEM(Transmission Elecltron

Microscope) 등을 포함하는 분석 장비 또는 burn-in 시험 등을 포함하는 신뢰성 검사장비 등이

검사장비의범주에포함될수있다

정부지원정책

산업통상자원부는 산업적 파급효과가 큰 반도체 디스플레이 등을 미래성장동력분야로 지정하여소재부품기술개발중심으로상시사업을지원하고있음

IoT 인공지능 빅데이터 등을 활용한 스마트공장제조 산업은 4차 산업혁명을 핵심 지원 정책에포함되며 반도체검사장비도해당분야의한 분야로서응용될것으로예상됨

2015년 스마트제조 중장기 로드맵의 일환으로서 스마트센서 분야를 선정하였음 스마트센서를포함한반도체기술의고도화에따라반도체검사장비의성능고도화가요구됨

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)꾸준한반도체장비의수요

bull(기술)우수한인적자원

bull(정책)반도체 RampD지원정책

bull(환경)높은시장진입장벽

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)대기업또는중소기업위주지원(중견기업취약)

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)반도체기술의고도화

bull(기술)반도체소재패키징신기술개발

bull(정책)세계적수준의중견기업발굴middot육성수요

bull(환경)후발주자와의기술격차감소

bull(기술)시장선점선도업체와의기술격차

bull(정책)지원정책의편중

중소기업의시장대응전략

반도체 기술적 향상과 더불어 후발주자와의 기술격차 감소에 따라 기존 제품에서의 경쟁력이약화되고 있음 학middot연middot산 협력을 통한 시너지 효과를 활용하여 고성능 고부가가치의 제품군으로

전환이시급함

전략 대상품은 MEMS 및 3D 적층 분석 고전력 소자 센서 등 새로운 패러다임의 반도체가바람직하며 기술적으로는고 정밀도 고속측정이가능한기술이확보되어야함

핵심요소기술로드맵

반도체검사장비

235

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 공정은 전공정과 후공정으로 나뉘는데 반도체 검사장비는 절단 배선 패키징 검사가

수행되는 후공정 단계에서의 검사장비를 주로 의미함 반도체 검사장비는 주로 전기적

특성평가 장비를 지칭하는데 패키징 전에 웨이퍼 수준에서 평가가 수행되기도 하며 패키징

후 수행되기도 함 그 외의 기타 물리적 분석을 포함 여러 가지 장비들이 검사장비 범위에

포함될 수 있으며 광범위하게는 반도체의 각 공정 단계를 모니터링하거나 진단하는

장비들까지도반도체검사장비에포함할수있음

일반적 반도체 검사장비는 전기적 신호를 인가하여 원하는 출력 신호를 얻을 수 있는지 여부를평가하는 장비를 일컬음 가장 기본적으로 반도체 소자의 정상 작동 여부를 판정하며 경우에 따라

품질 수준을적정 범위로관리할수 있음

[ 반도체전기적특성 검사장비블록도 ]

출처 Chromawebpage

[ 반도체후공정및검사 순서도및검사장비 ]

기술개발테마 현황분석

236

반도체 검사장비는 필연적으로 장비와 반도체 소자 간 연결을 위한 장치를 필요로 하는데 반도체전공정의 경우 웨이퍼 상태에서 프로빙을 위한 probing card를 필요로 함 후공정 검사의 경우

마찬가지로 probing card 또는 소켓과 같은 유형의 구조물을 필요로 한다 반도체 패키징의

소형화 wafer level 패키징 기술 등의 도입으로 인해 probing card 또한 높은 기술적 수준을

필요로 하게 되었다 probing card는 검사 항목의 종류에 따라 요구되는 특성에 맞게 설계 및

제작되며 수요자요구에따라설계 및 제작되는 custom중심 부품에해당함

출처 Wentworth Laboratories webpage

[ cantilever probe card ]

반도체의 집적도가 높아짐에 따라 미세 패턴화되고 적층기술 TSV기술 등이 발전하고 있음 나아가반도체의 집적도가 올라가고 동작클럭이 올라감에 따라 전통적 패키징 구조를 벗어난 wafer level

packaging 기술도 상용화가 시작되고 있음 기존의 프로브 방식은 이러한 패키징 구조에 대응이

어려우며 프로브의 탐침 수가 많아지고 프로브의 크기도 작아져야 하므로 이에 대응할 수 있는

검사장비의개발필요

출처 Design fabrication and characterization ofMEMS probe card for fine pitch IC testing

[ MEMS 프로브카드 ]

반도체검사장비

237

전기적 특성 검사 외에도 광학적 검사 등도 실시하는데 반도체 패키징 공정이 단순화되고 반도체동작이 고속화됨에 따라 미세 패턴화됨 따라서 광학적 검사의 중요도도 높아지고 있으며 나아가

X-Ray laser IR 분석과같은 새로운분석기술이적용된광학 검사장비수요도증가하고있음

과거 반도체 검사장비를 공정 후 최종 제품의 검증 burn-in 테스트와 같은 수동적 검사

수준으로 한정하여 왔으나 공정의 정밀도 향상 장비 운용 중지에 따른 손실 방지 반도체

기술의 패러다임 변화 등의 이유로 보다 능동적인 공정 모니터링 기술 새로운 평가 및

분석기술에대한요구가증대되고있음

반도체 공정장비 진단 기술 넓은 의미에서 반도체 검사장비는 반도체 공정장비의 진단까지 포함될수 있으며 진단기술의 향상에 따라 상용 수준의 진단 장비들이 시장에서 적용범위를 넓히고 있는

추세임 반도체 공정장비의 진단 장비는 공정의 최종 결과물인 반도체를 검사하는 것보다

능동적으로 공정을 관리하기 위한 수단으로서 접근되고 있음 반도체 공정기술의 정밀도가 높아짐에

따라 능동적검사에 대한 수요가 증가하고 있으며 반도체의품질 관리 및 선제적시설 유지 관리에

의한 생산 비용절감 신뢰성향상 등의효과를기대할수 있음

[ 반도체공정장비진단시스템블록도 ]

반도체산업은 주요 수출품목에 해당함 따라서 반도체장비의 수요도 매우 높은 편인데 핵심

검사장비와 공정장비는 주로 국외에서 수입하고 있는 실정임 이는 고속 성장을 지향한

대한민국의 산업 환경의 특징으로 분석되며 그만큼 축적된 기술이 부족하여 경쟁력을

확보하지 못하고 있음 기술 개발을 통한 고기능성 고성능 고부가가치 중심의 반도체 관련

장비산업의육성이필요함

반도체 검사장비를 포함하는 반도체 장비 산업은 센서 구동부 제어부 반도체 전력 시스템 IoT인공지능 전 영역의 기반기술이 집적된 구조임 구성하는 각 산업의 균형적인 발전이 필수적인 산업

분야이며 종합적이고 유기적인 관계를 필요로 하는 산업임 학연산 기반이 강화되고 있고

기초산업의발전이 적극적으로 이루어지고 있는 대한민국의 산업 현황을보았을때 고성능화를통한

전략을통한산업 진입이가능한분야에해당함

기술개발테마 현황분석

238

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

반도체 검사장비의 정의는 좁게는 반도체 공정 대상품인 반도체의 검사를 위한 장비임

기능적 분류로 보았을 때 전기적 특성을 평가하기 위한 장비 결함을 검사하기 위한

검사장비 burn-in 시험을 포함한 신뢰성 검사장비 그 외 넓은 의미로 공정 진단

검사장비로분류할수 있다

기타 검사장비는 결함(defect)을 검사하기 위한 장비이며 X-Ray SAM 등의 장비가 포함될 수있다

출처 EETimesWafer inspection gets smart

[ Wafer defect inspection 예 ]

출처 Sonoscan webpage

[ Void amp delamination inspection(SAM) 예 ]

반도체검사장비

239

반도체 검사장비의 확장개념으로서 능동적 검사장비는 반도체 공정장비의 진단장비가 포함될 수있음 진단장비는 공정장비의 건정성(prognostics)을 검사하거나 웨이퍼 형태의 센서를 이용하여

해당공정자체를검사할수도 있다

출처 소재부품기술개발사업기획보고서

[ 반도체공정센서 ]

기술개발테마 현황분석

240

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

반도체

검사장비

전기적

특성평가

RF amp

wireless test

bullSpectrum noise gain bandwidth 등

bullBluetooth WiFi Cell phone IoT 용도

SoC amp

Analog test

bull논리회로(Logic IC)의 기능(functional) 검사

bull메모리 SoC DigitalAnalog hybrid IC 등 디지털아날로그 신호

처리 IC 검사

bull전압 전류 noise switching time 기능(functional) 검사등

LED amp

display

bull전압 전류 광출력 광 스펙트럼 색좌표등

bull광학적 전기적특성을별도평가또는 상관관계분석

태양전지 bullPhotovolatic I-V curve 등

Handlerbull반도체검사를통한 품질 관리 반도체이송 및 자동 측정 산포에

따른 sorting 제어

Probe

station

bull탐침(probe) 제어 센서기술등

bull반도체에전기적신호를입middot출력하기위한 탐침 및자동 제어시스템

이결합된장치

결함검사

광학검사

bullDefect pattern solder 검사

bull패턴의 이상 유무 솔더의 형상 기판 또는 반도체 표면의 결함 분

석

기타비파괴

분석

bullSAM(Scannning Acoustic Microscope) X-Ray 등

bull비파괴적인방식으로주로패키지의결함을분석

신뢰성

Burn-in amp

reliability

test

bullESD HTRB(High Temperature Reverse Bias) HTOL(High

Temperature Operating Life) H3TRB(High temperature

humidity bias Reverse Bias) 등

공정장비

진단

Health

monitoring

bull전류 전압 진동 잡음(noise) 온도등

bull공정장비의 건전성(prognostics) 평가를 통해 공정장비의 재현성

품질능동적관리목적

[ 제품분류관점기술범위 ]

반도체검사장비

241

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

반도체 검사장비는 광범위한 영역이며 보수적으로는 handler probe station parameter

ananlyzer의 조합으로 이루어진 검사장비를 의미함 광범위하게는 결함 분석 장비 등이

포함될 수 있으며 최근 공정 진단 검사장비도 반도체 검사장비 범주로서 연구가 활발히

진행되고있음

최근반도체산업의호황에따라 반도체제조 및 검사장비의수요는많은편이며 반도체 공정의 유지보수 효율화 반도체의 고성능화 제품군의 다양성 확대 및 복합화 등의 요구에따라 검사장비또한고도화 복합화를요구하고있음

기본적 검사를 위한 검사장비도 존재하며 수요자 요구 중심의 제품 개발도 복합적으로 존재하는분야임 국내의 경우 기술 지원 및 수요자 요구에 맞춘 소량 주문제작 형태의 전략을 가진

중소기업이 다수 포진되어 있음 국내 기업의 육성을 위해서는 원천기술 개발을 통한 공급자 중심의

검사장비공급전략이필요함

반도체 공정의 효율적 관리에 대한 관심이 증가함에 따라 연구개발이 활발히 이루어지고 있음 해당공정 진단 검사장비의 경우 선진국과의 기술적 격차가 크지 않음 플라즈마 진단기술 공정장비

진단기술 등 정부의 신성장동력 개발 지원사업 등을 통한 연구개발이 진행되고 있으며 신뢰성을

갖춘 상용 수준의 제품 개발 성공 여부 시장 진입 여부 홍보 효과 등에 따라 성패 여부가 결정될

것으로예상됨

융합적인 기술을 요구하므로 다양한 전문인력 및 기술을 필요로 함 융합기술을 통한 경쟁력 확보측면과일자리창출 측면에서보았을때 이와 같은고도화된산업으로의진입이시급히요구됨

센서 제어를 위한 SW 구동부 신뢰성 계측기술 등 기술의융합이 절대적으로필요한산업

분야에해당함

다양한 분야의 고급 기술을 요구하는 산업에 해당함 높은 수준의 기술 융합이 절대적으로 필요한산업 분야이며 나아가 IoT 인공지능과 같은 정보기술과 융합된 고차원적인 영역으로 진입할

것으로 예상됨 각 분야의 기술 융합 뿐 아니라 기술 격차를 줄이기 위한 연구개발도 꾸준히

이루어져야하므로산업의고도화측면 중견 기업의육성 측면에서발전이필요한산업임

반도체산업은 VR 인공지능 IoT 이동통신 등 분야의 기술발달에 따라 다양한 분야에서 발전이이루어질 것이며 기술적 고도화에 따라 검사장비도 높은 수준의 기술 개발을 요구할 것으로

예상됨 또한 응용 분야의 확장에 따라 검사장비의 기능적 측면에서도 다양한 접근이 요구됨 수요

측면에서도대폭확대될것으로예상됨

기술적으로 진입이 수월한 handler probe station parametric measurement 분야를 벗어난첨단 검사장비 분야로의 진입을 위한 전략이 필요함 학연산 협력체계 및 국내 수요와의 연계

정책적지원등다양한전략적접근이필요

기술개발테마 현황분석

242

세계 반도체 검사장비 시장은 경제 위기를 거치면서 시설 투자의 감소로 인하여 기술middot규모

측면에서 경쟁력이 부족한 다수의 기업이 인수middot합병 또는 도산하였음 국내 기업도 국내

수요를 중심으로 중소 규모의 반도체 검사장비 기업이 존재하였으나 경쟁력 부족으로 인하여

다수의국내기업이폐업하였음

국내 반도체 검사장비는 대형 인프라의 경우 삼성 하이닉스 등을 대상으로 비교적 접근이 쉬운검사장비로 사업 영역이 형성되어 있음 그 외 중소형의 parametric measurement 중심의

검사장비시장이형성되어있음

선진국 대비 검사장비에서의 시장점유율은 매우 낮은 편이며 고성능 및 고신뢰성을 필요로 하는영역에서는대부분국외 수입장비에의존하고있는상황임

국내 산업군이 취약한 이유는 국내 검사장비의 수요가 국내 중심으로 이루어져 있으며 장비의스펙트럼이 넓지 않은 상황임 새로운 카테고리의 시장으로 진입하기 위한 장벽이 높으며 기술적인

격차문제도존재하므로시장진입이까다로움

최근 국내 메모리 반도체 업계는 메모리 가격의 상승 및 공급 부족에 힘입어 호황을 맞고 있으나패키징 및 검사 분야 다수 기업은 신기술개발에 소홀하면서 거래 및 매출 감소로 이어져

경영위기까지 겪고 있음 결론적으로 국내의 경우 기술 중심으로 시장이 재편되고 있는 것으로 볼

수있음

(2) 산업의구조

반도체 산업을 기능적으로 분류하면 전공정 후공정 검사 및 분석으로 나눌 수 있음 반도체

제조 시의 장비 산업은 전공정장비가약 80를 상회하는수준이며 후공정장비는약 5를

상회하는수준으로파악됨 검사장비는대략적으로후공정장비의 3~4배규모인 15정도를

차지하는것으로알려져있음

기능적으로는 signal test를 위한 검사장비를 주를 이루며 그 외 분야는 시장규모가 작은편이었으나중요도가올라감에따라시장규모가계속커지는추세임

반도체 검사장비는 제조장비와 더불어 미국 일본이 시장을 선점하고 있음 국내 기업은 대략10~30 수준의 점유율을 보이고 있음 국내 기업은 handler 메모리 테스트 장비 등을 중심으로

다수 진출하였음 해당 영역은 해외 선진사 대비 상당 수준의 기술력에 도달한 상태이며

국산화율도 타 영역에 비해 비교적 높은 수준임 그 외 비메모리 검사장비 영역에서는 국내 시장이

해외 시장 대비매우 작은 편이므로비교적진출이쉽지 않은 것으로파악됨

반도체검사장비

243

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전 세계 반도체 검사장비 시장은 2021년 기준 33억 달러 수준으로 전망 2000년대 경제

위기로 인해 반도체 시설투자가 감소하였으나 4차 산업혁명 및 정보통신 기술 수요의 증가

등에따라시설투자는증가추세를보임

(단위 백만달러)

구분 16 17 18 19 20 21 CAGR

세계시장 2897 2966 3057 3148 3243 3340 305

출처 SEMI Outlook-Market Briefing 2015 정보통신산업진흥원 한국반도체산업협회 등의 자료를 참고하여 전망치를

추정함

[ 반도체검사장비세계시장규모및 전망 ]

반도체 시설 투자액은 역대 최대로 예상되는데 특히 한국에서 삼성전자 SK하이닉스의 시설투자가급격한 증가를 보일 것으로 전망됨 메모리의 수요 증가 미세공정 경쟁 우위에 힘입어 삼성전자와

SK하이닉스의 시설투자가 집중되는 것으로 파악되며 대한민국 반도체 시장이 메모리 중심으로

구성되어있음을보여주고있음

중국의 반도체 굴기 선언에 따른 시설 투자 증가에 따라 중국에서의 시설 투자액도 크게 증가할것으로예상됨 중국 업체는지난해대규모팹 건설에 60억 달러이상을투자하였으며 2018년에도

약 60억 달러를 투자할 것으로 전망되므로 반도체 공정장비와 더불어 검사장비의 수요도 크게

증가할것으로전망됨

출처 국제반도체장비재료협회

[ 지역별장비 투자액추이 및 전망 ]

기술개발테마 현황분석

244

반도체 검사장비는 teradyne advantest 2개사가 가장 높은 점유율을 보임 기술격차도 크며규모적 측면 보수적인 산업의 특성 상 신규업체가 진입하기 어려운 특징을 보임 대한민국의 경우

유니테스트가 국제시장 일부 영역(메모리 테스트)에서 경쟁력을 높여나가고 있으며 최근에는

메모리반도체검사장비시장에서약 5~10 정도로시장점유율을올리고있음

[ 반도체검사장비시장현황(lsquo12 기준) ]

구분 매출액(백만$) Market share

Advantest(일본) 1032 409

Teradyne(미국) 1127 448

Ltx-credence(미국) 249 99

유니테스트(대한민국) 40 16

기타 71 28

합계 100

출처 반도체검사장비분야최근특허통계및경쟁업체의최근기술분석특허청전기전자심사국

반도체검사장비

245

(2) 국내시장

SEMI(국제반도체 장비재료협회)의 시장 전망으로는 한국의 반도체 장비 시장은 2018년

200억 달러 이상이 될 것으로 예측하고 있음 그 중 반도체 검사장비는 15 수준으로

추정할경우 20~30억달러수준으로예상됨

국내 반도체 장비 관련 기업은 증착용 CVD 절단장비(dicing) 레이저 마킹 장비 세정 장비 등비교적기술장벽이낮은분야에집중되어 있으며검사장비 포토 공정장비등 첨단 기술을요구하는

분야에서는아직경쟁력이부족한상황임

국내 반도체산업의 호황에 따라 반도체 장비업체도 호황을 보이고 있으나 세계 시장에서의점유율은미미한수준이며 제한적인영역에국한되어있음

(단위 억 원 )

구분 16 17 18 19 20 21 CAGR

국내시장 215 223 231 238 247 255 345

출처 SEMI Outlook-Market Briefing 2015 정보통신산업진흥원 한국반도체산업협회 등의 자료를 참고하여 전망치를

추정함

[ 반도체검사장비시장의국내 시장규모및 전망 ]

기술개발테마 현황분석

246

(3) 무역현황

무역현황은 무역협회에서 제공하는 국가무역통계서비스에서 확인하였으며 분류 체계 상

항목이 반도체 검사장비에 완전히 일치하지 않으므로 여러 분류 체계에 분산되어 있을

것으로 추정됨 본 무역현황은 lsquo반도체디바이스나 전자집적회로 제조용 기계와 기기rsquo에

해당하는 848620번과 전기적 양의 측정용이나 검사용기기(HS code 9030)의 하위계층

세부 항목인 lsquo반도체웨이퍼 또는 소자의 측정 또는 검사용의 것rsquo에 해당하는 HS code

903082를 기준으로 조사하였음 해당 HS code 외에도 광학적 검사 등을 포함하는 기타

장비일부가타 분류로분산되어있음

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 729189 782954 839567 922124 1015541 102

수입금액 6559153 7038126 7552987 8307573 9137795 1021

무역수지 -5829964 -6255172 -6713420 -7385449 -8122254 -

무역특화지수 -08 -08 -08 -08 -08 -

무역특화지수 = (상품의총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로산출되며지수가 0인경우비교우위는중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체검사장비관련무역현황 ]

반도체 제조용 기계 분류에서의 수출액 총액은 2017년 11월 누계 기준 수출액 681141천달러수입액 11964053천달러로수입액이수출액에비해월등히높음

반도체 제조용 기계 분류에서의수출 및 수입 추이를 살펴보면 수출금액은 큰 변동이 없는 반면수입액은 2017년 기준 크게 증가하였음 메모리 반도체의 관련 대규모 시설투자에 의한 것으로

추정됨 국가적으로 무역수지에서 반도체의 수출액의 비중이 높으나 그와 관련된 반도체 장비는

국제적으로경쟁력을크게확보하지못하는것으로나타남

수출액과 수입액을 비교하였을 때 수입액이 수출액을 초과하며 2016년 이후 수입액이 크게증가하는 것은 국내 메모리 반도체의 호황에 따른 시설투자에 기인한 것으로 판단되며 수출액은

오히려소량 감소하는경향을보임

반도체웨이퍼 또는 소자의 측정 또는 검사용에서의 수출액은 수입액을 상회하고 있으며 수입액은시설투자 등에 따라 변동이 비교적 크게 나타남 수출액은 완만한 상승을 보이고 있으므로

제품군의확대를통한 시장확대보다는기존제품군의확장정도로파악됨

반도체검사장비

247

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

연구개발동향

출처 한국반도체산업협회

[ IoT 시장환경에따르는반도체수요의변화 ]

반도체는 IoT 기술의 발전에 힘입어 메모리 소자뿐 아니라 다양한 패러다임의 반도체로 영역이확장되고 있음 그에 따라 반도체 기술도 고도화가 필요한 상황에 직면하였으며 반도체 검사장비

또한고성능 첨단화요구에직면하였음

반도체 집적도 증가 고속화 등에 따라 공정기술의 정밀도도 높아지고 있음 또한 공정용웨이퍼의 크기가 증가함에 따라 이를 만족할 수 있는 handler probe card 등도 MEMSprobe와 같은 패러다임 전환 수준의 검사장비 성능 향상을 필요로 함 DDR-4 메모리와같이 고속화에 따라 측정 클럭주파수도 수 GHz 이상을 필요로 하므로 이를 만족할 수 있는검사장비를필요로함

주요 이슈는 고속화 동시 측정 채널 수 저전압 환경 미세화 비용 절감이 검사장비에요구되며 이에대한다양한접근을하고있음

프로브 카드는 통해 고속화 미세화 비용 절감을 달성하고자 MEMS probe card 등을 이용한연구개발이이루어지고있음

검사 대상품인 반도체의 고성능화 대용량화에 따라 검사장비의 용량 문제도 중요한 이슈가 됨기존 장비 대비 다채널화 데이터 처리 등이 요구되고 있음 패턴의 미세화에 따라 검사장비에서의

정렬(align) 문제도 기술적 향상이 필요하며 제어기술 등도 향상되어야 함 결론적으로 기능 구현

뿐 아니라 기초기술에 기반한 성능 최적화가 필요하며 기초기술 및 원천기술이 부족한 후발주자가

격차를줄이기어려운상황임

기술개발테마 현황분석

248

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체 검사장비는 미국 일본이 과점하고 있는 상황임 그 중에서도 미국의 Teradyne

일본의 Advantest의 시장점유율이 매우 높음 SoC 테스터(전체 시장 21억 달러)의 경우

양사의 시장 점유율이 85 내외의 점유율을 차지하고 있으며 메모리 테스터(전체 시장

4억 달러)의 경우도 80이상의점유율을차지하고있음

반도체 제조용 장비는 일부 영역에서 경쟁력을 보이고 있으나 반도체 검사장비 분야에서는 몇몇기업을 제외하면 경쟁력은 높지 않음 국내 기업은 유니테스트 등에서 메모리 테스트 시장에

진출하였으며 그 외에는 시장을 선도할 만한 사항은 없음 비교적 프로브 카드 핸들러 등 비교적

진입장벽이높지않은영역 중심의사업을진행하고있음

반도체 장비의 국산화율은 약 20 수준으로 국산화율은 증가 추세에 있으나 원천기술 확보를통한 국산화보다는 선진 업체의 벤치마킹한 사례가 다수임 그에 따라 해외 선진 업체의 특허소송도

증가하고 있음 반도체 장비 분야에서의 후발주자로서 추격 및 국산화 전략에 일부 한계를 보여주고

있으며 반도체산업의패러다임이전환되는시점에발맞춘선도적연구개발필요

국내 주요 기업은 FPD를 포함한 반도체 관련 기업군을 조사하였으며 ATE system 외에도 관련소재 및 부품 관련 기업도 조사 대상에 포함하였음 국외 주요 기업은 광범위하므로 주요 ATE

system 기업군을조사하였음

[ 국내주요 반도체검사장비관련기업 ]

회사명 사업영역(반도체검사장비영역)

TSE테스트소켓 인터페이스보드 LED 테스트장비(handler test

amp sorter prober)

YIKC 메모리테스트장비 메모리테스트

EXICON 메모리테스트장비 저장장치(메모리) 신뢰성시험장비

유니테스트메모리테스트장비 메모리응용제품(그래픽카드등) 테스트

장비

브이원텍얼라인먼트시스템 인스펙션장비(세정 전후이물검사

압흔검사등)

케이엔제이 인스펙션장비(외형검사 스크래치검사 이물검사등)

HB테크놀러지 인스펙션장비(결함분석) dicing 장비

디아이메모리및 logic 테스트장비 burn-in 장비(웨이퍼 패키지

level)

폭스브레인 FPD용 probe card probe station 광학검사장비(외관검사)

한미반도체 광학검사장비(3D vision inspection) die sorter

리노공업 PCBmiddot반도체검사장비용소켓 및 프로브류 프로브헤드

반도체검사장비

249

고영3D inspection 기술응용 검사장비(솔더도포상태 조인트

상태 기판상태 등)

코디 LCDmiddotLED 검사장비

오킨스전자burn-inmiddot테스트용소켓 프로브핀 웨이퍼및패키지테스트

프로브카드

하이셈 반도체테스트(프로빙테스트 광학분석 bake 등)

마이크로프랜드 프로브카드

스타텍반도체 ATE(Automatic Test Equipment) 시스템(IC discrete

power module)

하이비젼시스템 하이비젼기술을이용한검사장비

뷰웍스 광학검사장비용카메라

이엘피 FPD검사용장비(신뢰성시험 광학검사) aging 장비

파크시스템즈 AFM(Atomic Force Microscope) 분석장비

케이맥 반도체및 FPD용 분석장비

영우디에스피 FPD inspectionmiddotagingmiddotrepair 장비 광학검사 프로브카드

디이엔티 aging 장비 sorter vision inspection

테크윙 메모리middot로직테스터 handler 인터페이스보드

아이티엔티 메모리테스터

미래산업 Memory amp module test handler Burn-in sorter

기술개발테마 현황분석

250

[ 국외주요 반도체검사장비관련기업 ]

회사명 사업영역(반도체검사장비영역)

Advantest

ATE(Automatic Test Equipment) system amp Inspection

system

Teradyne

LTX-Credence

KLA-Tencor

Chroma

Yokogawa

Keysight

TESEC

Applied Materials

Tektronics

Keithley

반도체검사장비

251

국내중소기업사례

토탈솔루션은 강화글라스 자동 검사기 TFT LCD 자동 검사기 AOI 패턴 자동 검사기 제품을필두로반도체디스플레이분야검사장비영역확대

제이디텍은반도체후공정시험기분야로특화된반도체검사장비업체 씨앤아이테크놀로지는 2016년 산업통상자원부 우수기술연구센터로 지정되었으며 진공 자동화 관련프로젝트를성공적으로수행

디아이티는 핵심역량인 영상처리 기술에 기바낳여 3D 측정시장의 고해상도 3D 검사수요에대응하여 3D 비접촉측정검사솔루션의개발추진 중

제일엠텍은 각종 Laser 마킹기의 핵심부품인 범용 레이저를 자체기술로 개발하여 2년간의 각종적응시험을마치고 2011년부터일본 내수시장개척중

엠아이반도체는 Track 시스템 개발을 통한 반도체 장비 및 LCD 장비 자동화 시스템 개발 및 불량분석 및 생산 아이템장비 기술확보 기업

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)토탈솔루션 1469 878 1005 67 3 241

(주)제이디텍 3081 5537 584 34 4 05

(주)씨앤아이테크놀로지 17677 13804 -253 53 6 -

디아이티 133395 58948 -348 173 20 -　

(주)제일엠텍 4902 4680 46 123 11 33

(주)엠아이반도체 3452 2274 241 59 3 232

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

252

나 주요기업기술개발동향

(1) 해외업체동향

소수의글로벌기업들이반도체검사장비의대부분을과점하고있음

반도체 테스트 장비 시장에서 약 45 내외의 점유율을 보임 반도체 제조 설비와 더불어검사장비의 수주 증가가 두드러지는데 모바일용 반도체의 테스트 수요 확대에 따른 것으로 분석됨

일본 시장은 자동차용 전력반도체 모듈의 평가 시장이 중요 분야로 부상하였으며 단기능 테스트

위주에서양산을고려한자동화된검사장비를다수제안하고있음

반도체 패키징 기술이 미세화되고 반도체의 동작속도가 올라감에 따라 테스트 장비의 제어 기술프로브 카드 미세화 고주파 설계 기술의 중요도가 커지고 있음 또한 웨이퍼의 크기도 커지게 됨에

따라 동시 측정가능한용량문제도대두되어검사장비의성능도상향조정되고있음

3D 패키징 기술 웨이퍼 본딩기술 WLP(Wafer Level Packaging) 기술 등의 개발에 따라 반도체검사장비에서도 후면 프로빙 기술 MEMS 프로브 카드 개발 프로브의 RF 설계 alignment 기술

등을 요구하고 있음 그 외에도 자동 defect inspection을 위한 다양한 분석기법의 검사장비가

상용화수준으로개발되고있음

(2) 국내업체동향

반도체 테스트 분야에서는 국내 기업은 대다수가 프로브 카드 handler 등 기술장벽이 낮은

분야에 집중되어 있음 메모리 테스트 장비 FPD용 광학 검사장비 등 일부 분야에서 세계

시장에진출하고있으며일부제품에서는경쟁력있는수준까지도달한것으로파악됨

미세 가공 기술을 기반으로 하여 MEMS 기술을 이용한 프로브 카드 분야에서는 비교적 경쟁력있는 수준이나세계시장을리드하는수준에는미치지못하고있음

반도체 시설 투자 확대에 따라 장비의 수요도 증가하였으나 꾸준한 수요가 아닌 일시적인 상황으로이해되며 국내 기업이 안정적으로 매출을 창출할 수는 없는 상황임 그에 따라 글로벌 기업 제품의

국산화에한계가작용

특허 출원 동향을 보면 2000년 중반 이후 감소하는 추세를 보이고 있음 이는 반도체

검사장비산업이고도화되고저가장비의기술격차감소에따른경쟁력약화로분석됨

기업 간 지적재산에 대한 분쟁이 증가하고 있음 검사장비를 포함하여 반도체 공정장비의 국산화는계속 증가하였으나 기술력 차이로 인해 선진사 벤치마킹하는 경우가 다수임 기업의 지적재산권

강화에따라국내 기업에대한 지적재산권분쟁이확대되고있음

반도체검사장비

253

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

최신검사장비개발동향

메모리 IC의 동작속도가올라감에따라검사장비의처리속도도올라가고있음 양산 웨이퍼의 크기가 커지고 반도체 용량의 증가 테스트 비용 및 시간 절감을 위해 동시 처리가능한용량문제도대두됨 handler의 정밀도요구가높아지고

Vision inspection 기술은 고속 처리 재현성 intelligence(인식 기술) 네트워크middot정보화 기술을통해 반도체의 품질 신뢰성을 향상시키는 기술 machine vision system은 사람에 의한 오류를

방지할 수 있으며 자동화가 가능한 수준까지 기술이 향상되어 활용도가 높아지고 있음 2D에서

나아가 3D까지가능한장비들이개발되어현장에투입되기시작한도입기에이르렀음

패키징 기술의 고도화에 따라 검사장비의 정밀도도 높아져야 함 또한 X-Ray laser 초음파 등을활용한 분석 기술의 중요도가 부각되고 있음 해당 분석 기술은 양산 분석이 가능하도록

자동화되거나새로개발 진행중에있음

반도체 및 패키징 소재도 고도화됨에 따라 원자재 수준의 검사에 대한 수요도 증가 X-Ray 초음파laser machine vision 등의 분석 장비를활용한원자재수준의비파괴분석에대한관심 증가

최근 THz를 이용한 분석장비도 분석기법으로서 제시되고 있음 THz 주파수는 투과성이 좋고비파괴분석이 가능하여 공항 검색대 등에서 상용화되고 있으며 반도체 검사장비로서도 제안되고

있음

기술개발테마 현황분석

254

나 특허동향분석

반도체검사장비특허상 주요기술

주요기술

반도체 검사장비는 전공정 테스트 기술로 검사 대상에 따라 웨이퍼 테스트 기술 반도체 소재테스트 기술로 구분되며 후공정 테스트 기술은 메모리 테스트 기술과 SoC 테스트 기술로

분류되며 공정 테스트기술은융복합테스트장비 기술 실시간공정 진단 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

화합물 전력 반도체 구조의 웨이퍼 수준 테스트를 위한 고

전압 저전압 커패시턴스 등 동시 측정 기술 등 웨이퍼테

스트장비기술

반도체소재테스트기술반도체 소재 측정 및 평가 기술 등 반도체 소재 테스트 장

비기술

후공정테스트

메모리테스트기술차세대메모리측정에필요한펄스측정기술등메모리테

스트장비기술

SoC테스트기술

복잡하고 미세한 많은 소자를 측정할 수 있는 고속 다채널

지원기술 반도체의고밀도화 고속화 미세화에따라반도

체 패키지 불량을 검출하기 위한 오픈쇼트 검사 기술 등

SoC테스트장비기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

디지털 IO 프로그래밍가능한 DC파워서플라이오실로스

코프 함수 발생기 디지털 멀티미터 등을 올인원으로 검사

할 수 있는 통합 테스트 장비 초미세 고집적 3D 적층형

소자 제작을 위한 나노패턴의 측정 및 검사용 다모드 융복

합 MI(Metrology and Inspection) 장비 등 융복 테스트

장비기술

실시간공정진단기술

웨이퍼 가공 챔버 환경 박막 생성 가스 및 플라즈마 상태

등반도체생산공정진행중각상태를실시간으로모니터

링할수있는실시간공정테스트장비기술

반도체검사장비

255

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 검사장비의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

전공정테스트웨이퍼테스트기술

160 167 256 12 595반도체소재테스트기술

후공정테스트메모리테스트기술

168 218 90 3 479SoC테스트기술

공정테스트융복합테스트장비기술

61 213 29 13 316실시간공정진단기술

합계 389 598 375 28 1390

국가별 요소기술별 특허동향에서 전공정 테스트 기술분야는 일본이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

후공정 테스트 기술분야는 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 유럽이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

공정 테스트 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부분야 요소기술기술

집중도주요출원인 국내특허동향

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

sect 삼성전자sect HitachiHigh-Technologies

sect RenesasElectronics

sect 대기업중심sect 삼성전자에스케이하이닉스

넥스틴등반도체소재테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술

sect 에스케이하이닉스sect 삼성전자sect Longitudesemiconductor

sect 대기업중심sect 에스케이하이닉스삼성전자 예스티등SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

sect 삼성전자sect 에스케이하이닉스sect RenesasElectronics

sect 대기업중심sect 삼성전자에스케이하이닉스

오킨스전자등실시간공정진단기술

기술개발테마 현황분석

256

전공정테스트기술분야주요출원인동향

전공정 테스트 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 HitachiHigh-Technologies Renesas Electronics 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 일본 회사들이

주류를이루고있는 것으로나타남

후공정테스트기술분야주요출원인동향

후공정 테스트 기술분야는 에스케이하이닉스가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는삼성전자 Longitude semiconductor 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를

이루고있는 것으로나타남

공정테스트기술분야주요출원인동향

공정 테스트 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는에스케이하이닉스 Renesas Electronics 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 한국 회사들이 주류를

이루고있음

반도체검사장비분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 검사장비 분야의 주요 경쟁기술은 전공정 테스트 기술이고 상대적인 공백기술은 공정

테스트기술로나타남

반도체 검사장비 분야에서 웨이퍼 테스트 기술 반도체 소재 테스트 기술로 구성된 전공정 테스트기술분야가 가장 경쟁이 치열한 분야이고 융복합 테스트 장비 기술 실시간 공정 진단 기술로

이루어진공정테스트기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

반도체소재 테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술

SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

실시간공정진단 기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체검사장비

257

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

전공정 테스트 기술분야는 대기업을 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 넥스틴 등에서 이중거울 방식을 이용한 웨이퍼 영상 검사 기술 다중 조명장치를 이용한 웨이퍼 검사 기술 등을

연구개발하고있음

후공정 테스트 기술분야도 대기업을 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 오킨스전자 등에서메모리 모듈 자동 광학 검사 기술 작은 지터(jitter) 성분을 갖는 고주파의 클럭 신호 기반 메모리 검사

기술등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체검사장비분야의상대적인공백기술분야는공정테스트관련기술로나타남

반도체 검사장비 분야는 반도체 공정에서 웨이퍼 반도체 소재 등 전공정 테스트와 메모리 SoC 등후공정테스트등에서유용하게사용될수 있음

최종 검사장비는 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및 투자가이루어지고있는 분야임

하지만 중소벤처기업도 검사장비의 일부 기술 및 핵심 부품 등을 연구개발하여 검사장비업체와협업한다면최종수요자인반도체제조 업체에납품할수있는 가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 공정 테스트 분야의 융복합 테스트 장비나실시간 공정 진단 기술을 공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여 제품화하는

특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

전공정테스트

웨이퍼테스트기술sect 이중거울방식을이용한웨이퍼영상검사기술

sect 다중조명장치를이용한웨이퍼검사기술반도체소재 테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술 sect 메모리모듈자동광학검사기술

sect 작은지터(jitter) 성분을갖는고주파의클럭신호기

반메모리검사기술SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술 sect 실시간다중접합반도체공극검사기술

sect 웨이퍼 및 웨이퍼 가공 챔버 내 환경 실시간 모티터

링장비기술실시간공정진단 기술

기술개발테마 현황분석

258

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관자원

반도체 검사장비는 부품 모듈 SW 등과 같은 단일기술이 아닌 시스템 단계이기 때문에

연구소에서 직접적 검사장비 수준의 연구보다는 검사 기술의 개발 등에 집중되어 있으며

주로기업중심의연구개발이집중되어있음

기관 연구내용

전자부품연구원신뢰성평가및신뢰성평가장비일부(power cycling tester)

반도체공정장비의진단 기술개발

연세대학교 메모리테스트 SoC amp 3D IC test

한양대학교 메모리테스트알고리즘개발

충북대학교 메모리고장모델에대한테스트개발

[ 반도체검사장비분야주요연구 기관 현황 ]

나 연구개발인력

각대학및 연구소에서반도체테스트일부영역의연구수행하고있음

기관 부서

전자부품연구원 신뢰성연구센터

연세대학교 컴퓨터시스템및고신뢰성 SOC 연구실

한양대학교 멀티미디어시스템연구실

충북대학교 집적시스템설계테스트실

[ 반도체검사장비분야주요연구 기관 현황 ]

시스템의 복잡성 때문에 반도체 검사장비를 최종 목표로 연구를 수행하는 연구소 및 대학은

별도 없음 검사장비 알고리즘 및 고속화 기술 등은 여러 기관 및 대학에서 일부 연구가

수행되고있으므로학연산협력체계를통한기술개발이적합함

반도체검사장비

259

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

기관 및 대학에서 반도체 검사 기술의 일부 영역별로 연구를 수행하고 있음 완제품 수준의

완성된 기술을 이전받기는 어려우며 특정 기술에 특화된 연구실과의 협력 또는 기술 이전을

통한 활용이 바람직함 시스템(하드웨어와 소프트웨어 구현 기술)의 구현이 가능한

전문기업과 알고리즘 및 평가법을 연구하고 있는 기관 및 대학과의 협력체계 구축이

현실적인 대안이 될 것으로 판단됨 주로 메모리 검사 알고리즘에 관련된 연구가 다수

이루어지고 있으며 신뢰성 검사 알고리즘을 적용한 신뢰성 검사장비를 개발하기 위한 연구

등도일부이루어지고있음

요소기술 기관

3D 적층 또는 TSV 구조의 IC 테스트기술 연세대학교

3D구조 IC의테스트최적화기술 SoC의 오류검출기술 한양대학교

반도체신뢰성평가기술(Burn-in) 신뢰성평가 장비(power

cycling tester) 공정장비진단기술전자부품연구원

다중테스트시고장모델에기반한테스트법 충북대학교

공정장비진단기술및건전성예측 서울대학교

[ 반도체검사장비분야연구기관 및 대학 ]

기술개발테마 현황분석

260

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 bull공정장비건전성진단기술

기술개요

bull공정장비의 고장 시 반도체 공정 중단에 의한 경제적 손실이 막대함 공정장비

진단에 대한 요구가 증대되고 있음 Precursor를 이용한 장비의

건전성(prognostics) 진단을통해고장전사전정비를유도

bull반도체의 고성능화에 따라 공정장비의 건전성 뿐 아니라 공정 자체의 모니터링

중요도 증가 공정 모니터링은 웨이퍼 형태의 진단 센서를 이용 주기적으로

공정의항상성을모니터링하여장비의신뢰성을확보함반도체공정의대상품의

반도체소자의품질및신뢰성관리목적

기술이전목적및필요성

bull신뢰성은과거 시장 출시 전 검증 단계의시험이 주로 수행되었으나 사용 환경

등에 따라 수명이 다르게 나타나므로 실질적으로 필드에서의 정확한 수명

예측이 어려움 사용 상태를 기준으로 능동적으로 신뢰성을 모니터링하여 고장

전사전조치할수있도록함

bull인공지능 IoT 환경의 발전에 따라 모니터링 기술은 다중화되고 복합화되고

있음 결과적으로 지능형 공장의 실현을 위해서 진단기술의 중요도가 부각되고

있음

bullIoT 기술은 인적 자원이 풍부한 한국이 접근하기 쉬운 분야임 IoT 기술을

포함하여기초산업기반이튼튼함

bull미세 공정을 위한 반도체 장비는 높은 재현성과 신뢰성을 요구하는 보수적인

분야에 해당함 기술적 측면이나 보수적 산업 특성 상 신규 업체의 시장 진입이

쉽지 않음 반면 진단기술은 상대적으로 기술격차가 크지 않으므로 기술 수준

차이를좁이기수월하며시장진입도수월할것으로예상됨

bull하드웨어 정보기술 SW 제어기술 등 전산업의 융합기술에 해당함 한국의

산업 구조 특성은 원천기술이 부족하지만 응용기술이 뛰어나며 인적 자원이

풍부하여해당산업의기초역량이어느정도확보되어있음

bull기술장벽이 낮은 영역의 경우 중국을 비롯한 국가들과의 기술격차가 빠르게

줄어들고있음융합신산업으로의전환이시급한상황임

bull차세대 반도체 기술개발이 활발하게 이루어지고 있으며 차세대 반도체 평가를

위한검사장비분야에서도새로운패러다임이요구되고있음

기술의특징및장점

bull진동 소음노이즈 온도등다양한센서기술

bullIoT기술을이용한네트워크구성

bull머신러닝인공지능을이용한파라미터분석기술및이를이용한진단기술

bull시스템제어기술

bull고장메커니즘(PoF)에기반한열화모니터링기술

활용방안및 기대성과

bull반도체공정장비및 공정 품질 진단을통한 고장 예지 기술 고장 예방에따른

경제적손실방지

bull진단기술은 반도체 공정장비 뿐 아니라 인프라를 포함한 안전 관련 진단으로

응용활용가능

bull센서산업 SW산업 제어기술산업등다양한산업의육성달성

bull스마트공장기술확보에따른후발주자에대한기술적우위달성기대

[ 반도체검사장비기술 ]

반도체검사장비

261

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체검사장비분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

test

multi

4~5

1 A cost of test case study for wafer-ring multi-sites test handler

in semiconductorrsquos industry through theory of the firm

2 A flexible test bench for power semiconductor switching loss

measurements

[ 반도체검사장비분야주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

262

클러스터

02

semiconductor

test

data

4~5

1 A method for storing semiconductor test data to simplify data

analysis

2 A Test Environment for Power Semiconductor Devices Using a

Gate-Boosting Circuit

클러스터

03

semiconductor

test

automotive

4~5

1 Arduino based power semiconductors tester for urban traction

systems

2 Automotive semiconductor test

클러스터

04

semiconductor

test

platform

4~5

1 Comparison of two high-throughput semiconductor chip

sequencing platforms in noninvasive prenatal testing for

Down syndrome in early pregnancy

2 Controlling work in process during semiconductor assembly

and test operations

클러스터

05

semiconductor

test

circuit

4~5

1 Design and analysis of power semiconductor test circuits

2 Determining the operator-machine assignment for machine

interference problem and an empirical study in semiconductor

test facility

클러스터

06

semiconductor

test

set up

5~7

1 Eliminating Re-Burn-In in semiconductor manufacturing

through statistical analysis of production test data

2 Hierarchy machine set-up for multi-pass lot scheduling at

semiconductor assembly and test facilities

클러스터

07

semiconductor

test

program

4~5

1 High-current test-bench for thyristor-based semiconductors

2 Improving Semiconductor Reliability with Advanced Engineering

Methods in Test Program Development

클러스터

08

semiconductor

test

MOS

4~5

1 In Situ XPS Chemical Analysis of MnSiO3 Copper Diffusion

Barrier Layer Formation and Simultaneous Fabrication of

Metal Oxide Semiconductor Electrical Test MOS Structures

2 Integrated Cryogenic Electronics Testbed (ICE-T) for Evaluation

of Superconductor and Cryo-Semiconductor Integrated Circuits

클러스터

09

semiconductor

test

memory

7~8

1 Issues in testing advanced power semiconductor devices

2 Measurement system for test memory cells based on keysight

B1500A semiconductor device analyzer running LabVIEW

software

클러스터

10

semiconductor

test

power

5~6

1 Modern methods and means for nondestructive testing of the

quality of power semiconductor devices

2 Modular Marx generator for dVdt testing of power

semiconductor devices

반도체검사장비

263

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

Handler

amp Probe

station

미세 피치프로브카드

특허논문

클러스터링

전문가추천

대구경웨이퍼대응 시스템

특허논문

클러스터링

전문가추천

병렬처리 가능 parallel 수

특허논문

클러스터링

전문가추천

ATE

클럭주파수상향

특허논문

클러스터링

전문가추천

측정가능파라미터확장

특허논문

클러스터링

전문가추천

Defect

inspectionDefect 인식 및 분류기술개발

특허논문

클러스터링

전문가추천

[ 반도체검사장비분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

264

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

Handler

amp Probe

station

미세피치 프로브카드 미세피치프로브카드검사기술

대구경웨이퍼대응시스템 웨이퍼크기에따른검사장비최적화시스템

병렬처리 가능 parallel 수초고속 초미세 반도체검사 가능한정밀 probe system

기술

ATE

클럭주파수상향 클럭주파수상향기술

측정가능파라미터확장초고속 반도체 검사가 가능한 신뢰성 있는 ATE system

개발

Defect

inspectionDefect 인식 및 분류기술개발

10nm 수준의 defect 검출 및 분류가 가능한 검사장비

개발

[ 반도체검사장비분야핵심요소기술연구목표 ]

반도체검사장비

265

나 반도체검사장비기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

266

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

Handler

amp Probe

station

미세 피치프로브

카드

프로브

피치(um)

90

이상

95

이상

98

이상

미세피치

MEMS probe

card

대구경웨이퍼

대응시스템

웨이퍼

직경(inch

mm)

90

이상

95

이상

98

이상

기구정밀도및

제어기술개발

병렬처리 가능

parallel 수

병렬처리가능

parallel

수(para)

90

이상

95

이상

98

이상

다중제어기술

개발

ATE

클럭 주파수상향클럭

주파수(GHz)

85

이상

90

이상

95

이상

저잡음 고주파

회로설계 기술

개발

측정가능

파라미터확장

측정파라미터

종류(종)60 70 80

파라미터측정

알고리즘개발

SMU 개발

Defect

inspection

Defect 인식및

분류기술 개발

defect 인식

정밀도(nm)

70

이상

80

이상

85

이상

Defect 인식

알고리즘개발

머신비젼

카메라개발

[ 반도체검사장비분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체패키징소재

반도체패키징소재

정의및 범위

반도체를 이용한 패키지에 사용되는 기판 소재 및 반도체 패키지 공정에서 사용되는 패키지 공정소재를말함

반도체 공정에서 사용되는 소재와 반도체 패키지 공정 소재를 말하며 최근에는 LED 등의 패키지소재를포함

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업부문에서기술개발 인력양성 시스템반도체및 장비ㆍ재료산업육성등세부사업추진과더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의 전략적

추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에 역점을두어 진행

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull반도체및디스플레이분야의기술적우수성확보

bull국내대형반도체업체의존재로인해평가용이

bull생산관련업체부족및생태계미성숙

bull신규업체제품의이용에대한생산업체의불신

bull반도체패키징기술설비투자미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull국산소재산업육성에대한정부의의지

bull국내시장규모로인한시장접근성우수

bull선진해외업체의기술력을앞세운공세

bull기존업체의기술적으로높은진입장벽

bull중국업체드르이저임금을통한낮은가격공세

중소기업의시장대응전략

국내반도체장비 업체와패키징업체가협력을통한 패키징용설비마련하여해외경쟁력확보 연구개발부분을 영업과 가까운 부서에 배치하는 등 조직을 개편하여 수요처의 요구에 밀착 대응할 수 있는 개발시스템도입

핵심요소기술로드맵

반도체패키징소재

271

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 패키징 소재는 반도체칩 혹은 디바이스를 기재(Substrate)에 탑재해 전기적 신호를

전달하고 외부 물질(습기 먼지 및 기타 불순물)로부터 보호하도록 봉지해 주며 또한

칩으로부터 발생되는 열을 방출하는 등의 다양한 기능을 제공하는 각종 반도체 패키지

제조에 사용되는 유기middot무기middot금속으로 구성된 2차 제품(Engineered Products 혹은

Engineered Materials)을 총칭

반도체 패키징 소재는 각종 원소재들로부터 가공 최적화된 일종의 2차 제품으로 원소재 개질기술배합middot복합화기술 부형기술(필름화middot적층) 등의 매우 다양한 기술을 구사해 제조되며 반도체 패키지

제조에 있어서 담당하는 소재의 기능에 따라 4가지(공정middot칩 조립용 연결기능 보호기능 패키지

기재용)로 분류함

[ 반도체패키징의기본구조 ]

단계에서 계층적으로 이루어짐 패키징의 계층 구조는 능동소자인 반도체칩을 각종 기재와 연결하는단계(First-Level Package)와 기재와 인쇄회로기판(PCB Printed Circuit Board)을 연결하는 조립

단계(Second-Level Package) 그리고 PCB와 Motherboard를 연결하는 단계(Third-Level

Package)로 나눌 수 있음 엄밀한 의미에서 보면 반도체 패키징 소재는 First-Level Package에

해당하지만 넓은 의미에서 Second-Level Package에 사용되는 일부 소재 및 제품도 포함시킬 수

있음

기술개발테마 현황분석

272

반도체 패키지와 전자부품의 고집적화middot소형화middot박형화가 전자기기의 소형화middot경량화middot박형화에

크게 기여하고 있는 가운데 초고밀도실장용 신개념 패키지도 제안되면서 이에 적합한 소재

개발에대한중요성이커지고있음

지구환경이나 인체에 대한 안전성 배려 등 환경규제가 강화되면서 배선소재의 무연(Lead-free)화봉지제의 Non-halogen화 기술사용이 증가하면서 솔드 리플로우(Solder Reflow) 온도의 상승 및

고비용화등이동반되고있음 이를 해결하기위한실장및저가화노력이요구되고있음

휴대전화 등의 모바일 기기 박형화가 가속화되면서 높은 공정온도에서 불가피하게 발생하는

무연 배선소재의 박형 패키지의 휨 대책에 대한 기술적 해결책으로서 저온 배선소재에 대한

중요성이부각되고있음

반도체 공정은 계속해서 미세화 되어가고 있는 가운데 단일 면적 안에 얼마나 많은 정보를

저장하는 미세한 셀을 넣을 수 있느냐 하는 용량의 확장은 점점 물리적 한계에 도달하였고

이러한미세공정의한계를극복하고자차세대패키징기술주목받고있음

패키징 소재는 조립 및 패키징 기술의 중심적 역할을 담당해 왔는데 패키지 전체 비용에서

차지하는 비중뿐만 아니라 패키지의 신뢰성과 작업성에 미치는 영향이 지속적으로 증가하고

있음 더욱이 최근 디바이스의 미세화 및 패키지의 박형화가 급진전됨에 따라 디바이스의

성능을좌우하는핵심요소로자리잡고있음

반도체는 고집적화가 급속히 진행돼 단위면적당 발열이 급증하고 있음 CPU의 저소비전력화

수단으로서 지금까지 사용된 전원의 저전압화는 한계에 다다르고 있음 현행 소재

시스템으로는 대응이 불가능해 전자산업 전반의 문제점으로 대두됨 이에 따라 신소재 및

공정을 적용해 기존 입자분산형 고분자 복합소재의 방열성 한계(4WmK)를 극복한 차세대

고방열패키징소재를개발해전자산업발전의걸림돌을제거해야할필요가커지고있음

반도체 패키징 소재(다이본드재 봉지재 등) 각종 회로조립소재(Gap Filler Thermal Spreader 등) 및 각종 기판소재에 대한 고열전도성 부여기술의 개발이 매우 시급

[ 반도체제조공정의기술적한계]

반도체패키징소재

273

일부 범용 제품용을 제외하면 반도체 패키징용 고순도 에폭시 수지 및 실리카 등의 원소재는

거의 일본으로부터 전량 수입되고 있음 에폭시 수지용 일액형 잠재성 경화제 등의 2차

가공제품(Engineered Products)의 경우도 일본 업체에서 독점하고 있는 상황인데 물량의

안정된 공급 측면이나 일본기업과의 차별적 공급정책으로 국내 3차 제조업체(예 ACF

제조업체)들이사업전개에어려움을겪고있는상황

[ 반도체패키징의예 ]

기술개발테마 현황분석

274

나 범위

(1) 제품분류관점

전자 패키징(Microelectronic Packaging)은 크게 FAB 공정middot칩 조립 공정middot기판실장으로

구성되는 반도체 패키징 기판에 수동소자들을 실장하는 등의 기판조립 및 시스템 조립으로

구성되는시스템패키징으로구분

반도체 패키징 기술은 소형화middot박형화middot다기능middot고집적화middot고신뢰성middot고방열화middot저가화 등의 추세를 통해발전을거듭

오늘날 전자제품 시장을 주도하고 있는 휴대폰middotPMPmiddotMP3 등과 같은 모바일 기기들에는

다양한 종류의 3차원(3D) 패키지 솔루션이 제공되고 있는데 이들은 예외 없이 소형화를

지향하고 있음 휴대제품의 소형화를 달성하기 위해서는 반드시 이들 제품을 구성하는 칩의

소형화가 이루어져야 하는데 칩을 소형화하기 위한 대표적인 패키징 기술이 바로 3D

패키징이며 MCP(Multi Chip Package) SIP(System in Package) PoP(Package on

Package) 및 PiP(Package in Package) 등이시장에출현

플립 칩 패키징 기술은 마이크로프로세서 ASIC 고성능 기기(High-end Devices) 등의

고성능 요구에 의한 영역(High Performance 용도)과 칩 사이즈가 작은 모바일 분야에서의

소형화된패키지및가격경쟁력을요구하는영역(Cost Performance 용도)으로나뉘어져그

적용이 증대되고 있음 특히 대량생산에 적합한 땜납 합금을 이용한 Plated 플립 칩 범프

제조 기술과 같은 저가 웨이퍼 범핑 기술은 플립 칩 공정 원가가 대폭 절감됨에 따라

산업에서일반화됨

[ 적층방식에따른 3D 반도체종류 ]

반도체패키징소재

275

(2) 공급망관점

원료형 소재인 stripper 도금소재 원료 resin blending 소재인 epoxy resin 실리콘 resin

경화제 첨가제등과중간재소재인패키징기판 패키지공정소재로구성됨

대분류중분류

(공급망단계)세부제품

반도체

패키징

소재

중간재소재

패키지기판저열팽창패키지소재 저유전율 기판소재 고열전도

기판소재

패키지공정 소재고방열 EMC paste 고방열 underfill paste EMC용

film 고방열 LED 몰딩 paste

Blending 소재halogen free 소재 고내열 epoxy 소재 내습실리콘

resin 소재 고방열 resin 소재

원료형소재

stripper PR stripper 소재 PR developer 소재 Mask 세정제

도금소재 potassium gold cyanide 기타도금원료 소재

원료 resin epoxy resin Silicon resin

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

기술개발테마 현황분석

276

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

패키징 소재 시장은 반도체 패턴 미세화 공정기술의 진보와 함께 발전하고 있지만 현 시점에최대수익을얻는반도체소자의수요에가장크게의존

패키징소재산업은반도체소자의기술개발조건에매우민감하게적용

반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련 공정이 가능한광원의개발과함께 패키징소재도개발중

상기 이유로 패키징 소재 시장의 주 공급업체는 반도체 산업의 초기부터 시장에 진입한

업체들을중심으로시장이편성될가능성이높음

특히 반도체 산업 초기부터 시장에 참여해온 유기 감광재료관련 업체들이 시장에서 주 공급자가 되며 이러한공급자에는삼성전자 덕산하이메탈 케이씨텍 솔브레인 기가레인등으로구성

세계적으로 메모리 시장에서 최강자인 삼성전자로의 공급이 기술력을 반증하는 것으로

인정되고 있어 삼성전자로의 공급을 대부분의 패키징 소재 생산업체가 심혈을 기울여 추진

중

삼성전자ㆍ인텔ㆍSK하이닉스ㆍTSMC 등 주요 반도체업체들은 차세대 시장 주도권을 확보하기 위해3D 요소 기술 확보및상업화경쟁치열

(2) 산업의구조

후방산업은 반도체 패키징 관련 소재 원부재료 장비 및 부대설비로 구성되고 주요

전방산업은반도체분야(시스템반도체를넘어메모리반도체 센서)임

후방산업 Package 전방산업

소재 원부재료 장비 및 설비 배선공정 에칭공정 패키징공정 메모리반도체 로직 소자 시스템반도체 반도체패키지

[ 반도체패키징소재산업구조 ]

반도체패키징소재

277

IBM Intel AMD 등의 Logic Process Chip 생산 업체들은 빠른 동작 속도와 낮은 소비

전력달성을 위해 반도체 패키징 소재 시장에 참여 중이며 Broadcom Qualcomm nVIDIA

등의팹리스업체들도차세대반도체패키징소재를 이용한제품출시

삼성 도시바 SK하이닉스와 같은 메모리 칩 제작업체들도 DRAM Flash Memory를 반도체

패키징소재기술적용한제품개발중

도시바(Toshiba)의 TSV 기술은 CMOS Image Sensor에 적용하여 2008년부터 생산 중이며 TSV전극이 붙은 Chip을 제조하는 것으로 Wafer 상태에서 Camera Module 부품의 실장 조립을

가능하게 함 또한 반도체 패키징 소재 기술의 고성능화 응용으로 3차원 Cell 적층 기술 Bics

(Bit-Cost ScalableSi 기판 위에 NAND Flash Memory Cell을 종방향으로 적층해 올리는 기술)을

발표

삼성전자는 30나노급 4Gb DDR3를 4단 적층한 32GB RDIMM 개발 (2011년)하였고 세계 최초로 3차원 반도체 패키징 소재 기술을 적용해 64기가바이트(GB) 차세대 D램 모듈을

양산(2014년)하기 시작

SK하이닉스도 2015년 5월 차세대반도체패키징소재를활용한 1세대 HBM D램을양산하고 2세대HBM D램 기술 개발을 진행 중 HBM(고대역폭 메모리 High Bandwidth Memory) D램은 TSV

기술을 적용해 D램 칩에 5천개 이상의 구멍을 뚫고 상하를 연결해 기존 금선을 이용한 D램

패키지에 비해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 이끈 제품으로 이 제품은 차세대 그래픽장치(GPU)

슈퍼컴퓨터 서버 네크워크 기기 등에 채택되기 시작했으며 향후 차세대 초고성능 컴퓨팅

시스템에도필수적인제품

반도체 패키징 장비 관련 해외 주요 업체로는 TSMC AMAT TOK Novellus Lam

Research 등의기업으로구성

국내 공급자들은 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2015년이후점차로시장에진입하기시작

기술개발테마 현황분석

278

구분 경쟁환경

공급망단계 반도체소자 패키징장비 패키징재료

주요내용 메모리용 비메모리용 적층용 원재료

주요품목및기술 SoC SIP

높은 수울

고정밀도

넓은공정 윈도우

고정밀해상도

넓은공정 윈도우

FEP FEN

해외기업

Intel AMD

IBM

AMAT TOK Novellus

Lam Research AMEC

SPTS STS (일본)

EVG ASMP

Dow Corning

국내기업삼성전자

SK하이닉스

기가레인 이오테크닉스

쎄미시스코 고영테크

테스

한미반도체 에스티아이

피에스케이

다우전자재료

케이피엠테크

[ 공급망분류별경쟁자 ]

전방산업인 반도체 소자업체의 고속middot대용량middot저전력 반도체 개발 수요 증대 기조 속에

메모리와 시스템 반도체를 한 개의 패키지에 묶을 수 있어 반도체 크기를 줄일 수 있고 전자

이동거리가짧아져전력소모량도줄일수 있는차세대패키징방식이확대중

특히 TSV 패키징 방식은 과거에는 D램middotCMOS이미지센서(CIS) 등 동종 칩을 적층하는 데

쓰였지만 지금은시스템반도체+메모리 시스템반도체+시스템반도체등이종 칩을 패키징하는

쪽으로 발전하였고 또한 주요 전방산업인 반도체 외에 작고 가볍게 몸속에 내장해야 하는

바이오분야에도적용중

반도체패키징소재

279

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 패키징 소재 품목의 세계시장 규모는 2016년 66억 달러 규모이며 2016년부터

2021년까지연평균 617성장하여 730억 54백만달러의시장형성이전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 6629 10720 17330 27940 45179 73054 617

자료 SEMI(201507) 반도체분야산업기술로드맵(2012) 자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체패키징소재의세계 시장규모및 전망 ]

반도체 패키징 소재를 사용하는 Application은 반도체 전분야에 걸쳐 다양한 가운데 그

중에서도 2017년 TSV 3D IC 시장 규모는 총 18억 달러로 예상되며 이중 Graphic

Mobile Network PC 부문 등에 사용되는 DRAM NAND Wide IO Memory 등

Memory 반도체관련부문의시장규모는총 76억 달러로 42의비중에달할전망

초기에는 Image Sensor DRAM 등 동종 반도체 간 단순 적층 위주로 시장이 형성되다가 향후에는Logic + Memory Logic + Logic 형태로발전할전망

DRAM의 경우 주 사용처인 PC ServerNetworking Graphics Mobile 부문에서 TSV는 모두사용 Server Networking (HMC) Graphics (HBM) Mobile (Interposer 이용 TSV) 등 각

부문별로여러적층 방식이사용될전망

대부분의 적층에 사용될 Wide IO DRAM은 TSV를 이용하여 Data 입출력 단자 수를 늘림에 따라퍼포먼스를크게개선한 DRAM

자료 Yole Development

[ 반도체패키징소재 Application 별 시장규모 전망 ]

기술개발테마 현황분석

280

(2) 국내시장

국내시장 규모는 2016년 680억 원 규모로 추산되며 2016년부터 2021년까지 연평균

1013의높은성장률로 2조 2343억 원의시장을형성할것으로전망

국내 공급자들은 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2015년 이후점차로시장에진입하기시작

다만 아직까지 국내 주요 반도체 후공정 업체들은 차세대 반도체 패키징 공정 시장에

적극적으로참여하지않음

이는 STS반도체통신 하나마이크론 시그네틱스 등 주요 반도체 패키징 업체들의 대규모 설비 투자에따른 부담에기인

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 6804 13696 2757 55498 111717 223434 1013

자료 SEMI(201507)반도체분야산업기술로드맵(2015) 자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체패키징소재의국내 시장규모및 전망 ]

반도체패키징소재

281

(3) 무역현황

반도체 패키징 소재로 품목 단위의 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 반도체

웨이퍼위에 반도체 소자를 제조하는용도로 쓰이는것의 무역현황을살펴보았으며 수출량과

수입량이감소하는추세

수출현황은 lsquo12년 444만 달러에서 rsquo16년 42만 달러 수준으로 감소하였으며 수입현황은 lsquo12년100만 달러에서 rsquo16년 20만 달러 수준으로 감소하여 무역수지 흑자폭 축소 특히 2014년 수출

감소폭이두드러짐

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy358로 감소 수입금액은shy409로감소하였으나 lsquo14년을 제외하면항상수출이더 높은것으로분석

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 4444 4416 1056 647 420 -358

수입금액 1005 563 1293 339 203 -409

무역수지 3439 3853 -237 308 217 -

무역특화지수 063 077 -010 031 034 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체패키징소재 관련 무역현황 ]

기술개발테마 현황분석

282

다 기술환경분석

반도체 패키징 소재 공정은 전기적인 연결이라는 관점에서 볼 때 반도체 칩과 전자제품

메인보드의 회로 폭에 차이가 있기 때문에 필수적이며 전자 제품을 동작시키는 역할의

반도체 칩은 그 자체로는 아무런 역할을 할 수 없고 전자 제품을 구성하는 회로에

연결되어야비로서반도체칩의기능을수행할수있음

반도체 칩을 회로 위에 바로 장착할 수 없으므로 상호간의 회로 폭 차이를 완충시켜 줄 수 있는역할을바로 반도체패키징이담당

자료 하나마이크론

[ 반도체패키징공정 개략도]

QFN(Quad Flat No-Lead)

QFN 패키징 방식은 구리 리드프레임 위에 반도체 칩이 올라가고 와이어 본딩을 한 후 몰딩을 한형태

리드가없어서작고가벼우며전기적성능과열적 특성이우수하고신뢰성이좋음 QFN 패키징방식은반도체패키징중가장 저렴하면서도지속적으로사용되는패키징방식

반도체패키징소재

283

FOWLP(Fan OutWafer Level Package)

칩크기가작아지더라도표준화된볼 레이아웃을그대로사용할수 있는 장점보유

[ FOWLP 패키징구조]

FOWLP 패키지는 공정이 간단하고 두께를 얇게 구현할 수 있어서 BGA보다 소형화와 박형화가가능하고열 특성과전기적특성이우수하여모바일제품에적합

경박단소형의 장점이 있는 FOWLP는 초기 IO 150~250 핀의 집적회로를 시작으로 점차 300 핀이상의집적회로로확대될것으로전망

베이스밴드와 아날로그 집적회로 RF(Radio Frequency)소자에 적용되기 시작하여 AP(ApplicationProcessor)와 PMU(Power Management Unit)에 확대 적용예정

FOWLP는 기존 패키지 대비 칩 크기를 116 정도의 수준으로 줄일 수 있고 인쇄회로 기판을사용하지 않아서 기존 패키지 공정 대비 원가 경쟁력이 높으며 하나의 패키지에 다양한 기능의

칩들을 실장하는 SiP가 가능해 빠르게 변하는 모바일 기기와 사물 인터넷 시장에서 매우 유리한

패키징기술임

[ FOWLP 패키징프로세스 ]

기술개발테마 현황분석

284

TSV 패키징기술(Through Silicon Via)

TSV은 실리콘 웨이퍼의 상부와 하부를 전극으로 연결하여 최단거리의 신호 전송경로를 제공하므로패키지의경박단소화게가장유리

일반적인 TSV 공정은 레이저 천공이나 화학적 식각을 이용하여 웨이퍼에 구멍을 뚫은 후 도금방식을이용하여구멍을메우는방법을사용

자료 Elpida

[ 기존 패키지와 TSV 간 비교 ]

정렬 및 부산물 처리 문제로 레이저 천공보다 화학적 식각 방법을 선호하며 대표적으로 DRIE(DeepReactive Ion Etching)를 이용

DRIE는 플라즈마를 이용하여 실리콘 웨이퍼에 수직으로 구멍을 뚫고 구멍을 금속으로 채우게되는데 구리가가장많이 사용

우선 구리 도금을 위해 구멍 내부에 3층으로 이루어진 시드(seed) 층을 형성 시드 층은 구리와실리콘 사이의 절연을 위한 유전체 층 실리콘에 치명적인 구리가 확산되지 않도록 하기 위한

접착확산방지층 구리 도금을위한 구리시드 층의 순서로구멍 내벽에형성

이와 같은 기본적인 공정들 이외에 포토 마스크 공정 웨이퍼 박화(thinning) 공정 평탄화공정(CMP) 얇은 웨이퍼를이동시키기위한웨이퍼본딩디본딩공정 등이추가가필요

3D Si 집적과 달리 3D IC 집적은 TSV 및 마이크로 범프를 이용하여 무어의 법칙을 따르는

어떠한칩들도 3차원으로적층가능

3D IC 집적방식에는메모리칩 적층 인터포저(interposer) 방식 두가지가존재

반도체패키징소재

285

메모리칩적층 (3D IC 집적)

메모리의 용량을 증가시키기 위한 방법으로 50 두께의 8개의 메모리 칩들을 TSV와 마이크로범프를이용하여적층

자료 Semi Gartner[ TSV와 마이크로범프를이용한 8단 적층 칩 ]

수동인터포저 (25D IC 집적)

TSV 기술은 고전력 다핀 미세 피치 CPU와 최대 밴드 폭 및 저전력 메모리 칩을 적층하기 위해로직마이크로프로세서와이드 IO 인터페이스를가진메모리와같은능동인터포저에사용가능

MemoryLogic과 CPULogic 두 개의 칩을 유기물 기판에 수평적으로 배치하는 것에 비해 면적과크기가작고 고성능 저비용을실현

이 경우 CPU는 능동 TSV의 역할을 하지만 CPU와 메모리칩의 소자의 고밀도와 회로의 복잡성때문에 비아-미들(via-middle) 또는 비아-라스트(via-last) 공정을 이용하여 TSV를 뚫을 공간을

확보하는 것은 매우 어렵고 또한 크기나 핀 수가 다른 CPU와 메모리칩을 부착시키기 위해서는

설계의자유도나성능에일부 제약이존재

자료 Semi Gartner

[ MemoryLogic + CPULogic 3D IC 직접 ]

기술개발테마 현황분석

286

수동인터포저 (25D IC 집적)

TSV는 초미세 피치 다핀 고전력 고밀도의 무어의 법칙 IC 칩을 지원하는 수동 인터포저에도 사용가능

칩의 미세 피치 패드 어레이를 간단하고 얇은 빌드업 층을 가지지 않은 유기물 기판상의 비교적 큰피치의패드에재배치하기위해서는중간기판(수동 TSV 인터포저)이필요

자료 Semi Gartner

[ 수동인터포저를가진MemoryLogic + CPULogic 3D IC 직접 ]

수동인터포저 (3D IC 집적)

저비용방열 3D IC 집적 SiP의실현을위해서는수동 TSV인터포저를통한칩간연결을사용 능동 칩에 구멍을 내는 대신 수동 TSV 인터포저를 가진 기존의 칩을 사용하므로 아주 경제적이며또한 능동 칩을 얇게 하거나 금속화가 필요 없으며 능동 웨이퍼에 지지 웨이퍼를 임시 본딩하고

제거하는공정의생락가능

이와 같이 수동 인터포저는 고밀도 TSV RDL IPD를 가진 실리콘 인터포저로 서로 다른 피치 크기위치의패드를가진 다양한무어 칩을연결

MPU GPU ASIC DSP MCU RF 고전력 메모리와 같은 모든 고전력 칩들은 플립 칩 형태로 TSV인터포저의 상부에 위치하여 열 방출을 용이하게 하며 MEMS MOEMS CIS 메모리 등의 저전력

칩들은 플립 칩 또는 와이어 본딩 형태로 인터포저의 하부에 부착되는 방식으로 3D IC 집적 SiP의

가장 유효한방식

자료 Semi Gartner

[ TSVRDLIPD 인터포저를갖는 3D SIP ]

반도체패키징소재

287

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체 패키징 해외 주요 업체로는 Elpida Fraunhofer IZM Georgia Tech HKUST IBM

IMEC IME Infineon Intel Micron NEC Oki Qualcomm RPI Tessera TSMC Xilinx

Ziptronix등을포함한산업계학교연구소등 40여곳존재

이미 해상도가 낮은 저가형 CMOS 이미지 센서에는 TSV가 적용되고 있으며 메모리나 로직에 TSV를적용한 제품의 양산을 위해 여러 업체들이 원가절감 및 신뢰성 확보에 노력 중이며 향후 반도체 간

단순 적층 위주로 시장이 형성되다가 향후에는 Logic + Memory Logic + Logic 형태로 발전할

전망

웨이퍼 천공(drilling) 비아 충진(via filling) 웨이퍼 박화 등의 TSV 기본 공정을 가장 먼저 정립한업체는 Tru-Si Technologies로 이에 대한원천 특허를많이 확보

향후 TSV를 상용화를 위해서는 디자인에서부터 구멍을 뚫고 채우고 검사까지 모든 부분에 있어인프라구축등추가적인연구개발이필요

얇은 웨이퍼를 다루고 연삭하는 공정 개발 및 TSV로 연결된 적층 집의 검사 방법에 관한 연구에많은 업체들이활발히연구를진행중

Elpida는 2009년에 1Gb DRAM 8개를 쌓은 8Gb TSV 제품을 선보였으며 2010년에는 2Gb 칩8개를 TSV로 연결한 16Gb 제품 및 2011년 말을 목표로 GPU 위에 적층될 ultra-wide IO

GDDR5를 TSV를 이용한제품을출시

자료 Elpida

[ Elpida의 TSV DRAM ]

기술개발테마 현황분석

288

국내중소기업사례

이녹스첨단소재는 국내 반도체 패키징 소재 분야에서 유일하게 full-line up을 갖추고 있으며 여러가지 점접착 소재들을자체개발하여생산 공급하고있음

디엔에프는 반도체 배선재료를 개발하여 국내 칩메이커에 독점 공급을 시작으로 반도체 미세화에필요한재료 전문기업으로성장

케이피엠테크는 신규 화학 니켈 개발 무전해동금욕 국산화 통해 TSV용 화학약품 시장 공략 목표로사업 전개

태광테크는 기존의 융용접합코팅 기술과 대비된 마찰교반접합과 저온분사코팅 기술로 소재산업고도화실현

덕산테코피아는패키징공정의핵심원료인실리콘봉지제중간 원료 생산및판매 제이에이치화학공업은 첨단 기능성 화학 재료의 개발과 생산을 통해 IT 모바일용을 포함한 다양한 전자기기와축전에너지를이용한제품개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)디엔에프 93855 58221 -186 208 18 88

케이피엠테크 83031 22924 -533 -165 -14 -　

(주)태광테크 5623 358 -823 -1639 -225 152

(주)덕산테코피아 57490 19190 63 123 12 45

(주)제이에이치화학공업 26760 18338 1842 -40 -8 03

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

반도체패키징소재

289

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

IBM Infineon Intel Micron NEC Oki Qualcomm RPI 등 글로벌 기업들이반도체 패키징

소재 RampD를주도

IBM은 2008년부터 무선통신에 사용되는 파워 앰프 소자와 마이크로프로세서의 그라운드용 TSV 기술개발을완료하여 Cisco와함께 CPU위에 TSV로캐시메모리를연결한제품을출시

Intel 역시 CPU위에 TSV 와이드 IO로 메모리를연결하는제품을 2012년 상용화

자료 IBM

[ IBM TSV 구조 ]

Qualcomm은 휴대전화에 들어가는 베이스밴드 프로세서 위에 TSV로 메모리를 올리는 기술을개발하였으며 또한 RF를 포함한 무선 칩에 TSV를 적용하여 전원과 그라운드를 연결해서 고주파

성능을향상시키는방안도병행중

어플리케이션과 베이스밴드 프로세서를 TSV 인터포저를 이용해 모듈화하는 부품 개발도 진행 중인것으로파악

[ Qualcomm의 3D TSV ] [ Intel의 3D chip stacking ]

자료 교육과학기술부

[ Elpida의 TSV DRAM ]

기술개발테마 현황분석

290

반도체 패키징 소재 시장은 반도체 패턴 미세화 공정기술의 진보와 함께 발전하고 있지만 현

시점에최대수익을얻는반도체소자의수요에가장크게의존

따라서공급자들의주력으로는장비와재료를중심으로시장을유지 원칩화에대한요구가점차로증대되고있어공급업체들은이러한상황을예의 주시

(2) 국내업체동향

반도체 패키징 소재 국내 주요 업체로는 반도체 소자에는 삼성전자 SK하이닉스 등이 있으며

장비재료에는 쎄미시스코 기가레인 이오테크닉스 고영테크 한미반도체 에스티아이

피에스케이다우전자재료케이피엠테크등이존재

2014년 8월 삼성전자는 TSV를 이용한 DRAM 양산을 발표했으며 SK하이닉스도 2015년 상반기에TSV기술을 적용한 DRAM 양산을 계획하고 있다고 발표함으로써 국내 DRAM에서도 3D구조 TSV

적층기술을본격적으로적용중

하지만 TSV 장비재료 공급자는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로시장진입이여의치못했으나 2015년 이후점차로시장에진입하기시작

TSV 3D IC 기술은향후반도체시장을주도하는한국업계에큰영향을줄 것으로예상

아직 TSV 사용 3D IC에 대한 업계 표준화가 정립되지 않은 상황이며 각 반도체 업체들은 업체 간공동 개발 등을통해 사업화에대비중

Memory Image Sensor 등 동종 반도체 간 적층 단계를 지나 이종 반도체 간 적층 시 MemorySystem IC Foundry OSAT 업체들 중 어느 업체 위주로 3D IC 반도체 상품화에 앞서느냐가 향후

업계에큰 영향을미칠 것으로판단

AP CPU 등 Processor에 Memory 반도체 또는 타 Logic 반도체를 적층하는 경우 Processor 업체위주의 제품 발전이 예상되며 또한 이종 Chip 적층 제품의 불량 발생 시 이에 대한 Resource를

보유한 업체가 명확한 대응을 할 수 있다는 점에서 AP와 Memory 반도체를 모두 보유 중인

삼성전자에게기회가될 것으로예상

현재 AMD와 협력 중인 SK하이닉스 역시 향후 Processor 업체들과의 협력 관계를 더욱 확대할것으로전망

TSV 및 3D IC 공정의 높은 난이도와 저수율 문제에 따라 초기에는 IDM 업체들이 전 공정에 이어후 공정까지 모두 담당할 가능성이 높아 시장 형성 초기에는 후 공정 업체들에게 TSV의 등장이 큰

수혜가되지는못할 것으로예상

반도체 장비 업체들에게는 TSV라는 새로운 공정 도입이 수혜 AMAT TOK Novellus LamResearch 등 해외 업체 뿐 아니라 다수의 한국 업체들도 TSV 장비 개발 중 다만 아직 양산 장비

출시에는시간이필요하므로한국업체들의성공여부를판단하기에는이른상황

한국 장비 업체 들 중에는 현재 기가레인 쎄미시스코 테스 에스티아이 등이 각 분야에서 상용화에다소앞서고있는 것으로판단

반도체패키징소재

291

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

최신반도체패키징개발동향

반도체 패키징 기술은 단순하게 여러 칩을 하나로 통합하는 형태에서 벗어나 동종 및 이종 기술의융복합화를 급속히 진행하여 신시장을 창출하고 있으며 시스템의 고성능화 초소형화 저전력화 및

스마트화를가속할수 있는시스템반도체분야로진행

향후 반도체 패키징 기술은 초소형화 및 시스템화하는 경로로 진화가 중이며 모바일 기기의 확산에따라 고성능 칩을 작은 면적에 집적하는 기술이 발전할 전망이고 특히 3세대 패키징 기술은

내장되는부품의수율과시스템전체에대한높은 이해도가요구됨

반도체 패키징 산업에서 업체간 RampD 능력 및 양산기술 차별화가 가속될 것이며 빠르게 발전하는패키징 기술에 대한 양산능력을 축적하고 선행기술을 확보할 수 있는 능력이 있는 업체와 그렇지

못한 업체 간의격차가크게확대될것으로전망

[ 다양한반도체패키지기술 ]

기술개발테마 현황분석

292

반도체패키징기술의진화

반도체 패키지는 대략 2005년까지는 다핀화 표면실장 소형화 추세에 따라 표면실장형 패키지인QFPmiddotSOPmiddotPGA 등이 2003~2014년에는 초다핀화 초소형화 고속동작화 추세에 대응하기 위해

BGAmiddotCSP 등의 면배열(Area Array) 패키지들이 2005~2018년에서는 박형실장화middot적층형MCPmiddot3D의

시스템 실장형(SIPPoP 등)에 대응한 플립 칩(Bare Chip 실장) 패키지들이 발전하며 주류를 이룰

것임

플립 칩 패키징 기술은 마이크로프로세서 ASIC 고성능 기기(High-end Devices) 등의 고성능 요구에 의한 영역(High Performance 용도)과 칩 사이즈가 작은 모바일 분야에서의 소형화된 패키지 및 가격 경쟁력을 요구하는 영역(Cost Performance 용도)으로 나뉘어져 그 적용이 증대되고 있음 특히 대량생산에 적합한 땜납 합금을 이용한 Plated 플립 칩 범프 제조 기술과 같은 저가 웨이퍼 범핑 기술은 플립 칩 공정 원가가 대폭 절감됨에 따라 산업에서 일반화됨

와이어 본딩 방식으로 제작한 종래의 패키지들은 공정가격이 매우 저렴했으나 전기적 특성이우수하고 다핀화에 대응할 수 있으며 경박단소한 BGA로 대표되는 기재를 이용하는 플립 칩

패키지로대체되고있음

[ 반도체패키지기술의진화 ]

반도체패키징소재

293

나 특허동향분석

반도체패키징소재특허상 주요기술

주요기술

반도체 패키징 소재는 공정 및 칩소립용 소재 기술로 백그라인딩 테이프(BG) 기술 다이본딩 재료기술로 구분되며 연결기능 소재 기술로 본딩와이어 기술 솔더볼 기술로 분류되며 보호기능

소재(봉지재) 기술로 이방성 도전필름(ACF) 기술 고상 봉지재(EMC) 기술 액상 봉지재(LEC)

기술로 구분되고 패키지 기재(Substrate)용 원소재 기술은 언더필(Underfill) 기술 RCC(Resin

Cated Copper) 기술 2층 FCC(Flexible Copper Clad Laminate) 기술 TAB(Tape Automated

Bonding) 테이프기술 3D Stack SIP 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG)웨이퍼에 IC 회로를형성시킨후백그라인드시에웨이퍼표면을

보호하는테이프소재기술

다이본딩재료반도체칩을금속리드프레임이나유기기판등의 기자재에

접착시키는재료기술

연결기능소재본딩와이어 반도체칩과기재를전기적으로연결해주는 금속선소재 기술

솔더볼 리플로우(Reflow) 실장에사용되는솔더링소재기술

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)LCP 패널과구동드라이브의전기적배선 저가미세피치 플립

칩의저온 본딩등에적용되는필름 소재기술

고상봉지재(EMC)반도체칩을먼지 충격 등으로부터보호 외부환경변화의영향

저감을목적으로에폭시 실리카등으로구성되는포장소재기술

액상봉지재(LEC)CSP Face down FBGA BOC 패키지등에서Wire Bonding된

중앙부를봉지하는소재 기술

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)Area Array Packge나 FBGA등에서 Die와기판사이를

채워주는봉지소재기술

RCC(Resin Cated Copper) 빌드업기재의층형성에주류로사용되는소재 기술

2층 FCC(Flexible Copper

Clad Laminate)폴리이미드필름상에 동층을형성한구조의기재소재기술

TAB(Tape Automated

Bonding) 테이프

동박-접착재-베이스재로적층형필름형기재로구성된 IC 칩을

와이어를사용하지않고탑재하는데사용되는소재기술

3D Stack SIP현재나와있는 SiP 기술중가장앞서 있는기술로서반도체

집적도향상 전기적인성능극대화가능기술

기술개발테마 현황분석

294

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 패키징 소재의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG)

11 27 12 4 54

다이본딩재료

연결기능소재

본딩와이어

8 156 2 8 174

솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

9 243 4 20 276고상봉지재(EMC)

액상 봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

5 9 1 1 16

RCC(Resin Cated Copper)

2층FCC(FlexibleCopperCladLaminate)

TAB(TapeAutomatedBonding)테이프

3D Stack SIP

합계 33 435 19 33 520

국가별 요소기술별 특허동향에서 공정 및 칩조립용 소재 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

연결기능 소재 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

보호기능 소재 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본이 상대적으로 적은출원량을나타내고있음

패키지 기재용 원소재 기술분야도 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본과 유럽이상대적으로적은출원량을나타내고있음

반도체패키징소재

295

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

공정및

칩조립용

소재

백그라인딩테이프(BG)

NXP USA

DIGITAL OPTICS

DTS

대기업중심

Fairchild Semiconductor

네페스 생산기술연구원등다이본딩재료

연결기능

소재

본딩와이어

Texas Instruments

ROHM

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

대기업중심

Fairchild Semiconductor

삼성전자 전자부품연구원등솔더볼

보호기능

소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

Texas Instruments

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

IBM

대기업중심

Rfmarq TAIWAN

SEMICONDUCTOR 삼성전자

등

고상봉지재(EMC)

액상 봉지재(LEC)

패키지

기재

(Substrat

e)용

원소재

언더필(Underfill)

Fairchild

Semiconductor

Microsemi

Texas Instruments

대기업중심

Fairchild Semiconductor

TAIWAN SEMICONDUCTOR

등

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad

Laminate)

TAB(Tape Automated

Bonding)테이프

3D Stack SIP

고정및칩조립용소재기술분야주요출원인동향

고정 및 칩조립용 소재 기술분야는 NXP USA가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는DIGITAL OPTICS DTS 등이많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있음

연결기능소재기술분야주요출원인동향

연결기능 소재 기술분야는 Texas Instruments가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는ROHM TAIWAN SEMICONDUCTOR 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이 주류를

이루고있음

보호기능소재기술분야주요출원인동향

보호기능 소재 기술분야는 Texas Instruments가 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR IBM 등이 많은 특허를 출원하고 있는 등 미국 회사들이 주류를

이루고있음

패키지기재용원소재기술분야주요출원인동향

패키지 기재용 원소재 기술분야는 Fairchild Semiconductor가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그다음으로는 Microsemi Texas Instruments 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이 주류를

이루고있음

기술개발테마 현황분석

296

반도체패키징소재분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 패키징 소재 분야의 주요 경쟁기술은 보호기능 소재 기술분야이고 상대적인

공백기술은패키지기재용원소재기술분야로나타남

보호기능 소재 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 패키지 기재용 원소재 관련 기술들이아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

공정및 칩조립용

소재

백그라인딩테이프(BG) 다이본딩재료

연결기능소재본딩와이어 솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

고상봉지재(EMC)

액상봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad Laminate)

TAB(Tape Automated Bonding)테이프

3D Stack SIP

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG) 리드프레임기반간접착력향상다이본딩소재기술

반도체파키지접합용솔더소재기술다이본딩재료

연결기능소재본딩와이어 NUF(No-Flow-Underfill) 물질코팅솔더볼소재기술

신속방열금속선소재기술솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)열경화성도전수지기반봉지소재기술

고항복전압봉지소재기술고상봉지재(EMC)

액상봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

압축성형용몰드언더필소재기술

경화성 수지 및 열처리된 실리카 충전제 기반 언더필 소재

기술

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad

Laminate)

TAB(Tape Automated

Bonding)테이프

3D Stack SIP

반도체패키징소재

297

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 주로 글로벌 대기업 중심으로 연구개발하고 있는

것으로나타남

상대적으로 경쟁이 치열한 연결기능 소재 기술분야는 대기업 중심으로 Fairchild Semiconductor삼성전자 전자부품연구원 등이 중점적으로 연구개발을 하고 있으며 NUF(No-Flow-Underfill) 물질

코팅 솔더볼소재기술 신속 방열금속선소재기술 등을 연구개발하고있음

경쟁이 가장 치열한 보호기능 소재 기술분야도 대기업 중심으로 Rfmarq TAIWANSEMICONDUCTOR 삼성전자 등이 활발하게 연구개발을 추진하고 있으며 열경화성 도전수지 기반

봉지 소재 기술 고항복전압 봉지 소재기술 등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체 패키징 소재 분야의 상대적인 공백기술 분야는 패키지 기재용 원소재 관련 기술로

나타남

반도체패키징소재분야는반도제제조공정에서사용되는각종소재분야에적용되어사용될수 있음 대규모의장치투자가들어가는분야가아니기때문에중소벤처기업의참여가높은 분야임 향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 패키지 기재용 원소재 관련 기술을공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여 제품화하는 특허전략을 수립하는 것이

바람직할것으로사료됨

특히 공정 및 칩조립용 소재 관련 기술은 생산기술연구원 등과 연결기능 소재 관련 기술은전자부품연구원 등과 기술도입 또는 공동으로 연구개발을 추진하는 것을 우선적으로 고려해 볼 수

있을 것으로판단됨

기술개발테마 현황분석

298

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

한국과학기술원 한국기계연구원 전자부품연구원 한국전자통신연구원 한국전기연구원

한국한의학연구원 한국생산기술연구원 한국기초과학지원연구원 등이 활발한 연구개발을

하고있음

대학의 경우 한양대학교 성균관대학교 서울시립대학교 세종대학교 한국항공대학교 호서대학교

포항공과대학교서울과학기술대학교중앙대학교서울대학교등에서연구개발을하고있음

(2) 연구개발자원

한국산업기술평가원(KETI)- WPM 2단계사업

신성장동력 창출을 위해서 교유브랜드화가 가능한 주요 10대 핵심 소재 기술(WPM WorldPremier Materials) 개발

마그네슘 이차전지 탄화규소(Sic) 반도체등 10개 사업단을중심으로 200여개의기업 및 연구소가참여하는대형기술개발사업

세계 최초로 상용화 하거나 시장을 창출하고 지속적으로 시장 지배력을 가질 수 있는 세계최고수준의소재개발추진

응용기술개발 단계임에도 불구하고 조기 상용화를 통해 5900억원의 매출과 3조 6천억 원의민간투자를유발

3단계 사업을 차질 없이 진행하면 세계일류소재개발(WPM)사업은 신소재분야에서 일자리 창출과민간투자확대에이바지할것으로기대됨

중소기업기술정보진흥원

정부출연금은 총 사업비의 50 ~ 80 이내에서 지원하고 민간부담금의 40~60 이상을현금으로부담하여야함

기술개발 결과에 대한 최종평가가 ldquo성공rdquo 판정인 경우 정액 또는 경상 기술료 중 납부방식을선택하여납부 (중소기업 10)

기술혁신개발 공정 품질 기술개발 산학연협력기술개발 중소기업 RampD역량제고

반도체패키징소재

299

중소벤처기업부

중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

한국생산기술연구원

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서 개발형실험실을제공하고있어중소기업에서기술개발에필요한실험장비등을공동으로사용살수있는인프라를제공

한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소 중견기업이시험 거사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수 있도록 24시간개방 운영

한국생산기술연구원은 지역별 뿌리산업기술센터를 운영하고 있으며 이를 통해 뿌리기업의애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제 해결형

현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계 운영

시흥진수김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진수는항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

한국전자통신연구원 shy 서울 SW-SoC융합RampBD센터

서울 SW-SoC융합RampBD센터는 산업체 수요 기반의 전문화된 인력 양성 프로그램을 운영하며 IT융합지식을갖춘고급 인력을육성

강소 반도체 팹리스 기업을 지원함으로써 국내 중소기업의 산업경쟁력 강화 및 부품 국산화에기여하고있음

연구결과물과공통기술의융합형기술개발을통하여개방형플랫폼을구축하는것을목표로함

한국화학연구원

첨단 분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자 대상의 개방운영하는범용분석장비에대한기기원리 시료 전처리 결과 해석등기기분석실무교육 수행

화학분석센터에서는 보유하고 있는크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM 등을활용한물질구조분석수행

화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시프템 표면에너지 구배 시스템

다중-박막시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를

구비하여시험분석서비스를제공

기술개발테마 현황분석

300

나 연구개발인력

반도체 패키징 소재 연구개발은 한국과학기술원 한국기계연구원 전자부품연구원 한국

전자통신연구원 한국전기연구원 한국생산기술연구원 한국기초과학지원연구원 등에서 진행하고

있음

기관 성명 직급

서울대학교반도체공동연구소 이종호 연구소장

한국광기술원 김재필 조명모듈연구센터연구원

한국과학기술원 이건재 신소재공학과교수

한국기계연구원 김재현 연구원

전자부품연구원 박효덕 LED융합사업단장

한국전자통신연구원 엄낙웅 ICT소재부품연구소장

한국전기연구원 유종호 책임연구원

한국생산기술연구원 이창우 수석연구원

한국기초과학지원연구원 김건희 광분석장비개발팀박사

서울시립대신소재공학부 정재필 신소재공학부교수

[ 반도체패키징소재 연구개발인력현황 ]

반도체패키징소재

301

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

한국기초과학지원연구원(KBSI)

TSV 패키징기술시반도체결함을검출하는기술

서울시립대신소재공학부와산학협력단

저온나노접합소재

한국광기술원조명모듈연구센터박사팀

적외선레이저를이용한실리콘봉지재초고속 stress free 경화기술

(2) 이전기술에대한세부내용

한국기초과학지원연구원(KBSI)- 반도체결함검출기술

차세대반도체칩의 세부결함을 3차원적으로검사하는기술 TSV(Through Silicon Via)를 포함한 적층 형 반도체 칩 내에서 발생하는 불량을 열 영상으로산출해결함의위치를정확하게파악

기존반도체칩불량검사장비보다 2배이상 빠른 검사가능 고사양반도체칩에 주로발생하는저전류 성 불량 스팟을검출할수있는 고감도사양

서울시립대신소재공학부 (정재필교수) 와 산학협력단 shy 저온나노접합소재

반도체 패키징에 필요한 솔더링 브레이징 등에 사용하는 기존 납땜 재와 브레이징 재 등 접합재공정온도를최대절반까지낮출수 있는 것이특징

나노페이스트 등 나노접합재 산화 문제와 높은 가격 등의 문제를 일시에 해결할 수 있는 나노접합관련신기술

2015년 덕산하이메탈 (반도체디스플레이소재기업) 에 기술이전을실시 정재필교수는저온 나노접합원천기술을확보함에따라응용분야별제품을개발할예정

기술개발테마 현황분석

302

한국광기술원 조명모듈연구센터 박사팀 shy 적외선 레이저를 이용한 실리콘 봉지재 초고속

stress free 경화기술

고효율 고신뢰성 LED 패키징 소재 기술 개발을 프로젝트 명으로 하고 오랜 기간 연구 끝에 결실을이룸

고출력 LED에 사용되는 실리콘 봉지재를 순간 경화하는 기술로 LED효율을 향상시키는 획기적기술

김재필 박사팀이 개발한 실리콘 봉지재 고속경화기술은 적외선 레이저를 이용해 경화 시간을 10초이내로단축하고형광체의침전을방지하는방식

LED생산 수율과 신뢰성을 획기적으로 향상시킨 기술로 평가받고 있음 세계적 반도체 패키지 전문학술지인 lsquoIEEE Transactions on Components Packaging and Manufacturing Technologyrsquo 에

소개됨

이 기술을 제조 공정에 적용할 경우 기존의 제품에 비해 발광효율이 10 이상 향상되고 광 특성편차가 25이상 감소할뿐만 아니라광원수명도크게증가시킬수 있음

반도체패키징소재

303

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체패키징소재 분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

VIA

4~7

1 PROTECTED THROUGH SEMICONDUCTOR VIA (TSV)

2 Semiconductor chip with a dual damascene wire and

through-substrate via (TSV) structure

3 Method of fabricating semiconductor devices having

through-silicon via (TSV) structures

[ 반도체패키징소재 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

304

클러스터

02

semiconductor

PAD4~7

1 SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING A TSV A FRONT-SIDE

BUMPING PAD AND A BACK-SIDE BUMPING PAD

2 THROUGH-SILICON VIA (TSV) SEMICONDUCTOR DEVICES

HAVING VIA PAD INLAYS

클러스터

03

semiconductor

layer4~7

1 Semiconductor device and method of forming a shielding layer

over a semiconductor die disposed in a cavity of an

interconnect structure and grounded through the die TSV

2 Semiconductor packages having TSV and adhesive layer

3 Semiconductor Device and Method of Forming Shielding Layer

Over Semiconductor Die Mounted to TSV Interposer

클러스터

04vertical 4~8

1 Semiconductor die and method of forming Fo-WLCSP vertical

interconnect using TSV and TMV

2 Semiconductor device and method of embedding TSV

semiconductor die within encapsulant with TMV for vertical

interconnect in POP

클러스터

05

semiconduct

orinterposer4~8

1 Semiconductor device and method of forming open cavity in

TSV interposer to contain semiconductor die in WLCSMP

2 Semiconductor package having through silicon via (TSV)

interposer and method of manufacturing the semiconductor

package

클러스터

06interconnect 4~7

1 Semiconductor device and method of forming topside and

bottom-side interconnect structures around core die with TSV

2 Semiconductor device and method of forming a shielding layer

over a semiconductor die disposed in a cavity of an

interconnect structure and grounded through the die TSV

클러스터

07wafer 4~7

1 Semiconductor device and method of forming guard ring

around conductive TSV through semiconductor wafer

2 Semiconductor device having a wafer level through silicon via

(TSV)

3 Semiconductor Device and Method of Forming UBM Structure

on Back Surface of TSV Semiconductor Wafer

클러스터

08

semiconductor

package4~7

1 Semiconductor TSV device package for circuit board

connection

2 Semiconductor package and method of mounting

semiconductor die to opposite sides of TSV substrate

클러스터

09substrate 4~7

1 Semiconductor Device and Method of Embedding TSV

Semiconductor Die Within Substrate for Vertical Interconnect

in POP

2 Semiconductor chip with a dual damascene wire and

through-substrate via

3 Semiconductor device and method of mounting die with TSV

in cavity of substrate for electrical interconnect of Fi-PoP

클러스터

10 die 4~7

1 Semiconductor Device and Method of Forming TSV

Semiconductor Wafer with Embedded Semiconductor Die

2 Semiconductor Device and Method of Forming Conductive TSV

in Peripheral Region of Die Prior to Wafer Singulaton

반도체패키징소재

305

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

충진

충진소재기술특허논문클러스터링

전문가추천

도금소재기술 특허논문클러스터링

포토레지스트기술 특허논문클러스터링

본딩범핑

웨이퍼 Thinning 소재 기술특허논문클러스터링

전문가추천

칩접합소재기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체패키징소재 분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

306

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

충진 충진 소재기술

납에 대한 환경규제 강화에 대응하는 납 대체 저비

용 친환경 충진 소재 고정밀 내열성 언더필 소재

등을개발하는기술

본딩범핑

웨이퍼 Thinning(연마) 소재기술Back grinding 및 기계화학적 연마(CMP) 소재를

개발하는기술

칩접합 소재기술칩에 뚫린 미세한 크기의 구멍에 맞춰 매우 정밀하

게솔더펌프를형성하는신규 소재를개발하는기술

[ 반도체패키징소재 분야핵심요소기술 ]

반도체패키징소재

307

나 반도체패키징소재기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

308

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

충진 충진소재기술 고성능소재

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재개발

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재성능

개선

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재

양산화

저열팽창성

비전도성언더필

소재개발

본딩범핑

웨이퍼

Thinning(연마) 소재

기술

고수율웨이퍼

연마소재

고수율

웨이퍼

연마소재

개발

고수율

웨이퍼

연마소재

성능개선

고수율

웨이퍼

연마소재

양산화

고수율

웨이퍼연마소재

개발

칩접합 소재기술저비용

칩접합소재

저비용

칩

접합소재

개발

저비용

칩

접합소재

성능개선

저비용

칩

접합소재

양산화

저비용

칩접합소재

개발

[ 반도체패키징소재 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체공정장비

반도체공정장비

정의및 범위

반도체 공정장비는 반도체 칩을 구현하는 기술로 다이오드 트랜지스터 태양전지 등의 다양한반도체 소자를 제조하고 기능을 부여하기 위한 박막 제조공정 및 처리기술 그리고 소자를

패키징하는기술을의미

미세공정을다룰수있는 공정장비 소재및가공된웨이퍼의패키징까지범위에포함정부지원정책

한국산업기술평가관리원은 신성장동력 7대 분야(반도체 디스플레이 LED 그린수송 바이오 의료방송장비) 장비산업의 기술경쟁력 확보를 지원하는 90억원 규모의 lsquo신성장동력 장비경쟁력

강화사업rsquo을추진

반도체 소자기업과 장비middot재료기업 간 상생 협력의 일환으로 정부가 2007년 2월부터 주도해 반도체장비 재료성능평가협력사업을추진하는것은장비 국산화에큰 기회를창출

산업통상자원부는 6개 글로벌 기업과 lsquo미래 반도체 소자개발 투자 협력 MOUrsquo를 체결하고 향후4년간 최소 250억원 이상을 반도체 소자 관련 원천 기술 개발 공동투자에 합의하여 반도체

분야에서선도형기술개발에착수

산업통상자원부는 전자정보디바이스산업원천기술개발사업 미래성장동력사업 등을 통해 반도체산업을지원

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)반도체경기호황

bull(기술)세계적인반도체제조사 (수요업체)

bull(정책)산업지원정책수립

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)제조패러다임의변화

bull(기술)미세화를위한기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)생산지원인프라부족

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

국내시장뿐만아니라세계시장의약 50인중화권시장(대만 중국)에 진입 노력 기업중심의표준 수요를발굴하고 산학연협업을통한 표준 기술연구 개발

핵심요소기술로드맵

반도체공정장비

313

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 공정기술은 다이오드 트랜지스터 태양전지 등의 다양한 반도체 소자를 제조하고

기능을 부여하기위한 박막제조공정및 처리기술 그리고 소자를패키징하는기술을의미함

이들공정을구현하기위한공정장비및패키징장비의기술을포함함

웨이퍼 위에 회로를 그리고(노광) 회로대로 가공하고(식각) 특정막을 증착하고(증착) 균일하게연마하고(CMP) 깨끗하게 만들고(세정) 측정하고 특성을 분석(측정분석)하는 등의 일련의 반도체

전공정을수행하는장비

웨이퍼에 배선 연결과 밀봉을 하고(패키징) 칩의 불량여부를 판정(테스트)하는 등의 일련의 반도체후공정을수행하는장비

반도체 소자를 생산하기 위해 사용되는 제반장비를 제조하는 산업으로 전방산업인 반도체

산업의영향을많이받음

최근 빅데이터 AI ARVR IoT 웨어러블 등의 신규 응용은 고속 대용량 저장 솔루션용 데이터처리를 요구하고 있어 데이터 센터에서 소비되는 전력량이 급격히 증가하여 이를 감소시키기 위한

빅데이터저장솔루션용초저전력 3D 반도체소자 공정장비기술개발이필요

데이터 센터는 전력 공급 낸강 등에서 많은 비용이 발생하며 IoT 웨어러블은 배터리 전원을사용하고있어제품 사용시간에직접적인영향이발생

반도체 장비기술은 디스플레이 태양광 LED OLED 등의 유사 관련 산업으로 그 기술이 전파되어기술의활용도가매우높음

[ 반도체패러다임의변화 ]

기술개발테마 현황분석

314

반도체 공정middot장비middot소재기술은 전자회로를 웨이퍼 위에 인쇄하는 전공정 조립middot검사를 하는

후공정 제조공정의 주기적 오류 검사와 관련된 측정middot분석공정 및 이를 가능케 하는 장비와

반도체제조에사용되는소재기술을포함함

미국 일본 유럽 등의해외 선진업체들은반도체장비 부품소재산업무기화 특허 공세등을 진행

반도체 공정은 원재료인 웨이퍼를 개별칩으로 분리하는 시점을 기준으로 전middot후공정 검사로

구분되며각 공정별로전문화된장비를활용하고있음

PVD(Physical Vapor Deposition) CVD(Chemical Vapor Deposition) ALD(Atomic LayerDeposition) 등의 박막증착장비

전통적인 Photo lithography를 위한다양한박막패터닝기술 DryWet 식각기술 플라즈마식각기술 세정(Cleaning) 기술 도핑을위한 Ion Implantation 등의표면도핑기술 Annealing 기술 단일패키징및다중 패키징기술

최근 AI IoT ARVR 웨어러블 등 인터넷에 연결된 사물의 수가 폭발적으로 증가함에 따라 수집된

빅데이터의 분석 판단 추론을 하기 위한 프로세서 및 저장 장치의 성능과 에너지 효율 개선이

절실히요구되고있음

빅데이터를 처리하는 데이터 센터에서는 성능을 유지하면서 전력 소모를 줄여 유지 보수 비용을최소화하는 추세가 있으며 이를 위한 메모리 반도체의 미세화 및 차세대 메모리 소자의 개발이

필요함

미세화의 한계에 점차 다가감에 따라 3D 형태의 적층형 반도체를 상용화하고 있는 추세이며삼성전자 SK하이닉스등이시장을주도함

에너지 효율성 개선을 위한 미세화 및 3D 반도체를 제작하기 위한 반도체 공정장비 기술에 대한관심이고조됨

반도체공정장비

315

나 범위

(1) 제품분류관점

반도체공정기술은다양한 메모리 비메모리 반도체 소자 LED 소자 및 LED 조명 실리콘 및

화합물 태양전지 제품 등에 적용되고 또한 반도체 공정기술은 이들 공정을 구현하는

장비들로서제품화되는경우가많음

반도체 공정기술은 크게 전공정과 후공정으로 나뉘고 전공정은 노광 식각 세정 연마

이온주입 증착 열처리 측정으로 후공정은패키징 테스트등으로세분화됨

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

반도체

공정장비

전공정

노광 bullStepperScanner Track

식각 bullWetDry Plasma etcher

세정 bullCleaner Plasma asher

연마 bullCMP

이온주입 bullIon Implanter

증착 bullPVD CVD ALD

열처리 bullFurnace RTP

측정분석 bullWafer Inspection alpha-step Metrology등

후공정

패키징 bullDie attacherWire bonder Encapsulation등

테스트 bull메모리테스터시스템 IC 테스터등

[ 제품분류관점기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

316

(2) 공급망관점

반도체 공정장비는 반도체 제조의 핵심 기반기술이며 반도체산업의 미세화 기술 경쟁력과

제조원가에가장큰 영향을미치는핵심기반임

전자전기공학 광학 화학 정밀가공 기술 기계 설계 시뮬레이션 등 다양한 최첨단 기술의총합으로이루어지며종합적이고파급력이큰 산업

나노기술 시대에 진입하면서 반도체 제조 기술 개발 속도가 장비 개발 속도를 추월함으로써 제조공정 및 검사 기술과장비도함께 개발되어야만반도체제조가가능

기술개발

테마공급망관점 세부기술

반도체

공정장비

식각장비bull정밀 식각을 위한 ALE(Atomic Layer Etch)기술 생산성 향상을

위한새로운 Plasma소스기술

연마(CMP)장비bull배선폭 10nm 이하에 따른 연마 균일도 설비 가동율 향상 관련

소모재(Pad conditioner PVA brush)의수명향상기술

증착장비

bull3D반도체제조를위한고품질 고성능박막증착을위한저온증착

공정 기술 및 장비 개발 고균일 온도 제어 및 초정밀 가스 유량

제어기술

측정분석장비

bull공정 미세화 3D 적층화된 소자 구조 활용 복잡한 나노 패턴 설계

등으로 인해 APCAEC가 적용된 효율적인 공정관리 기술개발을

위해 프로세스 장비와 측정분석장비가 융복합된 IM(Integrated

Metrology) 기술

패키징장비 bull600mm이상의패널레벨 Fanout 패키징기술

[ 공급망관점기술범위 ]

반도체공정장비

317

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

반도체장비산업은선진국형산업으로반도체산업구조선진화에필수분야임

기계 전자 물리 화학이론이 복합되는 첨단 융복합 기술 기반 선진국형 산업으로 원천기술 뿐만아니라산업기술의발전이동시에가능

미국 일본 유럽은지속적인시장지배력강화를위해 선행개발및 투자를진행 미국 일본 유럽 등 반도체경쟁국들은반도체장비 기술력으로국내반도체산업을견제 최근 중국정부의 강력한 반도체 육성정책에 의해 반도체 분야에 2015년부터 약 180조원을 향후10년간투자중

반도체 미세화 등 제조공정의 난이도 증대에 따라 기술개발 양상 변화 및 신규 기술 수요

발생함

2000년대들어 반도체회로 미세화및웨이퍼대형화에따라관련 기술 개발의양상이변화 과거에는 반도체 소자 기업이 단독으로 공정기술 위주로 반도체 제조 기술을 개발하였으나마이크로 시대에서 나노 시대로 접어들면서 공정 및 장비기술과 관련하여 소자기업과

장비middot재료기업과의공동개발의중요성이크게증대

미세 공정의 적용으로 공정의 난이도가 높아짐에 따라 첨단장비middot공정제어(AECAPC AdvancedEquipment ControlAdvanced Process Control) 관련 장비 수요가증가

원천기술 및 노하우가 집중된 미국 일본 EU의 소수 기업들이 장비시장을 지배하고 있어

RampD 역량이부족한국내장비기업은고부가가치의장비시장진입장벽이높은편임

초기에 막대한 비용을 투입해야하는 반도체 장비산업의 특성상 글로벌 기업을 배출하기 위해선정부의적극적인지원과소자기업의협력이필요

국내 반도체 소자기업의 공정라인은 외산 장비가 장악하고 있으며 장비 국산화율은 낮은 수준에머물고있음

기술개발테마 현황분석

318

반도체장비산업은수명주기가짧은지식집약적고부가가치산업으로적기시장진입이매우

중요하고 한 세대의 장비기술이 완전 성숙되기 전 다음 세대의 장비 기술로 전환되는

시기가매우중요한산업임

10nm 이하 반도체 소자 3D NAND Flash FinFET MRAM 등의 차세대 반도체 소자 양산을위한 핵심요소기술

반도체 공정장비 산업은 장치 위주의 산업으로 고가의 제품이라도 품질의 신뢰도가 높고 시장에서검증된측면에서선진국제품을구매하고자하는경향이강함

반도체 공정장비 산업은 최종수요자인 반도체소자업체의 요구사항에 맞게 생산되는 주문자생산방식이대부분임

출처 KEIT

[ 초저전력 3D 반도체공정장비기술개요 ]

반도체공정장비

319

(2) 산업의구조

반도체는 기술 및 사업영역으로 나눌 때 설계 위주의 팹리스 반도체 제조 전문인 파운드리

외형성형 가공의 후공정 패키징 기능middot성능을 시험하는 테스트 그리고 시스템 장착에 필요한

서비스로구분하며 각 단계별전문화된기업또는종합반도체회사로구분

팹리스업체는수요업체로부터요구받은기능을구현하기위한설계를진행 파운드리업체는설계된칩을 반도체공정장비를이용하여제작 후공정패키징업체는제작된반도체칩을 접합및배선연결하여제품형태로밀봉

반도체 소자 대기업들은 수직계열화를 통해 협력업체 경쟁력 강화 지원 및 장비middot재료의

안정적 공급을 추구하고 있는데 이는 수직계열화 전략 운용이 용이한 국내 업체를 중심으로

수직계열화구조를형성

대표적으로 SK그룹은 SK하이닉스 SK머터리얼즈 SK실트론 등으로 반도체 수직계열화를 진행(헤럴드경제 ldquoSK rsquo반도체lsquo 수직계열화한축-SKC반도체분야 확대 속도rsquo 20171031)

반도체 공정장비 산업은 반도체 생산의 필수요소 산업으로 반도체 제조 기술을 선도하며

높은전middot후방효과로타산업에의파급효과가큰 산업

반도체 공정장비는 디스플레이 태양광 LED 등의 생산장비와도 밀접하게 연계되어 있으므로향후의경제 산업적파급효과를고려하여관련산업의육성이반드시필요

후방산업 반도체공정장비분야 전방산업

전자전기공학 광학 화학

정밀가공기술 기계설계

노광장비 식각장비 세정장비

CMP장비 이온주입장비 증착장비

열처리장비 측정분석장비

패키징장비 테스트장비

반도체소자 디스플레이 LED

OLED 태양광장비 바이오

MEMS 센서

[ 반도체공정장비분야산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

320

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 공정장비 시장은 글로벌 업체들의 3D 낸드 플래시 및 파운드리 투자가 본격화되면서

lsquo16년은 397억달러 rsquo17년은 434억 달러로꾸준히성장할것으로전망

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 39712 43456 44035 45012 49088 55035 25

출처 SEMI KSIA자료바탕으로추정

[ 반도체공정장비분야의세계시장규모및전망 ]

품목별로는 웨이퍼 공정장비에서 가장 큰 매출 증가가 예상됨 (15년 288억 달러 rarr 16년 312억달러 rarr 17년 347억 달러)

세계 반도체 장비 시장은 lsquo15년 약 373억 달러로 신규팹 투자 정체에 따라 성장세가 주춤한

상태이나 rsquo17년 이후에는각사별경쟁력확보를위한미세공정투자가증대될전망

글로벌 장비기업들은 10나노 이하 장비 개발비의 급증 및 장비시장 정체에 따라 지속가능한 경영을위한MampA를 최우선진행함

세계 1위인 AMAT는 09년 Semitool 11년 Varian을 인수하고 13년 일본 TEL과 합병을추진하였으나 각국 공정위에서불인정되어 15년 5월합병을철회함

세계 2위인 LamResearch는 세계 5위인 미국 KLA-Tencor 인수를 추진하였으나 독점금지법에의해 16년 10월합병이취소됨

미세화의핵심인양산용리소장비의개발middot적용이지연됨에따라증착middot식각장비시장이증가되고있음

구분 2015 2016 2017

SEMI Worldwide Equipment $365B $397B $434B

Equipment Change -26 87 93

WSTS Semiconductor Forecast $3352B $3350B $3461B

Equipment Spending as of

Semiconductor Revenues109 118 125

출처 WSTS November 2016 SEMI December 2016

[ 세계반도체시장및반도체장비시장 규모 ]

반도체공정장비

321

첨단패키징시장은 lsquo20년경전체반도체패키징시장의 44수준인약 300억 달러규모로

성장전망

첨단패키징시장은 lsquo14년 기준 반도체패키징 시장에서 38(202억 달러)정도의비중을차지하며기존의 Fan in Flip chip 시장에 25D3D 집적화 제품 및 최근 가장 많은 관심이 집중되고 있는

웨이퍼레벨 Fanout 시장을포함

Fain in 및 Flip chip 시장의 꾸준한 성장과 25D3D 적층 그리고 웨이퍼 레벨 Fanout 기술의적용 확대로연평군 7의고성장이전망

고급 프리미어 스마트폰에 웨이퍼레벨 패키지 적용 비중이 급성장하였으며 Fanout 기술은 아이폰7적용 이후로급격한성장이예상

출처 Yole 2015

[ 첨단 패키징시장 규모]

증착장비 시장은 약 7조원 규모로 AMAT(미국) Lam(미국) TEL(일본) 등 해외 업체가

시장을주도

반도체 장비 중에서 국내 업체의 경쟁력이 있는 분야로 주성 유진테크 원익IPS 테스 등국내기업들이증착장비의영역을확장하면서국산화와함께기술 내재화등에 적극적임

반도체 소자 미세공정의 난이도가 높아지면서 ALD의 중요도가 점차 올라가고 있으며 3D 관련해서ALD 장비시장은 점점 증가하는 경향을 보임 25nm DRAM의 경우 Capacitor 유전막의 두께는

3Å 수준으로 ALD 장비의 적용이 필수이며 20nm 이하에서 일부 Oxide와 Nitride 절연막 등에도

ALD가 확대적용되는추세임

48단 공정에는 기존 CVD를 적용하던 공정이 ALD로 대체되고 있으며 64단 이후 공정은 증착의난이도가더욱증가해 ALD 비중이더커질 것으로예상됨

기술개발테마 현황분석

322

식각장비는 약 7조원의 시장규모로 Lam(미국) AMAT(미국) TEL(일본) 등 해외 업체가

시장을 주도하고 있으며 핵심요소기술 및 노하우 축적이 요구되어 신규업체의 시장진입

장벽이비교적높은분야

CMP장비는 약 1조원의 시장규모로 AMAT(미국) EBARA(미국)가 세계 시장 90 이상

점유하고 있으며 반도체 미세화 다층화 추세로 전체 공정 내 CMP 장비 중요도가 높아지는

상황

MI(측정검사)장비는 약 5조원의 시장규모로 KLA-tencor(미국) Nanometrics(미국) 등이

시장을주도

KLA-Tencor는 Lam과 합병을 추진하였으나 인텔 등 반도체 소자업체들의 반대로 최근 합병이무산됨 노광기 업체인 ASML도 2016년 대만 Hermes 사를 인수하는 등 공정장비 회사들이 개발

경쟁력강화를위하여계측 검사장비회사와의인수 합병을추진하는추세임

웨이퍼 레벨을 기반으로 하는 첨단 패키징의 비중이 높아짐에 따라 반도체 전공정과 후공정

사이에 MoL 시장 개념이 확립되고 있으며 관련 분야 장비시장 연평균 18 수준으로

급성장

MoL 영역은 노광 식각 증착 등의 반도체 전공정과 CMP Bonding 및 Test 등의 후공정 분야가혼재되어있으나 주로 반도체전공정장비업체에게진입장벽이낮은 상황임

공정 측면에서는 일부 파운드리 또는 IDM 기업의 시장 참여가 위협요소로 작용하지만 전반적으로OSAT 기업에게는웨이퍼레벨에서의패키징공정은기존의사업 영역을넓히는기회로인식함

그러나 첨단 패키징 기반의 MoL 시장 확대는 높은 RampD 및 인프라 투자비용을 감당할 수 있는기업에게만열려있는시장으로기업실적 양극화현상이발생됨

이러한 상황에서 반도체 전고정 업계에서 일어나고 있는 MampA를 통한 기업 몸집 불리기가 반도체패키징업계에서도동일하게일어나고있음

국내 패키징 기업의 경우 세계시장에 비하여 그 규모가 매우 영세하기에 매우 불리한 상황이며중국의경우막대한자본의뒷받침으로규모뿐아니라기술적우위에서도경쟁력을높여가고있음

지역별로 반도체 장비 시장의 규모를 살펴보면 5년 연속 1위를 차지한 대만을 제치고

한국이가장시장이클 것으로예상

대만은 TSMC와 UMC를 중심으로 세계에서 가장 큰 장비시장 규모를 차지하고 있으나 lsquo17년에는한국이가장높은 점유율을기록할전망임

한국은 lsquo16년도에는 77억 달러를 기록하며 전년 대비 약간 증가하였으나 rsquo17년에는 대폭 증가한130억 달러 전망함 삼성전자는 DRAM 18nm 전환 3D 낸드 플래시 투자 파운드리 10nm

FinFET 양산 등에 투자하고 SK하이닉스는 DRAM 및 3D 낸드플래시 등에 총 30억 달러 장비

투자예정임

lsquo18년 중국의 장비 시장 규모 증가율은 가장 높을 것으로 예상되며 SMIC SK하이닉스(우시)인텔(다롄)을 중심으로계속성장세유지할것으로예상됨

반도체공정장비

323

반도체 제조가 주로 아시아(일본 포함 약 75)에서 이루어지고 있으며 최근 중국의

공격적인산업육성전략구사에따라그비중은더욱커질전망

지역별 반도체 장비 투자는 미국 15~20 EU 5~7 일본 8~12 아시아 55~65(중국10~15 대만 25~30 한국 20~25) 정도임

(2) 국내시장

국내 반도체 장비시장은 약 85억 달러(lsquo16년)로 전세계 시장의 평균 20~25 규모이며

국산화는약 20수준

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 85264 90593 95922 106580 108711 110896 20

출처 SEMI KSIA자료바탕으로추정

[ 반도체공정장비분야의국내시장규모및전망 ]

반도체 장비 수출은 20억 달러 이상이나 중국 등 해외에 위치한 국내 기업(삼성SK하이닉스)으로의납품 실적이대다수임

국내 반도체 장비 기업은 반도체 산업(특히 메모리)의 성장에 힘입어 매출고용의 양적

성장이있었으나 여전히매출 1조원고용 1천명미만으로영세

해외 업체 대리점 및 가공 형태로 시작한 장비 기업이 그간 정부의 국산화 정책 업계의 노력으로일부대규모매출 기업으로성장함(세메스 11조원 원익IPS 05조원)

대부분의 장비 기업의 평균 고용규모는 약 100명 수준이며 업체별로는 10~800명까지 다양하나글로벌 업체에 비해서는 매우 열악한 수준임(120) 제한된 매출 규모로 인해 규모 영세성에 따른

낮은 처우 수준으로고급인재의확보가매우 어려운상황임

기술개발테마 현황분석

324

(3) 무역현황

lsquo15년 반도체 무역수지는 +246억 달러(수출 628억 달러 수입 382억 달러)이나 반도체

장비 무역수지는 약 shy42억 달러(수출 25억 달러 수입 67억 달러)로 반도체 장비의

국산화를통한무역수지개선이필요

수출현황은 lsquo12년 12억 달러에서 rsquo19년 38억 달러 수준으로 3배 이상 증가하고 수입현황은 lsquo12년79억달러에서 rsquo19년 80억달러 수준으로약간증가하여무역수지적자폭이감소할것으로기대됨

한예로 반도체식각장비의국내시장은약 15조~2조원이며 90이상이외산장비임

무역특화지수는 lsquo12년(-074)부터 rsquo19년(-036)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화

상태로 국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 반도체 장비 관련해

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 121251 183264 221812 251124 274719 179

수입금액 791213 532125 671567 674789 704143 02

무역수지 -669962 -348861 -449755 -423665 -429424 -

무역특화지수 -074 -049 -051 -046 -044 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 SEMI KSIA MTI자료활용(2016)

[ 반도체장비관련 무역현황 ]

반도체공정장비

325

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

연구개발동향 미세화

초미세고종횡비식각장비 및 부품 기술 고정밀 고종횡비증착장비 및 핵심부품 기술 차세대고평탄화 3D 소장용 CMP 세정 장비 및 핵심부품 기술 3D 적층 소자 나노패턴 분석용MI 기술 웨이퍼레벨패키징공정장비기술등

3D메모리반도체및 차세대메모리소자양산을위한핵심요소기술을집중적으로개발중

3D 낸드플래시 MRAM(Magnetoresistive RAM) RRAM(Resistive RAM) PRAM(Phase-changeRAM) 등 차세대 메모리 소자의 특성 확보를 위한 핵심요소기술인 친환경 고정밀 고균일

고횡종비증착장비 기술의선점 필요

스마트 APC(Advanced Process Control)AEC(Advanced Equipment Control) 구현을 위한실시간공정진단센서및제어기술개발을통해 3D 반도체생산효율 극대화

초미세 고집적 3D 적층형 소자 제작을 위한 나노패턴의 측정 및 검사용 다모드 융복합 MI 장비기술 개발을통해 반도체생산 불량률및수율 관리의최적화가능

소자 Scaling에 대한 어려움을 극복하기 위한 대안으로 초저전력 3D 반도체 소자 및 적층

공정기술개발에관심증가

1x nm급 이하 초미세 고집적화가 가능한 메모리 반도체 기술 선도를 위한 초전력 초미세고집적화공정장비핵심요소기술개발이필요함

Monolithic 3D 기술은 50의 평균 배선 길이를 줄일 수 있어 평균 50 전력을 감소시킴인텔 퀄컴등선진기업에서도활발하게연구하고있음

반도체 공정장비의 경우 SEMI를 중심으로 제조 설비에 대한 안전 지침 및 재료 표준 등에

대한표준화를진행중이며 납품시에는 SEMI 안전 통신등의규격인증이요구

한국의 경우 SEMI Facility와 IampC 분야에서 일부 기업이 활동하고 있으며 최근 국내 주도로Advanced Back-end Factory 분야의 TF가 승인되어향후자동화분야의표준개발이예상됨

기술개발테마 현황분석

326

(2) 기술환경분석

신성장동력 7대 분야(반도체 디스플레이 LED 그린수송 바이오 의료 방송장비)

장비산업의 기술경쟁력 확보로 지원하는 90억원 규모의 lsquo신성장동력 장비경쟁력강화사업rsquo을

추진중

최근 한국 중국 대만 등 아시아권의 반도체 공장 투자 증대로 전 세계 반도체 장비시장에서아시아권이차지하는비율이더높아질것으로전망

메모리 이외에 국내 소자업체의 파운드리 시장 진입 가시화에 따른 파운드리 관련 공정기술

및 HV-power 센서 바이오칩 등의 다양한 기능의 반도체 소자에 사용되는 특화공정이

지속적으로요구될것으로예상

반도체 증착공정은 반도체 제조과정의 77를 차지하는 전공정 중에서 13 비율을

차지하기때문에핵심공정으로분류

국내 반도체 증착장비에 대한 해외 의존도는 미국 일본 EU를 포함하여 매년 80 이상을기록하고있고좀처럼개선되지않고있는 것으로조사

미국 일본 유럽 3개국 10개 업체가 전체시장의 60 이상을 차지하고 있으며 이들 BigVendor들의 영향력이 절대적으로 공정 미세화 대구경화 등으로 향후 Top 10 기업의 영향력이

확대될전망

DRAM 미세공정 한계는 오고 있으나 현재 TSV(실리콘 관통전극)외 기술혁신은 없어

DPT(Double Patterning Technology) 공정사용을통한미세공정은지속될것으로전망

DPT 공정은 30나노급에서 2번 사용되지만 2x nm에서는 4번 2y nm에서는 5번 2z nm에서는7번 사용되기 때문에 30나노급에서 2z nm로 전환 가속화 시 DPT 공정은 기존대비 35배 증가율

예상

CPM 공정은 미세공정 확대에 따라 증가 전망으로 CMP는 CVD 공정공정 다음 스텝으로

CVD 공정이 늘게 되면 자연스럽게 CMP 공정도 늘어나게 되고 미세공정 증가에 따른

제조스텝증가로과산화수소수(H2O2) Cleaning 공정이확대될것으로전망

일부 후공정장비는 기술 경쟁력을 확보하였으나 시장이 큰 전공정장비 분야는 선진국대비

70수준의기술경쟁력을확보

전공정중 Asher Furnace는 경쟁력을 확보하였으나시장이 큰 전공정장비 분야는선진국대비 70수준의기술경쟁력을확보

장비업계의 사업영역 확장화 즉 MampA 기술개발 등을 통해 일관공정 체계를 갖추고 수요기업의요구에대해토털 솔루션을제공함으로써시장지배력을확대

반도체공정장비

327

3 기업 분석

가 주요기업비교

세계 반도체 장비 시장은 반도체 소자의 초미세화 및 3D 적층형 공정의 활용으로 현세대

공정장비의기술로는차세대소자의효율적개발이난관에봉착한상황

3D 낸드플래시 DRAM MRAM RRAM PRAM 등 차세대 메모리 소자 개발에 활용할 수 있는고정밀 고균일 고종횡비증착장비 기술개발이중요

차세대 메모리 반도체 제조 수율 향상 및 산포도 최소화를 위해 스마트 APCAEC용 실시간공정진단센서기술 및 프로세스장비및MI 장비가융복합화된 IM 장비 기술개발이시급

식각기술은 대표적인 반도체 제조공정 기술로서 반도체 산업 뿐만 아니라 향후 급격히 성장할것으로 예상되는 나노산업 등의 첨단 산업에 필수적임 이후 중국 등으로 반도체 기술이 점진적으로

이전이 된다고 가정할 때 식각 장비 기술의 국산화는 반도체 기술 선두 유지를 위한 매우 중요한

첨단 기술임

웨이퍼 레벨 Fanout 패키징의 경우 다양한 응용분야에 적용 가능한 특징을 기반으로 급격한

시장확대가예상

기생성분 특성이 우수하여 고속 대용량 데이터 전송이 가능하며 High-end 메모리 제품뿐만아니라 사용 주파수 대역이 높아지고 있는 차세대 이동통신 및 IoT와 같은 새로운 정보통신

서비스에광범위하게적용될것으로예상

Post 스마트폰 시장으로 인식되는 이러한 시장에서의 경쟁력 확보를 위해서는 관련 공정 및 장비기술의후방산업기술력을보강하여 전자산업및서비스의전방산업경쟁력확보전략이시급

패키징 산업이지만 패널을 기반으로 하는 PCB 또는 Display 산업의 공정과 장비 면에서 많은유사성이 존재하고 산업 간 밀접한 관계를 형성하고 있어 기술개발 지원을 통한 시장 진입뿐만

아니라연계시너지가큰분야임

기술개발테마 현황분석

328

구분 해외업체 국내업체 응용분야 비고

전공정

노광ASML 니콘

캐논세메스

빛으로웨이퍼위에

회로모양을그리는

장비

세계시장 60억달러

국내기술수준 10

부품국산화 0

식각Lam TEL

AMATAPTC 세메스

노광에서그려진대로

식각을통해모양을

만드는장비

세계시장 62억달러

국내기술수준 85

부품국산화 50

세정 TEL DNS세메스 PSK

케이씨텍

불순물을깨끗하게

제거하고씻어내는

장비

세계시장 13억달러

국내기술수준 85

부품국산화 65

CMP AMAT 케이씨텍박막표면을균일하게

평탄화하는장비

세계시장 10억달러

국내기술수준 75

부품국산화 60

이온

주입AMAT Axcelis -

미세한가스입자

형태의불순물을

침투시켜전자소자의

특성을만드는장비

세계시장 10억달러

국내기술수준 20

부품국산화 0

증착 AMAT TEL주성 원익IPS

유진테크 테스

웨이퍼위에특정

용도막 (산화막 절연막

등)을증착하는장비

세계시장 67억달러

국내기술수준 90

부품국산화 65

열처리 AMAT TEL테라세미콘

AP시스템

열을이용하여웨이퍼

내물질을균질하게

하거나 증착하는장비

세계시장 6억달러

국내기술수준 90

부품국산화 70

측정

분석

KLA-Tencor

AMAT

오로스테크놀로지

에스앤유프리시젼

웨이퍼내의 물질특성

(두께 성분 이물질

등)을분석하는장비

세계시장 42억달러

국내기술수준 35

부품국산화 30

후공정

패키징

테스코

히타치하이텍

ASM Pacific

세메스

한미반도체

이오테크닉스

웨이퍼에 via 형성

등을통해배선연결

밀봉하는장비

세계시장 20억달러

국내기술수준 90

부품국산화 60

테스트Advantest

Teradyne

엑시콘

유니테스트

칩의불량여부를

판정하는장비

세계시장 20억달러

국내기술수준 80

부품국산화 60

[ 제품분류별주요기업 ]

반도체공정장비

329

국내중소기업사례

휴넷플러스는 프라운호퍼 IAP연구소간 퀀텀닷 원천기술을 활용한 차세대 디스플레이용 소재 부품및기타 관련 제품의공동개발사업화협약체결등다양한분야로사업 확대

울텍은 coating etching annealing 등 다양한 분야의 고효율 저비용 반도체 장비 연구개발 및생산

로체시스템즈는 반도체용 clean 로봇을 비롯 LCD용 clean robot Laser를 이용한 glass cutting시스템등의장비를개발 공급

엠아이반도체는 반도체 제조 및 검사에 사용되는 습식 식각 기술과 로봇시스템을 이용한 자동화장비 제작 기술을토대로사업 전개

큐엠씨는기계 레이저광학 영상처리 자동제어기술을바탕으로공정장비및 검사장비공급 에스엔텍은 대면적 연구용 증착설비 도입 및 연구용 장비를 이용하여 시장에 빠르게 적용 가능한기술 개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)휴넷플러스 16647 5557 -31 18 3 54

(주)울텍 7332 1742 -329 20 6 -

(주)로체시스템즈 88640 98858 320 46 4 20

(주)엠아이반도체 3452 2274 241 59 3 232

(주)큐엠씨 11739 11087 477 -335 -36 48

(주)에스엔텍 56684 66644 193 07 1 56

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

330

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

반도체장비는지속적으로미국 유럽 일본기업들이독식

lsquo15년 기준으로 Top 15 업체에미국 4개 유럽 3개 일본 8개사로대부분차지함

출처 VLSI Research 2016

최근중국의 메모리 산업 진입 및 장비middot재료산업육성 본격화에 따라 중국기업의추격이 거센

상황

파운드리인 SMIC는 24 나노 플래시메모리분야 메모리기업인XMC는플래시및 3D 낸드플래시에집중할예정으로향후 3~4년이내에국내기업과경쟁이예상됨

반도체 장비 업체는 식각 장비 기업인 AMEC 이외에 약 15개 공정별 핵심 장비기업을 선정하여정부차원의자금을지원함

중국정부는 반도체 제조의 경쟁력은 설계공정 경쟁력과 핵심 반도체 장비와 소재의 경쟁력에서만들어지는 것으로 이해하고 장비 산업육성에도 막대한 지원을 하고 있음 특히 국유기업인

칭화유니그룹은반도체회사뿐만 아니라장비회사인수에도큰관심을갖고있음

반도체공정장비

331

(2) 국내업체동향

국내 반도체 공정장비 업체는 높은 기술진입 장벽 핵심부품의 낮은 국산화율 원천기술 확보

미비 등으로 세계시장을 선도하는 국내 소자 업체와 비교하여 세계시장 점유율이 매우 낮은

실정

(식각장비 개발) 국내 기업(SEMES APTC)의 점유율은 약 5 내외 해외 선진사 대비 80(RFGenerator Matcher ESC(Electro Static Chuck) 등 관련 부품은 90) 기술 수준을 보유하고

있으나 핵심요소기술 및 노하우 축적이 요구되어 신규업체의 시장진입 장벽이 비교적 높은

분야임(SEMES 매출은 lsquo15년 약 1800억원 rsquo16년 약 2500억원이고 APTC 매출은 lsquo16년 약

400억원)

- 플라즈마 소스 정밀 제어 ESC 등의 지속적인 개선 기술이 개발 중이며 장치 간의 유의차 및

가동시간에따른공정변화최소화등 성능안정화기술이요구됨

- 해외 선진사대비 열악한자본력으로지속적개발 투자 및 인력확보에어려움

(CMP 장비) 케이씨텍이 기술 난이도가 낮은 제품을 일부 양산 공급 중으로 해외 선진사 대비75 기술 수준을 보유 세계시장 본격 진입을 위해서는 다년간의 기술 개발 및 기술 노하우

축적이필요함

- 반도체소자의 미세화 다층화 추세로 전체 공정 내 CMP 장비의 중요도가 높아지는 상황이나

대부분수입에의존

(증착 장비) 테스 원익IPS 유진테크 주성엔지니어링 등이 해외 선진사 대비 90 기술 수준으로세계시장경쟁력보유

- 3D 낸드플래시 제조를 위해서 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 증착 장비 ARC(Anti Reflective

Coating) 증착 장비 ACL(Amorphous Carbon Layer) 증착 장비가 필수적이며 소자의 미세화

다층화로 ALD(Atomic Layer Deposition) 장비시장 증가 추세

- 기존 CVD 공정이 ALD로 대체되고있으며 증착난이도가높아질수록비중은더욱 증가할전망

- 외산장비와 경쟁이 가능한 수준이나 ALD 등 기술 트렌드를 따라잡기 위한 지속적인 장비개발이

필요하며 관련공정분석비용의증가와양산성검증을위한Marathon 테스트가필수적

(MI 장비 개발) 오로스테크놀로지 넥스틴 등 국내 기업은 일부 장비는 개발되어 시장 진입을 하고있으나 3D 반도체관련장비는상용화실적이없음

- MI 장비 산업 분야는 독과점 폐해가 심각하며 국내 소자 업체의 기술 유출 우려가 상존하고 장비

국산화를통한경쟁체제유도가필요(해외업체의평균 Gross Margin이 60에달함)

- 3D 낸드들래시 등 국내 소자업체가 선도하는 3차원ㄴ 반도체 공정에 적합한 계측검사장비가

상용화되어있지않아 차세대공정 기술 개발과양산 수율확보에어려움

- 해외 주요 장비 업체들은 업체별로 특화 영역을 가지고 시장을 거의 독점(막질특성 계측장비는

KLA-Tencor Nanometric이 95 이상 점유 임계선폭 계측장비는 Hitachi 90 이상 AMAT

10 점유 오정렬 측정장비는 KLA-Tencor 거의 100 독점 패턴결함 검사장비는 KLA-Tencor

80 이상 AMAT 20정도 점유)

- 3차원 반도체 공정에 적합한 3차원 프로파일 계측 장비와 패턴 결함 검사장비는 아직 상용화된

제품이 없으나 KLA-Tencor와 넥스틴에서 3차원 공정용 패턴 결함 검사장비를 개발 중임

광학임계선폭(Optical Critical DimensionOCD) 계측 장비의 개발이 시급하나 국내에 확보된

기술은미흡한실정

기술개발테마 현황분석

332

(패키징장비 개발) 첨단 패키징 관련 25D3D 공정기술은 삼성전자와 SK하이닉스가 세계 최고수준이라할수있으나 관련 장비 기술은전무한실정

- 25D3D 관련 공정장비들은 노광 식각 및 증착과 같은 반도체 전공정 영역에 해당하는 기술로

구성되어있기때문에 전술한반도체전공정관련국내 기술력수준은비슷한상황임

- 웨이퍼 레벨 Fanout 공정의 경우 패널 기반으로 진행할 경우 대면적 기반의 PCB 또는 Display

공정 및 장비와 많은 부분에서 유사점이 존재하기 때문에 국내에서 접근하기 비교적 기술적 장벽이

높지 않을것으로판단됨

반도체공정장비

333

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

(식각장비 개발) 10nm 이하의 반도체 소자 3D 낸드플래시 FinFET MRAM 등의 제조에

필요한 식각 공정의 난이도가 점점 높아지고 있어 이를 위한 미세패턴 식각 등의 기술

개발이활발히이루어짐

탄소저감을위한 새로운화학반응 공정기체 중성 빔과 같은 무손상 플라즈마소스 개발 등과 기존공정의개선기술 개발 등의방향으로연구개발이진행 중

향후 반도체 소자의 물리적인 축소는 한계에 도달하며 이에 따른 공정기술 난이도가 점점 높아짐에따라 소재 부분의 RampD에 집중하는 경향이 있음 새로운 소재의 식각 기술 개발과 필요한 물질만

선택 식각할수 있는 무한대 선택비식각 기술의중요성이증대(MRAM 등 차세대 비휘발성 메모리

분야에서새로운박막 재료를식각할수 있는플라즈마소스및 화학 반응공정 기술을요구)

10nm 이하 및 3D 반도체 소자 구조 제조에서 중요한 CD(Critical Dimension) 제어와 양산산포를줄이기위한식각 재현성확보를위한진단 RF 온도등의 정밀 제어기술 개발이필요

미국의 Lam AMAT은 삼성전자 SK하이닉스 인텔 TSMC 등의 제조사를 위한 기술 개발프로그램을 개별적으로 운영하고 있으며 소자에 따라 각각 다른 방식의 식각 기술로 대응하고

있음 또한 최근 고종횡비 식각 기술 등의 대응을 위해서는 반도체 제조사와 공동으로 기술 개발을

진행 중

일본의 TEL은 Dielectric 식각 분야에서 전통적인 시장 강세를 유지하고 있으며 기술 수준은 미국Lam의 95 수준임 Hitachi는 독특한 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 소스를

지속 개량하여 건식 식각 시장의 일부분을 유지해왔으며 저압공정의 수요가 증가함에 따라 저압

특성이좋은 ECR 소스에다른 플라즈마기술을접목하여기술개발중

중국 제일의 건식 식각 장비 업체인 AMEC는 막강한 자본력을 바탕으로 주 고객인 TSMC와 기술개발을하고 있으며 이외에 NMC 등의 중소건식 식각 장비업체가있음

국내에서는 세메스와 APTC에서 제품을 개발하여 양산 진입에 성공하였으나 국내 업체의 자본력은해외선진업체대비열악하여지속적개발비투입과인력 확보가힘든 실정임

(CMP 장비) 반도체 소자의 미세화 및 다층화로 인하여 CMP 공정 기술이 차지하는 비중이

전체 디바이스 제조공정 내에서도 높아지는 추세이며 미국의 AMAT와 일본의 EBARA가

시장및기술을선도함

시스템 반도체 뿌난 아니라 메모리 분야에서도 제품의 성능 향상을 위한 3D 구조의 다층화가이루어지고있으며 배선 선폭역시 10nm 이하의수준으로미세화추세

디바이스 성능 개선을 위한 BEOL(Back-End of Line)에서의 Cu 배선 FEOL(Front-End ofLine)에서의 High-K metal gate 등과 같은 적용 재질의 급변화가 이루어지고 있어 이에 대한

디바이스공정기술에대한 개선미급변화가요구

연마 균일도 설비 가동률 향상 관련 소모재(Pad Conditioner PVA Brush)의 수명 향상 등기능적다변화가요구

기술개발테마 현황분석

334

(증착 장비) 3D 낸드플래시 FinFET 등 3D 구조를 적용하는데 매우 복잡하고 어려운 공정을

사용하게 되면서 증착 장비 및 부품의 친환경 고정밀 고균일 고횡종비 제어 기수에 대해

활발히연구개발이진행되고있은추세

고온 증착 고밀도 플라즈마 증착 기술은 박막 및 소자 신뢰성 저하의 원인이 되기 때문에 3D반도체 제조를 위한 고품질 고성능 박막을 증착하기 위한 저온 증착 공정 및 장비 개발이 활발히

진행

3D 낸드플래시는 64층 이상 적층 트랜지스터 제작을 위한 고균일 PECVD(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition) 증착 기술 과련 공정장비 및 부품 개발을 미국의 AMAT가

선도하고있으며 유진테크 원익IPS TES 등 국내기업들이시장진입을위한 장비 개발을진행 중

패턴의 미세화및 고집적 소자의수율에 큰 영향을 미치는히터 온도의균형을 맞추기위한 고정밀고균일 온도제어가 가능한 세라믹 멀티존 히터 부품은 일본 NGK가 기술을 선도하고 있으며 보부

하이테크 미코 등의 국내 기업들이 기술을 개발하여 삼성전자 SK하이닉스에 납품하기 위한 양산

평가를진행중

고정밀 증착을 위하여 CVD 증착 공정 재료 가스의 초정밀 유량 제어 기술에 대한 연구를국내외에서활발히진행 중

(MI 장비개발)MI 기술과공정장비기술의융합화지속확대추세

미세화 기술은 반도체 소자의 특성 향상 및 제조원가 절감의 핵심요소기술로서 최신의 미세화기술을확보하지못한회사들은경쟁에서도태되고있음

공정의 미세화 3D 적층화된 소자구조 활용 복잡한 나노패턴 설계 등으로 인해 APCAEC가적용된 효율적 공정관리 기술개발을 위해 프로세스 장비와 MI 장비가 융복합된 IM(Integrated

Metrology) 기술 개발을진행

공정진단 센서의 소형화 직접화 지능화를 통해 신 공정 및 장비 상태를 실시간으로 정밀하게 측정및 분석하는 공정진단 센서의 필요성이 강조되고 있으며 웨이퍼 형태 센서 및 외부 툴박스와

실시간통신이가능한공정진단센서를개발하는추세로진행(TEL KLA-Tencor 주도)

(패키징장비 개발) 삼성전자와 TSMC는 3D 제품의 경우는 자체 첨단 패키징 공정을

적용하고 있으며 특히 TSMC는 Fanout 패키징까지 내재화하여 향후 치열한 경쟁이

예상됨

TSMC의 Fanout 패키징 시장 진입과 더불어 삼성전기도 패키징 시장에 직접 진입하기로 결정하고기술개발진행 중

또한 OSAT 진영에서는 가격 경쟁력 제고를 위하여 600mm 이상의 패널 레벨 Fanout 기술의도입을앞당기려고시도

패널 레벨 Fanout 기술의 경우 독일의 프라운호퍼가 기술을 선도하고 있으며 일본 APICYAMADA사와공동으로패널기반 몰딩 공정장비개발

웨이퍼 레벨 Fanout 제품은 JCET STATSchipPAC Nanium 그리고 국내의 Nepes에서 생산하고있으며 최근 합병된 대만의 ASESIPIL 그리고 Amkor에 인수된 일본 J-Device 등이 패널 레벨

Fanout 기술로시장진입을준비중

반도체공정장비

335

25D3D 적층 또는 외부부품까지패키지내부로집적하여 패키지연결 부위를최소화하는동시에내부 연결의 모든 공정을 반도체 공정으로 미세화하는 방향으로 기술 진화 중(고속 대용량 데이터

전송을위해서는회로간짧은 연결 및 연결부분에서의기생성분에의한 손실최소화가필수적임)

패키지 내부에서의 데이터 대용량화 및 고속화는 25D3D 기술로 해결 가능한 반면 패키지외부로의 대용량화 및 고속화는 Interconnection 기생 성분 특성이 우수한 Fanout 기술로 해결

가능

웨이퍼 단위를 기반으로 하는 25D3D 및 Fanout 패키징 증가로 반도체 전공정과 후공정 간경계가 허물어지고 있으며 MoL(Middle of Line) 공정이라는 새로운 부류가 생겼으며 그 중요성

및 시장비중이계속높아지고있는추세

또한 비용 효율면에서도 가장 많은 압박을 받고 있는 패키지 분야에서 가장 최근 기술인 웨이퍼래벨 Fanout 공정에서도 비용 절감을 위하여 면적 효율이 제일 우수한 사각형태의 panel level

공정 도입을계획 중이며 이렇게될 경우 많은공정과관련장비의변화가예상

기술개발테마 현황분석

336

나 특허동향분석

반도체공정장비특허상 주요기술

주요기술

반도체 공정장비는 CMP 세정 공정 기술로 고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 CMP 공정 소재기술로 구분되고 식각 공정 기술은 초미세 고종횡비 식각 기술 초정밀 레이저 식각 기술 신규

플라즈마 소스 기술 무한대 선택비 식각 기술 식각 공정 정밀 제어 기술로 분류되며 증착 공정

기술은 고정밀 고균일 고종횡 증착 기술 저온 증착 공정 기술 고적층 고균일 증착 기술 증착

가스 제어 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

CMP 세정

공정

고평탄화 3D 소자용 CMP기술

시스템반도체 메모리등에서의 3D 구조다층화및 배선선폭

10nm이하의미세화추세에따른고평탄화 3D 소자용 CMP

공정장비기술

CMP공정소재 기술연마균일도 설비 가동율향상 관련소모재(Padmiddotconditioner

PVA brush)의수명향상 등 CMP 공정소재 기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

3D 낸드플래시공정등에필요한식각종횡비(Aspect

Ratio)가 100 이상인많은 ion들이 hole 하부식각전면부까지

도달가능한초미세고종횡비식각 기술

초정밀레이저식각기술 정밀식각을위한 ALE(Atomic Layer Etch) 기술

신규플라즈마소스기술

기존 CCP(Capacitively Coupled Plasma)와 ICP(Inductively

Coupled Plasma) 기반기술을결합한플라즈마소스 중성

빔(Beam) 같은 무손상(Damage-free) 플라즈마소스등

초정밀식각을위한 신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술 필요한물질만선택 식각할수있는 무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

10nm 이하및 3D 반도체소자 구조제조에서중요한

CD(Critical Dimension)제어와 양산 산포를줄이기위한식각

재현성확보를위한진단 RF 온도 등의정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

3D낸드플래시 MRAM(Magnetoresistive Random Access

Memory) RRAM(Resistive Random Access Memory

ReRAM) PRAM(Phase-change RAM PC-RAM) 등 차세대

메모리소자의특성 확보를위한 친환경 고정밀 고균일

고종횡비증착 장비기술

저온증착 공정기술3D 반도체제조를위한고품질 고성능박막증착을위한저온

증착공정및장비 기술

고적층고균일증착기술

3D낸드플래시등 64층이상적층 트랜지스터제작을위한

고균일 PECVD(Plasma-enhanced Chemical Vapor

Deposition) 증착 기술및관련공정장비기술

증착가스 제어기술고정밀증착을위한 CVD증착공정 재료가스의초정밀유량

제어기술

반도체공정장비

337

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 공정장비의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

CMP 세정공정고평탄화 3D 소자용 CMP기술

14 23 1 1 39CMP공정 소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각 기술

124 387 147 13 671

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정 정밀제어기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착 기술

75 202 20 15 312저온증착공정 기술

고적층고균일증착기술

증착가스제어 기술

합계 213 612 168 29 1022

국가별 요소기술별 특허동향에서 CMP 세정 공정 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 일본과유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

식각 공정 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 유럽이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

증착 공정 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은 출원량을보유하고있음

기술개발테마 현황분석

338

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

CMP

세정공정

고평탄화 3D 소자용 CMP기술

솔브레인(주)

삼성전자

Cheil

대기업중심

솔브레인(주) 삼성전자

동진쎄미켐등CMP공정소재 기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

삼성전자

Globalfoundries

솔브레인(주)

대기업중심

삼성전자

솔브레인(주)(주)디비하이텍등

초정밀레이저식각 기술

신규플라즈마소스 기술

무한대선택비식각 기술

식각공정정밀 제어기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

삼성전자

Globalfoundries

Semiconductor

Energy

대기업중심

디비하이텍 삼성전자 Dai

Nippon Printing 등

저온증착공정기술

고적층고균일증착 기술

증착가스제어기술

CMP 세정공정기술분야주요출원인동향

CMP 세정 공정 기술분야는 솔브레인(주)가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는삼성전자 Cheil 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를 이루고 있는 것으로

나타남

식각공정기술분야주요출원인동향

식각 공정 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Globalfoundries 솔브레인(주) 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를 이루고

있는 것으로나타남

증착공정기술분야주요출원인동향

증착 공정 기술분야는삼성전자가가장많은 특허를보유하고있으며그다음으로는 GlobalfoundriesSemiconductor Energy 등이많은특허를보유하고있으며미국회사들이주류를이루고있음

반도체공정장비분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 공정장비 분야의 주요 경쟁기술은 식각 공정 기술이고 상대적인 공백기술은 CMP

세정공정기술로나타남

반도체 공정장비 분야에서 초미세 고종횡비 식각 기술 초정밀 레이저 식각 기술 신규 플라즈마소스 기술 무한대 선택비 식각 기술 식각 공정 정밀 제어 기술로 구성된 식각 공정 기술분야가

가장 경쟁이 치열한 분야이고 고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 CMP 공정 소재 기술로 이루어진

증착공정 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

반도체공정장비

339

세부분야 요소기술 기술집중도

CMP 세정 공정고평탄화 3D 소자용 CMP 기술

CMP 공정소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

저온증착 공정기술

고적층고균일증착기술

증착가스 제어기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

식각 공정 기술분야는 대기업을 중심으로 솔브레인(주) 삼성전자 동진쎄미컴 등에서 고선택비식각용조성물소재기술 마이크로파기반초정밀플라즈마에칭기술 등을연구개발하고있음

증착 공정 기술분야도 대기업을 중심으로 디비하이텍 삼성전자 에스케이하이닉스 등에서콘택플러그용 금속증착법 기반 초미세화 증착 공정 기술 균일한 가스 유동 패턴을 위한 증착 가스 제어

기술등이 연구개발되고있음

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

CMP 세정공정고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 텅스텐등선택적연마속도조절슬러리소재기술

연마속도향상및연마선택비가능슬러리소재기술CMP 공정소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

고선택비식각용조성물소재기술

마이크로파기반초정밀플라즈마에칭기술

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

콘택플러그용금속증착법기반초미세화증착공정기술

균일한가스유동패턴을위한증착가스제어기술

저온증착 공정기술

고적층고균일증착기술

증착가스 제어기술

기술개발테마 현황분석

340

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체공정장비분야의상대적인공백기술분야는 CMP 세정공정관련기술로나타남

반도체 공정장비 분야는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 메모리 SoC 등을 제조하는데 유용하게 사용될수있음

반도체 공정장비는 소수의 반도체 제조업체가 최종 수요자이고 대규모의 장치투자가 필요한 분야로주로 대기업중심으로연구개발및투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 공정장비의 일부 기술 및 핵심 부품 공정 소재 등을 연구개발하여 공정장비제조업체와협업한다면최종수요자인반도체생산업체에납품할수 있는가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 CMP 세정공정 분야의 고평탄화 3D 소자용CMP 기술이나 CMP 공정 소재 기술을 공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여

제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

반도체공정장비

341

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

진공플라즈마발생장치및 시뮬레이션

한양대학교플라즈마전자공학연구실(정진욱교수)- 진공 플라즈마발생장치를이용한 PECVD Etch 장비성능개선

충남대학교응용플라즈마물리연구실(유신재교수)- 플라즈마소스개발 플라즈마시뮬레이션및 플라즈마진단기술

부산대학교플라즈마연구센터(이해준교수)- 플라즈마시뮬레이션 플라즈마소스 대기압플라즈마기술

명지대학교터보기계실험실(최민석교수)- 진공챔버 진공펌프및 진공시스템열유체모델링및유동해석

플라즈마공정및 표면처리기술

한국기계연구원플라즈마연구실(이대훈박사)- 저탄소저공해나노촉매-플라즈마하이브리드기술개발

성균관대학교플라즈마공정연구실(염근영교수)- 식각공정기술개발및 원자층식각공정기술개발 반도체공정플라즈마소스개발

성균관대학교나노스케일공정연구실(채희엽교수)- 원자층증착공정기술및 장비기술

CMP공정기술

한양대학교나노바이오전자재료및 공정연구실(박진구교수)- CMP 공정기술 세정기술및 나노임프린트기술

부산대학교 CMP 실험실 (정해도교수)- CMP ECMP CMP 모니터링및 측정장비개발 CMP 시뮬레이션및모델링

기술개발테마 현황분석

342

포토리소그래피및광계측기술

한양대학교나노공정및소자연구실(안진호교수)- EUV 측정검사기술 포토마스크및 펠리클기술 EUV 포토리소그래피시뮬레이션

한양대학교리소그래피연구실(오혜근교수)- 포토리소그래피패터닝기술및 오염방지를위한펠리클기술

명지대학교첨단광응용연구실 (김재순교수)- 광계측 레이저측정기술및 반도체레이저측정 검사장비기술

실시간반도체공정진단기술

명지대학교반도체공정진단연구소 (홍상진교수)- 실시간플라즈마진단기술및 센서기술 APCAEC FDC 알고리즘개발

한국표준과학연구원진공센터 (윤주영센터장)- 진공공정모니터링기술및 ALD 소스평가기술

서울대학교플라즈마응용연구실 (김곤호교수)- 반도체 디스플레이플라즈마응용기술및 실시간플라즈마공정진단기술

연세대학교산업시스템다이니믹스연구실 (김창욱교수)-반도체 디스플레이제조분야의실시간공정이상 진단을위한 데이터마이닝기술

반도체공정장비

343

나 연구개발인력

반도체 공정장비 기술 분야는 반도체 소자기업 및 장비기업에서 주로 연구개발을 진행하고

있음

기관 성명 직급

한국표준과학연구원 강상우 수석연구원

한국기계연구원 강우석 책임연구원

지오엘리먼트 김대현 대표이사

코리아스펙트랄프로덕츠 김영민 이사

엔셀 김해종 이사

에스엔텍 서성만 부장

뉴파워플라즈마 유승희 이사

나노종합기술원 임성규 팀장

프라임솔루션 홍장식 이사

원익IPS 이내일 상무

SEMES 구자명 책임

MKS 한성호 사장

테스 이유영 이사

코스텍 김용섭 전무이사

에이플어스 이도형 대표이사

이테크 박성재 대표이사

[ 반도체공정장비기술분야주요 연구인력현황 ]

기술개발테마 현황분석

344

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

반도체 공정장비의 기술이전이 가능한 기관은 한국기계연구원 명지대학교 산학협력단

한국표준과학연구원이있음

분류 요소기술 기관

플라즈마

플라즈마의전자 에너지분포 특성변동모니터링방법 및 장치 서울대학교산학협력단

플라즈마발생 장치및플라즈마처리방법 한국기계연구원

리모트플라즈마발생장치 한양대학교산학협력단

PVD

amp

ALD

승강부재 이를이용하는전자파차단차폐막형성방법및그

장치명지대학교산학협력단

원자층식각방법 성균관대학교산학협력단

표면처리

내플라즈마평가방법 한국표준과학연구원

코팅성능평가장치 한국표준과학연구원

포토리소그

래피

극자외선노광공정용마스크및 그의제조방법 한양대학교산학협력단

위상반전마스크및이의제조방법 한양대학교산학협력단

열방출층을갖는펠리클및 그 제조방법 한양대학교에리카산학협력단

공정진단

광학분광 분석장치및이를 구비한플라즈마처리 장치 연세대학교산학협력단

실시간공정진단이가능한적외선분광분석기 한국표준과학연구원

실리콘관통전극 프로파일평가방법및장치 명지대학교산학협력단

광모니터링을통한 세정종료점검출시스템및 방법 명지대학교산학협력단

플라즈마식각공정에서리크원인을검출하는방법 장치및그를

이용한플라즈마식각장치명지대학교산학협력단

RF 센서장치 명지대학교산학협력단

[ 반도체공정장비요소기술연구기관 ]

반도체공정장비

345

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 광모니터링을통한세정종료점검출시스템및방법

기술개요

실제 세정 시간의 적용이 가능하도록 세정 종료점을 검출하여 세정 시스템에

적용하는 세정 종료점 검출 시스템 및 방법에 대한 기술이다 세정 종료점 검출

방법은 플라즈마 세정 공정 동안에 발생하는 빛을 감지하는 단계 감지된 빛에서

가스와 반응물질에 의해 발생되는 부산물과 관련된 피크값들 중 일부를 선택하는

단계와 취득 및 분석된 데이터를 이용하여 세정 종료점을 검출하는 단계를

포함한다

기술이전목적및필요성

3D-NAND Flash 공정은 64 또는 128층 이상의 OxideNitride 박막증착이

필수적이며 과거의 일반적인 PECVD 공정보다 월등히 오랜 시간동안 증착공정을

수행하게 됨에 따라 다음공정을 위한 챔버 세정기술이 매우 중요하다 본 특허는

실시간 공정진단기술을 적용한 플라즈마 증착 챔버 세정공정 모니터링 시스템에

대한특허로세정의종료점검출을용이하게해줄수있다

본 기술은 플라즈마 증착장비의 외부에 설치된 뷰포트 창을 통해 광분광기를

설치하고 이를 통해 실시간을 데이터를 수집하고 별도의 컴퓨터를 통해 취득된

데이터를실시간으로표시해주는기능을포함한다

증착된 막의 두께에 따라 챔버의 외벽에도 동일한 물질이 증착되며 이로 인해

플라즈마 공정조건이 변하게 된다 본 특허 기술을 적용할 경우 효율적인

챔버클리닝공정을통해 3D-NAND공정의생산성향상을기대할수있다

기술의특징및장점

별도의챔버개조없이외부에광케이블을설치하여운영할수있다

기존의공정모니터링에활용되고있는광학분광기를사용해서운용할수있다

복잡한 신호처리 대신 통계적인 알고리즘을 수식화 하여 적용할 경우 다양한

물질을증착하는 PECVD공정으로확대적용할수있다

운영 SW는 자동으로 플라즈마가 발생했을 경우 자동 트리거 기능을 설정하여

운영자의 부재시에도 자동으로 세정 종료점을 알려줄 수 있고 장비와 연동하여

자동화함이가능하다

기술성숙도(TRL) 단계 6

[ 반도체공정장비기술 ]

기술개발테마 현황분석

346

분류 세부내용

활용방안및 기대성과

PECVD공정챔버세정기술및장비재연성확보

3D-NAND증착장비에적용하여생산성확보

식각공정에적용하여식각종점검출로활용이가능

기술이전내용 및 범위

실시간반도체공정진단분광분석기응용기술

다중센서실시간활용이가능한운영 SW기술

다중센서데이터취득을위한 HW기술및데이터분석용 SW

장비통신과연계할수있는 SECSGEM Protocol

관련지적재산권

특허 3건

1) 등록번호 　1013334320000

　2)등록번호 1011179280000

3) 등록번호 　1015933050000

기술

이전

조건

실시권허용범위 통상실시권독점(전용)실시권또는특허이전

계약기간 계약체결일로부터 5년간또는영구이전

기술료조건

(부가세별도)

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)30000 47000 57000

매출정률

사용료()125 375 5

기술전수교육 1개월 12132천원정(부가세별도)

기타특기사항

세부

문의

기술관련명지대학교반도체공정진단연구소홍상진교수

031-330-6374 samhongmjuackr

계약관련명지대학교산학협력단이선영주임

031-330-3875 sylee81mjuackr

반도체공정장비

347

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체공정장비분야키워드클러스터링 ]

기술개발테마 현황분석

348

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

equipment

condition

diagnosis

4~5

1 Enabling CMOS 013μm technology at 018μm equipment

platform on 200mm Semiconductor Manufacturing Industry

2 Equipment condition diagnosis and fault fingerprint extraction

in semiconductor manufacturing

클러스터

02

semiconductor

equipment

Effect

Analysis

4~5

1 Frequency-Domain ILC Approach for Repeating and Varying

Tasks With Application to Semiconductor Bonding Equipment

2 Improving Overall Equipment Effectiveness (OEE) through

integration of Maintenance Failure Mode and Effect Analysis

(maintenance-FMEA) in a semiconductor manufacturer A

case study

클러스터

03

semiconductor

equipment

simulation

4~5

1 Sandglass-type product specification management method for

supporting modular design of semiconductor manufacturing

equipment

2 Simulation model to control risk levels on process equipment

through metrology in semiconductor manufacturing

클러스터

04

semiconductor

equipment

etching

4~5

1 Chemical etching of a semiconductor surface assisted by single

sheets of reduced graphene oxide

2 Dry etching technologies of optical device and III-v compound

semiconductors

클러스터

05

semiconductor

equipment

etch

4~5

1 Elastomer-Polymer Semiconductor Blends for High-Performance

Stretchable Charge Transport Networks

2 Heat flow transport and fluctuations in etched semiconductor

quantum wire structures

클러스터

06

semiconductor

equipment

atomic-level

etching

5~7

1 Quantum confinement of integrated pulse electrochemical

etching of porous silicon for metal semiconductor metal

photodetector

Selective atomic-level etching using two heating procedures

infrared irradiation and ion bombardment for next-generation

semiconductor device manufacturing

클러스터

07

semiconductor

equipment

Laser

annealing

4~5

1 Control of threshold voltage in E-mode and D-mode

GaN-on-Si metal-insulator-semiconductor heterostructure field

effect transistors by in-situ fluorine doping of atomic layer

deposition Al2O3 gate dielectrics

2 Laser annealing of electrodeposited CuInSe2 semiconductor

precursors experiment and modeling

클러스터

08

semiconductor

equipment

deposition

4~5

1 Microwave plasma assisted process for cleaning and deposition

in future semiconductor technology

2 Monolithic integration of metal-ferroelectric-semiconductor

heterostructure using atomic layer deposition

클러스터

09

semiconductor

equipment

deposit

7~8

1 Apparatus for reducing buildup of deposits in semiconductor

processing equipment

2 METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE

SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND EVAPORATION

SYSTEM

클러스터

10

semiconductor

equipment

polishing

5~6

1 Implementation in-situ auto polishing rate optimization for

chemical mechanical planarization process in semiconductor

fabrication industry

2 Fabrication process of semiconductor device and polishing

method

[ 반도체공정장비분야주요키워드및 관련문헌 ]

반도체공정장비

349

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

플라즈마

장비공통

대용량 RF Generator특허논문 클러스터링

전문가추천

RF Matcher특허논문 클러스터링

전문가추천

플라즈마해석기술특허논문클러스터링

전문가추천

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온 중온 고온) 신뢰성및내구성을겸비한 O-ring기술특허논문클러스터링

전문가추천

MFC 유량제어특허논문클러스터링

전문가추천

Etcher ESC특허논문 클러스터링

전문가추천

PECVD 챔버드라이클리닝기술특허논문클러스터링

전문가추천

ALD ALD 가스밸브특허논문클러스터링

전문가추천

AECAPC

실시간공정진단알고리즘특허논문클러스터링

전문가추천

RF generator 소비전력모니터링센서특허논문클러스터링

전문가추천

RF 진단센서특허논문클러스터링

전문가추천

진공척온도측정모니터링센서 특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체공정장비기술분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

350

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

플라즈마

장비공통

대용량 RF Generator구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

RF Matcher구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

플라즈마해석기술구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온 중온 고온) 신뢰성및

내구성을겸비한 O-ring기술

반도체 장비의 밸브라인에 쓰이는 온도구간별

O-ring기술개발

MFC유량제어 반도체공정에필요한MFC 가스 제어기술

Etcher ESC식각 종횡비 100 이상을 내는 온도구간별 식각

공정 기술개발

PECVD 챔버드라이클리닝기술반도체 챔버에 불순물을 제거하는 드라이 크리닝

기술

ALD ALD 가스밸브 ALD가스 유량제어에적합한가스밸브기술

AECAPC

실시간공정진단알고리즘 고정밀 고종횡비증착 기술개발

RF generator 소비전력모니터링센서고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 소비전력 측

정센서

RF 진단센서고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 플라즈마 파

워진단 센서

진공척온도측정모니터링센서 고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 온도 조절 모

니터링센서

[ 반도체공정장비분야핵심요소기술 ]

반도체공정장비

351

나 반도체공정장비기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

352

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술기술

요구사항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

플라즈마

장비공통

대용량 RF

Generator

스텝변화시

안정성()

5

이내

3

이내

1

이내

Haunting

최소화

출력안정성

RFMatcher스텝변화시

정합률()

95

이상

98

이상

99

이상

RFMatching

time

플라즈마해석기술식각공정

해석용툴TSV식각 Oxide식각 Poly식각

식각공정

복합모델포함

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온

중온 고온) 신뢰성

및 내구성을겸비한

O-ring기술

진공내압

조건시신뢰성

및오염원

제어

90

이상

95

이상

98

이상

오염원이

최소화된

내구성

MFC 유량제어

미세유량제어

가가능한

MFC

95

이상

98

이상

99

이상

오차범위 1

이내

Etcher ESCDe-chucking

Failure()

5

이하

5

이하

1

이하

오차범위 1

이내

PECVD챔버드라이클리닝

기술

챔버클리닝

주기및

세정효율()

95

이상

97

이상

98

이상

불소계

세정가스사용

최소화기술

ALD ALD 가스밸브최고동작

속도(ms)

500

이하

300

이하

200

이하

Two-way

valve

제어응답속도

AECAPC

실시간공정진단

알고리즘

AIamp빅데이터

를이용한

데이터마이닝

기술

적용공정

1개이상

적용공정

3개이상

적용공정

5개 이상

공정및

장비특성이

반영된진단

알고리즘

RF generator

소비전력모니터링

센서

IoT를이용한

소비전력

모니터링기술

90

이상

95

이상

98

이상

Fab-wide RF

Generator

소비전력감시

시스템구축

RF 진단센서

플라즈마

변위측정

정확도

80

이상

90

이상

95

이상RF 신호정합성

진공척온도측정

모니터링센서

실시간다중

온도측정(점)

30

이상

50

이상

64

이상

열유체해석이

가능한

온도측정

모니터링센서

[ 반도체공정장비분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체센서

반도체센서

정의및 범위

반도체 기술개발에 따른 단일센서 모듈에서 복합센서 모듈로 더 나아가 하나의 칩으로 구성된one-chip 복합센서를의미함

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

산업통산자원부는 5대 신산업 선도 프로젝트를 우선 착수할 것으로 발표(lsquo17년 12월)하면서반도체middot디스플레이분야를그 중 하나의선도 프로젝트로추진예정

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내반도체생산업체가세계시장선도

bull국내에조성된전방위적인건전한반도체산업생태계

bull부품개발을위한원천기술의부족

bull기술개발을위한산학연네트워크기반부족

bull기존기술의특허회피및기술력확보어려움

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull 국산화요청에따른센서산업육성을위한정부투자

bull삼성전자 SK하이닉스의소모품국산화움직임활발

bull국내시장의규모로인한시장접근성우수

bull연구개발에필요한높은개발비용

bull해외선발주자들에의한높은진입장벽

bull중국대만등후발국가의자국업체전폭지원

중소기업의시장대응전략

부품개발부터중장기적로드맵을가지고체계적인접근구축필요 설계다각화middot공정단순화middot품질보증체계구축을통한 국내 글로벌반도체센서 업체로의시장진입

핵심요소기술로드맵

반도체센서

357

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 센서란 반도체 기술과 MEMS (Micro-electromechanical systems) 기술을 도입하여

소형화 집적화에 용이한 센서를 의미함 반도체 기술개발에 따른 단일센서 모듈에서

복합센서 모듈로 더 나아가 하나의 칩으로 구성된 one-chip 복합센서로 기술이 진전되고

있음

최근 스마트폰이 발전함에 따라 반도체 센서의 수요와 요구가 많이 늘어나고 있는 추세이며 하나의스마트폰에는 이미지센서 터치센서 마이크로폰 GPS 모션센서 지자기센서 조도센서 근접센서

지문센서등 10종 이상 20개의센서가탑재되고있음

그외에도반도체기술을이용한센서로는적외선센서 분광센서 가스센서 온습도센서 등이있음 자동차용센서는 30종이상 160개의다양한센서가탑재됨

출처스마트제조 RampD중장기로드맵-스마트센서

[ 스마트폰센서 ]

반도체센서는단일센서외에여러개의소자를원칩으로모듈화한 SoC 및 시스템형산업을

포함하는 고부가가치를 창출하는 산업이며 IoT 시대의 도래에 따라 연관 산업의 활용도가

대폭증대되고있는융복합사업임

1980년대 이후 급속히 발전한 MEMS 기술은 종래의 크고 무거운조립식 센서를 반도체 IC와 같이실리콘기판에서집적하여 one-chip화를 가능하게함

증폭회로 ADC(Analog to Digital Conversion)DAC(Digital to Analog Conversion)MCU(Microprocessor Control Unit) 등의 반도체회로와결합한형태로개발가능함

또한 반도체 센서는 마이크로 센서 기술에 반도체 VLSI(Very Large Scale Integration) 기술을결합하여 컴퓨터가 갖는 데이터 처리 능력 판단 기능 메모리 기능 통신 기능 등을 보유할 수

있음

MCU를내장하고 반도체기술과MEMS 기술을기반으로하여 4세대 스마트센서로진화중임

기술개발테마 현황분석

358

반도체 센서 기술은 유middot무선 네트워크 통신을 기반으로 센서들과 홈 서버간의 통신을 통해

상황에맞는동작을수행하는스마트커넥티드시스템을가능하게함

RFID Bluetooth Wi-Fi ZigBee 등의 통신기술 센서의 보상과 데이터 처리기술 사용자 알람기술상황인지를통해알맞은대처를수행하는인공지능기술이포함됨

반도체 기술의 도입으로 센서에 부착된 마이크로프로세서는 원치 않는 노이즈를 걸러내고 신호를디지털화하기 전에 센서에서 발생한 오류를 보상하며 작은 신호를 크게 증폭하여 전송할 수도

있으며 통신 인터페이스를 통해 감지한 정보를 전송하는 역할을 수행 신호를 사전에 처리하여

서버와의보다빠르고많은 정보의통신이가능함

다수의센서로부터정보를종합하여상호보완적으로상황을판단하고유연한대처가가능함

나 범위및 분류

센서는 감지대상 감지방식 집적도 수준 구현 기술 적용분야 등에 따라 다양하게 분류되며

반도체 기술의 적용 스마트폰지능형 자동차 시장 성장 IoT 기술 발전과 더불어 적용

범위가점점확대되고있는기술분야임

이 중 구현 기술에 따라 반도체 센서 MEMS 센서 융복합 센서로 나눌 수 있으나 큰 의미는없으며반도체공정기술을이용함에따라반도체센서라고하기도함

다수의센서로부터정보를종합하여상호보완적으로상황을판단하고유연한대처가가능함

반도체 센서의 핵심요소기술은 MEMS 기술 SoC(System-on-Chip)기술 임베디드

소프트웨어등이있음

반도체 센서를 이용한 대표적인 제품인 스마트폰에는 이미지센서 터치센서 마이크로폰

GPS 모션센서 지자기센서 조도센서 근접센서 지문센서등이탑재되어있음

그외반도체센서로는적외선센서 분광센서 가스센서 온습도센서등이있음

반도체센서

359

2 외부환경분석

가 산업환경분석

센서산업은 센서 제조를 위한 소재산업 소재를 이용하여 고유 기능이 구현된 소자 산업

여러개의소자를사용하여조립한모듈및 시스템형산업을포함하는융복합산업영역임

특히 반도체센서 산업은 칩 패키지 모듈 시스템의 단계를 거쳐 대부분의 산업에 활용되고 있으며IoT 시대의도래에따라 산업적활용도는대폭증가할전망

인간과 기기 간 상호작용 심화에 따라 모든 기기가 지능화되고 소형화middot복합화가 요구되는 상황에서반도체센서산업이절실히요구되는상황임

저가형 센서 단가 경쟁을 통한 후진국형 경쟁 구도를 벗어나 반도체 및 MEMS 공정을 이용하여첨단기기에 사용되는 지능화된 반도체 센서의 개발과 국산화를 통해 세계 시장에서 안정적으로

발전할수 있는전략수립이필요함

세계 센서시장은 IT 융합의 진전으로 반도체 센서 사용이 급증하고 시장이 급성장하고

있으나 국내산업의경쟁력은선진국대비매우취약한상황

IT융합의 진전으로 반도체 센서가 대부분 기기의 핵심부품으로 대두되어 반도체 센서산업의 경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수 요소임

우리나라의 경우 센서 핵심요소기술 수준이 선진국 대비 매우 낮은 수준으로 lsquo13년 기준 글로벌센서시장에서시장점유율은 21 수준에불과함

다품종middot소량 생산으로 응용분야에 따라 재료기술 설계기술 공정기술 등이 다르기 때문에 글로벌전문기업육성에적합하며 주로 대기업인수요기업과의상생협력이중요함

반도체 센서에 사용되는 주요 핵심요소기술인 MEMS 기술 SoC(System-on-Chip)기술

임베디드소프트웨어등의후방산업이필요함

반도체 센서는 마이크로 센서 기술에 반도체 VLSI(Very Large Scale Integration) 기술을 결합하여컴퓨터가갖는데이터처리 능력 판단 기능 메모리기능 통신 기능등을 보유

증폭회로 ADCDAC MCU 저주파 통과 필터 (LPF) 공진기 등의 반도체 회로와 결합한 형태로개발이필요하며 반도체공정 기술이필수적임

기술개발테마 현황분석

360

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전 세계 센서 시장은 2017년 836억 달러에서 수요 급증으로 연평균 98 성장하여

2020년 약 1147억달러 (CAGR+98)로 전망됨

[ 반도체센서 분야의세계 시장규모및 전망 ]

국가별 세계 센서 생산 규모에서는 미국 일본 독일이 70 이상을 점유하며 세계 시장을

주도하고 있음 한국은 중국에 이어 7위 수준이며 2025년까지 시장 점유율 5(생산액

5조원)를목표로하고있음

반도체센서 비중은 2010년 14에서 2020년 40로 크게 높아질 것으로 전망됨 (2014

하반기산업전망 유진투자증권 2014 5)

MEMS 센서 CIS 레이더 SoC 등의 반도체센서가전체센서시장의성장을주도하고있음

출처 IC insights 2012 ICT standarizationRoadmap 2010 iSuppliMarket Tracker MEMS 2009 Yole 2010

[ 반도체센서 비중의증가 ]

지역별로 센서시장의 규모를 살펴보면 2014년 기준으로 북미지역이 255억 달러 규모

점유율 32로가장크고 유럽 아시아-태평양지역이그 뒤를잇고있음

센서시장의 성장률을 살펴보면 아시아-태평양 지역이 2019년 기준으로 유럽시장을 제치고 북미에뒤이어두 번째로큰시장을형성할것으로전망됨

(단위 백만달러)

구분 lsquo15 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 CAGR

세계시장 67700 75300 83600 92900 103200 114700 98

출처 지식경제부센서산업고도화를위한첨단센서육성사업기획보고서 201212

반도체센서

361

[ 세계 지역별센서 시장전망 ]

(단위 백만달러)

구분 2012 2013 2014 2019 CAGR

북미지역 22420 23835 25525 37170 78

유럽지역 19715 20980 22395 32450 77

아시아-태평양지역 17240 19300 21310 32570 89

기타지역 8805 9625 10310 13910 62

합계 68180 73740 79540 116100 79

출처 BCC Research GlobalMarkets and Technology for sensors 2013

기술개발테마 현황분석

362

(2) 국내시장

산업통상자원부(이하 산업부)의 보도에 따르면 국내 센서 내수시장은 2017년 약 82억 달러

규모에서 연평균 성장률 105로 성장하여 2020년 99억 달러 규모로 성장할 것으로

전망됨 세계시장에비해고속으로성장중임

[ 반도체센서 분야의국내 시장규모및 전망 ]

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

휴대폰 18590 21912 25198 28977 29176 33552 150

자동차 40481 45935 49931 51275 52385 56942 878

기타 17711 20347 22381 24619 25533 28086 1050

합계 76782 88194 97510 104981 106989 118580 1050

출처 지식경제부센서산업고도화를위한첨단센서육성사업기획보고서(2012) 바탕으로추정

국내 내수시장은 세계 시장보다 높은 성장률이 예상되나 국내 기업의 내수시장 점유율은 105수준으로매우낮은 상황

국내 기업의 생산액은 rsquo12년 기준 133억 달러 규모로 세계 시장에서 차지하는 비중은 19로매우 낮은수준

정부는 lsquo첨단 스마트 센서 육성사업rsquo에 rsquo15년부터 6년간 1508억 원을 투자할 계획이며 rsquo20년 기준42억 달러 생산과 21억 달러수출을달성할것을 목표로설정

반도체 센서 중 하나인 자동차용 센서는 2017년 43억 달러에서 2020년 48억 달러

스마트폰용 센서는 2017년 20억 달러에서 2020년에는 27억 달러로 성장이 예상되며 이

2가지분야가전체센서시장의 70이상을차지하고있음

반도체 센서 국내 생산은 2011년 115억 달러로 세계 시장 16 국내 시장의 24에

불과함 더욱이 센서시장은 IoT 시대의 도래에 따라 소비자의 안전성 편의성 등의 요구

증대로첨단센서비중이높아지고있어센서산업육성이필요함

[ 국내 센서산업시장규모현황 및 전망 ]

(단위 억 달러)

출처지식경제부(2012) ldquo센서산업발전전략rdquo보도자료를기반으로 ETRI 산업전략연구부추정

구분 2012 2013 2014 2020 CAGR

국내내수시장 54 60 657 99 104

국내 생산액 133 153 177 42 155

수출액 76 86 98 21 135

수입액 483 533 578 78 82

세계시장에서국내생산비중() 19 21 22 34 -

국내기업의내수시장점유율() 105 112 120 212 -

반도체센서

363

국내기업은기술력부족으로센서칩을수입해모듈화하는수준임

국내센서기업의평균 매출액은 50억원미만의소규모업체가 63를차지할정도로매우 영세함 생산제품의핵심소자 IC 등은수입에의존하고있어신제품개발과고부가가치창출곤란함 특히 수요가 증가하는 반도체 센서의 경우 이미지 센서를 제외하고 거의 100를 수입하고 있어국내기업의시장점유율은더욱낮아질전망

기술개발테마 현황분석

364

(3) 무역현황

무역현황은 lsquo센서부품rsquo의 무역현황으로살펴보았으며 수출량이급격히늘어나고있는추세임

수출현황은 lsquo12년 22만 7천 달러에서 rsquo16년 238만 7000만 달러 수준으로 10배 가까이증가하였으며 수입현황은 lsquo12년 348만 8000만 달러에서 rsquo16년 426만 9000만 달러 수준으로

증가하여무역수지적자폭이감소한것으로나타남

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 801로 증가하였으며 수입금액은52로증가한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년(-088)부터 rsquo16년(-028)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화

상태로 국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 센서 제품 관련해

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 227 2078 16343 3130 2387 801

수입금액 3488 2896 2892 5371 4269 52

무역수지 -3261 -818 13451 -2241 -1882 -

무역특화지수 -088 -016 070 -026 -028 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 센서관련 무역현황 ]

반도체센서

365

다 기술환경분석

반도체 센서를 만들 수 있는 파운드리와 팹리스는 50 정도의 큰 비중을 차지하고 있는

산업이며 최근 IoT 시장의 도래로 국내기업에도 새로운 성장의 기회가 도래함 그러나

막대한 팹 건설비용과 설계 IP의 부족으로 중국 대만 등에 추격당하고 있는 실정이며 국내

센서기업의지원인프라는매우미흡한실정임

국내유일의MEMS 팹이었던지멤스가운영어려움으로문을닫은후국내MEMS파운드리

인프라가 사라짐 DB하이텍(옛 동부하이텍)이 MEMS 센서 파운드리 사업을 소규모로

시작했지만 센서 업체 대부분은 양산에 나서려면 수백억원을 들여 자체 팹을 구축하거나

대만이나싱가포르등해외파운드리를돌아다닐수밖에없는실정임

지멤스가 보유했던 장비를 대전 KAIST 나노종합기술원과 포항 포스텍 나노융합기술원 수원

한국과학기술원으로 기증하고 2018년 7월 나노종합기술원 내에 첨단센서 팹이 문을 열면

다소나마 숨통이 트일 것으로 보이지만 지속적인 인프라 확대를 위해서는 신규 장비 투자와

엔지니어가절실한상황

대전 KAIST부설 나노종합기술원은 기존에 셋업된 8인치 기반의 Si CMOS 180nm 반도체

공정기술과MEMS 공정을한번에할 수 있는국내유일한인프라기관임

연구개발동향

모바일 IT 시대가 도래하면서 무엇보다도 초소형의 반도체 센서(CMOS MEMS)가 요구됐으며이후 벌크형 센서와 초소형 센서가 하나의 반도체 칩 안에 집적화된 iMEMS 센서 하나의 칩으로

동시에구현하거나두 가지 센서를하나로통합하는융복합센서(Combo Multi)로 발전해옴

시스템 분야는 소형화와 대량생산화 등의 패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서SiP(System in Package) SoC (system-on-a Chip) 기술로발전하고있음

반도체 센서 기술의 주요 이슈로는 고성능화(기계전기식 광전자 센서) 소형화 (CMOS MEMS센서) 다기능화(복합센서) 저전력화(나노센서) 등이있음

[ 나노종합기술원반도체및MEMS 장비 보유현황 ]

기술개발테마 현황분석

366

최근 자동차 모바일 웨어러블 등에 활용되는 대표적인 핵심 8대 센서에 대한 관심이 집중되어있고국가적차원의지원과산업화가집중적으로진행중

[ 8대 핵심스마트센서분야 ]

센서분야 중분류 주요기능및 적용제품(시스템)

레이더센서 2D레이더영상레이더 bull전방충돌방지시스템자동차군수보안

물체형상인식센서 PMD라이더 FPA 라이더 bull3차원거리측정첨단UIUX 기술게임기 로봇가전

자기IC센서 스마트자기센서 bull회전속도 각도측정배터리감시 전력모니터링

자이로센서 MEMS자이로센서 bull3축자이로센서MEMS패키징9축모션 SoC통합형

압력센서 MEMS압력반도체압력bull자동차용 압력센싱 나노센서 고압고감도 반도체식

압력트랜스듀서

영상센서다파장영상센서초소형

영상센서WDR영상센서

bull적외선가시광 WDR 영상센서 로봇비전용 초소형

영상센서초광대역이종접합영상센서

광센서적외선 Optics Fiber Optics

바이오 Optics

bull적외선 감지건축물 안전진단 전력기기 진단 산업

항공전력 의료

바이오메디컬센서암진단센서마이크로유체칩

모바일용진단칩 Digital X-ray

bull폐암진단 마이크로유체칩 휴대형 저전력소모형

바이오센서디지털 X-ray 바이오센서

센서 기술의 주요 이슈는 센서와 회로 시스템 기술로 구분할 수 있고 센서는 감지방식과

감지구조가 핵심으로 주요 이슈로는 고성능화(기계전기식 광전자 센서) 소형화 (MEMS

센서) 다기능화(복합센서) 저전력화(나노센서) 등

시스템 분야는 소형화와 대량생산화 등의 패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서SiP(System in Package)로 발전하여패키지를층층이쌓는MCP(Multi-Chip Package)가등장

앞으로는 SoC 형태의 MEMS와 CMOS를 직접 집적하는 iMEMS가 등장할 것이며 나노 기술이접목되면서소형화및 멀티 센서로진행될것으로전망

반도체센서

367

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체센서기술은미국 독일등선진국을중심으로연구가활발하게진행되고있음

국내 기업은 반도체 센서에 대한 기술력 부족과 가격경쟁력 취약으로 인해 미국 독일 일본 등선진기술보유국과가격경쟁력을앞세운중국의중간에위치한상태임

우리나라의 경우 핵심요소기술의 수준이 선진국 대비 매우 낮은 수준으로 특히 수요가 급증하는반도체센서는국내 수요의대부분을수입에의존함

구분 국외업체 국내업체 응용분야

압력모토로라 덴소 보쉬 델

파이 인피니언 TIKEC 케피코

자동차 의료

자동화공정 가정사무기기

모바일기기

가속도Analog Device 보쉬

덴소 모토로라 TI VTI

현대오토넷 케피코

마이크로인피니티 카스

자동차 자동화공정

가정사무

각속도보쉬 Silicon Sensing

System 파나소닉 지멘스

현대오토넷 케피코

마이크로인피니티 카스

자동차 자동화공정

가정사무

토크

보쉬 BI-Tech TRW

SSI-TechHella발레오

Koyo NSK

대성전기 LG

이노텍

자동차 자동화공정

가정사무

레벨 Hella AISHIN WABCO 현대오토넷자동차 자동화공정

가정사무

유량유속

Intelligent Controls Mc-

Millan Namco Controls

Hanatek

아이에스텍 두온시스템자동차 자동화공정

의료 환경

온도

Sensivision Kamstrup

AuxitrolTemperature

Specialists

오토닉스 코닉스

엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

습도Sensivision Able Instru-

mentsampControl엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

광

Gems Sensors EN-

DRICH Mikoelektronik

Gmbh

고덴시 KEC의료 환경 자동화공정

가정사무 보안

이미지

Agilent OmniVison

Toshiba Sharp Sony

Kodak Micron Mas-

tusita Nikon Mistubishi

삼성전자 매그나칩

한성엘컴텍

자동차 의료 환경

자동화공정 가정사무

보안 모바일기기

온도

Sensivision Kamstrup

AuxitrolTemperature

Specialists

오토닉스 코닉스

엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

습도Sensivision Able Instru-

mentsampControl엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

[ 주요반도체센서별제작업체및 응용분야 ]

기술개발테마 현황분석

368

국내중소기업사례

픽셀플러스는 보안 자동차 메디컬 바이오 등 다양한분야에서 활용 가능한이미지센서를 전문으로연구개발하고생산하는 fabless 업체

크루셜텍은 초소형 입력장치 OTP와 모바일 기기에 최적화된 지민인식 모듈 새로운 방식의 TSP정전식터치스크린을세계최초로개발하여소프트웨어와함께솔루션형태로공급

드림텍은글로벌표준의자체 보유반도체패키징시설과공정기술개발및 설비운영에숙달된인력통해 가격 경쟁력을갖춘고품질의센서제공

실리콘화일은 CMOS 이미지센서개발 기술 보유기업 레이언스는 CMOS wafer 설계 기술 섬광체 핵심요소기술을 자체 보유한 국내 유일한 이미징솔루션기업

테라셈은 Image sensor package 등의 제품을필두로한영상관련 반도체전문기업

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)픽셀플러스 109697 73444 -309 -101 -9 181

(주)크루셜텍 277603 316831 227 16 0 61

(주)드림텍 30493 29550 131 01 -2 -

(주)실리콘화일 34438 982 -　 58 174 -

(주)레이언스 188528 91088 108 205 17 96

(주)테라셈 18049 17467 -625 -247 -25 51

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

반도체센서

369

나 주요업체별기술개발동향

Bosch Freescale Analog Device ST micro Hitachi 등 글로벌 기업들이 반도체 센서

RampD를주도함

자동차용 센서의 경우 Bosch Freescale Analoge Device BEI Tech 등 현재 약 40개 이상의글로벌기업이경쟁하고있으며 가격 신뢰성 크기 정밀도등이 주요경쟁요소임

스마트폰용 반도체 센서의 경우 Analog Device ST Micro Freescale Hitachi Bosch 등 약15개 이상의글로벌기업이경쟁하고있으며 가격 정밀도 크기 등이 주요경쟁요소임

인텔 코닝 하니웰 제록스 등의 업체에서는 lsquoMEMS Industry Grouprsquo을 신설하는 등

시장성을 높이 평가하고 있으며 Nova Sensor Motorola Delphi 등의 업체에서 MEMS

기술을이용한센서를생산 판매중

회사명 국가 설립연도 관련동향

프랑스

이탈리아1987

bull2014년MEMS 시장매출 3위

bull애플아이패드에어와 HTC원에MEMS마이크공급

bull최근차량용가속도센서(AIS3624DQ) 출시

독일 1886

bull2014년MEMS 시장매출 1위

bull주력시장은차량용MEMS 센서임

bull애플아이폰 5S 5C아이패드에어가속도센서공급

bull최근 가속도 및 자이로스코프를 통합한 6축 센서를 양산 소니 삼성

전자 HTC에 공급하고있음

미국 2003

bull애플아이폰 6 시리즈에모션센서공급

bull2013년아나로그디바이스(ADI)의 MEMS 마이크사업 인수

bull2013년한국에디자인 RampD센터설립

bull자이로스코프 센서를 활용해 관련 애플리케이션과 기기의 개발을 돕

는 모션앱스라는소프트웨어플랫폼개발

미국 1993

bull2012년 모바일 디바이스 부문 3축 가속도계 MEMS센서 시장 점유

율 2위

bullMicro-Amp Magnetic Gyro(KMX61G)가 2013 센서 엑스포 amp 컨

퍼런스에서 2013년최우수혁신상수상

미국 1954 bullMEMS마이크로폰센서의시장 선도기업

[ 국외중요 기업 동향 ]

기술개발테마 현황분석

370

국내센서산업의경우삼성전자등 일부대기업을제외하고는대부분의기업이영세함

상당수의기업이수입된센서를기반으로제품의후가공 조립 패키징에의한모듈생산 중

회사명 국가 설립연도 관련동향

한국 2001

bull항법센서 전문기업으로 로봇청소기와 자동차 내비게이션 등 민수용

항법 시장에진출

bull국산 무인기(드론)와 유도탄 개발에 자체 개발한 군수용 항법센서와

시스템적용을목표로기술 개발진행중

bull군수 분야 국산화가 필요한 MEMS(자이로 가속도계 압력센서)와 관

성측정장치(IMU) 개발에역량을집중

한국 2005bull삼성전기에서분사한MEMS 관성센서전문업체

bull유도무기항법및탐색기안정화용자이로 가속도계개발생산

한국 1998bullMEMS 블로메타타입적외선센서개발

bull방산업체로민수 수출 방산용적외선센서 양산

한국 1997

bull국내산업용센서 제어기기부문 1위기업

bull근접센서 포토센서 광화이버센서 압력센서를 포함한 다양한 센서를

제공

한국 1982bull산업용자동제어시스템및전기 전자제품수입제조 판매업체

bull기술제휴를통해타이머 근접센서등을 국산화하고있음

한국 2006bullAPS TPS SLS 등 자동차용변위센서개발및공급

bull자율주행자동차대응을위한 IR 센서 및 카메라기술 개발중

한국 2010 bull국내유일의스마트폰용나노분광센서개발

한국 2005 bull스마트폰 헤드셋 이어폰용마이크로폰센서 개발및양산

한국 2001 bull스마트폰용광입력장치및지문인식기술보유

한국 2010 bull2015년세계 최초로스마트폰용 3D 터치칩개발

[ 국내 중요기업 동향 ]

반도체센서

371

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

반도체 센서 기술의 주요 이슈는 센서와 시스템 기술을 하나로 융합할 수 있고 이를 소형화

다기능화 저전력화하는것이핵심목표임

패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서 SiP(System in Package)로 발전하여 패키지를층층이쌓는MCP(Multi-Chip Package)가등장

SoC (System-on-a-Chip) 형태의 MEMS와 CMOS를 직접 집적하는 iMEMS가 등장할 것이며나노 기술이접목되면서소형화및 멀티 센서로진행될것으로전망

스마트폰응용분야

스마트폰은 기존 가속도나 각속도 지자기 오토포커스 지능 인식 센서 등이 이미 탑재됐으며스마트폰으로 직접 영상을 쏘는 피코 프로젝터(Pico Projector) 헬스케어 기능을 위한 바이오

케미컬 자외선을측정하는 UV 센서 홍체 인식 센서등이 탑재

향후 에너지저장이나적외선(IR) 센서 라이다(LIDAR) 등이 탑재될전망

자동차분야

가속도와각속도등의관성 센서와압력 센서 IR 센서 RF 센서가다양하게탑재됨

[센서의첨단화가미래산업의스마트화견인]

기술개발테마 현황분석

372

나 특허동향분석

반도체센서특허상 주요기술

주요기술

반도체 센서는 Photo Diode 집광 기술분야로는 집광 방식에 따라 마이크로 렌즈 집광 기술광도전막 집광 기술 후면조사 집광 기술 공유형 집광 기술로 구분되고 신호 처리 기술은 반도체

센서 암전류 제거 기술 반도체 센서 고정패턴잡음(FPN) 제거 기술 반도체 센서 기타 잡음 제거

기술로 분류되며 센서 기기 기술은 반도체 센서 컬러필터 기술 전기화학적 바이오센서 기술로

구분됨

분류 요소기술 설명

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈집광 기술

컬러필터상에 마이크로렌즈(microlens)를 형성하여광감지부

이외의영역으로입사하는빛의경로를바꿔서광감지부로

모아줌으로광감도를높여주는집광기술

광도전막집광기술마이크로렌즈없이화소의전체면적이수광부가되도록하는

방식의집광 기술

후면조사집광기술

화소위에배치되어있는 금속배선의방해로인하여

외부로부터입사된빛이 포토다이오드에충분히집광되지

못하는현상을해결하기위한포토다이오드를빛이입사하는

방향에가능한한가까이배치하는배면조사(Back Side

Illumination BSI) 방식의집광 기술

공유형집광기술

4개의화소에있어서각각트랜스퍼게이트만별도로가지며

나머지 3개의트랜지스터는공유함으로수광 면적을넓히는

집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술누수전류가주원인으로빛의축적시간 동안꾸준하게포토

다이오드에축적되는암전류를제거하는잡음제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거

기술

공정상의불균질성으로인해획득된영상에나타난

얼룩(FPN)을 제거하는기술

반도체센서기타 잡음제거기술

인접픽셀간커플링노이즈 이미지데이터의샘플링과

관련되는 kTC 잡음 이미지신호를증포하기위해사용되는

회로와관련되는 1f 잡음 이미지센서의출력을시간적으로

변화하는랜덤노이즈 이미지센서의픽셀 출력에서픽셀

리셋에기인한리셋노이즈등을제거하는기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

각화소에필요한파장의빛만통과시켜이를 포토다이오드에

입사시킨신호를조합해서컬러영상을만드는것으로

포토다이오드위에 적층되는유기물질등으로구성된컬러필터

관련기술

전기화학적바이오센서기술바이오신호를획득전송및분석하는기술로전기화학적인

신호를종합적으로처리할수있는 기술

반도체센서

373

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체센서의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

16 7 10 1 34광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술

16 60 24 11 111반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

전기화학적바이오센서기술 9 11 10 2 32

합계 41 78 44 14 177

국가별 요소기술별 특허동향에서 Photo Diode 집광 기술분야는 한국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

신호 처리 기술분야은 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

센서 기기 기술분야도 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은 출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈 집광기술

디비하이텍

SEMICONDUCTOR

ENERGY

RENESAS

ELECTRONICS

대기업중심

디비하이텍 삼성전자

경북대학교 연세대학교등

광도전막집광기술

후면조사집광기술

공유형집광 기술

신호

처리

반도체센서 암전류제거 기술

Mitsubish Electric

DENSO

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

대기업중심

디비하이텍 Mitsubish

Electric 오스테오시스

전자부품연구원

한국전자통신연구원등

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거

기술

반도체센서 기타잡음제거 기술

센서

기기

반도체센서 컬러필터기술

삼성전자

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

디비하이텍

대기업중심

삼성전자 디비하이텍

한국전자통신연구원등전기화학적바이오센서기술

기술개발테마 현황분석

374

Photo Diode 집광기술분야주요출원인동향

Photo Diode 집광 기술분야는 디비하이텍이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는SEMICONDUCTOR ENERGY RENESAS ELECTRONICS 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국

회사들이주류를이루고있는 것으로나타남

신호처리기술분야주요출원인동향

신호 처리 기술분야는 Mitsubish Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는DENSO TAIWAN SEMICONDUCTOR 등이 많은 특허를보유하고 있는등 일본 회사들이주류를

이루고있는것으로나타남

센서기기기술분야주요출원인동향

센서 기기 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 TAIWANSEMICONDUCTOR 디비하이텍 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국국 회사들이 주류를

이루고있는것으로나타남

반도체센서분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 센서 분야의 주요 경쟁기술은 신호 처리 기술이고 상대적인 공백기술은 Photo Diode

집광기술과센서기기기술로나타남

반도체 센서 분야에서 가장 경쟁이 치열한 분야는 신호 처리 기술이고 센서 기기 기술 분야가상대적으로출원이가장 활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

Photo Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

전기화학적바이오센서기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체센서

375

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 글로벌 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이

추진되고있는것으로나타남

경쟁이 치열한 신호처리 기술분야는 대기업을 중심으로 디비하이텍 Mitsubish Electric오스테오시스 등에서 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의 픽셀을 더하거나

평균하여 센싱 감도를 향상시키기 위한 고정 패턴 잡음 제거 기술 저조도 환경 하에서 향상된

품질의이미지를출력할수 있는 잡음제거 기술 등을연구개발하고있음

상대적으로 경쟁이 덜 치열한 Photo Diode 집광 기술분야도 대기업을 중심으로 디비하이텍삼성전자 등에서 마이크로 렌즈 위치 상관없이 입사광 각도 일정 유지하기 위한 포토레지스트 패턴

구현 기술 3차원 구조의 다결정 화합물 반도체 이미지센서용 포토다이오드 기술 반도체 센서용

저항 및 커패시터구조기술등이 연구개발되고있는것으로나타남

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

Photo Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

sect 마이크로 렌즈 위치 상관없이 입사광 각도 일정 유지

하기위한포토레지스트패턴구현기술

sect 3차원 구조의 다결정 화합물 반도체 이미지센서용 포

토다이오드기술

sect 반도체센서용저항및커패시터구조기술

광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술 sect 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의

픽셀을 더하거나 평균하여 센싱 감도를 향상시키기

위한고정패턴잡음제거기술

sect 저조도 환경 하에서 향상된 품질의 이미지를 출력할

수있는잡음제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN)

제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술 sect 산화물 반도체 나노섬유 기반 전기화학 바이오센서

기술

sect 실리콘나노선기반바이오센서기술

sect 산화실리콘및그래핀기반바이오센서기술전기화학적바이오센서기술

기술개발테마 현황분석

376

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체센서분야의상대적인공백기술분야는센서기기관련기술로나타남

반도체센서분야는광센서 온도센서 압력센서바이오센서등매우다양한분야에유용하게 사용될 수있음

반도체 센서는 최종 제품은 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 바이오 센서 분야 등에서 핵심 부품 공정 소재 등을 연구개발한다면시장진입이가능한분야라고판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 센서 기기 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 Photo Diode 집광 기술은 경북대학교 연세대학교 등과 신호 처리 기술은 전자부품연구원한국전자통신연구원 등과 센서 기기 기술은 한국전자통신연구원 등과 기술도입 또는 공동으로

연구개발을추진하는것을우선적으로고려해볼 수 있을것으로판단됨

반도체센서

377

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

전자부품연구원(센터장이대성 차철웅박사)

스마트센서연구센터를 설립해 나노MEMS기반 스마트센서 차세대 입력디바이스 및 내츄럴 UIUX집적광학센서 및 소자 환경바이오센서 및 소자 무선전력 등 자립형 디바이스 기술 스마트센서

응용시스템을개발중

센서산업고도화를위한첨단센서육성사업을통한센서 기업 지원과제수행 이미지센서 압력센서 홀센서의테스트인터페이스기술 표준평가기술개발

UNIST 스마트센서연구센터(센터장김재준교수)

센서인터페이스 스마트센서소자및 소재 웨어러블스마트센서등 3개 분야를융합 연구 자동차 모바일 산업방재등분야별로특화된사업중심의기술개발

나노종합기술원 (나노구조기술개발부김희연부장)

나노종합기술원이보유하고있는 CMOS와MEMS 기술을이용한센서 플랫폼구축사업 국내유일의MEMS 센서 공정지원 (8인치 웨이퍼) CMOSMEMS 일괄공정기술개발 WLP (Wafer level Package) 3D flexible package 유연소자개발등센서구현기술연구

한국표준과학연구원 (강상우센터장)

반도체공정용온도센서 압력센서 열전소자원천기술개발 측정설계및 성능검증기술확보 플라즈마식각및 증착 모니터링센서개발 및 교정기개발

한국전자통신연구원 (융합부품본부이진호본부장 이강복실장)

IT 융합관련반도체센서 개발 반도체공정을이용한광센서 방사선센서 고입자센서기술개발

한국광기술원 (노병섭센터장)

광센서용광원출력기술 평가기술 평가 데이터베이스구축기술개발

기술개발테마 현황분석

378

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

센서산업고도화전문기술개발(산업통상자원부)- 주력산업 및 차세대 신성장 산업의 경쟁력 강화를 위해 국내 일반센서 중심의 산업구조를 첨단센서

중심으로고도화

- 산업기술 경쟁력 강화를 위해 산middot학middot연이 공동활용할 수 있는 핵심 산업기술 분야의 장비middot시설

조성을지원

- 부품무역및제조창업기반구축 특수목적형자동차튜닝 클러스터 스마트제조혁신기반구축

- 주력신성장산업의 첨단센서 제품에 공통으로 적용되는 핵심센서 원천기술 개발 및 센서산업

생태계조성을위한 RampBD 협력네트워크구축

민관합동스마트공장추진단- 보급사업을 통해 2015년 말까지 1240 개의 스마트팩토리 구축을 지원했고 2020년까지 전체

중소제조기업의 13에 해당하는 1만 개의 스마트팩토리를보급한다는계획

- 추진단이 진행하는 사업은 크게 세 가지로 보급 및 확산사업 지원 사업 RampD 지원 사업 표준진단

서비스로이루어져있음

- 스마트공장 RampD 로드맵을 수립해 설계 자동화 품질 고도화 SW 통합운영 개방형 산업 IoT

플랫폼등 스마트공장보급과연계한 6대 RampD 과제를진행

- 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발 자발적진단 지원

제조업혁신 30 전략 실행대책(관계부처합동)- 생산 현장의스마트화를통해획기적인생산성middot경쟁력제고

- 개인맞춤형 유연생산을 위한 스마트공장 고도화와 융합신제품 생산에 필요한 8대 스마트 제조기술

개발추진

- 스마트공장 자동화 설비 지능형로봇 자율 공정 시스템 등에 복합센서 연결 및 데이터 수집middot제어

등에 활용

- 출연연장비활용middot공동연구확대

K-ICT 스마트디바이스육성방안(과학기술정보통신부 산업통상자원부)- 제조업혁신 30전략실행대책의후속조치

- 성장성middot경쟁력 등을 고려해 10대 스마트 디바이스 부품middot모듈기술 및 스마트 센서 핵심 성능 구현을

위한 공정middot회로설계기술개발

- 스마트 디바이스 제품 개발middot제작middot테스트를 위한 단계별 맞춤형 지원 및 공통 시설middot장비 등 제작

지원 환경구축

- 투자유치middot마케팅진행 및 해외시장진출지원

- 스마트 디바이스 분야의 석middot박사급 전문인력 양성 및 디바이스 제작 프로그램 개발middot보급 등

저변확대

IoT 서비스적용스마트센서사업 품목 도출(과학기술정보통신부)- IoT센서 ROIC 등 2개분야로각 과제당 30~40억5년(3+2년) 지원

- 나노인프라연계 2015년 45억 확정

반도체센서

379

중소기업대상시설및 장비지원

연구장비공동활용지원사업(전자부품연구원)- 전자부품연구원이 보유한 연구장비의 중소기업 공동활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고 및

중소기업기술경쟁력향상기반과이용요금을절약함

점단센서산업화지원센터기업지원사업(전자부품연구원)- 센서관련기업의단기 수시 기술개발을요구받아컨소시엄내개별기관이개발지원

- 산업현장에서발생하는기술애로사항의해소지원

DC전기전자기기성능평가및기술지원서비스(전자부품연구원)- 전자부품연구원의산업혁신인프라및성능평가 시험 인증전문인력활용

- DC전기전자관련기업의경쟁력고취와고부가가치글로벌제품개발및 기술력재고

광주에너지변환 저장용소재부품사업역량강화를위한일반기술지원사업(전자부품연구원)- 경제협력권산업육성사업비RampD사업 광주지역에너지연관기업대상

- 산업현장에서발생하는기술애로사항의해소지원

경제협력권산업육성사업(KAIST부설나노종합기술원)- 대전에본사 공장 연구소가있는광전자융합산업관련제품생산기업

- 시제품제작 기술지도 신뢰성향상 제품고급화 특허컨설팅지원

연구장비공동활용지원사업(KAIST부설 나노종합기술원)- 나노종합기술원이보유한연구장비를활용할경우 이용금액의 60~70를정부에서지원

시제품제작을위한 시설및제작장비공동활용(K-ICT 디바이스랩)- 지역 인프라와 K-ICT 디바이스랩의장비와시설현황을공유하고연계활용 추진

- 旣 구축된 시제품 제작 지원시설을 연계middot활용 및 웨어러블 특화 장비(유연소재 3D프린터 등) 추가

구축을통해 웨어러블특화시제품제작

첨단스마트센서거점센터구축사업((재)경북IT융합산업기술원)- 경북지역내중소기업중스마트센서기업및 업종다각화희망기업대상

- 스마트센서관련제품개발및 조기상품화를위한시제품설계 지원

- 회로설계 전자기파간섭해석 소비전력해석 SW 지원

- 수혜기업기업부담금없음

중소기업전용연구시설(Rental Lab) 제공(한국생산기술연구원)- 공동연구수행및 장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공

- 연구원인프라(인력 장비등)를 활용한근접 지원

- 지원내용은크게시설지원 장비지원 기술및공동연구지원으로구성되어있음

공통서비스인프라구축middot운영 사업(한국전자통신연구원)- 정보통신 중소기업이 RampD 및 상용화 제품 개발에 필요한 애로기술 지원 시험 측정장비 지원 및

고주파시험시설을활용한시험지원등에대한 통합기술을지원

기술개발테마 현황분석

380

- 시험지원은 고주파 부품 모듈 등의 고주파 특성 PIMD 신뢰성 시험지원 및 민간 시험시설 공동

활용을통한 민간시험시설을지원

- 장비지원은고가의시험middot측정장비를 IT 중소기업에게임대

연구장비공동이용클러스터사업(중소벤처기업부)- 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수 있도록지원

경기도나노공동연구플랫폼지원사업(한국나노기술원)- 경기도내 15개 기업을선정 나노기술개발을위해장비지원

반도체센서

381

나 연구개발인력

기관 성명 직급

전자부품연구원 이대성 선임연구원

전자부품연구원 차철웅 선임연구원

전자부품연구원 신규식 책임연구원

전자부품연구원 장진모 책임연구원

전자부품연구원 박승철 수석연구원

전자부품연구원 김지철 선임연구원

전자부품연구원 홍유찬 선임연구원

전자부품연구원 이성규 책임연구원

나노종합기술원 김희연 책임연구원

나노종합기술원 강일석 선임연구원

나노종합기술원 이종권 선임연구원

나노종합기술원 윤석오 선임연구원

나노종합기술원 양충모 선임연구원

나노종합기술원 임성규 책임연구원

나노종합기술원 박재홍 선임연구원

나노종합기술원 박종철 선임연구원

나노종합기술원 이석재 책임연구원

나노종합기술원 이문근 선임연구원

나노종합기술원 이태재 선임연구원

나노종합기술원 이경균 선임연구원

한국광기술원 노병섭 책임연구원

한국광기술원 김영호 선임연구원

표준과학연구원 강상우 책임연구원

표준과학연구원 김태완 선임연구원

표준과학연구원 이효창 선임연구원

한국전자통신연구원 이강복 수석연구원

한국전자통신연구원 정주연 수석연구원

한국전자통신연구원 정영도 책임연구원

한국전자통신연구원 손경준 책임연구원

한국전자통신연구원 김영우 책임연구원

한국전자통신연구원 곽봉섭 연구원

한국전자통신연구원 권순근 연구원

한국기계연구원 허신 수석연구원

한국기계연구원 김동훈 책임연구원

한국기계연구원 박철훈 책임연구원

[ 반도체센서 분야주요 연구인력현황 ]

기술개발테마 현황분석

382

다 기술이전가능기술

반도체 센서의 요소기술은 반도체 공정 MEMS 센서 웨이퍼레벨 패키지 Flexible hybrid

기술 웨이퍼형공정진단센서시스템등이있음

기술이전이 가능한 기관은 나노종합기술원 한국표준과학연구원 한국전자통신연구원

전자부품연구원이있음

분류 세부내용

기술명 bull정전감도향상보호막을가진정전방식지문센서의제작기술

기술개요

bull본 기술은 정전방식의 지문센서에 관한 기술로써 특히 mutual 방식 혹은

self 방식의 지문센서 방식에 무관하게 지문이 센싱 전극 상판에 형성된

보호막에 닿을 때 발생하는 정전용량의 변화량의 크기를 높임으로써

지문센서 소자의 신호 읽음에 있어 그 민감도를 높여서 지문인식의

정확도를 높일 수 있는 지문센서 센싱 전극상에 형성하는 보호막 기술에

관한것임

기술이전목적 및

필요성

bull지문센서는 IoT 시대에 필요하는 수많은 소자 사용에 있어서 본인 인증이

매우 간단한 대표적인 소자임 향후에는 모든 기기의 사용 시 본인 인증을

요구할 것으로 판단되므로 관련 소자의 성능 향상은 매우 중요한 기술로

판단됨 본 기술은 다양한 구조의 플렉시블 지문센서에 까지도 적용

가능하여초연결시대의보안에매우필요한기술로판단됨

bull정전방식 지문센서의 맨 상부 레이어의 경우 지문의 물리적 접촉으로부터

소자를 보호하여 소자 내구성을 높이면서도 높은 정전 감도로

지문인식도를 높여야 함 특히 곧 도래할 유연전자시대의 보안용

지문센서의경우유연성까지확보해야함

bull본 기술은 정전 감도 향상 보호막을 가진 정전방식 지문센서의 제작과

관련된기술을제시함

기술의특징및장점

bull본 기술은 최상부에 배치되는 정전감도 향상 보호막을 단차도포율(step

coverage)이 우수한 ALD(atomic layer deposition) 방법으로 형성할

경우 전극간의 공간을 메워주고 매우 얇은 박막을 형성하여도(예를 들어

알루미나의 경우 30 nm) 전기적 리키지(leakage) 특성이 적어 절연

특성이그어떠한증착법보다우수하고 전기적크로스토킹(cross talking)

영향이 확연히 줄어 정전 센싱 시 노이즈를 방지하고 인식율이 현저하게

개선됨

bullALD로 증착할경우 전기적 리키지특성이 우수하여얇은 박막을 사용해도

되고 이로 인하여 터치 센서의 센싱 전극 상의 전체 정전용량이 커지는

유리한효과도있음

bull정전감도 향상 보호막이 얇아지면 전체소자 시스템이 얇아지므로 휘는

반경도커져다양한용도로사용가능하다는장점을가질수있음

기술성숙도(TRL) bull단계 7

[ 정전 감도 향상보호막을가진정전방식지문센서의제작기술 ]

반도체센서

383

활용방안및기대성과

bull본 기술은 플렉시블 지문센서의 내구성을 높이면서도 인식도를 높일 수

있으므로 단순히 휴대폰 모바일 기기뿐만이 아니라 본인 인증이 필요한

모든 제품 예를 들어 신용 카드 의약품 복용 기타 중요 물건의 개폐

확인등을필요로하는모든물건에확대적용이가능함

bull디스플레이(베젤리스 포함) 및 모바일 보안 시장(핀테크) 등의 거대 시장이

주요시장으로시장성이충분함

기술이전내용및범위bull특허명세서

bull정전방식지문센서상에하드코팅막형성노하우기술제공

관련지적재산권

bull특허 정전감도향상보호막을가진정전방식지문센서

(출원번호 10-2016-0179290)

bull정전방식지문센서상에하드코팅막형성노하우기술문서

기술

이전

조건

실시권

허용범위bull비독점적통상실시권

계약기간 bull계약체결일로부터 5년간

기술료조건

(부가세별도)

경상기술료

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)50000 100000 200000

매출정률

사용료()3 25 2

기술전수교육 bull12개월 필요경비지급

기타특기사항 bull소요경비일체부담하에시제품제작지원

세부

문의

기술관련

bull기술개발발표당시

bull나노구조개발팀강일석

042-366-1735

iskangnnfcrekr

bull현재

bull나노구조개발팀강일석

042-366-1735

iskangnnfcrekr

계약관련

bull기술개발발표당시

bull전략정책팀이광연

042-366-2024

gyleennfcrekr

bull현재

bull전략정책팀이광연

042-366-2024

gyleennfcrekr

기술개발테마 현황분석

384

분류 세부내용

기술명bull실시간 반도체 공정 상태 진단을 위한 웨이퍼형 공정진단 센서 시스템

개발

기술개요

bull 반도체및 디스플레이제조 공정(플라즈마middot비플라즈마 증착 건middot습식 식각

세정 등) 내부 상태를 실시간으로 측정하고 그 결과를 공정 및 장비

최적화에활용하기위한진단센서시스템

bull웨이퍼형 공정진단 센서는 실공정에 직접적으로 침투하여 공정 내부의

온도상태진단하는장치를말함

bullOn-Wafer상에 다수 배치된 온도 측정 센서를 통해 반도체 공

정제어인자의 분포 및 시간에 따른 변화와 장소의 이동에 따른 변화값을

직접 분석할 수 있도록 자체 전원을 갖는 무선 웨이퍼 반도체공정

모니터링시스템

bull실공정시 제조가 진행 중인 웨이퍼와 함께 삽입되어 공정 내부의 온도와

플라즈마 상태를 실시간으로 측정할 수 있는 모듈이 결합되어 있는 상태

센싱시스템

bull공정상태 (온도) 진단의 신뢰성 확보를 위한 센서 자체교정이 가능한

기능을포함하고있는시스템

기술이전목적 및

필요성

bull 반도체 및 디스플레이 소자의 제조 기술 발전 속도가 공정장비의 발전

속도보다 빠르게 증가하고 있고 공정 상태를 실시간middot직접적으로 정교하게

측정이가능한공정진단기술니즈가점점커지고있으며 선택사항이아닌

필수사항이라는인식이높아지고있음

bull 20 nm 이하 급 반도체 소자의 집적도 향상 구현을 위하여 국내 주요

수요처에서 공정 수율 향상을 위한 보다 엄격한 공정 관리에 대한

필요성이급증함 특히실공정에서의위치별공정상태확인을통하여공정

이상 유무를 실시간으로 관리하고 이를 분석할 수 있는 지능형 장비 및

공정제어가가능한진보된공정진단센서를요구하고있음

bull 본 주요 핵심요소기술의 경우 대부분 미국 및 일본에 의존하고 있고

KLA-Tenkor 기업의 독점적 제품 공급에 따른 높은 가격이 형성 되어

있음 국내수요기업의보호를위하여기술차별성으로기존제품의한계를

극복한 차세대 센싱 제품을 통한 국산화로 경쟁력 확보 및 내수 시장

확대가반드시필요함

bull 반도체 및 디스플레이 장비 진단에 사용되는 무선 웨이퍼 센서 시스템에

필수적인 배터리가 실공정시 온도 변화에 취약하므로 높은 온도에서 활용

한계를 극복하기가 어려운 상황임 수요기업을 중심으로 배터리가 없는

웨이퍼센서시스템의필요성이지속적으로요구되어지고있는상황임

bull기존 광학기를활용한 간접적반도체공정 진단 센서 시스템은위치별차

이 측정과 측정 정확성에 한계가 있어 실공정에 영향을 주지 않는

범위에서실시간middot직접적공정진단센서시스템개발이요구되고있음

기술의특징및장점

bull 145 이상에서 온-웨이퍼 센서를 사용한 실시간 공정 온도 정량 분석

가능

bull 무선 통신기반 반도체 공정온도 실시간 모니터링이 가능한 온-웨이퍼

진단센서모듈

bull 실시간 플라즈마 상태의 불연속 현상을 실시간으로 모니터링 가능한

온-웨이퍼기술

[ 실시간반도체공정상태 진단을위한 웨이퍼형공정진단센서시스템개발 ]

반도체센서

385

분류 세부내용

bull온-웨이퍼센서측정능력평가를위한표준절차서확보

bull온-웨이퍼온도센서교정기술개발 (정확도 plusmn008 )

기술성숙도(TRL) bull단계 5

활용방안및기대성과

bull사용자편의성을위한서비스

bull차량용 시트등에 적용하여 사용자와 사용자의 상태에 따라 차량내의

다양한 환경조건들을 사용자에 최적화된 상태로 제어하는 서비스로써

최근에 고급 승용차내의 운전차 인식 시스템 혹은 특장차의 실내환경

제어등의용도로개발중

bull재난안전대응장비관리

bull일상적인 관리와 주기적인 교체가 필요한 재난대응 장비의 모니터링을

위하여 다중센서 모듕을 활용한 움직임 및 교체주기 파악등의 서비스에

활용가능

bull스마트홈및가전제품에적용

bull센서 허브 플랫폼을 활용하여 생체신호 모니터링이 가능하며 심전도 맥박

및 체온에 대한 모니터링을 통해 개인의 건강정보를 관리하는 제품에 응용

가능

bull착용형 IoT 디바이스에적용제품에적용

bull별도의 가속도 자이로센서등을 활용하여 개인의 움직임을 관찰하고

활동량을 모니터링하여 생활습관을 교정하고 운동량을 측정하는 착용형

디바이스제품에활용가능

bull대기환경실내오염등환경용 IoT 디바이스제품에적용

bullCo2 Co 및 수질센서등 다양한 환경센서들과 연계하여 실내외 환경 및

대기환경 모니터링을 통해 오염환경을 개선하고 피드백을 하는 환경관리용

IoT디바이스에활용가능

기술이전내용및범위

bull다층저항식다점온도측정센서

bull온도웨이퍼센서신뢰성검사장치기능

bull열전효과를이용한온도웨이퍼센서전력공급기능

bull온도웨이퍼센서저전력소모기능

관련지적재산권

bull특허 2건

1) 방열기능을갖는웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-2017-0148919)

2) 온도측정웨이퍼센서의교정장치및그방법

(출원번호 10-2017-0148920)

3) 다층저항식다점온도측정웨이퍼센서및그제조방법

기술개발테마 현황분석

386

분류 세부내용

(출원번호 10-2017-0044617)

4) 매립형온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-2017-0024524)

5) 열전효과를이용하는온-웨이퍼전력공급장치및그제조방법

(출원번호 10-2016-0136445)

6) 온도측정웨이퍼센서의신뢰성검사장치

(출원번호 10-2016-0070335)

7) 다층저항-열전식온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(등록번호 10-1746560)

6) 다층저항식다점온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-1746558)

기술

이전

조건

실시권

허용범위bull비독점적통상실시권

계약기간 bull계약체결일로부터 5년간

기술료조건

(부가세별도)

경상기술료

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)28000 57000 57000

매출정률

사용료()125 375 5

기술전수교육 bull1개월 12132 천원정(부가세별도)

기타특기사항 bull해당사항없음

세부

문의

기술관련

bull기술개발발표당시

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

bull현재

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

계약관련

bull기술개발발표당시

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

bull현재

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

반도체센서

387

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체센서 분야 키워드클러스터링 ]

기술개발테마 현황분석

388

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

sensor

image

sensor

4~5

1 A low-voltage complementary metal oxide semiconductor

image sensor using pulse-width-modulation scheme for

biomedical applications

2 A new approach to light up the application of semiconductor

nanomaterials for photoelectrochemical biosensors Using

self-operating photocathode as a highly selective enzyme

sensor

클러스터

02

semiconductor

sensor

bio

8

1 Contact angle and biocompatibility of sol-gel prepared TiO2

thin films for their use as semiconductor-based cell-viability

sensors

2 Bioinspired solar water splitting sensitized solar cells and

ultraviolet sensor based on semiconductor nanocrystal

antennagraphene nanoassemblies

클러스터

03

semiconductor

sensor

design

8

1 Design for optimized coupling of organic semiconductor laser

light into polymer waveguides for highly integrated

biophotonic sensors

2 Design of portable digital microscope by using

complementary-metal-oxide- semiconductor image sensor for

biomedical applications

클러스터

04

semiconductor

bio-sensor

biochip

8

1 Bacteria inside semiconductors as potential sensor elements

Biochip progress

2 Detection of charged proteins with a bio-sensor device using a

semiconductor-on-insulator structure

클러스터

05

semiconductor

biosensor8

1 Flexible NWs sensors in polymer metal oxide and

semiconductor materials for chemical and biological detection

2 High performance GdTixOy electrolyte-insulator-semiconductor

pH sensor and biosensor

클러스터

06

semiconductor

sensor

bio-imaging

5~6

1 Integrated bio-imaging sensor array with complementary

metal-oxide- semiconductor cascode source-drain follower

2 Kelvin probe force microscopy for characterizing doped

semiconductors for future sensor applications in nano- and

biotechnology

클러스터

07

semiconductor

sensor

biological

4~5

1 Label-free electrical detection of cardiac biomarker with

complementary metal-oxide semiconductor-compatible silicon

nanowire sensor arrays

2 Metal-insulator-gap-insulator-semiconductor structure for

biological sensors

클러스터

08

semiconductor

sensor

biochemical

7~8

1 Monolithic Integration of a Silicon Nanowire Field-Effect

Transistors Array on a Complementary Metal-Oxide

Semiconductor Chip for Biochemical Sensor Applications

2 Nanostructured semiconductor based biochemical sensors

클러스터

09

semiconductor

sensor

biodegradable

5~6

1 Enzymatically catalyzed degradation of biodegradable polymers

investigated by means of a semiconductor-based field-effect

sensor

2 Novel semiconductor materials for the development of

chemical sensors and biosensors A review

클러스터

10

semiconductor

sensor

organic

8

1 Organic Field-Effect Transistors VII and Organic Semiconductors

in Sensors and Bioelectronics

2 Organic semiconductors in organic thin-film transistor-based

chemical and biological sensors

[ 반도체센서분야 주요 키워드및 관련문헌 ]

반도체센서

389

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

인지형스마트

디바이스

생산공정서비스상황이치 인지용디바이스센서기술 특허논문클러스터링

자율교정을위한인지형스마트디바이스(영상)센서 기술특허논문클러스터링

전문가추천

스마트디바이스(영상)센서용내장형 OS기술특허논문클러스터링

전문가추천

이벤트처리 분석

수집데이터고속 필터링연관매칭기술특허논문클러스터링

전문가추천

메모리기반의비정형데이터고속 분석기술

특허논문클러스터링

전문가추천

센싱정보링크 이종센서변환 및 연결기술

특허논문클러스터링

특허논문클러스터링

Factory-Thing

자원관리소프트웨어정의 FCM제어기술

특허논문클러스터링

[ 반도체센서 분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

390

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을 고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

인지형스마트

디바이스

생산공정서비스상황이치인지용

디바이스센서기술

공정별상황과생산품의위치 상태를

인지하는기술 개발

자율교정을위한인지형스마트

디바이스(영상)센서기술비정형적상황에대한센싱 모니터링기술

스마트디바이스(영상)센서용내장형

OS기술다기능성스마트디바이스경량 OS기술

이벤트처리 분석

수집데이터고속필터링연관매칭기술 수집데이터분류 매칭기술 개발

메모리기반의비정형데이터고속분석

기술비정형데이터고속처리기술 개발

센싱정보링크 이종센서변환및연결기술 이종센서의정보변환및연결기술개발

Factory-Thing

자원관리소프트웨어정의 FCM제어기술 생산디바이스의유연성확보 기술개발

[ 반도체센서 분야 핵심요소기술 ]

반도체센서

391

나 반도체센서기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

392

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술기술요구사

항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

이벤트

처리 분석

수집데이터고속

필터링및연관매칭

기술

물리적

매칭률()

90

이상

95

이상

98

이상

수집데이터

분류 매칭

기술개발

메모리기반의

비정형데이터고속

분석 기술

데이터

분석률()

90

이상

95

이상

98

이상

비정형데이터

고속 처리기술

개발

센싱정보

링크

이종센서정보 변환

및 연결기술

연결

성공률()

95

이상

98

이상

이종센서의

정보변환및

연결기술개발

Factory-Th

ing

자원관리

소프트웨어정의

FCM 제어기술

FCM의

데이터처리

성공률()

95

이상

99

이상

생산

디바이스의

유연성확보

기술개발

인지형

스마트

디바이스

자율교정을위한

인지형스마트

디바이스(영상)센서

기술

동작교정

성공률()

95

이상

98

이상

비정형적

상황에대한

센싱모니터링

기술

생산공정

서비스상황위치

인지용

디바이스(영상)센서

기술

생산공정

상황 인지율

()

95

이상

98

이상

공정별상황과

생산품의위치

상태를

인지하는기술

개발

스마트

디바이스(영상)센서

용내장형 OS기술

OS완성율

()

90

이상

95

이상

99

이상

다기능성

스마트디바이스

경량 OS기술

[ 반도체센서 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체화학소재

반도체화학소재

정의및 범위

반도체 화학 소재는 반도체에서 사용되는 다양한 소재들을 일컬으며 전구체(Precursor)

화학적기계적연마(CMP)슬러리포토레지스트(Photoresist)등이있음

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화 개발사업rdquoldquo성능평가협력사업rdquo ldquo수급기업투자펀드사업rdquo등의상생협력프로그램을통해육성

산업통산자원부는 5대 신산업 선도 프로젝트를 우선 착수할 것으로 발표(lsquo17년 12월)하면서반도체middot디스플레이분야를그중하나의선도프로젝트로추진예정

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내반도체생산업체가세계시장선도

bull국내에조성된전방위적인건전한반도체산업생태계

bull소재합성을위한원천기술의부족

bull기술개발을위한산학연네트워크기반부족

bull기존기술의특허회피및기술력확보어려움

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull국산화요청에따른소재산업육성을위한정부투자

bull삼성전자 SK하이닉스의소모품국산화움직임활발

bull국내시장의규모로인한시장접근성우수

bull연구개발에필요한높은개발비용

bull해외선발주자들에의한높은진입장벽

bull중국대만등후발국가의자국업체전폭지원

중소기업의시장대응전략

소재개발부터중장기적로드맵을가지고체계적인접근구축 필요 원료다원화middot공정단순화middot품질보증체계구축을통한 국내글로벌반도체업체로의시장진입

핵심요소기술로드맵

반도체화학소재

397

1 개요

가 정의및 필요성

ALD 전구체

ALD(Atomic Layer Deposition) 전구체는 반도체 소재로 사용되는 유기금속화합물로

원자기상증착(ALD)에 사용되는 전구체이며 기질 표면에서의 화학적 흡착과 탈착과정을

이용하여 단원자 층의 두께 제어가 가능한 새로운 개념의 증착 방법으로 낮은 온도에서

단결정으로박막을성장시키며 원자층 제어가가능하다는특middot장점을보유한제품

ALD(Atomic Layer Deposition)는 원자층 증착법으로 ALD 금속이 포함된 원료와 반응

가스를교차하여주입함으로써박막을성장시키는프로세스

ALD의 기본원리는 AX와 BY라는 기체 형태의 물질을 원료로 이용하여 AB라는 고체 물질로

된 박막을 증착하고 부산물로 기체 형태의 XY를 생성하는 경우를 예로 들어 제조 순서에

따른 ALD 공정은다음과같음

AB

AX

BY

XY

가)

다)

라)

마)

나)

[ALD 공정단계]

이상과 같이 AX 공급 여분 제거 BY 주입 여분 제거 공정 각각을 일정 주기로 되풀이하여

원자층을 한층씩 쌓아서 원하는 두께와 조성의 박막을 제조하게 되며 여분의 가스를

제거하는데는주로아르곤(Ar) 등의불활성가스를흘려주는방법이이용

기술개발테마 현황분석

398

ALD는 증착과정에서 원료 공급 단계에서 원료의 공급이 충분하다면 박막의 성장 속도는

원료 공급 주기의 횟수에만 비례하기때문에 박막의 두께를 Aring(옹스트롬 Angstrom 1 Aring=1nm) 단위로정밀하게제어할수있어다음과같은장점을지님

단차피복성(step coverage 높이 차이가나는 부분들을균일하게증착하는특성)이 우수하여복잡한3차원구조도균일하게증착가능

박막의두께와조성을정밀하게조정가능 불순물이적고핀홀 등의결함이없는양질의박막제조가능 대면적을균일한속도로증착할수있어 지름 300mm 웨이퍼에적용가능

지금까지 반도체 소자 제조에 물리기상증착법인 PVD(Physical Vapor Deposition) 또는

화학기상증착법인 CVD(Chemical Vapor Desposition) 기술이 이용되었으나 이러한 기술은

선폭 90 nm(나노미터) 이하의초고집적소자제조에적용하는데한계가발생

반도체 소자의 초 미세화로 인한 얇은 증착 두께의 필요성 및 적층 소자 3차원 구조 소자

기술 필요 등이 크게 증가하여 ALD 공정의 비중이 크게 확대됨 특히 3D NAND의 48단

공정에서는 기존에 CVD를 사용했던 여러 공정들이 ALD로 대체되었으며 향후 64단 이후

공정은난이도가더욱증가해 ALD의비중이더 커질것으로전망됨

원자증착인 ALD의 경우 복잡한 형상의 3차원 구조에서도 뛰어난 균일도를 가지는 나노

두께의박막증착이가능하기때문에나노급반도체소자제조에필수적인증착기술

또한 플라스틱 기반을 가지고 있는 기판에 대해 우수한 도포성과 낮은 공정온도를 가지고

있어 Flexible Display에 실용화가능성을높이는데필요

다만 ALD 박막제조기술의 경우 공정시간이 길어 양산성이 낮다는 기술적 단점이 있어 이를

극복하기위한연속생산 ALD기술이최근연구중

최근 반도체 초미세화로 증착 두께가 얇아지고 있어 ALD 공정 적용 단계가 많아짐에 따라

ALD 전구체에대한기술적중요도가지속적으로확대

ALD 공정은 원자층 증착 기법으로 박막 내 불순물의 양을 줄일 수 있지만 사용되는

선구물이 유기 화합물로 구성되어 있기 때문에 완벽하게 오염을 줄이기는 어려움 이러한

박막에오염을최소화하기위해우수한특성의전구체를선택하는것이중요

적용되는 소자 또는 층에 따라서 하부막 손상 계면반응 확산 등을 방지하기 위하여 증착

온도가 낮은 공정이 요구되기도 하고 증착된 박막의 성질을 극대화하기 위하여 증착온도를

가능한 한 높인 공정이 요구되기도 함 이에 저온반응이 가능한 저온용 전구체 고온에서도

ALD 증착이가능한고온용전구체를선택적으로적용하여야함

반도체화학소재

399

또한 각각의 소자 및 다양한 적층 구조 박막에 필요한 소재의 다양성 요구가 증가함에 따라

이에 대응한 최적화된 전구체가 필요하여 전구체에 대한 기술적 중요도가 가파르게 확대되고

있음

ALD 전구체의이상적인조건은다음과같음

높은증기압(반응증착실내부로용이한원료 전달) 고순도화가용이할것 증착온도내에서열분해가일어나지않을것 넓은온도영역에서자기제한적특성유지 우수한박막조성 및 순도(탄소나산소 등의 오염을배제) 액체화합물 반응가스와의원활한반응성 반응성이없는부산물의생성과제거가용이할것 단차피복성확보

ALD 전구체는 위에서 열거한 다양한 조건을 만족하기 위한 화합물 디자인 및 합성 및 분석

기술 이에 필요한 유기 리간드 합성 기술이 필요함 이와 함께 실제 박막 증착 시 우수한

전구체인지를 확인하기 위한 증착테스트 및 이에 대한 결과 피드백을 통한 전구체 개량

등을 필요로 함 이렇듯 전구체의 화학 합성부터 증착 및 소자 공정까지 전반적인 공정을

통해야최적화된전구체를개발middot생산할수 있음

[ ALD 전구체개발 및 생산 Process ]

기술개발테마 현황분석

400

[ ALD 응용분야 ]

CMP 슬러리

화학적기계적연마(CMP) 슬러리란 반도체 표면을 화학적 또는 기계적 방법으로 연마하여

평탄화 하는 CMP공정에 사용되는 연마 재료로서 화학첨가물을 포함한 수용액과 미립자로

분산된연마입자로구성

CMP공정에는 CMP 패드 슬러리 컨디셔너로 이루어진 3가지의 소모품이 사용되며 이중직접적으로평탄화에관여하는소모품은패드와슬러리임

CMP 공정은 웨이퍼 표면을 기계적middot화학적인 방법을 이용하여 평탄화 하는 공정으로서

반도체 공정에서 발생하는 웨이퍼 표면의 요철을 감소 시켜 주어 공정 효율과 수율을 향상

시키는 공정으로 표면을 효율적으로 연마하기 위하여 연마 입자와 여러 종류의 화학

첨가제가포함되어있는슬러리가필수적

CMP 슬러리는 기계적연마를 담당하는연마 입자와화학적 반응을담당하며연마입자가 잘

분산되도록 해주는 분산제 산도 조절제 및 여러 가지 케미컬들의 혼합액으로 텅스텐막질

구리막질 등의 금속 막질 연마제로 SiO2 입자가 사용되고 있으며 일반적으로

실리콘옥사이드(SiO2) 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의절연박막에는 CeO2 입자가사용

현재가장많이사용되고있는것은 CeO2인 세리아슬러리로서전체시장에서가장큰 비중을차지

현재 반도체 선폭이 감소하고 고집적화 되면서 요구되는 슬러리 입자의 크기도 작아지고

있으며 금속 재료의 CMP 공정이 늘어남에 따라 이에 적합한 새로운 재료의 슬러리 개발

요구

CMP 공정이 평탄화 공정뿐만아니라 배선공정에까지사용됨에따라 소모품인슬러리의사용

량 역시점차증가되는추세

반도체화학소재

401

웨이퍼의 대구경화가 진행되면서 CMP 슬러리 특성에 따라 웨이퍼 위치에 따른 연마율의

차이 가 나타나는 바 Removal selectivity를 유지하면서 연마율 산포를 개선할 수 있는

새로운슬러리의개발이필요

또한 최근 반도체 재료로 새롭게 사용되는 물질이 늘어남에 따라서 산화막이 아닌 재료의

평탄화를위해서는화학반응을일으키는슬러리약액의조성이중요해지고있는실정

질화막 구리 텅스텐등의 비 산화막의 평탄화를 위해서는 연마입자가 작용을 할 수 있도록 막질을산화시켜주는슬러리약액의조성이매우 중요

최근 슬러리 제조업체들은 연마작용을 하는 슬러리 원액뿐만 아니라 점차적으로 다양한 막질

및 반도체 구조에 대응하기 위한 여러 종류의 첨가제 상품화를 시도하고 있음 특히 화학적

기계적 반응을 동시에 지니고 있는 첨가제는 학문적 원리에 근거한 원천기술이 중요하므로

대학에서도많은연구가진행중

포토레지스트

포토레지스트(Photoresist 감광약품)는 설계된 반도체 회로를 웨이퍼 위에 전사시킬 때 빛의

조사여부에 따라 달리 감응함으로서 미세회로 패턴을 형성할 수 있도록 하는 노광공정용

감광재료로반도체 Chip 및 TFT-LCD 등에사용

포토레지스트를 일정한 파장의 빛에 노출시키면 그 부위에 광화학 반응이 일어나

포토레지스트의 화학적 성질이 특정 용매에 대한 용해도가 급격하게 변화하여 빛을 받은

부분만 녹거나(Positive Photoresist) 빛을 받지 않은 부분만 녹아(Negative Photoresist)

조사된패턴을남게해주는화학재료

출처 산업통상자원부

[ 감광제의기능 ]

기술개발테마 현황분석

402

반도체용 포토레지스트는 여러 가지 성분이 녹아 있는 용액의 형태로 되어 있는데 이를

공정에 적용하기 위해서는 일정한 양의 용액을 실리콘 웨이퍼 위에

회전도포(Spin-coating)하여 수백 나노에서 수마이크론 단위의 얇은 필름을 형성 시킨 후

노광기로옮겨사용

포토레지스트의 기본 구성은 Resin(내식각성) Solvent(Covering) Sensitizer(광반응)

Additive(특성개선)로포토레지스트의각소재의역할은다음과같음

Resin(수지) 포토레지스트의주성분을이루는고분자화합물 감광제 빛을 받으면성질이변하는화합물 PAC Photo Active Compound (i-line Resist에 주로 사용) PAG Photo Acid Generator (화학증폭용 Resist에 주로 사용) 첨가제 성능 향상을위해 첨가 Solvent(용제) 액체 상태로유지하기위하여고형분을녹이는용제

포토레지스트의 일반적인 요구 특성은 소재가 빛에 대해 얼마나 민감한지 정도 노광부와

비노광부의용해성에대한차이 반도체의생산성과관련된 포토스피드 열적안정성 접착성

식각공정시저항성등이요구

포토레지스트는 리소그라피(Lithography-반도체 노광공정 기술) 공정에서 사용되는 감광성

수지이며반도체디바이스의미세화를가능케해주는재료

포토레지스트는반도체소자의미세화에의해사용되는광원의파장이점차로단파장으로변화중 광원에 따라 포토레지스트의 종류가 결정되며 점차로 투과도가 좋으며 식각 시 저항성 감도 및해상도가좋은포토레지스트에대한요구가증대

반도체화학소재

403

나 범위

(1) 제품분류관점

ALD 전구체

전구체는박막을증착하기위한화학증착공정용원료로증착을원하는주요원자를중심으로

기화특성을향상시키기위한리간드(Ligand)1)로결합되어있는구조

전구체를 구성하는 리간드는 반응성이 높고 금속원자와 결합력이 상대적으로 낮아 어떠한

반응기체와 만나더라도 완벽히 원하는 리간드로 교체가 이루어 질 수 있도록 아민류나

알킬류와 같은 리간드를 사용 이 외에도 원형알킬류(Cp) 알콕시류 아미딘류 등의 다양한

리간드를사용함

박막 증착에 사용되는 핵심원소는 실리콘(Si) 알루미늄(Al) 지르코늄(Zr) 루테늄(Ru) 니켈(Ni)티타늄(Ti) 코발트(Co) 텅스텐(W) 탄탈럼(Ta) 등 20가지가존재

전구체는 용도에 따라 확산방지막(Diffusion Barrier)용 전구체 전극(Electrode)용 전구체

하드마스크(Hardmask)용 전구체 Gap-Fill용 전구체 커패시터용 High-k 전구체

게이트(Gate) 산화막용 High-k 전구체등으로구분

확산방지막 전구체의 확산방지막은 금속배선 형성 시 금속원소나 타 불순물 원소가 절연막으로확산되어오염되는것을방지하기위한용도로사용되며 이를 위해 Ti(N) Ta(N) Ru 등이 사용

전극용 전구체의 전극용 소재는 전자를 보관하는 커패시터의 전극물질로 사용되는 경우가대부분이며 접촉저항이 낮은 금속재료가 필요하므로 TiN Ru Nb 등이 사용되고 TiN Ru 등

전극의금속재료가확산방지용재료와동일한경우 전극용전구체도혼용이가능

최근에는 반도체 소재로 금속을 배선 등에 사용하는 경우가 증가하여 이를 위해 W Co CuTa등의다양한금속전구체에대한경쟁이산업체에서시작되었음

하드마스크용 전구체의 하드마스크는 하드마스크용 박막의 경우 초창기에는 실리콘산화막과질화막을 사용했으나 최근에는 미세패턴 제작이 용이하고 식각내성이 우수한 비정질 탄소

박막(Amorphous Carbon Layer ACL)이사용

Gap-Fill용 전구체의 반도체 소자 간 간섭(Cross-Talk)을 막기 위해 절연막이 필요하며 실리콘산화막(SiO2) 실리콘나이트라이드(SiN) 등이 주로 사용

커패시터용 High-k 전구체 소자의 미세화로 커패시터를 3D로 제조해야 하는 경우 증착 특성이우수하고유전율이높은물질(HfO2 Al2O3 ZrO2 등)이 필요

다양한 소재의 ALD 공정을 위해 각 소재용 전구체에 해당하는 반응가스 역시 전구체와 함께고려해야할사항임

1) 착화합물에서중심금속 원자에전자쌍을제공하면서배위결합을형성하는원자나원자단

기술개발테마 현황분석

404

ALD 전구체로는아래표와같은전구체들이각용도에맞게사용되고있음

Si기반 전구체들의 특징은 산소 기반으로 분위기를 조성해 줄 경우 Oxide 막질(SiO2)과 같은절연막이되며 질소 분위기일경우 SiON이나 Si3N4와 같은질화막을형성

High-K 역시 기존 SiO2 대신 ZrO2나 HfO2를 사용하는 방식으로 최종적으로 ZrO2 막질을형성하기 위해서는 거대 원형 Penta 계열 리간드가 부착되어 있는 전구체가 사용되며

Zirconium계열전구체의경우산소 분위기에서최종적으로 ZrO2막이형성

대분류 중분류 세부제품

전구체

확산방지막전구체

Ru(EtCp)2 C16H22Ru Ti(N(CH3)2)4 (TDMAT) TiCl4

Ta(NC(CH3)3)(N(C2H5)2)3 (TBTDET)

Ta(NC(CH3)3)(N(CH3)(C2H5))3 (TBTEMT) 등

하드마스크(Hardmask)용전구체 C6H12 C3H6 C4H12Si C3H10Si 등

Gap-Fill용 전구체[SiH2-NH]n (polysilazane) H2Si(N(CH3)(C2H5)2)2

HSi(N(CH3)2)3 (TDMAS) Si(N(CH3)(C2H5))4 등

DPT용 전구체 Si2Cl6 (HCDS) H3Si(N(CH(CH3)2)2) (DIPAS) 등

커패시터및게이트용 High-k

전구체

Hf(N(CH3)(C2H5))4 (TEMAHf)Zr(N(CH3)(C2H5))4

(TEMAZr)

(CH3)3Al (TMA) CpZr(NEt2)3 CpHf(NEt2)3 등

금속용전구체WF6 WCl5 Ru(EtCp)2 C16H22Ru CpCo(CO)2

Cu(CH3COCHCN(C2H5)CH3)2 등

[ 적용기술에따른분류 ]

CMP 슬러리

CMP 공정에 사용 되는 슬러리를 제품 분류 관점에서 분류하면 절연 박막(dielectric)용

슬러리와전도박막(electric)박막용슬러리로분류

절연 박막에는 실리콘옥사이드(SiO2) 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의 박막이 있고 전도박막은대부분금속박막(Copper Tungsten titanium Aluminum등)이 사용

금속 박막의 경우 산화막이 금속보다 기계적 강도가 낮기 때문에 산화제를 사용해 표면을

산화시킨 뒤 연마제를 이용해 기계적으로 연마하는 방식을 사용함 이를 위해 과산화수소

질산철등과같은산화제가슬러리에포함

반도체화학소재

405

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

CMP

슬러리

절연박막

(dielectric)

용 슬러리

Oxide용

슬러리

bull SiO2 박막을효과적으로연마할수있는슬러리

bull수율확보를위한고성능고연마율기술확보필요

STI 공정용

슬러리

bull연마 입자 특성만으로는슬러리성능을유지할수 없어서추가적인첨

가제필요

bull SiO2 와 Si3N4 막사이의고선택비유지를위한첨가제확보필요

bull첨가제의정적 동적안정성확보필요

bull경계면단차생성방지기술확보

ILD 공정용

슬러리

bullGate또는금속막의절연체도포후평탄화진행

bullOver 또는 under polishing 방지기술필요

금속박막

(electric)용

슬러리

Cu슬러리

bull 효과적인 연마를 위한 oxidant inhibitor surfactant chelating

agent 등 다양한첨가제조성최적화기술필요

bull Corrosion방지를위한첨가제조성최적화필요

bullOrganic defect scratch 개선을위한슬러리성분최적화기술확보

W 슬러리

bull Plug(via) 또는 line용배선의금속 residue 제거

bull Erosion dishing EOE방지기술필요

bullW seam확장문제해결을위한첨가제확보필요

Barrier

금속 슬러리

bull금속 막과 실리콘옥사이드막 사이에존재하여두접합면이파괴되는

현상을방지

bull금속박막별적합한 barrier 소재선정기술필요

bull초미세박막의증착기술필요

[ 제품분류관점 기술범위 ]

포토레지스트

포토레지스트는 파장에 대응한 제품별로 KrF포토레지스트 ArF포토레지스트 이머전

ArF포토레지스트 EUV포토레지스트등으로분류

포토레지스트는 지금까지 미세화를 위한 노광 장치의 광원의 단파장화와 새로운 리소그라피

프로세스의 도입에 대응해 왔으며 현재 더블패터닝이나 EUV 노광이라는 차세대 리소그라피

기술에대응하는포토레지스트의개발도착실하게진행되고있음

노광 광원의 단파장화는 436 nm(g선) 365 nm(i선) 248 nm(KrF 엑시머 레이저) 193

nm(ArF 엑시머 레이저)로 진행되어 온 가운데 일반적으로 포토레지스트 같은 유기재료는

노광 파장이 짧아지면 광흡수가 크게 됨 그 결과 노광 시에 포토레지스트 중에 형성되는

광학상이 변형되는 바 이것을 피하기 위하여 노광 파장에 맞추어 베이스 수지를 개량하고

광흡수를억제해왔음

g선이나 i선의 세대에서는 베이스 수지에 노보락 수지를 사용했고 KrF 세대에서는 노광

파장에서의 노보락 수지의 광흡수가 크게 되기 때문에 이 파장에서의 광흡수가 작은

폴리히드로키시스틸렌(PHS)수지로 바꾸었음 이어서 ArF세대에서는 베이스 수지 중의 벤젠

고리의 노광 파장에서 광흡수가 크게 되어 벤젠고리를 포함하지 않는 아크릴 수지를

기술개발테마 현황분석

406

베이스로아다만탄등의환상화합물(지환식화합물)을측면사슬에붙여서에칭내성을높인

수지를사용하고있음

노광이 KrF 엑시머 레이저로 바뀌는 때에는 포토레지스트에 또 하나 큰 변경을 추가한 가운데

광강도의 저하에 대응하기 위하여 종래의 포토레지스트와 비교하여 고감도의 화학 증폭형

포토레지스트를 도입함 이 포토레지스트는 광산 발생제(PGA)로 부르는 감광제를 포함 빛을

흡수하면 감광제가 산을 발생하고 이 산이 촉매가 되어 베이크 공정에서 수지 측면 고리에

차례로 수산기가 생기고 포토레지스트가 알카리 현상액에 녹게 됨 하나의 산이 촉매 되어

복수의 수산기 생성 반응을 요구하기 때문에 포토레지스트의 고감도산과 고 콘트라스트화가

가능하게됨화학증폭형포토레지스트는ArF세대에서도계속채용되고있음

KrF 포토레지스트는현재사용되고있는포토레지스트중가장큰 비중을차지

이전에 사용하던 g-line 또는 i-line 용 포토레지스트에 비해서 변화된 광강도의 저하에 따른 손실을보완하기위하여감도가높은 화학증폭형레지스트를도입

KrF용 레지스트는 광산발생제(PAG Photoacid Generator)인 감광제를 포함하고 있기

때문에 빛의 흡수 시 산을 발생시키고 발생된 산이 촉매작용을 통하여 유기수지 표면에

수산기를발생시켜알칼리현상액에녹도록설계

하나의 산이 촉매작용을 통하여 다량의 수산기 생성반응을 유도하므로 KrF용 레지스트는 고감도 및고대조비를갖는공정이가능하게되어미세패턴화를지원가능

ArF 포토레지스트 공정은 패턴 미세화에 따라서 점차로 KrF 포토레지스트보다 비중이 커지고

있으며 특히 Immersion 포토레지스트는그중요도가더욱증대

DRAM 기준의 30 nm공정을 본격적으로 도입하고 있는 생산업체에서는 ArF Immersion에 대한수요가매우 큰 비중을차지

ArF 포토레지스트는 특히 제조공정중의 불순물 관리가 가장 중요한 부분이며 모든

제조공정은클린룸에서진행하며반드시수십 nm수준의필터로여과과정을거쳐서생산

미세 패턴화를 성공적으로 구현하기 위해서는 LWR(Line Width Roughness)를 억제해야 하며 그편차는 10 이내로조절

식각 시 공정마진을 확보하기 위해서 식각내성을 증가시킬 수 있는 조성의 변조를 동반하고 있으며패턴유지를 위해 도포두께가 점차로 감소되며 보다 넓은 식각공정도를 확보하기 위해서 하드 마스크

공정이도입

EUV용 포토레지스트는 삼성전자와 SK하이닉스의 주문에 의해 네덜란드의 ASML 사가 가장

먼저상용화장비를도입하므로조만간현실화될가능성이매우높은상황

EUV 포토레지스트를사용한노광공정은 20 nm 급 공정을위한 가장 적격한노광 공정으로판단

반도체화학소재

407

현재 1 nm급수준의광원으로는 EUV X-ray EB(Electron Beam) 등이 연구진행 중 포토레지스트는매우미세한패턴에사용되므로약액속의먼지나금속등의불순물을가급적

감소시켜야하므로제조에서불순물을혼입되지않도록원료 프로세스관리시행

대분류 중분류 세부제품

포토레지스트

KrF 포토레지스트 248 nm파장용레지스트

ArF 포토레지스트

(immersion 포함)193 nm파장용레지스트

EUV 포토레지스트 1 nm 급 파장용레지스트

[ 적용기술에따른분류 ]

(2) 공급망관점

ALD 전구체

원자층증착기술로가장많이증착하는물질은산화물 질화물 황화물등이며 금속원소같은

단일원소증착에도적용

원자층증착 공정은 나노스케일의 두께 제어가 가능하고 우수한 단차 도포성과 균일한

피복성을 지닌 박막을 성장시킬 수 있는 증착법으로서 차세대 메모리반도체 소자인 DRAM

Flash Memory RRAM및 PRAM에핵심증착기술로응용

대분류 중분류 세부제품및 분야

원자층증착 공정(ALD)전구체

원자층증착공정(ALD) 소재 산화물 질화물 황화물외

원자층증착

공정(ALD)전구체HCDS DIPAS High-k 등

원자층증착공정(ALD)

응용분야DRAM 플래시메모리 RRAM PRAM등

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

CMP 슬러리

현재 가장 많이 사용되던 세리아 슬러리의 경우 안정적인 상태로 50 nm 급의 입자 분포를

유지 할 수 있으나 금속 계열 CMP를 진행 하는 알칼리 또는 산성의 pH에서 안정적인 분산

상태유지어려움존재

실리카 입자의 경우 알칼리 또는 산성의 pH에서 안정적인 분산 상태를 유지 할 수 있으나

입자의 크기를 작게 만드는 것이 어려움 존재하는 바 이에 따라 작은 크기의 실리카 입자를

기술개발테마 현황분석

408

제조 하는 기술과 안정적인 분산 상태를 유지하는 기술이 요구되고 있으며 금속 CMP에

사용될수 있는새로운재료의개발또한요구되고있음

기존에 입자를 합성하는 방법으로 사용되던 고상법 액상법의 제조법을 개선시키는 연구와

새로운합성법인초입계법등이새롭게연구진행중

슬러리제조 후 CMP 공정에공급되기전까지슬러리의안정성을유지하고공정마진확보를

위한공급방식 유통방식이필요

또한 슬러리를 제조 한 후 슬러리의 안정성이 유지 되는지 여부의 모니터링과 유지 기간의

확보 제조 LOT간의편차최소화등의기술요구됨

구분 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Particle size (nm) 50 40 30 30 20 10 7

pH

Oxide ceria 5 ~ 7 중성

Oxide silica 10 이상의알칼리

metal silica 2이하의산또는 11 이상의알칼리

Defect size (nm) 35 30 25 20 15 8 5

[ 슬러리요구 조건 로드맵 ]

기술개발

테마공급망관점 세부기술

CMP

슬러리

입자합성기술고상법합성기술 액상법합성 기술 초입계법합성 기술 입자

형상 제어기술

제조장비기술입자합성재현성확보 대량양산장비 확보 제조 LOT당 제조

일관성확보

슬러리안정화기술 분산안정화기술 pH 안정화기술 공정마진 유지기술

슬러리가공기술 유체 고체제어 기술 화학약품제어기술 입자분산도유지기술

평가관리기술입자크기분포 측정기술 입자형상측정 기술 안정성모니터링

기술 슬러리물성 측정분석기술

[ 공급망관점 기술범위 ]

반도체화학소재

409

포토레지스트

포토레지스트의 공급망 관점에 따른 주요제품 분류는 크게 KrF 포토레지스트 ArF

포토레지스트 EUV포토레지스트로나뉘어짐

KrF 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 PFOSPFAS 미사용 High Aspect Ration 구현 열적안정성구비 GKR TDUR 등이있음

ArF 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 High Throughput 고해상도의 넓은 공정 윈도우GAR FAiRS TARF 등이 있음

EUV 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 고정밀 해상도 넓은 공정 윈도우 FEP FEN 등이있음

대분류 중분류 세부제품및기술

포토레지스트

KrF 포토레지스트PFOSPFAS 미사용 High Aspect Ration 구현

열적안정성구비 GKR TDUR

ArF 포토레지스트High Throughput 고해상도의넓은공정윈도우

GAR FAiRS TARF

EUV 포토레지스트 고정밀해상도 넓은공정 윈도우 FEP FEN

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

기술개발테마 현황분석

410

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

ALD 전구체

전구체는 개발이 어려운 소재로 진입 장벽이 높으나 납품이 개시될 경우 장기적으로 안정된

매출 발생 가능하고 고가의 소재로 상대적으로 대규모 설비가 필요하지 않아 수익성이 높은

품목

반도체박막재료부문으로반도체재료산업의경우대부분설비가동을위한소모성원재료로

구성되어있기때문에제조장비에비해산업경기영향을적게받음

전구체 산업은 합성 정제 충전이라는 프로세스로 진행되며 개발된 전구체의 경우

장비업체나소자업체의평가를받기전까지그특성을확인할수없음

ALD 전구체 제조업체의 핵심 경쟁력은 박막의 물성이 해당 공정에 적합하도록 메카니즘을

화학적으로 시뮬레이션하여 실제 공정장비에서 적용이 원활하도록 설계하는 것이며 또한

소재의 안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술뿐 아니라 소자 업체의 공정

변경에신속하게대응할수있는사후관리능력까지필요

메모리 소자 및 비메모리 소자인 로직 소자를 포함하는 반도체 소자 및 이를 제조하기 위한

소재부품과관련한기술들이집적된분야가반도체공정관련산업으로분류

전구체 관련 산업은 상기의 반도체 공정관련 산업 중 전체의 70 가량을 차지하고 있는 전공정산업에해당되고이중에서증착관련한산업은 15 내외를차지하고있는산업분류에해당

반도체 제조 공정은 광학계 및 증착 식각 과정을 거쳐 소자를 웨이퍼 상에 구현하는

전공정과제조된소자를조립하고검사하는후공정으로크게분류

전공정은 웨이퍼 상에 소자를 제조히는데 필요한 공정으로서 노광공정 식각(Etching)공정증착공정 열처리공정 이온주입공정 세정및건조공정등을포함

소형화 및 휴대성이 강화된 첨단 전자기기의 수요증가에 따른 반도체 소자의 미세화 요구로 전공정중 증착공정의비중이증가하는추세

2000년대부터 지속적으로 진행된 반도체 미세화로 인해 회로 구현의 난점 누설 전류의

발생 동작 속도 저하 등으로 최근에는 공정개선에 대한 기술적 한계에 부딪혀 미세화

진행속도가현저히줄어들었으며 그에따른박막재료의중요성이확대

반도체화학소재

411

CMP 슬러리

슬러리산업은 전방산업 보다는 후방 산업과의 연계가 더 두드러지는산업으로 후방산업인

반도체제조산업의요구조건에맞추어산업이변형되는경우가많음

슬러리 제조에는 화학적인 요소 (입자 합성기술 분산 안정제 입자 안정제 pH안정제 표면

보호제 산화제 등등)와 기계적인 요소 (입자 크기 분포 조절 입자 형상 조절 입자 밀링

기술등)가 동시에필요하므로복합적인기술을요하는산업

메모리 반도체 소자 뿐만 아니라 시스템 반도체 소자도 미세화 됨에 따라 CMP 공정의

요구치가 증대되면서 슬러리 성능 요구치 역시 높아졌고 이에 따라 높은 수준의 기술력을

요구

국내 반도체 생산 업체에서 원가 절감 및 기술 개발의 편의성을 위해 소모품의 국산화에

대한요구가증가하면서공동개발 기술교육등이진행중

기술적 요구 수준이 높고 제조 기술의 노하우가 많이 필요한 산업으로 신규 기업의 시장

진입이 어려운 편이며 시장 규모는 반도체 소모품 중 가장 크지만 성장률은 낮은 편에

속하여신규기업진입어려움존재

포토레지스트

반도체 제조 공정에서는 노광 공정이 매우 중요하며 공정 핵심 소재인 포토레지스트는 생산

원가에서차지하는비중도높아기술 산업적인중요도가높음

반도체 종류에 따라 차이는 있으나 메모리 반도체 생산 공정에서 원가 비중이 30 생산 시간은60 정도로매우 큰 비중을차지

반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련

공정이가능한광원의개발과함께포토레지스트도개발중

포토레지스트 시장의 주 공급자는 주로 산업 초기부터 시장에 참여해온 유기 감광재료

업체들로 편성되어 있으며 해당되는 업체로는 JSR TOK Dow Chemical Shinetsu

Sumitomo Chemical AZEM 등으로구성

메모리 반도체 분야는 삼성전자 SK하이닉스가 세계 시장점유율 70 이상을 차지하는 등

세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있기 때문에 포토레지스트 공급 업체들은 한국 시장을

중요하게생각

기술개발테마 현황분석

412

(2) 산업의구조

ALD 전구체

전방산업으로서 전구체의 주요 시장은 반도체 분야이나 디스플레이 태양전지재료 분야로

확대중

전방산업인 반도체 산업은 반도체 제조업체들의 미세화 전략에 따른 Bit Growth와 반도체

수요 가격 설비투자 등에 영향을 받는 가운데 최근 반도체 미세화공정화의 흐름과 3D

핀펫(FinFET) 등 신기술이도입되면서전구체사용량증가및 수요다양화추세

후방산업은전구체소재 원부재료 장비및부대설비로구성

원재료의대부분을미국 일본 유럽 중국 등 일부 주요 선진국으로부터수입에의존하고있어재고확보 등 리스크존재

후방산업 ADL 전구체 전방산업

전구소재소재 원부재료및

부대설비금속 또는유전체증착을위한 반응용물질

반도체 디스플레이

태양전지재료

[ ALD 전구체산업구조 ]

CMP슬러리

슬러리 산업은 전방 산업으로 나노입자 합성기술 화학첨가제 공급 산업 슬러리 원재료 공급

산업 등이 있고 후방 산업으로는 메모리 반도체 제조 시스템 반도체 제조 로직 소자 제조

등이존재

후방 산업인 반도체 제조 산업의 발전에 맞춰 동시에 기술 발전이 이루어져야 하며 다른

소모품 (패드 컨디셔너 등)와의 조합 및 최적화가 매우 중요하므로 동시에 연구되는 경우가

다수

후방 산업인 반도체 제조업체에서 장비 개발 기술 개발을 위해 슬러리 기술개발 업체로

기술자를 파견하거나 공동개발 기술이전 자금지원 등을 하는 경우가 많아 후방 산업과의

기술적연계가높음

전방 산업 중 세리아 슬러리 원재료 공급 산업은 대부분 중국에 의존하고 있어 수입

의존도가높은상태

반도체화학소재

413

전방산업 CMP 슬러리 후방산업

나노입자 합성기술

화학첨가제공급산업

슬러리원재료공급산업

절연박막용슬러리

금속박막용슬러리

메모리반도체

시스템반도체

로직소자

[ CMP 슬러리의산업구조 ]

포토레지스트

주요전방산업은반도체 디스플레이 LED이며이외에리드프레임의정밀가공에서도포토에칭

공정에중요하게사용되고있으며 다층인쇄회로기판(PCB)의정밀제조에서도사용

후방산업 포토레지스트 전방산업

원부재료 장비및설비KrF ArF amp ArF immersion 및

EUV 용 포토레지스트디스플레이 반도체 LED

[ 포토레지스트중심의산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

414

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 화학 소재의 세계시장 규모는 반도체 산업의 확장에 따라 연평균 10의 증가율을

보이며 2021년에는 185억달러의시장을형성할것으로전망

2015년 이후로 중국에서 국가 단위로 반도체 산업을 지원하게 되면서 중국 후발 업체들의

기술력이 급격하게 증가하고 있으며 투자금액 역시 큰 폭으로 증가하여 중국 업체들과의

경쟁이불가피한상황

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 11450 12550 13800 15240 16850 18535 100

자료 Techcet CA LLC 토러스투자증권 메르츠종금증권 리서치센터 반도체 중소기업기술로드맵(2015) SEMI(201507)

자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체화학 소재 세계시장규모및전망 ]

특히 반도체용 전구체 소재에서는 미세화 및 적층 소자 기술 양쪽 모두에서 증착 공정

Step이증가하면서시장성장세를견인전망

2015년 후지카메라에서 보고된 반도체용 전구체 및 특수가스 예상 시장규모 자료에서는

CVDALD기반에서 전극 배리어메탈 전구체와 Gap fill소재 및 고유전율 절연체등의 시장의

규모가점점증가할것으로내다보고있음

품목별로 세리아CMP슬러리와 함께 금속계 슬러리의 성장도 두드러지고 있는 가운데금속

박막으로는 텅스텐과 구리가 대표적이며 기존의 알루미늄 박막을 높은 전도도와 저손상을

앞세워대체하고있어텅스텐과구리박막용슬러리의사용량이증가

2000년대부터 진행되고 있는 반도체 공정 미세화에 따른 반도체 노광공정에서 ArF

포토레지스트 KrF 포토레지스트등의소요량이증가

반도체화학소재

415

(2) 국내시장

국내 반도체 화학 소재 시장규모는 2016년 8701억 가량으로 추산되며 연평균 성장률은

200로 국내 시장의 고성장을 유지하여 2020년에는 2조원 규모의 시장으로 성장할

것으로예상

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 8701 10227 12052 14235 16849 20218 20

자료 메르츠종금증권 리서치센터lt201304gt SEMI(201507) 반도체 중소기업기술로드맵(2015) 자료 바탕으로 전망치

추정

[ 반도체화학 소재국내 시장규모및 전망 ]

반도체 전구체는 반도체의 성능과 직결되기 때문에 반도체 공정 기술의 발전과 더불어

지속적인성장이가능한사업

국내 전구체 시장을 이끌고 있는 산업으로는 반도체 분야로 메모리 반도체 선두업체인

삼성전자와 SK하이닉스가 25 nm급 미세공정을 적용한 D램에서 23 nm급 및 21 nm급

D램으로 주력제품이 전환되었고 최근 18 nm D램 본격 양산을 시작했으며 낸드플래시는

20 nm급 미세 공정에 이은 16 nm급 미세공정과 3D NAND(Vertical 낸드플래시)를

적용한제품을생산중인바 메모리반도체분야에영향력증가전망

반도체 시장의호황이 지속되고 삼성전자와 SK하이닉스의D램 시장점유율이60-70에

달하고있어국내CMP슬러리시장이동반성장중

삼성전자의비메모리반도체투자확대로CMP슬러리수요가크게늘어날것으로예상

또한 최근 용도가 확장되고 있는 세리아 슬러리와 함께 반도체 제조사들의 구리배선공정

도입으로 인하여 연마용 슬러리 시장은 폭발적으로성장할 것으로 예상되며 특히 Cu 및 Cu

barrier 슬러리의경우는매년높은성장률을기록하며성장세를유지할 것으로전망

기술개발테마 현황분석

416

(3) 무역현황

반도체 화학 소재로 품목 단위의 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중

기타유무기화합물 조제점결제(주물의 주형용 또는 코어용의 것에 한한다) 따로 분류되지

아니하는 화학품과 화학공업이나 연관공업에 따른 조제품(천연물만의 혼합물을 포함한다)

포토레지스트 품목의 무역현황을 살펴보았으며 수출량에 비하여 수입량이 다소 큰 폭으로

감소하는추세

반도체 화학 소재의 수출현황은 lsquo12년 14억 4539만 달러에서 rsquo16년 14억 1282 달러로 조금감소하였으나 거의 그대로 유지하고 있으며 수입현황은 lsquo12년 32억 164만 달러에서 rsquo16년 22억

7836만달러로약 10억달러 정도 크게감소하였으나 여전히무역수지적자기조를지속

최근 5년(lsquo12-rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy06로 조금 감소하였고 수입금액은shy11로많이감소한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년부터 rsquo16년까지 shy038에서 shy023로 변화를 보이며 국내 기업의

수출량은크게변동이없는것으로나타났으나수입량이크게감소하였음

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 1445390 1090568 1179027 1427510 1412820 -06

수입금액 3201644 2977806 2728985 2629419 2278363 -11

무역수지 -1756254 -1887238 -1549958 -1201909 -865543 -

무역특화지수 -038 -046 -040 -030 -023 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체화학 소재관련 무역현황 ]

반도체화학소재

417

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

ALD 전구체

ALD(Atomic layer deposition 원자층 증착)는 반도체 및 디스플레이 소자 제조 시 물질을

원자 단위로 미세하게 증착시킬 때 사용되는 기술로 단차피복성(step coverage)이 우수하여

복잡한 3차원 구조를 균일하게 증착할 수 있고 박막의 두께와 조성을 정밀하게 조정할 수

있으며 불순물이적고핀홀등의결함이없는양질의박막제조가가능함

기존반도체 소자 제조에는 CVD(Chemical Vapor Deposition) PVD(Physical Vapor Deposition)기술이 이용되었으나 이러한 기존의 기술은 선폭 90 nm(나노미터 1 nm=1x10-9 m) 이하의

나노급초고집적소자제조에적용하기에는한계를보유

ALD(Atomic layer deposition) 공정은 대부분 400 이하의 낮은 온도에서 이루어지고 또한뛰어난 균일도와 나노 두께의 박막 증착이 가능하여 점차 증가하고 있는 복잡한 3차원 구조의

반도체및 나노급초고집적반도체소자의수요가증가함에따라그 중요도가상승중

ALD 전구체는 금속 금속산화물 및 질화물 등의 반도체 박막재료를 형성하는 ALD 공정에

사용되는 유기금속화합물 또는 무기화합물로 기질 표면에서의 화학적 흡탈착 과정을

이용하여단원자층의두께제어가가능하도록박막을형성함

ALD는 박막 형성에 필요한 원소를 번갈아 공급하여 기판 위에 한 원자층씩 흡착되도록 하는

기술로 지난 70년대 초 핀란드에서 세계 최초로 개발되어 70년대 말에는 미국에서도 관련

연구개발이진행

ALD는 80년대 초반에 대면적 전계발광 표시 소자(ELD electroluminiscent display) 제조에적용된 적이 있으나 실리콘 반도체 소자 제조에 적용하기 위한 기술을 연구하기 시작한 것은

우리나라가최초로 90년대중반부터 ALD 장비와공정 기술의연구가활발히진행 중

ALD 원천특허는 특허기간이 만료되어 공개기술로 전환된 상태이며 이 기술을 바탕으로1990년대부터 우리나라 기업들이 반도체 소자 제조에 ALD를 활용하는 방안에 대한 연구를 시작한

뒤현재는로열티를받고기술을수출하는 ALD 관련기술의선진국으로기술을선도

반도체 소자 제조장비와 공정은 미국이나 일본 등의 선진국에 비해 관련 연구가 늦어 원천기술보유가 쉽지 않았으나 ALD 공정 및 장비는 국내에서 최초로 반도체 소자 제조공정에 적용시키기

위한연구를시작하여현재상당 수준까지개발이진행

2000년대 초 특허출원의 약 70 이상을 내국인이 차지하고 있으며 우리나라가 기술개발의종주국 위치를 유지하면서 생산성이 증가된 장비가 개발되어 나노급 반도체 소자 개발 및 양산

경쟁에서다른나라의기업들보다우위를확보

기술개발테마 현황분석

418

한국 소자 업체의 세계 시장 점유율에 비해 반도체 제조 공정에 적용되는 ALD 전구체 등의

핵심소재의국산화율은아직 미국 유럽 일본등의소재강국에비하여뒤쳐져 있으나기존

기업에서 꾸준히 관련 연구를 진행하면서 점점 성장하고 있으며 최근에는 다수의 전구체

기업들이설립되었음

ALD 전구체는 반도체 소자에 필요한 다양한 소재를 형성하기 위해 필요하므로 매우 다양한

종류의 전구체가 필요함 특히 반도체 공정 미세화 등에 따라 새로운 ALD 전구체의

필요성이대두되고있음

확산방지막 및 전극용 전구체 하드마스크용 전구체 Gap-Fill용 전구체 DPTmiddotQPT용 전구체커패시터및 게이트용 High-k 전구체 금속용전구체등

ALD 전구체에 사용되는 적합한 리간드들의 설계 및 합성 기술 이를 이용한 ALD 전구체 개발기술이필수

안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술 소자 업체의 공정 변경에 신속하게 대응할 수있는 사후 관리능력 필요

ALD 전구체는 향후 ALD 공정이 적용될 반도체의 게이트 유전막 게이트 스페이서 커패시터 금속등에적용될것으로예상

번호 기술명 기술내용

1 게이트유전막

열산화막에의한게이트산화막대체분야

30 nm 이하의 공정에는 3Å 이하의 EOT(Equivalent oxide thickness)가 요구되나 기존

열산화막공정은두께감소로인한유전막의누설전류증가로더이상적용이어려움

따라서 높은 유전도를 갖는 Al2O3와 HfO2 유전막의 정밀제어가 가능한 ALD가 기존

공정을대체하고있음

2 게이트스페이서

반도체소자가고집적화가됨에따라게이트채널길이감소

길이 감소에 따라 게이트 특성도 감속하고 있는데 이를 저온에서 이온 주입층 확산을

방지해채널길이를일정하게유지할수있는ALD공정이많이적용되서사용중

3 커패시터

미래의 반도체 시장을 주도하기 위해서는 20 nm급 이하의 초집적화된 소자

제조공정기술의확보가매우중요

20 nm 이하 공정의 전극재료 유전재료를 증착하기 위해선 ALD 공정이 적극 활용될

것으로예상

4 금속

초고밀도 미세회 기술과 새로운 재료의 사용이 요구되는 30 nm 이하의 고집적 소자는

금속전극및게이트전극등의증착기술에관한중요성이증대

따라서 단차 피복성 문제로 기존의 주를 이루고 있었던 PVD 방법이나 CVD 방법이

문제가제기되고있고 ALD로변화를추진

출처최첨단반도체에서의ALD증착기술황철주

[ ALD 전구체적용분야 ]

반도체화학소재

419

기존 단점인 생산성을 보완하고 미세화 되는 차세대 반도체 소자의 특성 손상 및 저하

문제를극복하고저온에서최고의막질을형성할수 있는 ALD장비개발진행

ALD 관련 유망기술로는 생산성을 향상시키는 플라즈마 ALD 배치타입 ALD 기술 및 균일성 및정밀도를높이는샤워헤드 저온 원자층증착기술등이 있음

번호 기술명 기술내용

1플라즈마 ALD

(plasma enhanced ALD)

두 번째원료공급 시 플라즈마를적용하여원료분해와첫번째 원료와의

반응을촉진하여전체 증착주기를단축하는플라즈마ALD(Plasma Enhanced

ALD PEALD) 방법

2

배치타입 ALD 장치

(batch-type ALD

apparatus)

배치타입(batch type)으로 한 증착장비로여러장의웨이퍼를동시에

처리하여장당평균처리 시간을단축이가능한기술

3종횡비

(high aspect ratio)

높은종횡비(Aspect Ratio)에서 100 단차피복성(Step Coverage)을

충족시키는기술

4금속장벽층

(metal barrier layer)우수한막질을지닌메탈층을활용한원자층증착기술

5샤워헤드

(shower head)

기판주위에자기장을걸어대면적균일성을증진시키는자기 ALD와 원료를

샤워헤드방식으로기판에고르게분사하는기술

6단차피복성

(step coverage)

높이차이가나는부분들은균일하게증착하는특성으로복잡한 3차원 구조도

균일하게증착이가능한기술

7두께균일성

(thickness uniformity)

복잡한형상의 3차원구조에서도뛰어난균일도를지닌나노 두께의박막

증착이가능하여나노급반도체소자제조의필수적인증착기술

8밸브제어장치

(valve control device)각 공정주기의시간을최소화하여전체공정 속도를증가시키는기술

9

자기제한증착과정

(self-limiting deposition

process)

반응물-표면의반응만일어나고 반응물-반응물간의 반응이일어나지않는

반응으로원자단위로증착이가능한기술

10저온원자층증착

(low temperature ALD)

식각공정이불필요하도록 ALD공정의선택적증착특성을이용하여유연성

폴리머인 PEN 기판상에 AZO 투명전극패턴을직접 형성하는기술

출처원자층증착장비 KC리포트나노융합산업협력기구외

[ ALD 관련 주요유망기술 ]

반도체 소자의 크기가 감소함에 따라 반도체 소자에 사용되는 박막은 원자 단위로

제어되면서 단차 피복성이 우수한 특성을 가져야 하며 또한 계면에서 확산과 산화가

일어나지않게하기위해서증착온도가낮은공정을요구

그 결과 향후 반도체에 사용되는 박막은 높은 증착률의 요구보다는 매우 정밀하고 얇은 박막이요구되기 때문에 ALD 공정을 위해서 요구되는 증착 시간은 문제가 되지 않고 따라서 반도체

시장에 ALD 공정의수요가더 높아질것으로판단

기술개발테마 현황분석

420

CMP 슬러리

CMP(Chemical Mechanical Polishing)는배선단차를낮추고평탄화하는공정

CMP 공정은 Platen위에 굴곡이 있는 Pad가 있고 그 위에 CVD 공정을 거친 Wafer를 Head라는장치에부착시켜Wafer에압력을가하면서회전시키는방식

여기에 Slurry 용액이 투하되면서 CVD 막질을 화학적(Chemical) 기계적으로(Mechanical)연마하는(Polishing) 공정

자료 메리츠종금증권리서치센터

[ CMP 공정개념도 ]

1980년대 말 미국 IBM은 기계적 제거가공과 화학적인 제거가공을 하나의 가공 방법으로

혼합한 CMP(Chemical Mechanical Polishing)라는새로운연마공정을개발

CMP는 PECVD와 RIE 공정과함께 submicron scale의칩제조에있어서반드시필요한공정 ILD(Interlayer Dielectric 층간절연막) CMP와 metal CMP는 디바이스 층의 모든 표면에서계속적으로 적용되어야 하며 3차원의형상정도를 얻기 위해서각 층의 광역적인평탄화를 형성하는

것이 CMP의주된 역할

CMP는 이러한 기계적인 작용과 화학적인 작용이 동시에 작용하여 서로 상호작용을 일으키는연마공정

CMP 공정에서 웨이퍼는 패드와 슬러리에 의해서 연마되어지며 패드가 부착된 연마 table은단순한회전운동을하고 head부는 회전운동과요동운동을동시에행하며일정한압력으로가압

헤드부의 자체하중과 인가되는 가압력에 의해 웨이퍼 표면과 패드는 접촉하게 되고 이 접촉면사이의 미세한 틈(패드의 기공부분) 사이로 가공액인 슬러리가 유동을 하여 슬러리 내부에 있는

연마입자와 패드의 표면돌기들에 의해 기계적인 제거작용이 이루어진 후 슬러리 내의 화학성분에

의해서는화학적인제거를수행

CMP 공정에서 패드와 웨이퍼간의 가압력에 의해 디바이스 돌출부의 상부에서부터 접촉이이루어지고 이 부분에 압력이 집중되어 상대적으로 높은 표면제거 속도를 가지게 되며 가공이

진행되어갈수록이러한요출부는줄어들어전 면적에걸쳐 균일하게제거

기존의 기계적인 연마방식은 가공 변질층이 형성이 되는데 이러한 변질층은 반도체칩 상의 결점이되며 화학적인 연마는 변질층이 생성되지는 않지만 평탄화된 형상 즉 형상정밀도를 얻을 수가

없으며단순히평활한면을 형성

반도체화학소재

421

출처 메리츠종금증권리서치센터

[ CMP 공정- 평탄화 + 단차 조절 ]

CMP 슬러리는 화학적기계적연마(CMP) 슬러리는 반도체 소자를 제조할 경우 웨이퍼 상에

형성된다양한배선의단차를낮추고평탄화하는공정에사용되는분말을의미

화학적기계적연마(CMP) 슬러리는 굴곡이 있는 웨이퍼 면의 평면성을 향상시키고 배선 및 박막의표면을균일하게하며돌출부를선택적으로제거하는연마슬러리로사용

현재가장많이사용되고있는것은 CeO2인 세리아슬러리로서전체시장에서가장큰 비중을차지

절연층 CMP 슬러리는 반도체 공정 중 ILD(Interlayer Dielectric) 공정과 STI(Shallow

Trench Isolation)공정에사용

과거에는 소자분리를 위하여 LOCOS 공정을 이용하였으나 소자의 고집적화가 보편화되기시작하면서 STI공정이적용

출처 Asahi Glass

[ CMP 공정- 평탄화 + 단차조절 ]

STI 공정에서 CMP에 의한 평탄화를 달성하기 위해서는 상부막으로 사용되는 질화막에 대한

선택비의엄밀한관리가요구

기종의 평탄화용 슬러리로 사용되었던 실리카 슬러리는 질화막에 대한 연마 선택비가 매우 낮으며패턴 농도에따라서사전에 etch back 공정을도입해야하는단점 발생

위와같은추가공정에의해서 선택비가 감소하며모서리 부분에서의 rasing 현상에의한 문턱전압의증가를가져오는결과초래하여 이와 같은단점을극복하기위하여세리아를슬러리로적용

기술개발테마 현황분석

422

Ceria Slurry는 고유의 화학적 특성으로 인하여 좋은 연마능과 질화막에 대한 높은 선택비를

나타내고있는상황

기존 STI 공정에는수백나노의 Silica를 KOH용액에 분산시킨 용액으로 절연막인 SiO2와 화학반응을통해반도체막질을박리하는 Oxide CMP Slurry를 사용

하지만최근에는 STI 전용 CMP Slurry인 Ceria Slurry가 Oxide CMP Slurry를 대체 Ceria Slurry는 CeO2를 계면활성제인 첨가제와 섞어 사용 Ceria Slurry는 Nitride와 Oxide간선택비가매우높아 원하는단차에서 CMP 공정을멈출 수 있는장점을보유

금속 CMP 슬러리는주로배선용인텅스텐 알루미늄 또는구리의인터커넥션재료의연마를

위하여 사용하며 그밖에는 컨택용 금속과 비아 플러그 형성 시 또는 이중의 상감공정

(damascene)을 위하여사용

텅스텐의 화학적기계적 연마 시에는 산화제가 포함된 슬러리를 사용하며 실리카 알루미나가포함된슬러리는과산화수소 질산철등과 같은 강산화제를혼합하여사용

텅스텐 박막의 화학적기계적 연마과정은 산화제에 의한 텅스텐 박막의 산화로 형성된 산화텅스텐을기계적인 연마를 수행함으로써 진행 이는 산화텅스텐이 텅스텐 박막보다 기계적인 강도가 현저하기

낮기때문에가능

출처 한양대학교국가지정연구실

[ Ceria CMP Slurry Process ]

강산화제가 포함된 슬러리의 경우는 강력한 산화반응에 의한 연마 선택비가 매우 크게

나타나므로 표면의 거칠기가 증가하는 단점이 존재하며 이러한 단점을 보완하기 위해서는

슬러리의농도에대한세밀한관리가필요

Cu의 화학적기계적 연마공정은 이중 상감공정을 통해 진보 되었으나 이 공정을 거치면서 Cu박막의 표면에 많은 결함들의 발생을 수반하게 되어 이에 대한 해결책 제시가 가장 큰 기술적

이슈로등장

반도체화학소재

423

포토레지스트

포토레지스트(Photoresist)란 노광에 의한 광화학적 반응을 이용하여 포토마스크의

미세패턴을반도체웨이퍼상에형상화할수 있는감광성화학약품의지칭을의미

포토레지스트는 빛에 반응하여 특성을 변화시키는 유기물로서 반도체 공정을 위해 소자패턴을구현하기위하여웨이퍼상에 도포되는감광성물질을의미

노광 시 사용되는 광원과 패턴구조를 형성하는 방법에 따라서 다양한 포토레지스트가 존재하며 노광후현상액에의해불필요한부분이제거되는특성을보유

포토레지스트는 반도체를 제조하기 위해 반드시 거쳐야 하는 리소그래피 공정에 사용되는

감광성유기물을의미

Lithography(리소그래피)란 litho(돌)과 graph(그림 글자)를 뜻하는 말의 합성어로 석판화를 그리는것으로 어원을 찾을 수 있으며 오늘날의 오프셋인쇄의 근본이 된 기술로서 1798년 독일의

A제네펠더가발명

출처 포토레지스트기술동향한국과학기술정보연구원

[ 포지티브와네가티브포토레지스트 ]

현재 반도체 생산에 사용되는 포토리소그래피 기술은 미세회로를 구현하고자 하는 기판 위에

포토레지스트가코팅된상태에서마스크를통해노광하는방식으로진행

1813년 N Niepce (France)가 감광성을 갖는 천연 Asphalt를 최초로 발견하였음 이후 1959년Minsket al 이 위 개념의 합성 감광성 재료로 폴리비닐계 물질을 논문에 발표하였으며 Eastman

Kodak사가 (KPR kodak photo resist) 감광성 수지의 개발 상품명을 포토레지스트로 명명하여

이후포토레지스트라는용어가사용

포토레지스트는 빛에 의해 경화되며 노광 후 현상액에 의해 노출된 부분이 제거되는 포지티브포토레지스트와반대로노출되지않은부분이제거되는네거티브포토레지스트로분류

기술개발테마 현황분석

424

포토레지스트 재료는 광 및 전자선으로 반응하는 고분자 화합물로 KrF 포토 리소그래피용

ArF 포토리소그래피용 F2 포토리소그래피용 EB-EUV 리소그래피용레지스트가존재

KrF 레지스트는 제막 및 현상을 수계에서 하는 포지티브형 레지스트가 합성되어 높은 에칭 저항성고해상도를보유

KrF 레지스트는 스핀 코팅 후의 고분자 박막의 건조 가열 시에 탈탄산반응이 일어나 수불용의레지스트막이 생성됨 노광 후의 가열로 보호기의 탈리가 일어나므로 알칼리 현상으로 포지티브형

패턴이됨

ArF 리소그래피용 레지스트 재료는 방향환을 함유하지 않는 것이 기본 구조로 노보르넨무수말레인산공중합체 노보르넨말레인산에스테르 공중합체 지환 구조를 측쇄로 하는 메타크릴레이트 고분자를

중심으로하는레지스트재료가포지티브및네가티브형으로연구중

EB-EUV 리소그래피용 레지스트는 화학 증폭형 및 비화학 증폭형의 EB 레지스트가 연구 진행중으로고감도 고플라스마에칭내성을보유

포토레지스트는 반도체 소자의 미세화에 의해 사용되는 광원의 파장이 점차로 단파장으로

변화

포토레지스트는 436 nm의 g-line에서 365 nm의 i-line을 거쳐서 최근에는 248 nm 의 KrF엑시머레이저와 193 nm의 ArF 엑시머레이저로광원이진화

나노크기의 반도체 소자의 미세화가 더욱 진전됨에 따라서 포토레지스트는 자외선을 이용한EUV까지광원의단파장화가진행

광원에 따라 포토레지스트의 종류가 결정되며 점차로 투과도가 좋으며 식각 시 저항성 감도 및해상도가좋은포토레지스트에대한요구가증대

KrF 포토레지스트는현재사용되고있는포토레지스트중가장큰 비중을차지

이전에 사용하던 g-line 또는 i-line 용 포토레지스트에 비해서 변화된 광강도의 저하에 따른 손실을보완하기위하여감도가높은 화학증폭형레지스트를도입

KrF 용 레지스트는 광산발생제(PAG Photoacid Generator)인 감광제를 포함하고 있기

때문에 빛의 흡수 시 산을 발생시키고 발생된 산이 촉매작용을 통하여 유기수지 표면에

수산기를발생시켜알칼리현상액에녹도록설계

하나의 산이 촉매작용을 통하여 다량의 수산기 생성반응을 유도하므로 KrF 용 레지스트는 고감도및고대조비를갖는공정이가능하게되어미세패턴화를지원가능

ArF 포토레지스트 공정은 패턴 미세화에 따라서 점차로 KrF 포토레지스트보다 비중이 커지고

있으며 특히 Immersion 포토레지스트는그중요도가더욱증대

반도체화학소재

425

ArF 포토레지스트는 특히 제조공정중의 불순물 관리가 가장 중요한 부분이며 모든

제조공정은 클린룸에서 진행하며 반드시 수십 nm 수준의 필터를 이용하여 여과과정을

거쳐서생산

미세 패턴화를 성공적으로 구현하기 위해서는 LWR(Line Width Roughness)를 억제해야 하며 그편차는 10 이내로조절

식각 시 공정마진을 확보하기 위해서 식각내성을 증가시킬 수 있는 조성의 변조를 동반하고 있으며패턴유지를 위해 도포두께가 점차로 감소되며 보다 넓은 식각공정도를 확보하기 위해서 하드

마스크공정이도입

EUV용 포토레지스트는 삼성전자와 SK하이닉스의 주문에 의해 네덜란드의 ASML 사가 가장

먼저상용화장비를도입하므로조만간현실화될가능성이매우높은상황

EUV 포토레지스트를사용한노광공정은 20 nm급공정을위한가장 적격한노광 공정으로판단 현재 1 nm 급 수준의광원으로는 EUV X-ray EB(Electron Beam) 등이 연구 진행중

출처 인사이트세미콘

[ EUV 포토공정개념도 ]

기술개발테마 현황분석

426

(2) 기술환경분석

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체

장비재료산업의육성정책을적극추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등

세부사업 추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체

상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의 전략적 추진으로 시스템 반도체분야 글로벌 역량을

강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에

역점을두어진행

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화

개발사업rdquo ldquo성능평가 협력사업rdquo ldquo수급기업 투자펀드사업rdquo등의 상생협력 프로그램을 통해

육성

산업통상자원부는 2017년 반도체 산업 정책 방향에서 파워반도체와 시스템 반도체 설계

소재 및 공정 인력양성 등 4대 분야에 올해 총 438억7000만원을 투자한다고 발표 지난해

예산 416억원보다 55늘었고 235억원은신규로기획

파워반도체는 신소재를 이용해 저전력을 만드는 것으로 사물인터넷(IoT) 가전 전기자동차신재생에너지 등 저전력middot고효율 반도체에 사용되며 이에 대한 수요 증가에 대응하기 위해

원천기술개발하고상용화하는데 48억8000만원이투입

4차 산업혁명에 따른 IoT 인공지능 등 차세대 반도체 수요가 증가에 맞춰 유망 시스템반도체 등설계기술을개발하기위해서는 17년신규로 98억원편성

기업의 원천기술 확보와 대학의 연구역량 강화를 위해 정부와 기업 공동투자로 미래 반도체소재middot공정 원천기술을개발하는데에는 220억원지원

정부는 반도체 협회 내 시스템반도체 지원센터를 설립하고 스타트업부터 해외진출까지 맞춤형 지원시행

최근 산업통산자원부는 ldquo새 정부의 산업정책 방향rdquo 보고에서 5대 신산업 선도 프로젝트를

우선착수할것으로발표 (lsquo17년 12월)

반도체화학소재

427

분야 주요내용

미래모빌리티사회 ∙ rsquo20년고속도로자율주행∙ rsquo22년전기차보급 35만대전기middot자율주행차

초연결사회 ∙ 빅데이터 인공지능연계 IoT 가전 기술개발∙ 가전 건설 통신 자동차 의료 등 융합플랫폼구축IoT 가전

에너지전환 ∙ 분산형발전확대를계기로에너지신산업창출∙ 첨단전력인프라구축 분산전원연관산업육성 등에너지신산업

수명연장과고령화 ∙ 빅데이터+AI 기반신약및의료기기middot서비스개발∙ AI 기반스마트헬스케어핵심요소기술개발바이오middot헬스

4차산업혁명두뇌와눈 ∙ 후발국격차 5년이상 확보 (글로벌 No1)∙ 대규모적기투자및차세대기술확보병행추진 (차세대메모리middot파워반도체 플렉서블디스플레이등)반도체middot디스플레이

주력산업과 신산업 대기업과 중견middot중소기업 수도권과 비수도권이 균형 있게 발전하는산업middot기업middot지역혁신 등 3대분야 혁신 계획

후발국 격차 5년 이상 확보(글로벌 No1)를 위해 대규모 적기투자 및 차세대 기술확보 병행 추진(차세대메모리middot파워반도체 플렉서블디스플레이등)

반도체middot디스플레이부분에서는반도체장비middot소재패키지개발추진반도체middot디스플레이대기업-소재middot장비middot부품중견기업공동 RampD추진

반도체 부분의 경우 대기업 생산라인을 활용 중소기업 성능평가검증 지원 대-중소기업 소재middot장비공동개발등 지원 중소기업전용반도체성장펀드(2000억원) 운용예정

중middot장기 인력수급 전망을 통해 5대 선도 프로젝트 중심으로 신산업 분야 석middot박사급 혁신인재 육성추진 (6000명 simrsquo22년)

지능형반도체미래형자동차웨어러블스마트디바이스첨단센서임베디드 SW등

rsquo18년 1분기까지업종별middot기능별로세부이행방안을마련하여실질적성과 창출에매진 예정 lsquo중견기업 비전 2280rsquo lsquo투자유치 지원제도 개선방안rsquo과 함께 자동차 IoT 가전 등 분야별 혁신성장이행방안수립추진

조선가전바이오middot헬스로봇반도체middot디스플레이철강화학섬유패션자동차

선제적첨단기술투자를통한 초격차확보 추진예정

기술개발테마 현황분석

428

3 기업 분석

가 주요기업비교

ALD 전구체

반도체 박막재료 분야는 미세화의 성공 여부를 결정짓는 선도기술이므로 진입 장벽이 높아

적용 초기에 진입하는 것이 유리한데 그런 측면에서 국내 메모리 반도체 시장은 신규

개발하는소재들의진입에유리한환경

국외전구체 시장은주로 다국적 화학 소재기업이 대부분을차지하고있으며 이들은전구체

단일 품목뿐만 아니라 반도체 및 디스플레이 공정에 필요한 전반적인 화학 소재를 생산하여

소자업체에공급

국외의 경우 미국의 Air Product사 ATMI사 및 ADEKA 프랑스의 Air Liquid사 등에서

전극재료 고-저 유전물 및 SOD 관련된 CVDALD 전구체 기술을 DuPont 사에서는

저유전물관련전구체기술을강점으로확보

Air Liquide는 산업용가스 및 전자재료 글로벌기업으로 하이-K(고 유전상수 유전체)

기판공정(FEOL) 및 배선공정(BEOL)용 금속 BEOL 용 유전체 등에 사용되는 70여종의 전구체

포트폴리오를구성중

Adeka의 반도체용 화학물질들로는 식각용 가스 ALDCVD 전구체 등이 있고 고유전율페로일렉트릭 전극 배선 저유전율물질등 거의 모든부분의 ALDCVD 전구체물질들을보유

ATMI는 박막 재료 및 그와 관련된 CVD 공정 처리를 위한 진보된 시스템과 가스 검출을모니터링하기 위한 생명 안전 시스템을 제공하는 회사로 1986년 설립 당시는 CVD 공정용 반도체

재료에 중점을 두고 있으나 현재 ATMI는 미국 유럽 아시아에 걸쳐 반도체 및 평판 재료 공급

업체

Dow Corning은 실리콘을 이용한 사업 확대를 목표로 1943년 다우 케미컬과 코닝글래스웍스 의50대 50 합작으로 설립 미국 미시간주 미들랜드에 본사를 두고 있으며 전 세계에 41개의 주요

생산 기지 및 물류시설이 있는 다국적 기업으로 현재 실리콘 산업의 선두 업체로 실리콘 소재 제품

공급 능력을 보유하고 있으며 실리콘 화학을 이용해 접근하기 용이한 저유전율용 CVD 전구체에

중점을두어관한 연구 제조 및 판매 중

이외에 영국의 Epi Chem사는 여러 분야에서 경쟁력 있는 기술을 보유하고 있으며

Sigma-Aldrich 악조노벨등이전구체시장의성장과함께시장에진입각축

일본의 경우는 고순도 화학이 고유전막 재료 CVD 전구체 관련 기술을 보유하고 있으며

Sumito Chemical 및 TOSOH 등에서도 CVD 전구체를생산

반도체화학소재

429

세계 반도체 전구체 시장은 일본 미국 등의 소수 기업이 주도권을 차지하고 있으나 최근

국내업체의시장진입도활발

국내 증착소재업체에서 우수한 특성을 지닌 전구체의 개발이 활발히 이루어지고 있고 또한

개발된 소재의 특성 파악을 위해 여러 가지 평가 기술과 실제 증착효율을 극대화 시킬 수

있는공정개발도원활히진행중

국내의 대표적 CVD 및 ALD 전구체 기술 보유 기업은 디엔에프와 유피케미칼로 High-k amp

Low-k와 배선을 위한 Metal 전구체 및 SOD(Spin on Dielectric) 분야에서 국외에 비해

기술 경쟁력을 보유하고 있으며 한솔케미칼 원익머티리얼즈 등에서 부분적 개발이

진행되고 있음 교육기관으로서는 한양대학교 인하대학교 등에서 부분적으로 진행되며

화학연구소또한소규모연구소를운영

특히 디엔에프는 2003년부터 국내middot외 반도체 제조 업체 및 장비 업체와 공동개발을 시작하였고이를 바탕으로 2005년 Al 배선재료를 시작으로 Hardmask용 ACL 재료 Gap fill용 SOD 재료

등의 순서로 제품을 다각화 2012년 납품 시작한 DPT 재료는 현재까지 높은 시장점유율을 유지

중이고 2013년 하반기부터 본격적으로 공급 시작한 High-k 전구체는 DRAM 제조 공정의 핵심인

Capacitor용 재료로 DRAM 미세화적용 중

2015년 SK그룹으로 편입된 반도체 소재 기업인 SK머티리얼즈가 일본의 트리케미칼과 합작법인을만들고 프리커서 분야로 사업을 확장 중인 가운데 일본 트리케미칼사는 반도체 태양전지 광섬유

등에 사용되는 고순도 화학물질을 개발 및 제조 판매하는 업체이며 반도체 제조에 가장 많이

쓰이는지르코늄계프리커서를세계최초로양산하는등 높은 기술력을보유

그러나아직까지반도체제조공정에서 핵심요소기술력을좌우하는소재의국산화율은아직도

미국과일본에비해미흡한상황

중소기업입장에서의증착소재시장 진입 장벽을낮추기위해대량생산시스템의개발과개발된

생산 시스템에서 생산되는 제품을 실시간으로 진단하기 위한 측정기술이 반드시 필요하지만

그 수준이 낮고 지원 전문연구자가 부족하기 때문에 생산수율을 향상시키고 일정한 품질의

전구체를생산하기위한기술개발은아직까지미흡

국내 전구체 업체들의 글로벌 시장 진입을 위해 증착소재의 합성에 대한 기술노하우 축적이

필요하고 생산된 화학 증착소재의 품질관리를 위하여 샘플링을 하여 연구소 내에서

전구체의품질관리시스템을구축하여측정결과를분석및 DB화요구되는실정

기술개발테마 현황분석

430

구분 경쟁환경

소재 High-K DPTQPT HCDSSOH (Spin-on

Hardmask)

SOC (Spin-on

Carbon)

SOD (Spin-on

Dielectric)

소재

설명

두꺼운

Capacitor에서높은

Capacitance 실현을

위한고유전율물질

신공정(저온공정

등)에적합한

고반응성및

고안정성의소재

SiN 증착(LPCVD)

SiO2 증착(CVD

ALD)에주로

쓰이는공정소재

포토레지스트

하부에적용 후속

에칭공정에대한

보호막역할수행

포토레지스트

하부에적용 후속

에칭공정에대한

보호막역할수행

트랜지스터

캐패시터 셀 간

절연막으로

사용되는소재

해외

기업Adeka Air Liquide

Air Liquide Air

Product

Air Liquide Dow

Corning Evonik

Nova-Kem

JSRAZEM Nissan

Chem Shin-EtsuAZEM

국내

기업

디엔에프

유피케미칼

솔브레인

한솔케미칼

디엔에프

유피케미칼

한솔케미칼

디엔에프

덕산테코피아

한솔케미칼

삼성SDI

동진쎄미켐

디엔에프

영창케미칼

동진쎄미켐

디엔에프

솔브레인

[ 주요 전구체분류별기업 ]

CMP 슬러리

텅스텐 CMP 슬러리는미국의 Cabot Microelectronics가 시장점유율 1위로기술적인특허를

대부분 취득해 국내기업의 시장진입이 쉽지 않은 상태이며 대부분의 금속 CMP 슬러리는

미국 Cabot Microelectronics와 일본 히타치가 시장을 선점하고 있어 국산화가 어려운

상황

국내 슬러리 제조 업체로는케이씨텍 솔브레인 동진쎄미켐 삼성 SDI LTCAM 등이 있으며

최근 케이씨텍에서는 세리아 슬러리개발에 성공해 삼성전자에 납품하고 있고

LTCAM에서는 Cu bulk 슬러리를개발하여 SK 하이닉스에납품중

국내 슬러리 제조업체는 대부분 중소 중견 기업으로 삼성전자와 SK 하이닉스와의 기술적

연계를맺고제품을개발하는경우가대부분

해외 기술 선도 기업과의 특허 분쟁이 일어나고 있으며 향후 기술 개발에 있어 특허 전쟁이

일어날가능성이높음

반도체화학소재

431

구분 경쟁환경

제품분류연마입자 연마막질

세리아 실리카 옥사이드 텅스텐 구리

주요품목및

기술

고상법세리아

액상법세리아

초임계법세리아

흄드(Fumed)

실리카

콜로이달(Colloid

al) 실리카

SiO2 박막용

TEOS 박막용

SiN4 박막용 STI

공정용

ILD 공정용

W박막용고

선택비슬러리

W 박막용저

선택비슬러리

Via 공정용

BC DC 막질용

Cu bulk 슬러리

Cu barrier

슬러리

CU damascene

공정용

해외기업

3M 케봇

마이크로일렉트

로닉스 히타치

Versum

materials

3M 케봇

마이크로일렉트

로닉스 BASF

3M 히타치

Versum

materials

케봇

마이크로일렉트

로닉스

BASF 케봇

마이크로일렉트

로닉스

국내기업

케이씨텍

솔브레인

동진쎄미켐

삼성 SDI

에이스나노켐

동우화인켐

케이씨텍

솔브레인

동진쎄미켐

삼성 SDI

동우화인켐LTCAM

[ 제품분류별기업 ]

기술개발테마 현황분석

432

포토레지스트

포토레지스트 시장의 주요 공급자는 일본의 Sumitomo Chemical TOK Shin-Etsu JSR

FFEM 및 미국의 Dow Chemical로 구성

TOK공업은 반도체middotLCD 핵심소재인 포토레지스트와 미세가공 분야 선두권 업체로 반도체 최첨단공정인 불화아르곤(ArF) 노광(리소그래피)용 포토레지스트는 세계 1위 유지 최신 반도체 공정인

ArF 엑침용 노광기의 포토레지스트를 상용화했고 곧 상용화될 차세대 자외선(EUV) 노광 공정용

포토레지스트도개발완료 단계

JSR은 광 파장 248nm(KrF) 193nm(ArF) Immersion 노광용의 고해상도 Photoresist 고감도부터초고해상도까지 폭 넓은 용도의 g선 i선 Photoresist등 다양한 요구에 대응할 수 있는 제품 라인업

구축 2015년 벨기에 반도체 연구기관 IMEC와 EUV 노광 공정용 PR 양산을 위해 합작사 `EUV

RMQC(Resist ManufacturingampQualification Center NV)`를 설립

국내 공급자는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2012년이후점차로시장에진입하기시작

동진쎄미켐은 국내 유일의 반도체 포토 공정용 PR(Photo Resist) 소재 업체로 KrF PR이 주력상품인 가운데 차세대 Bottom up 방식 포토 공정인 DSA 포토레지스트도 개발 진행 중

DSA(Directed Self Assembly)는 고분자 공중합체로 특성이 다른 고분자 간에 자발적으로 패터닝이

되는구조

금호석유화학 나노미터(nm) 단위의 반도체 미세회로 제작에 필수적인 고성능 193nm 파장용포토레지스트(ArF Photoresist) 기술과 세계 6위의 생산능력을 확보하고 있음 2015년에는

비메모리 임플란트 포토레지스트 기술 개발 및 상업화에 성공했고 현재 고집적 평면 반도체의

한계를 극복할 수 있는 3D 낸드 메모리용 포토레지스트 제품을 중점적으로 연구 중 이를 통해

삼성전자와 SK하이닉스등고객과의협력관계를확대예정

구분 기업환경

제품 KrF 포토레지스트 ArF 포토레지스트

(immersion 포함)EUV 포토레지스트

주요품목 및

기술

PFOSPFAS 미사용

high aspect ration 구현

열적안정성구비

GKR

TDUR

high throughput

고해상도

넓은공정윈도우

GAR FAiRS

TARF

고정밀해상동

넓은공정윈도우

FEP FEN

해외기업

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

국내기업

동진쎄미켐

금호석유화학

이엔에프테크놀로지

동진쎄미켐

금호석유화학-

[ 제품분류별기업 ]

반도체화학소재

433

국내중소기업사례

화백엔지니어링은 DES 반도체 표면처리 사업을 필두로한 반도체 제작에 필요한 화학 약품 및소재 제작 기업

코미코는 반도체 공정에 사용되는 화학 세정분야 전문 기업으로서 CVD Sputter 등 반도체 전공정에 대하여 분야를 확대하고 있으며 LCD를 비롯한 PDP 유기 EL 등 디스플레이 사업으로 진출

중

덕산테코피아는 반도체 및 디스플레이 핵심소재로 사용되는 박막증착 유기금속화합물을 합성 정제생산하여 미세공정을요구하는다양한제품에사용되는초고순도 chemical 생산

에이스나노켐은대학민국유일반도체용콜로이달실리카상용화에성공한나노소재 전문 회사 유피케미칼은 21세기형 반도체에 사용할 수 있는 배선재료 유전체재료 확산방지막 및 접착막증착용 Precursor 등의국산화개발성공한반도체화학 재료기업

디엔에프는반도체 디스플레이용전자화학소재개발에 참여하고있으며 기능성 코팅제 균일 나노입자 기타나노화학소재기업으로성장기반마련

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)화백엔지니어링 11780 5522 29 -81 -13 83

(주)코미코 81157 44079 140 164 24 74

(주)덕산테코피아 57490 19190 63 123 12 45

(주)에이스나노켐 15352 9538 297 107 15 -

(주)유피케미칼 65670 61498 23 253 13 53

(주)디엔에프 93855 58221 -186 208 18 88

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

434

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

ALD 전구체

ALD(Atomic layer deposition)전구체는 주로 Air Liquide Dow Corning Evonik

Nova-Kem 등 유럽 및 미국 기업이 기존 화학물질에 대한 기술을 기반으로 특수화학물질

분야로진출함에따라시장을선도

Air Product사와 Air Liquid사 등에서반도체 재료 관련된 CVDALD 전구체 합성 기술을 DuPont사에서는 저유전물 관련 CVD 전구체 합성 기술을 강점으로 확보하고 있으며 Sigma Aldrich

(SAFC) 악조노벨 고순도화학 트리케미칼재팬 어드밴스드케미칼사등이전구체시장을형성

Air Liquide는 ALD 전구체를 생산하는 주요기업으로 하이-K(고 유전상수 유전체) 기판공정(FEOL)및 배선공정(BEOL)용 금속 BEOL 용 유전체 등에 사용되는 70여종의 전구체 기술 포트폴리오를

보유

Air Liquide는 현재 ALD 관련 30개에 달하는 신기술 품목을 글로벌 반도체기업과 협력을 통해시험테스트를진행중

[ ALD 전구체(DPT) 재료를이용한반도체하이케이캐패시턴유전막재료 ]

ALD 전구체 시장은 소자의 미세화가 진전되면서 기술적 중요도가 지속적으로 확대되고

있으며전구체는반도체제조에서매우중요한요소

반도체 공정용 전구체(Precursor)는 1) 원하는 물성의 박막 형성 2) 높은 증착 속도 3) 우수한경제성(높은 공정 수율) 4) 낮은 기화온도에서의 높은 증기압 5) 기화온도에서의 열적 안정성 6)

작은 화학적 반응성 7) 저독성 8) 화학적 고순도 9)경제적이고 용이한 합성방법(높은 합성 수율)

10) 증착 온도에서의완전한열분해등 다양한조건을요구

공급 업체의 핵심 경쟁력은 박막의 물성이 해당 공정에 적합하도록 메카니즘을 화학적으로시뮬레이션하여실제공정장비에서적용이원활하도록설계하가필요

반도체화학소재

435

또 소재의 안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술뿐 아니라 소자 업체의 공정 변경에신속하게대응할수 있는사후 관리 능력까지필요

따라서 신규 Player의 진입이 매우 까다로우며 반면 납품이 개시될 경우 장기적으로 안정된 매출흐름을기대할수 있는 산업적특성 보유

ALD 공정은 주로 전구체를 사용하는데 참고로 전구체는 Si나 메탈 원소에 각종 리간드

(Ligand)를 부착하여 CVD공정에서증착 Gas로 활용하는물질를의미

즉전구체에있는 각종 리간드는 최종적으로는 떨어져나가고 Si나 메탈만남게 되어 원하는 물질로막질을증착

해당 전구체로는 HCDS (Hexa-Chloro-Di-Silane) DIPAS (Di-Isoprophyl-Amino- Silane) 등이있으며결과적으로합성되는 Layer는 Si기반전구체지칭

HCDS는 SiN 증착(LPCVD) SiO2 증착(CVD ALD)에 주로 쓰이는 전구체로 공급기업은 AirLiquide Dow Corning Evonik Nova-Kem 디엔에프 덕산테코피아 한솔케미칼등이존재

DIPAS는 EUV 노광 장비의 지연으로 DoubleQuadruple Patterning 필요에 사용되는 전구체로공급기업은 Air Liquide Air Product Evonik Nova-Kem 디엔에프 유피케미칼 한솔케미칼등이

존재

출처 반도체산업 NH투자증권

[전구체(희생막용) HCDS] [전구체(DPT용) DIPAS]

CMP 슬러리

CMP패드와 더불어 CMP공정의 핵심제품으로서 히타치 캐보트 쓰리엠 다우케미칼 등의

주요 해외 제조업체에서 STI CMP슬러리 텅스텐 CMP슬러리 구리 CMP 슬러리 등을 생산

중

2012년 15개 정도의 슬러리 공급업체가 전체 시장 중 약 9천만 달러를 차지하고 있으며 패드분야는 16개이상의공급업체가약 6천만달러의시장을확보하고있는것으로조사

그 밖의 부재로서는 패드 컨디셔너가 약 2천 5백만 달러를 PCMP 클리너는 7천 5백만 달러를기록하는 등 대략 화학적기계적연마(CMP) 슬러리 분야의 총 소요품 시장은 약 20억 4천만 달러에

이르는것으로조사

반도체 집적도가 높아지면서 반도체 웨이퍼 회로의 불필요한 박막연마 공정에서 높은 정밀도가요구되는소비추세변화

기술개발테마 현황분석

436

차세대 웨이퍼 연마기술인 화학적ㆍ기계적 연마 공정이 최근 메모리 양산라인에까지 확대

도입되고 있는 가운데 이와 관련한 각종 CMP 소모품에 대한 국내외 업체들의 시장 공략이

본격화진행

출처 Chemical Mechanical Planarization FM Doyle DA Dornfeld JB Talbot

[ CMP Slurry Application ]

최근 주목받고 있는 CeO2 입자를 통한 Shallow Tranch용 STI Ceria Slurry 주요

생산기업으로는 Hitachi Showadenki Nitta Mitsui 사가존재

주로일본기업에의해 시장이선도

Al2O3 Mn2O3 SiO2 입자를 통한 W Al Cu 제거용 금속 슬러리 주요 공급업체로는

DOW chemical Hitachi Rodel EKC Sumitomo 사가존재

금속 CMP 슬러리는주로텅스텐 구리 등과 같은배선용금속층에적용 이중 상감공정에서의 불량발생은 주로 금속 찌꺼기의 잔류 스크래치의 발생 핀-홀의 발생마이크로크랙의발생등으로분류되며이를해결하기위한슬러리의개발이요구

SiO2 ZrO2 Al2O3 Mn2O3 입자를 통한 산화막 제거용 절연층 슬러리 주요 생산업체로는

Cabot Fujimi JSR Sumitomo EKC 사가존재

고집적 반도체 소자를 구현하기 위해서 미세 패턴화가 진행되며 이에 따른 노광조건이 더욱까다로워 지고 있어 표면의 굴곡으로 인한 focus fail을 극복하기 위해서는 화학적기계적

연마공정이필수적

절연막으로 사용되는 ILD의 경우는 지나치게 두꺼워질 경우 소자의 신뢰성에 문제를 야기 시킴에따라서이를해소하기위한절연층 CMP 슬러리가요청되는추세

집적도의 증가로 소자간의 간격이 더욱 좁아지고 있기 때문에 소자간의 분리가 매우 중요한 기술적난제로 등장하고 이러한 문제를 해결하기 위해 도입된 STI 공정은 상부에 잉여로 증착된 절연막을

반드시제거

반도체화학소재

437

최근 용도가 확장되고 있는 Ceria 슬러리와 함께 반도체 제조사들의 구리배선공정 도입으로

인하여 연마용 슬러리 시장은 폭발적으로 성장할 것으로 예상되며 특히 Cu 및 Cu barrier

슬러리의경우는매년높은수요가유지될것으로전망

슬러리 분야는 주로 Cu와 Cu barrier가 전체 시장의 절반 정도를 차지하고 있으며 텅스텐이 20내외를 STI와 절연막에대한슬러리가나머지를차지하고있는구도

STI 연마용 슬러리와 Cu 용 슬러리는 지속적으로 그 시장이 성장하는 반면에 텅스텐용과

ILD용은시장의확장세의변화가정체

실리카 슬러리 분야는 고급 제품을 중심으로 미약하나마 시장이 조금씩 재생되고 있지만

여전히슬러리분야는세리아를기본으로하여다양한응용들이도입중

슬러리시장에새로운 공급자가등장하거나기존의공급자들이퇴출되는현상은거의 발생하지 않은상황

포토레지스트

포토레지스트주요해외제조업체로는 JSR TOK 다우케미칼 신에츠등이있으며 현재가장

미세한 광원 파장용 제품인 193 nm용 ArF 포토레지스트 및 이머전 ArF 포토레지스트 등의

제품을생산중임

포토레지스트산업은반도체소자의기술개발조건에매우 민감하게적용 반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련 공정이가능한광원의개발과함께 포토레지스트도개발중

상기한이유로포토레지스트 시장의주 공급업체는반도체 산업의초기부터 시장에진입한업체들을중심으로시장을선도

Fuji Film TOK JSR Sumitomo DOW corning Shinetsu AZEM 등의 주요업체가

포토레지스트관련소재 제품서비스를공급중

248 nm 노광용 PFOSPFAS 미사용 high aspect ration 구현 열적 안정성 구비 GKRTDUR이가능한 CDNSTB기간망 KrF 포토레지스트제품생산중

193 nm 노광용 high throughput 고해상도 넓은 공정 윈도우 GAR FAiRS TARF이가능한 ArF 포토레지스트 (immersion 포함) 제품생산중

1 nm 이하급 광원용 고정밀 해상동 널은 공정 윈도우 FEP FEN이 가능한 EUV포토레지스트제품생산중

기술개발테마 현황분석

438

포토레지스트시장은반도체패턴미세화공정기술의진보와함께발전하고있지만현시점에

최대수익을얻는반도체소자및 LCD 의 수요에가장크게의존

LCD 산업에서 요구되고 있는 포토레지스트의 제품 그레이드는 반도체 공정에서 요구되는그레이드보다낮지만물량 면에서는매우큰시장을형성

따라서공급자들의주력으로는 KrF 포토레지스트를중심으로시장을유지

포토레지스트 시장은 반도체 소자의 지속적인 시장수요가 존재하므로 그 규모는 점차로 확대

성장할 것으로 전망되고 있으며 포토레지스트의 종류별로는 현재의 KrF 포토레지스트에서

점차로 ArF Dry amp Immersion 포토레지스트로변화할것으로전망

현재 KrF 포토레지스트 시장은 일본의 TOK와 Shin-Etsu 가 시장의 60 이상을 미국의

Dow가 25정도를확보하고있어 3개의공급사가전체시장의 45 이상을장악

ArF 포토레지스트는 주로 40 nm 이하의 미세 공정기술을 적용한 반도체 소자의 제작에

사용

ArF 포토레지스트는 ArF Immersion 포토레지스트와함께동반성장 중 패턴의 미세화가 더욱 진행 될수록 ArF Immersion 포토레지스트는 그 수요가 더욱 증가할 것으로예상

ArF 포토레지스트는 현재 Immersion과 dry 제품 2가지를 합쳐서 KrF 포토레지스트 시장의 절반규모를 차지하고 있으나 금액기준으로는 ArF 포토레지스트의 시장이 더욱 빨리 성장하는 것으로

판단

서브 20 nm 크기의 광원을 이용한 소자 제작을 위한 광원은 EUV X-ray lithography 또는

전자빔리소그래피를활용하여이용가능

(2) 국내업체동향

ALD 전구체

다품종 생산이 필요한 전구체 시장에서 우리나라 업체들의 공격적인 진입이 두드러지고

국내업체들로는 한솔케미컬을 위시하여 디엔에프 덕산테코피아 등이 고유전율 박막용

전구체 금속배선용전구체등을생산

반도체벨류체인중 전구체소재는공정장비보다국산화가늦은현재 시장 진입초입단계 반도체 미세공정 전화 기술의 발전 단계에서 소재에 대한 의존도 보다 장비에 대한 의존이 더 높아공정장비의국산화가더 빠르게진행

반도체화학소재

439

국내는 2008년부터 ACL(Amorphous Carbon Layer) 공급해온 디엔에프가 독보적인 지위를

보유

디엔에프사는 2007년 설립하여 2013년까지 300억 원의매출을기록 반도체 전구체 시장의 높은 진입장벽으로 인해 수년간 퀄리피케이션 테스트 및 양산 적용하는데오랜기간이소요되어예상보다낮은매출을기록

현재 꾸준한 RampD 투자로 DPT 전구체 HCDS 전구체 High-K 전구체를 생산하고 있으며 이를기반으로 2014년에만 616억 원의 매출을기록

국내 반도체 업체(삼성 하이닉스 등)의 NAND FLASH 메모리의 구조적 변화에 따른 전자재료의사용량증가

DPT(더블패터닝)용 전구체는 미세패턴 구현을 위한 핵심재료로 DPT를 사용하는 Layer 증가DPT에서 QPT(쿼드러플패터닝)으로의 전환에 따라 전구체 사용량은 지속적으로 증가하고 있는

추세로매출의절반을차지

HCDS(헥사클로로디실란)제품은 공정의 온도가 비교적 낮기 때문에 Low-K로 불리며 일반적으로SiN(실리콘 질화막) SiO(실리콘 산화막) 형성용 전구체로 DRAM 및 NAND Flash용 절연체로

사용되어 3D NAND 전환 및 적층수증가에따라판매 증가 예상

High-K제품은 DRAM 메모리의 캐패시터(콘덴서) 유전막으로 사용됨 전하를 일시적으로 저장하는캐패시터를 둘러싸고 전하를 흘러나오지 못하게 하는 역할을 수행하는데 20~30nm 미세공정용

전구체를 2013년 3분기부터주요고객사에공급

향후 IoT 시장 성장 SSD 수요 증가에 따른 데이터 처리 속도 및 탑재 용량 확대로 메모리 반도체시장 성장은 가속화 될 전망이며 이로 인한 DRAM 업황 개선 및 3D NAND 투자 본격화로 동사

주력 제품들에대한수요증가가예상

디엔에프 외 ALD 전구체 진입 주요 기업은 한솔케미칼 원익머트리얼즈 SK머티리얼즈

유피케미칼 덕산테코피아 솔브레인 SK트리켐 메카로 오션브릿지등이존재

이중원익머트리얼즈 덕산테코피아 솔브레인은기업지분 인수를통해 외형확대를시도 하지만 ALD 전구체 시장의 각종 테스트 및 높은 진입장벽과 퀄리피케이션 테스트 등으로 인해디엔에프의독보적지위는최소 2~3년간유지될것으로예상

전구체 시장이 확대되고 전망이 매우 밝을 것으로 예상되면서 SK에서 일본의 트리케미칼과 함께SK트리켐을설립하였음

CMP 슬러리

국내 CMP 슬러리 제조업체로는 제일모직 케이씨텍 솔브레인 동진세미켐 등이 있으며 STI

CMP슬러리 텅스텐 CMP슬러리를 주요 제품으로 개발하여 생산 중이나 아직 미세배선용

구리 CMP슬러리는기술개발이필요함

산화막제거용절연층슬러리는제일모직 케이씨텍 네패스 동진세미켐등국내 제조기업이존재

기술개발테마 현황분석

440

W Al Cu 제거용금속슬러리는동진세미켐 금호석유화학등에의해생산 중 Shallow Tranch 용 STI용 슬러리는케이씨텍 삼성코닝등의국내기업존재 이외 제일모직은 Fumed Silica 금속연마용 슬러리를 개발 중이며 특징으로는 Fumed silica용슬러리를생산중

비메모리 생산라인에 주로 사용되던 CMP 기술이 최근 들어 메모리 생산라인으로까지 확대

채용됨에 따라 CMP 장비와 함께 향후 급성장할 것으로 예상되는 연마포(패드)와

연마액(슬러리)등 CMP관련소모품시장선점을위한업체간 경쟁도치열

최근 국내 반도체 시장은 메모리 시장의 규모에 비해 비교적 규모가 작았던 시스템 LSI 공정

분야에서도소자의패턴미세화가진행됨에따라서소재국산화에대한요구가급증

삼성전자 시스템 LSI사업부는 지금까지 미국 쓰리엠이 독점 공급하던 특수 세리아 CMP 공정을최근 범용 공정으로 전환 이는 국내 전문 중견ㆍ중소기업이 반도체 슬러리 시장에 확대 진입할 수

있는 기회가될것으로예상

포토레지스트

포토레지스트 주요 국내 제조업체로는 동진세미켐 이엔에프테크놀러지 테크노세미켐

금호석유화학 등이 있으며 ArF포토레지스트 및 이머전 ArF포토레지스트 등의 제품을

국산화하여생산중

국내 제조업체는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이 여의치못했으나 2012년 이후점차로시장에진입하기시작

국내 기업은 KrF ArF 포토레지스트 관련 생산 판매한 실적은 보유하고 있으나 신기술인

EUV 관련 실적은 없는 것으로 조사되어 EUV 포토레지스트의 경우 아직 국내기업이 점유

또는진출하지못한분야로분석

국내 기업은 248 nm 노광용 PFOSPFAS 미사용 high aspect ration 구현 열적 안정성 구비GKR TDUR이 가능한 CDNSTB기간망 KrF 포토레지스트제품을동진세미캠 금호석유화학등에서

생산 중

193 nm 노광용 high throughput 고해상도 넓은 공정 윈도우 GAR FAiRS TARF이 가능한ArF 포토레지스트 (immersion 포함) 제품은 금호석유화학 동진세미캠만이 제품의 일부분을

SK하이닉스에 공급하는 정도에 그치고 있으나 국내 시장이 상당한 규모를 가지고 있으므로 조만간

더많은 생산업체들이시장에참여할것으로예측

반도체화학소재

441

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

반도체 산업에서 DRAM 공정난이도증가 V-NAND 적용 등으로 Pattern이 복잡해짐에 따라

보다 섬세한 증착 공정인 ALD의 사용 비중이 증가할 것으로 전망 이외에 Cross-point

메모리 소자와 같은 뉴 메모리(RRAM PCRAM STT-MRAM 등)도 개발되면서 메모리

소자의종류와구조가다양해지고있음

출처 NH투자증권리서치본부

3D NAND 단수가 4864단으로부터 70~90단으로 확대될 것으로 판단 (2018~2019년에는 100단이상으로 단수가 높아질 것으로 예상) rarr 증착에칭 및 CMP 공정 난이도 및 스텝수 증가(2D

NAND 대비 CVD는 25배 CMP는 3배이상공정 스탭 증가 고단화될수록전세대제품대비 30

수준의공정증가)

DRAM의 경우 1x nm 이후 1y nm 도입까지 상당시간이 소요될 것으로 예상되는데 Capacity의Aspect Ratio를높이고전구체물질 개발필요

Logic은 7 nm 공정부터 EUV(Extreme Ultraviolet)를 도입할 것으로 예상되며 FinFET 공정난이도는확대

출처 LAM Research NH투자증권리서치본부

[ EUV 도입시점 로직및메모리 ]

기술개발테마 현황분석

442

현재 DRAM을 생산하는 주요기업의 주력 미세공정은 25 nm으로 25 nm DRAM 의 커패시터유전막의두께는 3Å 수준으로원자층 2개 정도 두께

25 nm DRAM 커패시터 유전막 공정에는 이미 ALD가 적용되고 있으며 향후 20 nm 이하공정에서는일부 Oxide나 Nitride 절연막등에도 ALD가확대 적용이예상

DRAM의 경우 공정 미세화에 따른 Aspect Ratio 증가가 전망되며 이로 인해 전구체 수요 확대가전망됨 DRAM 공정 미세화에 따라 캐피시터 공간을 늘려야 하는데 그러기 위해서는 더 높게

쌓아야하기 때문임 다른 방법으로는 고유전체와 같은 새로운 물질개발이 필요하여 이에 맞는

전구체를검토하고있음

Logic 및 DRAM 미세공정 난이도 증가에 따라 EUV 도입 전망 그렇지만 DPT QPT와같은 MultiPatterning 공정은 EUV와 함께사용될것으로예상

- 삼성에서는 QPT(Quadruple Patterning Technology)를 이용한 10 nm 급의 미세패턴을 통한

DRAM을개발middot생산

- 이후 10 nm 이하의 공정에도 DPT(Double Patterning Technology)QPT와 EUV 기술 사용 예상

rarr EUV용 포토레지스트개발필요 및 사용량증가 전망

로직의 경우도 10 nm급에서는 3D FinFET 공정을 사용하지만 10 nm 이하에서는 EUV기술에DPT나 QPT를 적용하여 저전력 설계를 진행하고 있으며 Gate내 유전율을 높이기 위해 High-K

전구체 수요도 증가할 전망 2020년까지는 FinFET 구조에 나노와이어를 추가할 것으로 예상됨

이후 Gate all around 및 수직 나노와이어방식등의 적용이예상됨

출처 ASML NH투자증권리서치본부

출처 AppliedMaterials

[ 로직 공정 ]

3차원 구조에서도 균일한 증착도를 보이는 ALD 공정의 특징에 따라 3D NAND 반도체에도

ALD적용공정이확대될것으로예상

3D NAND는 레이어를 여러 번 증착하고 채널을 형성하기 위해 홀을 에칭하는 공정으로 구성되어있는데형성된소자들을연결하는워드라인은금속을증착해서생산

3D NAND는 단 수가 올라갈수록홀의종횡비가올라가식각이어려워지고컨택과라인형성을위한미세한금속증착도요구

반도체화학소재

443

3D NAND의 경우 Control Gate로 메탈인 텅스텐을 사용하기 때문에 텅스텐 CVD 공정 확대가예상되며이에따라 전구체인WF6 역시사용량이증가할전망

따라서 2016년 시작된 48단 공정에서는 기존에 CVD를 사용했던 여러 공정들이 ALD로대체되었으며향후 64단 이후 공정은난이도가더욱증가해 ALD의비중이더 커질것으로전망

출처 ASMI 미래에셋증권 Solid State Tech

이와 같이 ALD는 다중패턴(DPR QPT) 3D NAND 로직(FinFET) 등에 사용되고 있으며

최근에는 특정 부분에만 선택적으로 박막을 필요로 하는 lsquo선택적 영역 증착(Selective Area

Deposition)rsquo에서각광받고있음

다중패턴 증착된 막은 최종 패턴의 임계치를 의미하기 때문에 매우 균일하고 평평해야 함 이에원자층수준의증착이가능한 ALD가 유용하게사용됨

3D NAND 3D NAND의 3차원 구조는 미세 공정을 제어할 수 있는 고도의 기술을 필요로 함ALD는 3D NAND의 홀 측면에 절연막을 형성함으로써 미세 공정을 효과적으로 제어함 특히 금속

ALD는 대체게이트단계에서좁고평평한측면에워드 라인(Word Line)을 채우는데활용

로직(FinFET) FinFET 공정에서 트랜지스터 게이트 측면에 ALD를 이용해 3차원 핀 구조에서컨트롤게이트를분리시킬수 있는얇은 스페이서층을증착

선택적 영역 증착(Selective Area Deposition) 최근에는 특정 부분에만 선택적으로 박막을 필요로하는 lsquo선택적 영역 증착rsquo 분야에서 원자층 증착법이 각광받고 있음 이에 많은 연구자들이 원하는

위치에 절연막과 금속막을 증착할 수 있는 방법을 개발하고 있으며 이는 새로운 패터닝 기술이 될

것으로기대됨

기술개발테마 현황분석

444

출처 RAM Research Tech Briefing

온도에민감한 Flexible 및 OLED 공정에도적용가능

ALD 공정을 통한 금속을 포함한 원료와 반응 가스를 교차하며 주입해 원자 단위로 박막을성장시켜 균일도가 높고 치밀한 박막을 넓은 면적으로 성장시킬 수 있고 유기물을 분자층 단위로

성장시키는 분자층증착(MLD) 기술과 함께 사용하면 낮은 온도에서도 다층의 수분middot산소 투과

방지막을형성가능

ALD 공정은 유기발광다이오드176(OLED) 박막봉지 공정에 도입하여 유기물을 수분과 산소로부터차단하는효과가증대되어플렉시블 OLED 패널 수명과성능 향상예상

최근에는 태양전지 연료전지 이차전지 촉매 등의 분야에서도 ALD 공정을 이용하여

기존보다 우수한 특성을 보여주어 관련 산업 분야에서도 추후 ALD 공정을 적용할 것으로

예상

QPT 3D NAND FinFET등반도체 3차원구조로의변화로 CMP공정의중요성이점차확대

QPT 3D NAND FinFET등반도체 3차원구조로의변화로 CMP공정중요성이확대 CMP는 CVD공정다음 스텝으로 CVD공정이늘게되면 자연스럽게 CMP공정도증가 CVD로 막질을 형성하게 되면 CMP로 평탄화 하거나 단차를 낮춰야하기 때문 3차원 구조는CVD공정스텝이증가하기때문에 CMP 스텝도증가

또한수십 Layer를 형성해야하기때문에 CMP로 단차를낮추는수요증가 예상 특히 3D NAND에서는 Oxide Buffing 공정과 텅스텐 CMP 공정이 확대되고 CMP 소재인 슬러리역시 사용량이 증가할 전망 (Oxide Buffing CMP 및 텅스텐 CMP 공정 증가 rarr 슬러리사용량

확대)

반도체화학소재

445

나 특허동향분석

반도체화학소재특허상 주요기술

주요기술

반도체 화학 소재는 공정 소개 기술에 있어서 CMP용 소재 기술 Gas (Dry 공정) 소재 기술 HardMask 소재 기술 Precursor 소재 기술로 구분되고 Anti-reflection Coating(ARC) 소재 resist

소재로분류됨

분류 요소기술 설명

공정소재

CMP용소재 CMP슬러리 연마패드등 CMP용소재기술

Gas (Dry 공정) 소재

반도체 공정 중 증착공정 후 쳄버 내부 잔류물 제거용 가스

식각공정용 가스 증착공정용 가스 등 반도체 공정에 사용되는

특수가스소재기술

Hard Mask 소재

3D 낸드 플래시와 같이 On Stack이 계속 증가함에 따라 다층

절연막의 식각 등에 견딜 수 있는 고선택비 하드 마스크 형성

기술등하드마스크소재기술

Precursor 소재금속 ALD용 전구체 고안전성 및 고반응성 Si 전구체 등 전구체

소재기술

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC)

소재

CVD 공정에서사용되는 SiOxNy α-Carbone 등 무기 ARL 스핀

코딩 공정에서 사용되는 Novolac Resin 등 유기 ARC 등 노광

소재기술

resist 소재포지티브형 레지스트 네거티브형 레지스트 광원별 레지스트 등

포토레지스트소재기술

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 화학 소재의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

공정소재

CMP용소재

138 603 163 30 934Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC) 소재

36 218 51 15 320resist 소재

대면적Working Size 소자접합 기술

합계 174 821 214 45 1254

국가별 요소기술별 특허동향에서 공정 소재 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

노광 소재 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원을 나타내고 있으며 유럽이 상대적으로 적은특허출원을보이고있음

기술개발테마 현황분석

446

주요기술별출원인동향

세부분야 요소기술기술

집중도주요출원인 국내특허동향

공정소재

CMP용 소재

GLOBALFOUNDRIE

S

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

MICRON

대기업중심

에스케이하이닉스 Lam

Research TAIWAN

SEMICONDUCTOR

서울대학교

한국생산기술연구원등

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC)

소재

GLOBALFOUNDRIE

S

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

MICRON

대기업중심

에스케이하이닉스 Tokyo

Electron TAIWAN

SEMICONDUCTOR

서울대학교 연세대학교등resist 소재

공정소재기술분야주요출원인동향

공정 소재 기술분야는 GLOBALFOUNDRIES가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR MICRON 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있음

노광소재기술분야주요출원인동향

노광 소재 기술분야는 GLOBALFOUNDRIES가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR MICRON 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있음

반도체화학소재분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 화학 소재 분야의 주요 경쟁기술은 공정 소재 기술이고 공백기술은 노광 소재 기술로

나타남

반도체 화학 소재 분야에서 공정 소재 기술분야가 경쟁이 치열한 분야이고 노광 소재 기술분야가아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

공정소재

CMP용 소재

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재Anti-reflection Coating(ARC) 소재

resist 소재

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체화학소재

447

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 연구개발하고 있으며 일부

공공연구기관에서도연구개발하고있는것으로나타남

공정 소재 기술분야에서 대기업 중심으로 연구개발이 집중되고 있으며 텅스텐 등 금속 원자층에칭용 가스 소재 기술 증착 공정용 화학물질 전구체 소재 기술 초박막 원차층 초정밀 증착용

가스 소재 기술등을 연구개발하고있음

노광 소재 기술분야도 대기업 중심으로 엘지이노텍 에스케이하이닉스 Tokyo Electron TAIWANSEMICONDUCTOR 등이 집중적으로 연구개발하고 있으며 패턴 붕괴 방지용 표면활성입자 기반

포토레지스트 소재 기술 탈가스 감소 및 대역외 방사선 흡수를 위한 신규 포토레지스트 첨가제

소재 기술 등을연구개발하고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체화학소재분야의공백기술분야는노광소재기술로나타남

반도체화학소재분야는연마공정포토리소그래피공정등의다양한반도체제조공정상에서유용하게사용될수 있음

대규모의 장치투자가 들어가는 분야는 아니지만 최종 수요자가 국내외 소수의 반도체 생산업체이기때문에 중소벤처기업의 시장 진입이 쉽지 않은 분야이지만 다양한 소재 분야에 대한 연구개발 및

특허확보전략의방향으로판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 노광 소재 분야에 있어서 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 공정 소재 관련 기술은 서울대학교 한국생산기술원 등과 노광 소재 기술은 서울대학교연세대학교등과협력하여기술도입 또는 공동으로연구개발을추진하는것을우선적으로고려해볼

수있을 것으로판단됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

공정소재

CMP용 소재

sect 텅스텐등금속원자층에칭용가스소재기술

sect 증착공정용화학물질전구체소재기술

sect 초박막원차층초정밀증착용가스소재기술

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC) 소재sect 패턴붕괴방지용표면활성입자기반포토레지스트

소재기술

sect 탈가스감소및대역외방사선흡수를위한신규

포토레지스트첨가제소재기술resist 소재

기술개발테마 현황분석

448

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

ALD 전구체개발기술분야주요연구개발기관

한국화학연구원박막재료연구센터(센터장정택모)- 주기율표 상의 다양한 ALD 전구체 개발 연구를 진행하고 있으며 이와 함께 개발한 전구체의 ALD

공정 개발 연구와 이를 이용한 다양한 기초적인 소자화 연구도 진행하여 ALD 전구체 설계 합성

특성분석 공정등전반적인기술개발 연구를진행

- 관련 중소기업과의협력을통한기술 지원

한국표준과학연구원- ALD 전구체의증기압을측정할수있는 증기압측정 장치를개발

- 진공 기술에대한 교정 및 시험 (ALD 공정및장비 개발 기술지원)

디엔에프- Barrier Metal Electrode Material Gap Fill Material High-k Low-k Metallization Metal

등의 반도체소자 내 핵심소재(전구체)를 개발 및 납품

- Wafer Patterning 공정에 사용되는 Etch Hard Mask Film DPT Material PRAM GST용

Material 등을 개발 및 납품

유피케미칼- TMA TEMAH TEMAZr MPA 및 TiCl4 등의 다수제품을국내외반도체양산 라인에공급

- 차세대반도체용전구체화합물개발

한솔케미칼- CVDALD에 사용되는다양한실리콘및 금속전구체생산

원익머트리얼즈- 반도체용 CVDALD 전구체및 특수가스개발및생산

오션브릿지- CVDALD에 사용되는 Si Ti Zr Hf 등의 전구체생산 및 납품

메카로-MOCVD ALD 공정용박막증착에사용되는전구체생산

SK머티리얼즈 SK트리켐- Zr Si 전구체생산

반도체화학소재

449

CMP슬러리개발기술분야주요연구개발기관

한양대학교첨단반도체소재소자개발연구실 (박재근교수)- 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리개발 연구

- nano-wet ceria 슬러리개발연구

케이씨텍- 다양한입자크기를갖는 Ceria(CeO2) 슬러리및 Additive 생산

-W CMP 슬러리 Cu barrier metal 슬러리생산

솔브레인- ILDIMD STISOD W Cu 슬러리생산

동진쎄미켐- 다양한 CMP 슬러리생산

에이스나노켐- ILD IMD STI Buffing용 CMP 슬러리생산

LTCAM- Bulk Cu CMO슬러리생산

포토레지스트개발기술분야주요연구개발기관

인하대학교재료합성연구실 (이진균교수)- EUV와 E-beam lithograph용 레지스트개발연구

동진쎄미켐- 포토레지스트생산

금호석유화학- ArF 및 KrF 포토레지스트생산

이엔에프테크놀로지- ArF 포토레지스트용핵심원료(모노머 폴리머) 생산

동우화인켐- gampi-Line 레지스트와 Krf ArF 포토레지스트생산

영창케미칼- Bump i-Line KrF transparent TSV thick 포토레지스트생산

기술개발테마 현황분석

450

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에 역점을두어진행

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화 개발사업rdquoldquo성능평가협력사업rdquo ldquo수급기업투자펀드사업rdquo등의상생협력프로그램을통해육성

산업통상자원부 및 중소벤처기업부에서는 다양한 사업(산업핵심 소재부품 산학연협력

특구육성사업등)을 통해전구체관련중소기업의전구체개발 연구를지원

중소기업대상시설및 장비지원

중소벤처기업부에서는 대학 및 연구기관이 보유한 첨단 연구장비를 공동활용할 수 있도록 지원하는연구장비공동활용지원사업을운영

- 중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를

소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

- 지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원

내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서 개발형실험실을제공하고 있어 중소기업에서 기술개발에 필요한 실험장비 등을 공동으로 사용할 수 있는 인프라를

제공하며 뿌리기업의 애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 middot 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제

해결형현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계운영

- 한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소기업이 시험

검사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수 있도록 24시간개방middot운영

- 수요기업이 필요로 하는 장비 및 공동middot공용실험실을 권역별 개방형 실험실 현황에서 검색 및

확인하시고실험실운영 담당자와사용가능여부확인후내원하여이용

- 시흥진주김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과

연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

- 지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진주는

항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

반도체화학소재

451

출처 한국생산기술연구원지역뿌리기술사업단

[ 지역뿌리기술센터위치및 특화분야 ]

한국과학기술연구원에서는 특성나노 연구지원을 위하여 특성분석센터에서 보유하고 있는 장비전문인력 신뢰성평가기술 등의 인프라를 활용하여 나노관련 연구를 수행하는 과정에서 필수적인

분석 새로운분석기술을제공및 특성분석평가기술교육을수행

- 한국과학기술연구원 특성분석센터에서는 첨단 분석 장비를 이용하여 유기무기 화학분석 초미세표면분석 나노구조분석및프로티움분석과관련된원내외분석을지원

- 또한 분석 기술전반에 대한 축적된 기술을 통해 분석장비 사용교육 및 연구장비 엔지니어

양성교육을진행

출처 한국과학기술연구원

[ 한국과학기술연구원특성분석센터시험분석의뢰절차 ]

한국화학연구원에서는 화학분석 연구지원을 위하여 화학분석센터 화학 소재연구본부에서는 첨단분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자 대상의 개방

운영하는범용분석장비에대한기기 원리 시료 전처리 결과해석 등 기기분석실무교육수행

- 화학분석센터에서는 보유하고 있는 크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM

등을 활용한물질구조분석수행

- 화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시스템 표면에너지 구배 시스템 다중-박막

시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를 구비하여

시험분석서비스를제공

기술개발테마 현황분석

452

나 연구개발인력

ALD 전구체 개발 기술 분야는 한국화학연구원에서주로 연구개발을진행하고있으며 이외에

한양대학교 인하대학교등에서부분적인연구를진행

한국화학연구원을제외한대부분의 ALD 전구체인력은 ALD전구체회사에집중되어있음

이에반해 ALD공정의경우에는많은학교및 출연연등에서꾸준하게연구하고있음

연구부분 기관 성명 직급

ALD 전구체개발 한국화학연구원 정택모 센터장책임연구원

ALD전구체개발 한국화학연구원 김창균 책임연구원

ALD전구체개발 한국화학연구원 박보근 책임연구원

ALD공정개발 한양대학교 박진성 교수

ALD공정개발 서울대학교 황철성 교수

ALD공정개발 세종대학교 이원준 교수

ALD공정개발 한양대학교 전형탁 교수

ALD공정개발 연세대학교 김형준 교수

ALD공정개발 영남대학교 김수현 교수

CMP슬러리소재개발 한양대학교 박재근 교수

포토레지스트소재개발 인하대학교 이진균 교수

[ ALD 전구체및공정 개발 기술분야 주요 연구인력현황 ]

반도체화학소재

453

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

ALD 전구체 요소 기술은 크게 재료 공정 장비 총 세 개의 분류로 구분되며 그 중

재료에서는 금속 ALD용 전구체 확산방지막 및 전극용 전구체 하드마스크용 전구체

Gap-Fill용 전구체 DPTmiddotQPT용 전구체 커패시터및게이트용 High-k 전구체등이있음

ALD 전구체개발기술이전이가능한기관은한국화학연구원등이있음

분류 요소기술 개요 기관

재료

금속 ALD용 전구체소재 기술

배선재료 확산방지막재료 게이트금속 재료

등의 전도성소재를전도성박막위에만선택적

증착하기위해 사용되는전구체소재

한국화학연구원

커패시터및게이트용 High-k

전구체소재기술

DRAM커패시터및게이트에사용되는 high-k를

위한 전구체소재한국화학연구원

반도체산화물전구체소재 기술 메모리및투명 소자에적용 가능한전구체소재 한국화학연구원

전구체평가기술 증기압 순도등합성된전구체의물성평가 기술한국화학연구원

한국표준과학연구원

[ ALD 전구체기술 및 연구기관 ]

CMP 슬러리 요소 기술은 절연박막용 슬러리(Oxide용 슬러리 STI 공정용 슬러리 ILD

공정용 슬러리)와 금속박막용 슬러리(Cu 슬러리 W 슬러리 Barrier 금속 슬러리) 등이

있음

분류 요소기술 개요 기관

재료W CMP 슬러리소재 기술 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리소재 한양대학교

Ceria 슬러리소재기술 Nano-wet Ceria 슬러리소재 한양대학교

[ CMP 슬러리기술 및 연구기관 ]

포토레지스트 요소 기술은 KrF 포토레지스트 ArF 포토레지스트 EUV 포토레지스트 등이

있음

분류 요소기술 개요 기관

재료 EUV포토레지스트소재기술EUV와 E-beam lithograph용 레지스트소재

(고불소계용제에용해 amp 높은유리전이온도)인하대학교

[ 포토레지스트기술및 연구기관 ]

기술개발테마 현황분석

454

(2) 이전기술에대한세부내용

금속 ALD용전구체소재기술

배선및 확산방지막재료에사용되는전구체소재 개발 기술- 미세한 구리배선의 확산방지막과 씨앗층을 스퍼터링법으로 형성하는 데에는 한계가 있기 때문에

단차피복성이 우수한 ALD가 구리 배선의 확산방지막에 적용되기 시작 미세한 구리배선을

형성하는 데에는 구리배선의 확산방지막과 씨앗층(seed layer)을 모두 ALD로 형성하는 것이 가장

유리함

- 액체이며 우수한 증기압(ge1 Torr60 )을 갖는 Cu Ru Ta Mn 등의 확산방지막과 씨앗층(seed

layer) 등으로 사용 가능한 전구체 개발 및 이를 이용한 박막 증착을 통한 응용 가능성

확인(확산방지막및씨앗층으로의특성우수)

최근에는게이트및 3D NAND로 사용 가능한W 전구체의개발연구 진행

커패시터및게이트용 High-k 전구체소재기술

DRAM 커패시터 및 게이트 소재로 사용되는 4족 전이금속 전구체(Ti Zr Hf) 및 Sr 전구체 개발기술

- MO2 (M = Ti Zr Hf) 박막용 우수한 열안정성 및 높은 증기압을 갖는 전구체 개발(기술적

집적도의한계를극복하고양산성의향상기대)

- FinFET에 사용이매우 유망한 HfO2용 전구체합성 기술 확보

- 유전 상수 100 이상인 SrTiO3(STO)용 스트론튬전구체원천기술확보

반도체산화물전구체소재기술

디스플레이및 투명 소자 에너지소자 등에 사용가능한고이동도인듐소재 개발- 범용 전구체인 TMI보다녹는점이낮거나액체이며열안정성이우수한 In 전구체개발 기술

- ge30 cm2Vs의고이동도를갖는 In 산화물소재 및 소자 형성기술 개발

p-type 산화물전구체개발 기술- 열안정성이우수하고높은증기압을갖는 p-type SnO용 Sn 전구체대량합성 기술 개발

- p-type SnO 산화물반도체 ALD 합성기술 개발

- 이를 이용한 p-type SnO 박막트랜지스터(TFT) 형성 기술

- 추후 이를 이용한 np형 TFT소자및투명 로직 소자형성 가능

반도체화학소재

455

CMP슬러리소재기술

W CMP 슬러리소재 개발- 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리소재개발 연구

Ceria 슬러리소재개발- Nano-wet Ceria 슬러리소재(poly-Si stop CMP 슬러리 Si3N4 stop CMP 슬러리) 개발연구

EUV 포토레지스트소재기술

EUV와 E-beam lithograph용 레지스트소재개발- 고불소계 용제에 용해가 가능하며 높은 유리전이온도를 지니는 EUV 레지스트 소재 및 이를 이용한

패턴화공정 개발

- 고불소계 용제에 대한 뛰어난 용해성과 고해상도가 가능한 E-beam 레지스트 소재 및 패턴화 공정

개발

기술개발테마 현황분석

456

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체화학소재 분야 키워드클러스터링 ]

반도체화학소재

457

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

material

CMP

8

1 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v

material in the presence of a cmp composition comprising a

compound containing an n-heterocycle

2 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing of elemental

germanium andor si1-xgex material in the presence of a

cmp composi-tion comprising a specific organic compound

3 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing of elemental

germanium andor Si1-xGex material in the presence of a

CMP composi-tion having a pH value of 30 to 55

클러스터

02

semiconductor

material

bond

8

1 High thermal resistance bonding material and semiconductor

structures using same

2 Semiconductor device structures comprising a polymer bonded

to a base material and methods of fabrication

클러스터

03

semiconductor

material

etching

process

8

1 Chemical amplification type positive resist composition resist

laminated material resist pattern forming method and

method of manufacturing semiconductor device

2 Composition for etching a metal hard mask material in

semiconductor processing

클러스터

04

semiconductor

material

precursor

8

1 Apparatus for handling liquid precursor material for

semiconductor processing

2 Head for vaporizing and flowing various precursor materials

onto semiconductor wafers during chemical vapor deposition

클러스터

05

semiconductor

material

resist

8

1 Gamma radiation sensitive resist materials for semiconductor

lithography

2 Apparatus for measuring sheet resistivity of semiconductor

materials and diffused layers

클러스터

06

semiconductor

material

chemical

5~6

1 Catalytically Doped Semiconductors for Chemical Gas Sensing

Aerogel-Like Aluminum-Containing Zinc Oxide Materials

Prepared in the Gas Phase

2 Characterization of semiconductor resist material during

processing

클러스터

07

semiconductor

material

bulk

4~5

1 Bulk and surface properties of new materials based on AIIS

semiconductor composites

2 Bulk crystal growth and high-resolution x-ray diffraction results

of LiZnP semiconductor material

클러스터

08

semiconductor

material

absorber

4~5

1 A Semiconductor Memory Having Both Volatile and

Non-Volatile Functionality Comprising Resistive Change

Material and Method of Operating

2 Apparatus and method for forming chalcogenide

semiconductor absorber materials with sodium impurities

클러스터

09

semiconductor

material

mask

5~6

1 Electric element memory device and semiconductor integrated

circuit formed using a state-variable material whose resistance

value varies according to an applied pulse voltage

2 Eliminating undercutting of mask material when etching

semiconductor topography by native oxide removal

[ 반도체화학소재 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

458

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

10

semiconductor

material

ceramic

4~5

1 Corrosion-resistive ceramic materials and members for

semiconductor manufacturing

2 Formation of doped regions andor ultra-shallow junctions in

semiconductor materials by gas-cluster ion irradiation

반도체화학소재

459

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

ALD

전구체

금속및유전체용 ALD용전구체

소재기술

특허논문클러스터링

전문가추천

저온고온 Si 화합물 ALD용 전구체소재 기술특허논문클러스터링

전문가추천

전구체평가기술특허논문클러스터링

전문가추천

외부대기차단 air barrier 기술특허논문클러스터링

전문가추천

샤워헤드제어기술특허논문클러스터링

전문가추천

CMP

슬러리

Abrasive Particle 종류 입자합성및분산기술특허논문클러스터링

전문가추천

금속 CMP용 Chemical 첨가제활용기술특허논문클러스터링

전문가추천

연마입자분산제및 pH 제어첨가제기술특허논문클러스터링

전문가추천

CMP슬러리재생기술특허논문클러스터링

전문가추천

포토레지스

트

포지티브형 PR Resin PACPGA 용해억제제기술특허논문클러스터링

전문가추천

네거티브형 PR Resin PACPGA기술특허논문클러스터링

전문가추천

Dry Immersion 및 차세대 ArF용 Resist 기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체화학소재 분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

460

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

ALD

전구체

금속및유전체용 ALD용전구체

소재기술

금속배선재료 barrier 재료등의전도성소재를선택적

증착 즉전도성박막위에만증착하기위해 사용되는

전구체소재

저온고온 Si 화합물 ALD용전구체소재

기술

저온(50이하)에서 Si 및 Si 산화물 Si 질화물등 Si

화합물을고성장증착 가능한전구체소재

전구체평가기술 증기압 순도등합성된전구체의물성평가기술

외부대기차단 air barrier 기술

장비의신뢰성및안정성을위하여외부대기와

반응기체의분리및접촉을차단하는고도의 air barrier

기술

샤워헤드제어기술기생플라즈마억제 증착속도제어 등을위한샤워 헤드

제어기술

CMP

슬러리

Abrasive Particle 종류 입자합성및

분산기술

배선형성용 메탈 CMP 슬러리의 연마입자의 합성 및 슬러

리내 분산기술

금속 CMP용 Chemical 첨가제활용기술 배선형성용메탈 CMP 슬러리의화학적첨가제활용기술

연마입자분산제및 pH 제어첨가제

기술

소자분리용 산화막 CMP 슬러리의 연마입자 분산제 및 pH

제어첨가제기술

CMP슬러리재생기술CMP 공정 중 사용된 CMP 슬러리를 재사용하기 위한 회

수 및 재생기술

포토레지스

트

포지티브형 PR Resin PACPGA

용해억제제기술포지티브형레지스트용용해억제제관련기술

네거티브형 PR Resin PACPGA기술 네거티브형레지스트용수지 관련기술

Dry Immersion 및 차세대 ArF용 Resist

기술WetH2O용 Resist 및 High Fluid용 Resist 합성기술

[ 반도체화학 소재분야 핵심요소기술도출 ]

반도체화학소재

461

나 반도체화학소재기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

462

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

ALD

전구체

금속및

유전체용

ALD용 전구체

소재 기술

금속유전체증착

소재

금속유전체

증착소재

개발

금속유전체

증착소재

성능개선

금속유전체

증착소재

양산화

전도성박막위에만

증착하기위해

사용되는

금속유전체전구체

소재개발

저온고온 Si

화합물 ALD용

전구체소재

기술

저온고온에서

증착소재

저온고온에

서증착소재

개발

저온고온에서

증착소재

성능개선

저온고온에

서증착소재

양산화

저온고온(50~60

0이하)에서

고성장증착 소재

개발

전구체평가

기술

증기압 순도 등

합성된전구체별

물성평가

평가기술

설계

평가기술

분석

평가기술

표준화

고신뢰성전구체

생산

외부대기차단

air barrier 기술

외부대기와

반응기체의분리및

접촉차단율 ()

60-80 80-95 95이상장비의신뢰성및

안정성확보

샤워헤드제어

기술

기생플라즈마

억제 증착속도

제어율()

50-70 70-90 90이상박막두께균일도

향상

CMP

슬러리

Abrasive

Particle 종류

입자 합성및

분산기술

Sphericity 08 09 095 입자균일성향상

금속 CMP용

Chemical

첨가제

활용기술

Within wafer

non uniformity

()

10 5 2웨이퍼평탄도

향상

연마입자

분산제및 pH

제어첨가제

기술

Removal rate

(nm)300 400 500 연마 효율증대

CMP 슬러리

재생 기술

불순물정도

(ppb)100 10 1

슬러리사용량

절감

포토레

지스트

포지티브형 PR

Resin

PACPGA

용해억제제

기술

포지티브형

레지스트용수지

광산 용해억제제

포지티브형

레지스트용

수지 광산

용해억제제

개발

포지티브형

레지스트용

수지 광산

용해억제제

성능개선

포지티브형

레지스트용

수지 광산

용해억제제

양산

포지티브형

레지스트용수지

광산 용해억제제

개발

네거티브형 PR

Resin

PACPGA기술

네거티브형

레지스트용

수지광산발생제

네거티브형

레지스트용

수지광산발

생제개발

네거티브형

레지스트용

수지광산발생

제성능개선

네거티브형

레지스트용

수지광산발

생제양산

네거티브형

레지스트용

수지광산발생제

개발

Dry

Immersion 및

차세대 ArF용

Resist 기술

Dry Immersion

및 차세대 ArF용

합성

Dry

Immersion

및 차세대

포토레지스트

개발

Dry

Immersion 및

차세대포토레

지스트

성능개선

Dry

Immersion

및 차세대

포토레지스트

양산

Dry Immersion

및

차세대포토레지스

트개발

[ 반도체화학소재 분야 핵심요소기술연구목표 ]

고주파반도체

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 143

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 151

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 165

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 169

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 177

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 179

광학부품및기기

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 189

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 194

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 210

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 213

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 219

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 224

반도체검사장비

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 235

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 241

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 248

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 253

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 258

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 261

반도체패키징소재

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 271

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 276

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 287

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 291

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 298

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 303

반도체공정장비

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 313

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 317

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 327

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 333

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 341

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 347

반도체센서

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 357

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 359

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 367

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 371

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 377

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 387

반도체화학소재

1 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 397

2 외부환경분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 410

3 기업분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 428

4 기술개발현황 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 441

5 연구개발네트워크 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 448

6 기술로드맵기획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 456

전략분야현황분석

지능형센서

지능형센서

1

지능형센서

1 개요

가 정의

스마트 자동차 사물인터넷 웨어러블 디바이스 등 IT 융합 제품에서 지능형 서비스를

수행하는 소프트웨어와 시스템반도체(System on Chip SoC)가 융합된 지능형 전자 부품을

통칭

오는 2020년까지 세계 시스템반도체 시장 10 점유를 목표로 하는 지능형 반도체 사업에 업계관심이집중되고있음 미래부에따르면 2020년지능형반도체핵심분야사업은총 9개로나뉠 수

있음

출처 과학기술정보통신부

더 많은 기능을 작은 칩에 넣기 위한 초미세 공정개발과 함께 위의 표와 같이 특정 목적을 위한맞춤형설계 및 생산능력이지능형반도체산업의경쟁력으로부각되고있음

사람과사물은 물론 사물인터넷(IoT) 자율주행 등 다양한 기기가 연결되면서지능형 반도체의신규수요처가빠르게증가해반도체의집적도만으로수요를충족시킬수없는 상황으로변화

미국에선 구글 인텔 IBM 등이 지능형 반도체 최고 기술을 보유하고 있으며 유럽에선 ARM을

구분 분야 관련제품

주력산업

5G이동통신

- AP

- 저전력칩

- RF칩

심해저해양플랜트-시스템반도체

-고집적회로

스마트자동차-비디오칩

-Wi-Fi칩

미래신시장

지능형로봇-시스템반도체

-고집적회로

착용형스마트기기

-음성인식칩

-저전력칩

-소형화칩

실감형콘텐츠 -멀티미디어반도체

복지및산업

맞춤형웰니스케어 -바이오피드백칩

재난안전관리스마트시스템 -스마트센서칩

신재생에너지하이브리드시스템 -에너지 SoC

[ 2020년지능형반도체핵심분야 ]

전략분야현황분석

2

선두로전쟁부품 산업용로봇 의료로봇 드론 기업들간협업이이뤄지고있음

지능형반도체세계시장규모는 2018년 3767억 달러 2020년 4559억 달러에이를 것으로전망

나 범위및 분류

지능형 반도체의 주요 응용분야는 스마트 인지middot제어 스마트 통신 초고속 컴퓨팅으로분류되며 분야별세부적으로파생되는신기술분야는광범위함

스마트 인지middot제어 반도체는 지능형 시스템의 인지 및 제어에 사용되는 소프트웨어 SoC 기술로최근 머신러닝(Machine Learning)기술을 기반으로 한 성과들이 발표되고 IT 업계의 주목을 받고

있는 분야임 세계 최초 집적화된 형태의 뉴로모픽 칩이 IBM에 의해 발표된 이후 전 세계적으로

지능형반도체기술개발경쟁촉발

스마트 통신 반도체는 스마트 통신을 구현하기 위한 다양한 커넥티비티 SoC 기술로 5G와 같은차세대이동통신 스마트운송 스마트재난안전서비스등 고속데이터통신기능의기반

초고속 컴퓨팅 반도체는 초고속 연산처리가 가능한 지능형 반도체 소프트웨어 SoC 기술로사물인터넷 빅데이터 스마트로봇등제품 구현에사용되는필수기반 부품

출처 KOTRA글로벌윈도우

구분 세부기술 주요제품및 기술

스마트인지middot제어반도체

얼굴인식사람이상의인식률 9915달성발표(페이스북

2015)

사용자취향분석을통한콘텐츠및광고추천 넷플릭스(Netflix) 아마존

자동통역 스카이프(Skype) 마이크로소프트

개인형음성비서및대화형교육서비스 애플시리 IBMWatson CogniDoll

스마트통신반도체

고속이동통신 5G AV코덱등에사용되는고속이동통신기술

광대역네트워크광기반고속네트워크 차량middot선박middot항공용통신시스템 기저대역모뎀HW설계기술등

초저전력커넥티비티 근접통신협업미들웨어 자율제어등

초고속

컴퓨팅

반도체

뉴로모픽고속컴퓨팅자율학습및판단을가능하게하는기술로뉴로모픽middot뉴로시냅틱middot칩신경망등의분야에응용

지능형메모리SSD UFS 등 메모리와 PUController가 융합돼

독립적인기능담당

빅데이터고속처리다량의정보실시간분석고속연산처리지능형

반도체분야로Multi-Thread ParallelProcessing 빅데이터등에응용

IoT프로세서사물인터넷디바이스를위한소형저전력프로세서 다양한응용을위한주변장치 IP기술

[ 지능형반도체 3대 응용분야및 세부 기술 ]

지능형센서

3

2 국내외정책동향

가 해외정책동향

미국 EU등주요국들은일찍이지능형반도체선점을위해정부정책을발표하고적극적인투자로다양한프로젝트진행

해외 주요국은 지능형 반도체 분야의 경쟁우위 확보를 위해 국가적 차원의 중middot장기적 대응

방안을수립하고관련산업성장기반을조성중

미국 EU 일본 등 선도국들은 민middot관 협력에 기반한 원천기술 개발과 응용제품의 경쟁우위 확보를위한 지능형반도체고부가가치화에집중

중국 대만 등도 정부 주도의 공격적 투자로 핵심요소기술 확보에 주력하고 전문인력 확충 등 산업성장기반조성에매진

미국은 2008년 방위고등연구계획국(DARPA)이 인간의뇌 구조와유사한 형태를 지닌 데이터

처리 칩셋인 뉴로모픽칩 개발을 위해 시냅스(SyNAPSE System of Neuromorhic Adaptive

Plastic Scalable Electronics)라는 프로젝트를 착수하였으며 IBM의 주도로 연구기관 및

대학들이참여하여개발

유럽에서도 미국과 마찬가지로 인간 뉴런을 모사한 지능형 반도체 개발을 위해 휴먼 브레인

프로젝트(Human Brain Project HBP)에 착수하였으며 2013년부터 10년간 총 예산 10억

유로(한화 1조 2000억 원)를투자

일본의 경우 반도체 시장의 경쟁력 회복을 위해 MIRAI ASUKA 등과 같은 민middot관 협동

정부사업을실시하고 차세대반도체개발을집중적으로지원

중국은 반도체 분야에 전방위 투자를 진행하고 있으며 특히 파격적인 투자 세제 혜택을

통한핵심요소기술의국산화에주력

국가 주요내용

미국

middot민middot관협력을통해지능형반도체원천기술개발에주력

- (DARPA) IBM의 지능정보 칩 프로젝트에 투자 고속지능정보 처리기능을 지능형반도체에구현하기위한프로젝트를진행

EU

middot EU의대학 연구소등을중심으로인공지능칩개발에중점

- 인간 뉴런을 모사한 인공지능칩 등 개발을 위한 lsquoHuman Brain Project(HBP)추진 총 예산 10억유로(한화 1조 2000억원) 규모투자

일본

middot지능형반도체+응용제품기술개발을위한지원프로그램제공

- MIRAI(2001~2007년) ASUKA(2006~2011년) 등 정부사업을 통해 1조 2818억원을투입시스템반도체집중투자

[ 주요국지능형반도체관련 정책 ]

전략분야현황분석

4

출처 ETRI

국가 주요내용

중국

- 파격적투자middot세제혜택을통한핵심요소기술의국산화에주력

- 반도체 생태계의 전방위적 지원을 위해 190억 달러 규모의 National IC IndustryInvestment Fund조성계획발표(20146)

- 2015년이후 10년간반도체분야약 180조원투자결정

대만

- 정부주도로인력양성middot유치기업생태계조성등강력추진

- (Si-Soft 프로그램 2003~2007) SoC 분야인력양성에총 25억달러투자

- 1980년신주과학산업단지조성기업(TSMCmiddotUMC등)육성토대마련

지능형센서

5

나 국내정책동향

정부가미래부산업부중심으로지능형반도체관련사업추진 지능형 반도체는 스마트카 사물인터넷 웨어러블 디바이스 등의 스마트 기기가

지능형서비스를 제공할 수 있도록 하는 SW 및 SoC 융합기술로 반도체 관점에서는

시스템반도체 SW관점에서는시스템소프트웨어및 부가서비스구현 SW등이모두포함

특히 지능형 반도체는 산업적 파급효과가 큰 핵심부품이자 기반요소로 향후 다양한 주력산업과융합한시너지창출기대

출처임채덕외 2013 출처산업연구원

[SW-SoC 융합개념도] [지능형반도체범위]

정부는 상대적으로 열악한 시스템반도체 육성을 위해 2010년부터 종합발전계획을 수립 RampD사업신설등체계적인지원방안을추진

시스템IC 2010사업 시스템IC 2015사업(시스템 반도체 상용화 기술 개발)을 통해 시스템반도체개발을지원하고 중소중견팹리스및 파운드리업체육성을장려

시스템반도체 및 장비산업 육성전략은 2015년까지 약 1조 7000억 원을 투입하여 시스템반도체와장비의국산화및 세계적기업 육성등을 목표로함

임베디드 SW 분야는 2013년 말 발전전략을 수립하고 이를 토대로 주력산업 연계형 RampD고급인력양성 시장활성화및 산업생태계개선정책추진중

산업부는 201312월 「임베디드 SW 발전전략」을 발표하고 이에 따라 주력산업별 lsquoSW + SoC+ 플랫폼rsquo 등의통합개발을추진

최근에는 SoC-SW플랫폼등융합기술의중요성이강조되면서관련사업이활발하게추진중

전략분야현황분석

6

지능형 반도체 분야의 핵심원천기술과 시장선점을 위해 중장기 지원방안을 수립하고 관련 성장기반조성중

과학기술정보통신부는 2014년에 지능형 반도체를 13대 미래성장동력 중 하나로 선정하고기술개발 인력양성 생태계조성을지원하기위해 2015년과 2016년종합실천계획을발표

지능정보기술 기반의 제4차 산업혁명에 대응하기 위해 수립한 K-ICT 전략 2016에서는 지능형반도체를 ICT 선도사업 차세대 경쟁력 확보 전략의 첫 번째 핵심과제로 선정하고 기초middot원천

기술확보에주력

2016년 12월에 발표된 지능정보사회 중장기 종합대책에서는 지능정보기술 확보의 일환으로초고성능컴퓨팅핵심요소기술및지능형반도체기술고도화와뉴로모픽칩연구를추진

산업통상자원부에서는 지난 3월 시스템반도체 산업 경쟁력 강화 방안을 발표하고저전력middot초경량middot초고속반도체설계기술확보에 2210억 원을투자한다고발표

출처 IITP

융복합소재 부품개발을효율적으로지원할수 있도록소재 부품인프라개선 현재 15개 신뢰성 센터를 5개 융합 얼라이언스 체계(금속 화학 섬유 세라믹전자 기계자동차)로개편

첨단 소재 부품 정보를 수집 재생산할 수 있는 빅데이터 플랫폼 상용화 기간 비용을 단축할 수있는 가상공학플랫폼을구축

첨단 소재 부품 산업인력 양성을 위해 소재 부품 분야를 총괄하는 인적자원협의체를 지정하고가상공학전문인력등융 복합 소재 부품 관련인력 양성을확대할계획

소재 부품기업의글로벌진출역량을향상시키지위한지원을강화하고지속확대

주요정책 주요내용

미래성장동력종합실천계획(20163)

- 미래성장동력선정기술개발middot인력양성middot생태계조성지원

- 인간지능형 컴퓨팅 지능형 반도체 핵심요소기술개발 아키텍트급 고급인재양성중소기업연구개발환경및창업활성화지원등

K-ICT 전략 2016(20165)

- ICT선도사업차세대경쟁력확보전략핵심과제로선정

-지능형반도체의기초middot원천기술확보에주력

지능정보사회중장기종합대책(201612)

- 지능정보기술확보의일환지능형반도체에전략적 RampD투자

-지능형반도체기술고도화뉴로모픽칩선도연구추진

시스템반도체산업경쟁력강화방안

(20173)

- 시스템반도체산업선도국도약위한정책과제제시

-저전력middot초경량middot초고속반도체설계기술확보인력양성등

[ 국내 지능형반도체관련정책 ]

지능형센서

7

3 산업이슈및동향

가 산업이슈

센서는 4차 산업혁명을주도하는핵심아이템

센서는특정대상에서아날로그데이터를선택적으로검출하여유용한전기및 디지털신호로

변환하는 장치이며 모든 사물인터넷(IoT) 기기에 부착되어 압력 온도 속도 이미지 등

아날로그정보는물론다른 IoT 기기에서생성되는디지털정보등도측정

인간이 오감을 통해 주변환경을 인지하고 상황을 추론하는 것처럼 모든 IoT 기기는 센서로

데이터를수집 분석하고부가가치를창출

스마트카와 스마트폰을 주축으로 全 분야에서 수요가 급증 2025년 경에는 센서 1조개(Trillion) 시대도래예상

Big 2 수요처인자동차와핸드폰이계속해서시장을주도

자동차대당센서사용은 rsquo15년 200개에서자율주행시대에는더욱증가

일반폭에서는이미지와음향 한 대에 2개의센서만사용되었지만차세대폰에는한대에 20개

이상의센서가사용될전망

현재 매년 10억 개의 센서가 출하 생산량은 연평균 50 이상 증가 하는 추세이며 10년

전후로매년 1조 개가생산될것으로예상

자료 Trillion Sensor Summit LG경제연구원 (2014) 재인용

[주요 기업의센서 글로벌수요 전망]

전략분야현황분석

8

모바일센서 기술의확대적용

모바일 센서는 스마트 기기에 점차 다양한 기능을 제공하기 위해 어플리케이션별로 개발 및

탑재되는형태를보이고있음

기본적인 센서 기술이 MEMS 나노 등의 미세 기술과 반도체의 SoC 기술 등이 전반적인

기술적융합및 진화를거듭함으로써복잡한기능을제공할수 있게변화중임

주로 모바일 기기의 제어 판단 저장 통신 등의 기능을 높이는 차원에서 센서 기술이

적용되었던 반면에 최근에는 인간의 가장 가까운 곳에서 존재하는 기기로써 여러

어플리케이션을적용할것으로예상됨

또한스마트기기의변화에따라기존의센서들을물리적으로소형화시키거나투명화시킬수

있는기술에대한개발도진행중임

지능형센서

9

나 핵심플레이어동향

해외업체동향

독일의 lsquo인더스트리 40rsquo이 당초 정보통신산업협회(BITKOM) 기계산업협회 (VDMA)

전자산업협회(ZVEIBITKOM) 등 산업협회 주도의 연구 중심 프로젝트였다면 2015년 출범한

lsquo플랫폼 인더스트리 40rsquo은 범국가적으로 민middot관middot학이 모두 참여하는 형태로 바뀌었다는

특징이 있으며 이는 표준화 연구중심으로 인한 더딘 진행 인더스트리 40에 대한

중소기업의 인식 부족 그에 따른 확산 저해 등에 대응하여 실용성과 실행력을 강화하는

차원에서 추진주체를 확대한 것이며 인더스트리 40 추진을 본격화하면서 개별 기업의

범위를 넘는 공통과제를 선도하고 기업간 이해관계 조정을 위한 정부의 조정자 역할이

필요하였기때문

독일은 종합적인 비전과 함께 달성과정에서 발생할 이슈에 대한 구체적인 실행 방안을

제시하고 있으며 독일 인더스트리 40의 최종목표는 lsquo전국가의 스마트공장화rsquo이며 이를 통해

첫째 규격품뿐 아니라 고객 주문형 상품도 대량생산할 수 있는 다품종 대량생산 시스템을

실현시키고 2020년 이후에는 독일 제조업 전체가 스마트공장으로 연결되어 거대

플랫폼화하는 로드맵을 제시하고 있으며 둘째 독일내의 모든 공장을 단일의 가상공장

환경으로 만들어 국가 단위의 생산 및 수요예측이 가능한 21세기 공장생태계를 실현하고자

하며 이러한 비전은 전체 국가가나아갈 방향을 제시하고 추진동력을 확보할 수 있다는

측면에서의의가큼

일본 정부는 2013년 6월부터 산업경쟁력 강화 및 성장전략으로서 lsquo재흥전략rsquo을 수립 및

운영해왔으나 정책 수립 차원에서 4차 산업혁명을 인식하기 시작한 것은 2015년

일본재흥전략 개정판부터이며 2011년부터 미국 정부가 첨단제조파트너십 (Advanced

Manufacturing Partnership) 정책을 독일 정부가 인더스트리 40을 추진한 데 비하여

정책대응이 다소 늦은 편인데 이는 초기 일본 정부가 4차 산업혁명의 핵심요소기술인

산업용 IoT 등을기업단위의대응문제로인식한데 따른것으로보임

일본은 4차산업혁명에대응한전략수립에있어 제조강국으로서강점을최대한활용하려고

하며 특히 부품 소재 등 기반산업 센서 M2M(Machine to Machine)등 공장 자동화

분야에서 세계 최고 수준의 경쟁력을 보유하고 있어 미국이 압도적으로 앞서있는 가상

데이터(virtual data 이하 virtual data로 표기) 분야는 과감히 포기하고 제조 현장

데이터(real data 이하 real data로 표기) 활용에집중하고있음

전략분야현황분석

10

국내업체동향

삼성전자가 모바일AP CMOS 이미지센서 DDI(디스플레이 구동칩) 등에서 세계적 경쟁력을

확보 중이며 일부 2-3개社을 제외한 대부분 팹리스社들은 1000억원 미만의 영세한

중소기업임

낮은기술경쟁력으로인해핵심 SoC의국산화율은 5미만

자동차 모바일 등 수요산업과 연계하여 시장규모가 크고 단기 상용화가 가능한

시스템반도체(SoC) 핵심요소기술확보및국산화추진

산업통상자원부(이하 산업부)의 보도에 따르면 국내 센서 내수시장은 rsquo12년 약 54억 달러

규모에서 rsquo20년 99억 달러규모로연평균 104성장할것으로전망

국내 내수시장은 세계 시장보다 높은 성장률이 예상되나 국내 기업의 내수시장 점유율은

105수준으로매우낮은상황

국내 기업의 생산액은 rsquo12년 기준 133억 달러 규모로 세계 시장에서 차지하는 비중은

19로매우낮은수준

정부는 lsquo첨단 스마트 센서 육성사업rsquo에 rsquo15년부터 6년간 1508억 원을 투자할 계획이며

rsquo20년 기준 42억달러생산과 21억 달러수출을달성할것을목표로설정

국내수요기업은국내 제품의신뢰성 첨단 센서의성능문제등으로 센서수요를해외기업으로부터

주로조달

센서 수요기업은 성능middot신뢰성 등을 이유로 해외제품을 사용하고 국내 센서기업은 영세성과

기술력부족등으로혁신을회피하는악순환형성

지능형센서

11

4 시장동향및전망

가 세계시장

각국가별시장동향

세계 센서 시장은 2016년 3452 억 달러에서 2021년 3669 억 달러로 연평균 31의 고성장을지속하고있음

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 345238 355912 366956 378356 355922 366933 31

출처 Gartner 201609 13-15년연평균성장률자료를참고하여 lsquo16-rsquo19년전망치추정

[ 세계반도체시장규모및 전망 ]

2012년 기준으로 북미지역이 224억 달러 점유율 33로 가장 크고 유럽 아태지역 순으로형성되어있으나 2019년 기준으로 중국을 포함한 아태지역이 유럽을 제치고 2번째 큰 시장을형성할것으로예상됨

이미지센서 압력센서 바이오센서순으로시장 비중이큰것으로조사됨 자동차산업(24)과 장치산업(18)이 가장 높은 비중을 차지하고 있으며 모바일 등 소비재산업(17)과의료산업(11)에 적용되는센서비중이높아지고있음

이외에도 기계 및 제조업 건설산업 항공기 및 선박건조 등 다양한 산업 분야에 센서 적용이확대되고있음

일본 닛케이베리타스 전망에 따르면 10년후 세계센서 수요는 현재보다 100배인 1조개로 늘어날것으로 보고 있음 (지구촌 인구가 약 72억 명으로 계산하면 한사람당 약 140개의 센서가 주변에

있다는것을의미함)

스마트카용 센서 시장은 2014년 199억 달러 규모에서 연평균 97 성장하여 2020년에는 352억달러 규모로성자할전망

응용 유형별로는 Power train 부분의 센서 시장이 가장 큰 비중을 차지하나 Driver support와safetysecurity 부문이향후 성장을주도할전망

기술별로는 Rotational motion 센서가 가장 큰 비중을 차지하나 향후 성장은 무인주행과 스마트운행에대한필요성증가로인하여 Imagevision 센서와 Radarlidar 센서 부문이주도할전망

전략분야현황분석

12

나 국내시장

국내 센서 내수시장은 2016년 51조 5912억 원에서 2021년 54조 9438억 원 규모로

연평균 32성장전망이나 국내기업의내수시장점유율은 105수준으로매우낮음

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 515912 532431 549441 567056 532412 549438 32

주시장규모는생산+수입-수출

출처 과학기술정보통신부 한국정보통신진흥협회 한국전자정보통신산업진흥회 연도별 자료를 참고하여 lsquo16-19년 전망치

추정

[ 국내 반도체시장규모및전망 ]

내수시장에서도 105 정도만 국산센서가 사용되고 센서 전문기업의 63가 연간

매출액이 50억원에도미치지못하는영세기업으로구성

센서 수요기업은 성능 신뢰성 등을 이유로 해외제품을 사용하고 국내 센서기업은 영세성과 기술력부족 등으로혁신을회피하는악순환형성

글로벌화 된 수요기업은 검증된 해외센서를 사용하고 국내센서기업은 저가센서 조립 생산 및 이로인한 첨단센서개발역량취악의악순환지속

우리 정부는 201212월 rsquo센서산업 발전전략lsquo을 발표하면서 센서산업 육성을 위해 적극 추진

중이며향후 6년간(2014년 ~ 2019년) 약 3300억원의자금지원중

7대 산업분야선정 자동차 모바일 로봇 보안 바이오의료 환경 USN 7개 핵심소자 (자기센서 압력센서 관성센서 영상센서 레이더 센서 화학 및 광학센서)와 2개기반기술지원

국내센서기반 IoT 활용서비스비지니스추진의어려움 타 산업분야로의 확산은 아직 미진하며 사업성이 검증된 성공사례가 드물어 관련 기업은 도전적투자 주저 (전체 제조업에서의 IoT활용 비율은 56 등 전반적인확산미진)

대기업은 시장 불확실성으로 대규모 투자를 주저하고 중소기업은 가치사슬내 다양한 사업자를 모아서비스를만들어낼역량부족

수요자는 사물인터넷 제품서비스에 대한 필요성을 크게 느끼지 못하는 상황 (사물인터넷 제품 및서비스를있으면좋지만반드시필요하지않은것으로인식ldquo가트너 2014년rdquo)

지능형센서

13

5 기술동향및이슈

가 기술동향

(1) 해외기술동향

반도체및전문센서업체들이자동차용센서시장의주도권을확대하고있음

미국 Freescale Systron Donner Analog Device 등의 업체에서 압력센서와 능동안전시스템을위한다양한센서 개발 및 생산

일본 Denso Panasonic Tamagawa Seiki Hitachi Auto Motive 등의 업체에서 아시아 지역을타겟으로능동안전시스템용센서개발 및 생산

유럽 독일의 Bosch 프랑스의 Schneider Electric 등이MEMS 등을 생산 이스라엘 Mobileye가 단안 카메라센서모듈로시장선점(약 80정도) 이 외에 콘티넨탈 보쉬 덴소 델파이 등 대형 부품업체가 카메라 레이더 센서 모듈의 주요공급물량을독점하고있음

(2) 국내기술동향

국내의경우바이오센서기술개발은주로기초중심의연구가대부분인것으로확인됨

바이오 센서 연구는 1999년부터 2013년까지 총 752건이며 그 중 752건이며 그 중 시스템측면에서접근한종합적성격의연구는 71건으로 10 수준임

바이오 센서 시스템 연구는 2001년부터 시작되었으나 바이오 센서를 구성하는 시스템에 관한연구로 이것이 실제 제품화하는 측면까지 고려되지 않았으며 현재까지도 기술개발이 가장 긴

혈당측정기구와관련된제품이제대로출시되지않는상황임

주요바이오센서 시스템관련 기술개발동향

투명유연센서

한국전자통신연구원에서 lsquo투명 촉각센서rsquo를 세계 최초로 개발하였고 실용화를 위한 다양한 연구를진행 중임(대덕넷 201406)

국내자동차용센서

가속도 자이로 압력센서 등 자동차용 MEMS 센서는 안전관련 고신뢰성을 요구하는 품목으로완제품을전량해외수입을통하여조달하거나관련소자를수입하여패키징하는단계

국내 자동차용 센서시장 규모는 lsquo14년 기준 10억달러 규모로 커지고 있으나 국내업체의 시장점유율은23수준에불과하며고부가가치첨단센서의경우 100수입산에의존하고있는실정

선진업체의 RampD 생산등에 대한 투자확대로후발업체와의격차는더욱 확대될전망

전략분야현황분석

14

출처 한국자동차산업연구소자율주행차핵심요소기술및업체전략 2015

[ 지능형센서관련주요 기업 ]

지능형센서

15

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

스마트폰센서별업체시장점유율 (단위)

감성인지 센서 시각 청각 미각 후각 촉각 등 영역별로 진행하고 있는 수준이며 상당히

오랜기간동안연구개발투자를진행하고있는것으로나타남

시각 도요타 토비테크놀로지가 다양한 분야(업체)에서 가장 활발히 기술 개발이 이루어지고 있는상황이며이는이미지센서의기술수준이여타센서에비해 높기때문임

도요타는 얼굴표정을 정보로 인식하는 센서를 통해 슬프거나 화가난 상태를 판단하여 운전자에게미리경고하는시스템을개발중 (MSN Money 2012)

Tobii Technology 사용자의시선을센싱하여커서를움직이게하는새로운입력장치를개발중 청각 기술개발 중인 내용을 살펴보면 우선 청각장애인에게 실제 소리를 제공할 수 있는전달체로써의센서와기계가사람의목소리를알아듣고판단할수 있는 센서로크게 진행중

NTT 도코모 기계가 인간의 음성을 인식하고 의미를 해석하여 사용자와 대화할 수 있도록 하는lsquo말하는컨시어지rsquo 서비스를출시(中深郞 2013)

촉각주로 실제 사람의 손이나 발 형태로 만들어진 로봇에 인간의 근육 움직임 손과 발동작 등의움직임을인식하는촉각센서를개발중

USC(University of South California)의 Viterbi 연구팀이 개발한 촉각센서는 117개의 재료를95수준에서구분가능함

스위스 로잔공대 연구팀이 주관하고 프랑스와 독일 연구진이 참여한 인공손 이식 실험을 lsquo13년 말시행하였고그 결과를 rsquo14년 2월 미국 의학저널 lsquo사이언스트랜스래이셔널메디슨rsquo에 실림

후각 및 미각 아직 인간의 정보전달 물질에 대한 기초 학문의 발달이 미진함에 따라 사람처럼냄새를맛거나맛을 느끼는센서에대한 연구는미흡한수준임

6~24개의 센서가 각각 특정 물질에 대응함으로써 맛과 냄새를 센싱하고 이를 기 구축된데이터베이스와 비교하여 판별하는 형태이며 아직 센서의 가격이 2~10만달러 수준으로 높게

전략분야현황분석

16

나타남에따라기술개발이더딘상황임

최근 인간이나 동물의 후각 또는 미각 수용체의 매커니즘을 이용한 바이오센서를 통해 미각과 후각정보를센싱할수 있는 센서에대한 기술개발이진행중인 것으로나타남

투명유연센서

유연한 재질을 사용할 시에도 센서가 제기능을 발휘할 수 있도록 하는 기초원천기술로 주로 미래의디스플레이형태와관련이있음

미국 Amtel社는 플렉시블 디스플레이를 위한 터치스크린 관련 콘셉 제품을 지속적으로 제시하고있으며 3M社 역시 투명유연 터치스크린개발에참여하고있는상황

자동차용센서

Freescale 압력센서 에어백및 ESC용가속도센서등을 주로 생산 Systron Donner 항공기 우주선 등에 사용되는 센서를 공급하는 업체로 자동차용 각속도 센서시장에우위를점하고있음

Analog Devices 에어백용가속도계 각속도계등을생산 Sensata 압력센서 NOx 가속도 센서를 주력으로 생산하고 있으며 압력센서의 경우 글로벌 시장점유율이 31에이르고있음

Denso 도요타와혼다등을 주요 고객사로하는아시아지역의공급업체 Panasonic 최근 GPS와 ESC용각속도계를강하게추진 Tamagawa Seiki 하이브리드 모터관련 센서에 전문화되어 도요타 혼다 하이브리드 차종에 센서를공급

Hitachi Auto Motive 능동 안전시스템용통합센서개발에주력 Bosch 현재까지자동차용MEMES 센서에서선두업체 Schneider Electric 압력센서와각속도계를생산

지능형센서

17

(2) 국내업체동향

엘바이오 2004년에 중소벤처기업부의 중소기업기술혁신개발 사업으로 lsquo바이오센서를

이용한 무채혈 혈당 측정 시스템 개발rsquo이 수행되었으나 해당 연구기업은 무채혈 혈당

측정제품을상용화하지못한것으로조사됨

KMH社 2008년에 무채혈 혈당 측정기를 식약청으로부터 허가를 받았지만 실제로 제품이

판매되지않았고 2009년감사의견의견거절에의해유가증권시장상장폐지됨

주로 소규모 단년도 과제(최대20억 이내 2~3년 이내)로써 특정기술이 제품화하기까지

중장기적기획및사업이없는실정

다 기술인프라현황

센서는 4차산업혁명을주도하는핵심아이템

모든 사물인터넷 (IoT) 기기에 부착되어 압력 온도 속도 이미지 등 아날로그 정보는 물론 다른IoT기기에서생성되는디지털정보도측정

스마트카와 스마트폰을 주축으로 전분야에서 수요가 급증 2025년경에는 센서

1조개(Trillion) 시대도래예상

센서산업에 SW업체 전문생산기업 사용자 그룹이 새롭게 진입 기존강자와 4자 구도를

형성하고경쟁과협력(Coopetition)증가

소프트파워 역량(데이터 분석력 생산노하우 업계 전문성)을 경쟁우위 요소로 내세우며 SW업체전문생산기업 사용자그룹의위상 강화

기존강자는 SW 역량강화 및 전문 생산업체 (Foundry) 제휴등을 통해 시장수성 노력

센서사업의중요성에도불구하고우리나라는대부분의 센서를 해외에서수입 국내의 설계 및

생산기반은매우열악

국내수요약 70억달러중 90를해외에서수입하는구조 국내생산업체의 85가매출액 300억 원 미만인소기업으로구성

4차 산업혁명에 대비하기 위해 센서산업 육성이 시급하며 산업재편이 일어나려는 지금이

진입적기 생산업체를주축으로수요설계SW업체가동반성장하는산업생태계구축이필요

최우선적으로국내생산 인프라확충이절실 센서산업을 측정하고자 하는 핵심기능을 중심으로 압축하고 설계-생산-SW-수요업체들이 참여하는중장기마스터플랜설계

향후 센서 경쟁력에서는 소프트파워 역량이 중요하기 때문에 생태계에 SW업체의 참여가 무엇보다중요

전략분야현황분석

18

6 중소기업시장대응전략

Factor 기회요인 위협요인

정책

bull정부의지능형센서에대한지속적인육성의지

bull지능형센서부품산업활성화및저가격화

bull정부의지능형센서개발지원정책제고

bull중국 미국 등 전 세계 주요 국가의 경쟁적인

지능형센서산업지원

bull국내개발자사용자수요자의협동연구부족

산업bull대기업을중심으로활발한투자확대

bull지능형기반기술확보용이

bull최근중국 및미국등과의반도체개발로국내제품

경쟁력위협

bull글로벌 기업이 세계시장 기술 선점으로 인한 국내

중소기업초기진입애로

시장

bullWellbeing 고령화 핵가족화 lsquo삶의질rsquo 향상등에

대한사회패러다임의변화에따른수요급증

bull인터넷 lsquo국제화시대rsquo에의한반도체필요성급증

bull기술력이 낮은 제품의 경우 중국의 저가품 유입으로

인해시장점유경쟁치열

bull빠른속도로반도체관련제품들의출시지속

기술

bull모바일용 SoC등세계선도제품개발기술력보유하여

차세대SoC에적용가능

bull산업과 ICT의 융합에 따른 단기 사용화 가능분야

적용군확대

bull낮은 기술경쟁력으로 인해 핵심 SoC의 국산화율은

5미만

bull전문인력 및 개발 비용이커서 중소기업들이접근하기

쉽지않은분야

정부의

반도체산업

적극적지원및

생태계조성

4차융복합

산업에대응

필요

경쟁력

있는분야를

기반으로

기술적용

개발자

사용자

수요자의

협동연구체계

수립

고령화

핵가족화삶에

질향상소비자

니즈부합

중소기업의시장대응전략

기술력향상 수요확대등을위해 정부의적극적인지원정책필요 정부 대기업 중심에서 원천기술인 지능형 서비스에 대한 투자를 적극 장려하는 한편 중소기업은 아이디어와기술력을집약시킨부품및부분품의개발

기경쟁력을확보하고있는분야를기반으로타분야적용 가능하도록제품개발

지능형센서

19

7 주요 기술개발테마현황

가 기술개발테마별개요

기술개발테마 개요

광학부품및 기기렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품이며 모듈을 구성

하는이미지센서와렌즈 모듈 IR-filter Package 등의개발및양산 기술포함

반도체검사장비반도체 제조공정에서 공정이 완료 된 후 웨이퍼와 패키지 상태에 서 반도체 칩

이 제 기능을올바로수행할수 있는지를확인하고불량유무를결정하는장비

반도체공정장비반도체 회로설계 웨이퍼 제조 등 반도체 제조를 위한 준비 단계부터 웨이퍼를

가공하고칩을제조하는단계까지의모든 장비를지칭

반도체패키징소재

반도체 칩에 필요한 전원을 공급하고 반도체 칩과 메인 PCB 간에 신호연결을

위해 전기적으로 연결하고 외부의 습기나 불순물로부터 보호할 수 있도록 포장

하는데필요한소재

전력반도체소자전력반도체 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자로 에

너지절약및제품의크기를축소하기위해전력변환 장치에사용

고주파반도체고주파수 대역 신호를 고속 처리 할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파

반도체소자

SoC 부품스마트폰 태블릿 등 차세대 이동통신기기에 필수적으로 내장되어 동영상middot멀티

미디어 콘텐츠 웹 콘텐츠 등의 다양한 데이터 서비스를 지원할 수 있는 관련부

품

반도체센서외부로부터의 갖가지 신호를 전기신호로 변환하는 것으로 반도체의 여러 가지

효과가 이용되고 있으며 이것을 이용한 다양한 센서를 통틀어 반도체 센서라고

함

반도체화학 소재 반도체용 화학 소재로 박리성 도전성 및 정전기 차폐 등의 기능성이 부여된 소

재 및 고성능반도체소재를지칭함

광계측및센서 빛을생성하는광원 광을송신수신하는광학측정 평가기술

LED 광소자 외부에서에너지를흡수하여임으의형태로방출하는소저

반도체잔류 가스제거장치반도체제조공정과정에서 발생하는 오염과이상 반응에 따른 웨이퍼 잔류 가스

제거장치

반도체건식식각장비반도체소자에 필요한각종 박막을 플라즈마와각종 반응성 가스를이용하여패

턴을형성하는장비

반도체세정 장비 다양한종류의기판의오염물을제거하는세정공정을수행하는반도체장비

전략분야현황분석

20

나 기술개발테마별동향및 전망

기술개발테마 동향및 전망

광학부품및 기기국내 광학부품 및 기기 업체는 지속적이 신기술 개발을 통해 점차 신제품에서

가시적인성과를나타내는중

반도체검사장비현재 종합 반도체 검사장비 시장은 외국계 기업의 시장 점유율 높지만 메모리

검사장비분야에서국내중소기업들이높은경쟁력보유

반도체공정장비국내 반도체 장비 및 핵심 부품의 국산화율은 20 이하 수준이지만 국내 업

체들은증착장비분야에서강점을보임

반도체패키징소재세계 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 국내 기업의시장진입여의치 못했

으나 최근 차세대기술 확보통한기술 격차좁힘

전력반도체소자국내 중소기업은 글로벌 기업의 과점으로 인해 어려움을 겪고 있는 상황이지만

신재료개발을통한중소기업틈새시장공략가능

고주파반도체우리 중소기업의 강점인 반도체 기술을 기반으로 한 무선 송신 IC와 디지털 및

아날로그 IC와의 통합기술이용 시장선도가능분야

SoC 부품 SoC 부품은 다양한 서비스를 이용할 수 있도록 변화하는 중이며 동영상 멀티

미디어에강점을가진 국내중소기업이뛰어들수있는다양한분야존재스

반도체센서 세계 반도체 센서 시장은 IT 융합의 진전으로 급성장 중이며 반도체 미세공정에

강점이있는 국내중소기업의활약 가능

반도체화학 소재반도체 소재 산업은 첨단산업이면서도 중소기업이 참여 가능한 산업으로서 공정

용가스 및 화학약품등은 수요가적고 품목이다양하여전문 기술을보유한중

소기업에적합

광계측및센서 중소기업진출가능한다양분시장 존재

LED 광소자 LED 산업은중소기업이시장진출하기매우 용이한분야

반도체잔류 가스제거장치 반도체제조공정에가스잔류제거장치의비중이점점 증가하는추세

반도체건식식각장비 반도체건식 식각장비는반도체공정에서필수 분야

반도체세정 장비 반도체세정 장비는반도체공정필수 장비로중소기업진출 가능

지능형센서

21

8 중소기업기술개발테마

가 중소기업기술수요

중소기업 대기업 공기업등에대하여설문조사및 방문조사를통하여기술수요조사를실시

조사결과 광학설계기술 반도체 패키지 기술 핵심 센서 칩 제조기술 회로설계 특수소재의 원재료개발 웨이퍼 크기의 정밀한 고분자 필름 cutting기술 고집적 반도체 구현 기술 등의 수요가 있는

것으로조사

중소벤처기업부 RampD지원사업에 신청한 과제를 반도체 산업을 반도체 주요 품목별로 분석한

결과 SoC 반도체장비용 핵심부품 및 제조장비 측정검사장비 기타반도체장비

기타반도체소자 Si소자순으로중소기업이기술개발에관심을보이는것으로분석

주요품목별 기술개발과제가 증가하는 추세를 살펴보면 노광트랙장비의 증가율이 가장 높게나타났으며 센서용소자 기타반도체소자 반도체재료순으로기술개발이증가하는것으로나타남

주요 반도체 분야별 신청 과제에 대한 내용을 분석하여 각 분야별로 중소기업이 관심을 갖는

제품을파악

반도체 소자 및 시스템 분야에서는 플립칩패키지용 범프 표면처리 공정 CMOS 기반(MEMS)의마이크로어레이(microarray) 바이오센서 IoT 기반의 헬스케어를 위한 웨어러블 산화물 반도체

디바이스 및 측정 플랫폼 전력반도체 테스트 모듈 등과 관련된 기술개발에 대한 수요가 높은

것으로나타남

반도체 장비 분야에서는 차세대 기술 융복합형 SSD 테스트 장비 차세대 포토마스크 및포토레지스터 master 친환경 고효율 열처리 기술을 기반한 Heat Exchanger 장치 플렉서블

디바이스 응용을 위한 고효율 플라즈마 원자층증착기 (Plasma-Enhanced Atomic Layer

Deposition) 반도체디스플레이 공정용 플라즈마 화학반응계수 최적화 프로그램 플라즈마

처리장치의 트레이(Tray)의 개량 및 개선 적층형 반도체 패키지용 보이드 제거 및 플라즈마 세정

일괄공정시스템개발등과 관련한수요가높은것으로나타남

전략분야현황분석

22

주요품목과제건수 점유율

()

평균증가율

()lsquo14 lsquo15 lsquo16 합계

지

능

형

센

서

반도체

소자

및

시스템

MEMS소자 16 18 19 53 495 90

센서용소자 13 11 29 53 495 741

Si소자 22 32 25 79 738 117

SoC 45 59 67 171 1597 223

기타반도체소자 15 27 38 80 747 603

반도체재료 15 10 25 50 467 584

설계Tool 5 2 5 12 112 450

화합물소자 12 21 22 55 514 399

반도체

장비

기타반도체장비 28 34 23 85 793 -55

노광트랙장비 4 2 6 12 112 750

반도체장비용

핵심부품및 제조장비42 35 62 139 1298 302

세정장비 9 6 9 24 224 83

에칭장비 6 12 12 30 280 500

열처리장비 6 4 5 15 140 -41

이온주입장비 2 1 1 4 037 -250

증착장비 11 12 16 39 364 211

측정검사장비 37 50 52 139 1298 195

패키징장비 7 8 12 27 252 321

폴리싱(CMP)장비 0 3 1 4 037 -

합계 295 347 429 1071 1000 290

[ 중소벤처기업부 RampD지원사업신청과제현황 ]

지능형센서

23

나 중소기업기술개발테마

기술개발테마 개요

지

능

형

센

서

광학부품및 기기렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품이며 모듈을 구성하

는이미지센서와렌즈모듈 IR-filter Package 등의개발 및 양산기술포함

반도체검사장비반도체 제조공정에서 공정이 완료 된 후 웨이퍼와 패키지 상태에 서 반도체 칩이

제기능을올바로수행할수있는지를확인하고불량 유무를결정하는장비

반도체공정장비반도체 회로설계 웨이퍼 제조 등 반도체 제조를 위한 준비 단계부터 웨이퍼를 가

공하고칩을제조하는단계까지의모든장비를지칭

반도체패키징소재

반도체 칩에 필요한 전원을 공급하고 반도체 칩과 메인 PCB 간에 신호연결을 위

해 전기적으로연결하고외부의습기나불순물로부터보호할수 있도록포장하는데

필요한소재

전력반도체소자전력반도체전력을시스템에맞게 배분하는제어와변환기능을가진 소자로에너지

절약 및 제품의크기를축소하기위해전력 변환장치에사용

고주파반도체고주파수 대역 신호를 고속 처리 할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파 반

도체소자

SoC 부품 스마트폰 태블릿 등 차세대 이동통신기기에 필수적으로 내장되어 동영상middot멀티미

디어콘텐츠 웹 콘텐츠등의 다양한데이터서비스를지원할수 있는관련부품

반도체센서 외부로부터의 갖가지 신호를 전기신호로 변환하는 것으로 반도체의 여러 가지 효

과가이용되고있으며 이것을이용한다양한센서를통틀어반도체센서라고함

반도체화학 소재 반도체용 화학 소재로 박리성 도전성 및 정전기 차폐 등의 기능성이 부여된 소재

및고성능반도체소재를지칭함

[ 지능형센서분야기술개발테마 ]

기술개발테마현황분석

SoC 부품

SoC 부품

정의및 범위

SoC 부품은 컴퓨터 모바일 기기 가전 자동차 산업용 전장기기 운용을 위해 사용되는 아날로그디지털 및 혼성신호들의 수신 가공 변환 생성 전송하는 일련의 기능을 수행하는 반도체 집적회로

부품을통칭

임의의 특정 시스템이 갖는 다양한 기능들을 반도체 회로에 집적하고 소프트웨어와 결합하여운용함으로써시스템의고성능화 소형화 저전력화및 지능화화를주도하는기술

정부지원정책

2014년 정부는 지능형반도체 (SoC부품에 SW 기능을 강화한 반도체)를 13대 미래성장동력 중하나로 선정하고 2015년 및 2016년에 종합실천계획을 발표하였으며 생태계 조성 지원을 비롯한

중소기업연구개발환경및 창업활성화지원

4차 산업혁명에 대응한 K-ICT 전략 2016에서 지능형반도체를 차세대 경쟁력 확보 전략의 첫 번째핵심과제로선정하여핵심원천기술확보에주력

2017년 3월 시스템반도체 산업 경쟁력 강화방안의 일환으로 저전력 초경량 초고속반도체설계기술및 핵심 인력양성육성책발표

모바일 SoC 수요급증에 따라 해외 의존도가 큰 중소 팹리스용 모바일 CPU 코어 국산화 기술개발국산 CPU 코어(Aldebaran EISC 등)를 활용한middle-tech SoC 제품 중점지원

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)국내시스템경쟁력(가전 모바일자동차)

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(정책)중소벤처육성정책수립

bull(환경)대기업 IDM메모리집중 유기적협력부재

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경) IoT 웨어러블기기등신규틈새시장

대규모근접중국시장

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)글로벌기업토털솔루션제공 지배력강화

중국의급격한성장저가격물량공세

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)대기업호황으로중소업체강화정책소극적

중소기업의시장대응전략

대기업 (수요기업)-중소기업및 중소업체간협업상생모델구축 (개발자원 공유 제도개선) 4차산업혁명의틈새시장 발굴 노력 (모바일기기파생제품 IoT 웨어러블디바이스등)

핵심요소기술로드맵

SoC 부품

29

1 개요

가 정의및 필요성

SoC 부품은 컴퓨터 모바일 기기 가전 자동차 산업용 전장기기 운용을 위해 사용되는

아날로그 디지털 및 혼성신호들의수신 가공 변환 생성 전송하는 일련의 기능을 수행하는

반도체 집적회로 부품을 통칭하는 것으로서 임의의 특정 시스템이 갖는 다양한 기능들을

반도체 회로에 집적하고 소프트웨어와 결합하여 운용함으로써 시스템의 고성능화 소형화

저전력화및 지능화화를주도하는기술

출처한국산업기술평가관리원소재부품산업산업기술 RampBD전략보고서 2017

[ SoC 부품 개요 ]

한국의 반도체산업이 대기업middotIDM위주로 메모리산업에 집중되면서 현대자동차 삼성전자

LG전자 등 글로벌 경쟁력을갖춘 셋트업체가있음에도불구하고수요기업-팹리스-파운드리간

유기적인협력이취약하여중소 SoC 부품회사들이기회를살리지못하고있음

수요기업은 글로벌 기업과의 협력강화로 인하여 국내 팹리스 기업과의 공동 제품기획 및 RampD에소극적

국내 파운드리 설계자산(IP) 및 지원 공정의 다양성 부족 등으로 팹리스 기업은 대만 등 해외파운드리서비스에의존하여경쟁력약화및제작비용상승요인으로작용

주력산업부가가치확대를위한경량 SoC 부품솔루션기술개발및 생태계구축필요

국내 파운드리 (삼성전자 SK하이닉스 동부하이텍 매그나 등) 기반 소량 다품종 중소업체형 SoC핵심 IP 개발 및 검증 필요

SoC 부품솔루션기술 (SW-SoC 융합 플랫폼) 공유체계구축

기술개발테마 현황분석

30

나 범위

(1) 제품분류관점

반도체주요기능별분류

기존의 주요 기능별 반도체 분류로는 그 제조방법에 따라 시스템반도체 (SoC) 메모리반도체 및특화소자등으로구분

[주요 기능별반도체분류]

구분 기능별분류 제품기술 비고

반도체

SoC

마이크로

(MPU DSP MCU)

MPU Micro Process Unit

DSP Digital Signal Processor

MCU Micro Controller Unit

주문형반도체

(ASIC ASSP)

ASIC Application Specific ICs

ASSP Application Specific Standard Product

RF Analog

Mixedmode

범용

(FPGA PLD)

FPGA Field Programmable Gate Array

PLD Programmable Logic Device

Sensor

메모리

DRAM DRAM Dynamic Random Access Memory

SRAM SRAM Static Random Access Memory

NVM

(Flash ROM PRAM)NVM Non-Volatile Memory

특화소자

광소자 (LED)

전력소자

단위 개별소자

LEDLight Emitting Device

SoC 부품

31

주요응용분야별 SoC 부품분류

SoC 공통기술을기반으로주요분야별 SoC 부품을구분

[주요응용별 SoC 부품 분류]

SoC 제품 주요시장 주된소요기술 고려사항

SoC 공통기술

Foundry공정기술

IP 기술

소요 IP 여부 (디지털및 아날로그)

공정별특화된 PDK 확보여부

임베디드 SW 플랫폼 연동성 통합성 형상관리

e-CAD CADMixedmode 통합 시뮬레이션

SW IP

RF SoC무선통신 무선랜

레이더 WiFi 등RFAnalog 설계 RFAnalog PDK

디스플레이 SoCTV 디스플레이

모바일디스플레이Analog 설계 고속 저고전압혼성신호

멀티미디어 SoC TV 게임기 영화 Digital 설계 VRAR 고해상도 고속처리

바이오의료 SoC웨어러블 헬스케어

의료기기

Mixedmode

설계

개인정보보호법등규제

식약청인허가의소요시간

센서반도체 CIS MEMSMixedmode

설계재현성 신뢰성확보

스토리지 SoC SSD eMMC USB Digital 설계 임베디드 SW활용

자동차 SoC 자동차모듈업체 MixedmodeISO26262 규정준수

신뢰성 (Fault Tolerance)

전력에너지

반도체

PMIC

전력소자Analog 회로 신뢰성 정합성

통신방송 SoC

4G 5G WLAN

WiFi Zigbee

Bluetooth

Digital 설계무선통신규격

틈새시장공략 (Zigbee IoT 등)

CPU 전자기기일반 Digital 설계ARM IP Licence 비용

컴파일러 IP DeV Kit 제공여부

GPUBig Data AI

자율주행 ARVRDigital 설계 저전력 고속 연산

인터페이스 SoC

디스플레이

AI

모바일기기

MixedmodeHDMI MIPI 등 표준준수

Master 칩 (예AP) 기반

기술개발테마 현황분석

32

(2) 공급망관점

반도체는기능및 수요특성에따라공급형태가차별화됨

메모리는 대표적인 소품종 대량생산 방식인 반면 SoC 부품은 이와 비교하여 다양한 품종을중소규모로생산공급하는형태임

- DRAM NAND Flash와 같이 시장 수요 규모가 큰 메모리반도체의 경우는 일정한 규격의 제품을

얼마나빨리 높은 수율로고급할수있는 가가 경쟁력의핵심임

- SoC 부품의 경우는 필요로 하는 셋트 (예 스마트 폰이나 TV 등)와 같은 특정분야의 기능으로

특화시킨형태임 (Analog ASIC Microcomponents 등)

2016년 반도체 시장은 탈 스마트폰화가 가속되면서 전기차자율주행차 스마트홈스마트팜빅데이터 로봇 산업군 등 새로운 응용분야의 등장으로 해당 시장이 향후 잠재적인 성장

모멘텀으로부각되고있음

IoT 자동차의 스마트화 인구의 고령화 친환경 빅데이터 등의 IT 시장에서 요구되는 반도체는제품주기가 짧고 기술발전에 의한 Cost down이 빠르기 때문에 과거와는 달리 효율적인 반도체

생산 방식이요구되고있음

AI 산업의 부각으로 관련 반도체의 수요 증가가 예상되면서 반도체 기술의 원칩화(SoC) TSV뉴로모픽스칩등새로운반도체응용의수요가증가할것으로전망

파운드리 (SoC 부품제작및공급) 특성

SoC 부품 산업의 key player인 팹리스 기업은 저렴한 가격으로 칩을 생산하고 싶어 하지만공급자인 파운드리 기업은 팹 투자비용과 위탁물량 (Capa) 공정 개발비 등으로 낮은 가격에 칩을

공급할수가 없음

- 12인치WSPM 100K인 파운드리기업팹구축비용 약 50억 달러

- 12인치 22nm급 Logic 공정개발비용 1억 8천만 달러

- 8인치 90nm급전공정비용(장) 600달러 12인치 45nm급전공정비용(장) 2500달러

출처한국산업기술진흥원(2016)

국내 팹리스 기업은 DDI CIS PMIC 제품을 제외하고 소량으로 반도체를 주문생산하고

있는데기술경쟁력부족으로거대시장보다는틈새시장을주로공략하고있음

틈새시장에진출하는팹리스는투자위험성으로큰 물량을파운드리에위탁할 수 없기 때문에작은물량을제조할수 있는파운드리의요구는높아지고있음

국내 순수 파운드리인 동부하이텍의 경우 8인치 웨이퍼 기반의 월 11만장의 생산 Capa를 가지고있고 035um~90nm 공정 기술을 통해 시장규모가 큰 제품 등을 생산 할 수 있는 기반을 갖추고

있음

rsquo16년도 한국반도체협회가 진행한 팹리스 기업 대상 설문 조사에 따르면 국내 팹리스의 월 웨이퍼생산량은 10만장 내외로 국내 파운드리 기업에서 43 해외에서 57를 사용하고 있는 것으로

조사됨

rsquo국내 팹리스 기업과 파운드리 기업 간의 생태계를 조성하기 위해서는 lsquo소량의 물량도 서비스가

SoC 부품

33

가능한 파운드리 기업rsquo이 필요하며 특히 가장 수요가 높은 90nm~45nm 공정 기반의 다양한 제품

포트폴리오를서비스할 수 있는 파운드리가필요함

[국내 파운드리공급능력현황]

팹명 가동일 Capacity TechWafer Size

(mm)기타사항

삼성전자

S1 lsquo05 100000 322814nm 300 mobile AP

S6 lsquo95 100000 130~65nm 200Logic RF eFlash DDI

PMIC

SK 하이닉스 M8 lsquo97 100000 65nm 200 PMIC DDI CIS

동부하이텍

Fab1 lsquo98 65000 180nm 200 Foundry 전용

Fab6 lsquo01 55000 90nm 200 Foundry 전용

매그나칩

Fab4 lsquo93 85000 130nm 200 Analog Logic

Fab3 lsquo12 32000 250nm 200 Analog Logic Discrete

출처 KSIA 2015

기술개발테마 현황분석

34

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

SoC부품산업은대표적인지식집약적산업

SoC 부품산업은 첨단 대규모 공정장비 및 대량생산을 특징으로 하는 메모리반도체와 비교하여시스템 및 서비스의 요구에 대응한 반도체 설계 및 생산서비스 (파운드리)를 통해 수요자에게

부품을공급하는대표적지식 집약적산업임

[SoC 부품산업 특징]

특성 SoC 부품 메모리반도체

시장성 응용분야별특화된기능 제공 범용대량생산

기술성 반도체회로설계및 SW 미세집적공정및 대량생산기술

진입장벽 기술 가격

경기변동 상대적으로둔감 민감

경쟁력핵심

설계기술

임베디드 SW기술

우수한설계인력

설비투자

자본력

출처 ETRI 시스템반도체현황및발전전략장기발전방안

SoC 부품은 IT 융복합시스템산업경쟁력의원천및 기반

전기전자 시스템의 신호정보에너지 프로세싱(연산제어전송변환 등) 기능을 단일 칩에 통합하여경제성 편의성 생산성을극대화하는 ldquo다기능융sdot복합반도체rdquo로 진화 발전하고있음

주력산업의고도화및융합신산업의경쟁력과고부가가치화는시스템반도체기술력확보에좌우 우수 설계 인력과 임베디드 소프트웨어 경쟁력 확보가 필수적인 지식집약 산업이며 파운드리와연계한생태계구축이중요

시스템반도체는 칩의 기능에 따라 제품군이 형성되어 사용자의 요구에 따라 설계에 특화된

다양한 제품과 시장을 형성하고 있는데 부가가치가 높아 메모리 반도체 대비 가격이

안정적인것이특징

SoC 부품

35

(2) 산업의구조

SoC 부품산업은 종합반도체기업 (IDM) 팹리스(Fabless) 파운드리 (Foundry) 패키징 및

테스트등의기업군으로형성되어있음 IDM은 자체설계기술과 생산라인을 동시에 갖추고 있어 반도체 생산 전 과정을 수행하는

종합반도체기업으로 대규모 RampD 인력 및 설비를갖춤

- 대표적기업 인텔 삼성전자 TI 등

팹리스(Fabless)는 생산시설인 팹(Fab)이 없이 시스템반도체의 설계와 개발판매만을 전문적으로수행하는 업체로 생산은 파운드리에 위탁하며 창의적인 인력 및 기술력 마케팅 능력이 필요한

기업군으로고정비의대부분은 RampD 인건비가차지하고있음

- 대표적기업 퀄컴 아바고 미디어텍등

파운드리(Foundry)는 외부업체(Fabless IDM)가 위탁하는 반도체 설계를 제품으로 만들어생산공급하는 기업으로 팹을 가진 전문 생산기업으로 초기 설비투자규모가 크고 적정 규모의생산량(Capa)과가격 경쟁력 신뢰성확보가요구됨

- 대표적기업 TSMC Global Foundry 동부하이텍등

패키징 및 테스트(OSAT Outsourced Semiconductor Assembly amp Test) 기업은 가공이 완성된웨이퍼의 조립 패키징 및 테스트를 수행하는 기업으로 IDM Foundry에 이어 설비투자에 많은

비용이요구되고축적된경험과마케팅확보가중요

- 대표적기업 ASE Amkor JCET 하나마이크론등

SoC 부품산업은 글로벌 기업들이 다양한 제품을 토털 솔루션으로 독점 공급하는 방향으로

변화

동영상 코딩 그래픽 프로세서메모리 혼합구조 통신 HMI 인식 OS(Operating System)컴파일러 임베디드소프트웨어등의다양한기술이통합되어 ldquoSolution on a Chiprdquo 형태로발전

SoC 부품산업은 동종 이종기술의 융복합화를 진행하여 新시장을 창출하고 시스템의 지능화

고성능화 소형화및저전력화를주도

지능화 고성능화 및 소형화 요구에 따른 인공지능 구현을 위한 컴퓨터 아키텍처 및 고집적화미세화기술등이 향후 중요한기술적이슈로대두

융복합화에 의한 신기술 확산으로 인해 웨어러블 바이오 사물인터넷 등 신시장 창출형 기술의전략적육성필요성증대

부가가치 확대를 위해서는 자동차 에너지 건강 환경재난 보안 등의 문제해결에 필요한 다양한서비스와의융합필요

최근 스마트기기(HW)가 사실상 표준화되면서 부품 저가격화 중국진입에 따른 경쟁격화

등으로한계에봉착하여새로운성장동력발굴필요

스마트기기에서 고부가가치인 플랫폼을 삼성 애플 등이 주도하며 단품 중심인 중소업체들은표준화된부품을저가격으로공급

기술개발테마 현황분석

36

롱테일마켓이 존재하는 IoT웨어러블디바이스 환경 및 제품의 활성화로 중소중견기업의 경쟁할 수있는틈새시장이존재

웨어러블 디바이스 사물인터넷 등 유망분야의 고부가가치 IP 개발을 통한 기술경쟁력 강화와 함께칩리스전문기업육성필요

시스템반도체기술(플랫폼)과타 산업(콘텐츠)의융합제품이어느정도 서비스시장에파급력을

미칠수있는가가중요

기존의 시스템업체 의존에서 탈피하여 시장주도를 위한 새로운 가치 창출 및 제품의 고부가가치화필요

후방산업 SoC 부품 전방산업

반도체제조 (Foundry) 패키징

반도체장비및재료

임베디드 SW

RFAnalog

디스플레이 SoC

멀티미디어 SoC (GPU CPU 등)

방송통신용 SoC (45G WiFi 등)

센서및바이오의료용부품

전력반도체

컴퓨터

모바일기기

통신방송시스템

스마트가전

자동차

산업기기

[ SoC 부품산업구조 ]

SoC 부품

37

나 시장환경

(1) 세계시장

rsquo16년 세계반도체시장은 3779억 달러이며 rsquo21년에 4343억 달러로성장전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

메모리 88600 91800 95200 98400 101900 105568 36

SoC 241200 245300 251700 259400 266400 273592 27

개별소자 48100 49100 50500 52100 53600 55208 30

합계 377900 386200 397400 409900 421700 434368 31

출처 iSuppli 2015 3

[ 반도체세계시장전망 ]

시스템반도체가 상대적으로 성장률이 높아 rsquo16년 2412억 달러에서 rsquo21년 2735억 달러의시장규모를형성할전망

반도체 시장의 경우 상위 10개 업체가 전체 시장의 52를 점유하고 있으나 산업용 반도체시장은이들업체가 37정도를차지하고있어 후발주자에기회가많은 영역임

스마트폰 DTV 등 디지털 가전 자동차 등 시스템의 성능을 결정하는 시스템반도체는 고부가가치제품으로 스마트폰의 경우 원가에서 메모리반도체 비중은 10~15이나 시스템반도체(AP 통신 칩

등)의 비중은약 40 내외임

rsquo15년 국가별 시스템반도체생산규모 및 점유율을 살펴보면 미국이 1410억 달러(688)로

압도적인 1위이며 한국은 88억 달러(43)로 5위

(단위 억 달러)

미국 유럽 대만 일본 한국 중국

1410 (688) 200(97) 142(69) 128(62) 88(43) 73(36)

출처 IHS 2016

[ lsquo15년도국가별 SoC 생산 규모및점유율 ]

기술개발테마 현황분석

38

주요 응용분야로 모바일기기 자동차 산업용 반도체 분야가 고성장세를 보이며 시장규모

확대예상

모바일기기의 AP는 미국의 퀄컴 한국의 삼성전자 대만의 미디어텍 자동차 분야는 네덜란드의NXP 전력전자분야에서는미국 TI 일본의미쓰비스가시장지배력을가짐

최근 IoT와 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기의 대중화로 아날로그 마이크로컴포넌트 반도체 시장역시지속적으로성장하여시스템반도체시장의성장을견인하고있음

자동차용 반도체시장은 rsquo14년 299억 달러에서 규모이며 차량의 스마트화 및 자율주행등 시장확실한 시장 견인요인에 의해 연평균 6 이상의 고성장이 전망되어 rsquo18년 401억 달러 수준에

이를 전망

특히 자동차의 전장시스템 비율이 증대됨에 따라서 유럽 미국 일본의 자동차 관련기업의 도로도입된기능안전국제표준인 ISO 26262를 만족하는고안전차량용반도체시장이확대될전망

응용분야별로는 파워트레인과 Safety 분야 반도체 수요가 가장 크게 증가하고 있으며 부품별로는MCU 센서및액츄에이터가가장크고 Analog 및 개별소자의시장증가율도높은편

산업용세계반도체시장은 rsquo15년 474억 달러에서 rsquo18년 586억달러 수준으로고성장전망특히보안및 감시 건물 및 홈 컨트롤분야가고도성장할것으로예상

(단위 억 달러 )

구분 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 lsquo17 lsquo18 CAGR

스마트폰 538 650 702 732 731 726 62

태블릿 149 129 131 138 138 137 -17

PC 591 663 693 654 639 659 22

TV 147 137 149 153 151 150 04

자동차 279 308 331 355 378 401 75

산업용 370 432 474 514 552 586 96

출처 IHS 2015

[ 주요응용처별반도체시장규모 ]

SoC 부품

39

(2) 국내시장

rsquo16년 국내 반도체생산은 1조 6850억 원으로 세계시장의 174를 점유하며 미국에 이은

세계 2위의반도체생산국지위를유지

메모리는 선제적인 투자와 앞선 공정기술로 압도적인 경쟁력을 보유(점유율 577)하고 있으나시스템반도체는여전히취약한상태(점유율 43)

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

통신방송

SoC1266 1860 2008 2169 2364 25531 80

자동차

SoC10983 17054 18622 20336 22207 24250 92

스토리지

SoC4601 5760 6024 6302 6881 7197 46

합계 16850 24674 26654 28807 31452 56978 72

출처 세계 시장과국내시장 모두 참고자료를바탕으로추정함 Global Industry Analysts inc(20092) iSuppli 2015

2016

[ SoC 부품 분야 국내시장규모및전망 ]

rsquo17년 국내 시스템반도체 생산액은 2조 4674억 원으로 세계시장의 43를 차지하였으며

rsquo16년 1조 6850억 원에비해증가

이는국내시스템반도체매출의약 85를차지하고있는삼성전자의 AP 매출 증가에기인- 삼성전자의 lsquo15년시스템반도체매출액은 74억달러로 rsquo13년 65억 달러에비해 9억 달러 증가

- 대기업 SoC 부품 및 파운드리생산액을제외하면실제 SoC 부품점유율은 1 미만임

가전 스마트폰등에서대기업과협력에성공한일부기업만생존- lsquo00년대 초 국내 1~2위 설계기업인 C M 사 등은 피처폰의 카메라 IC로 성장했으나 스마트

폰의등장과대기업의 AP 내재화전략에따른 시장변화에적응하지못해쇠퇴

- 대형 셋트업체는대부분외국산 SoC 부품을사용하며 국내반도체산업과의연계는미흡

삼성전자 LG전자가세계휴대폰시장을주도하면서모바일 AP와모뎀 RFIC PMIC 등 일부

시스템반도체의 국산화에 성공하였으나 프로세서 자동차 반도체 등 핵심품목은 여전히

대부분수입에의존

국내 팹리스들의 주력 품목은 DDI(Display Driver IC) CIS(CMOS Image Sensor) PMIC 모바일멀티미디어 IC 등 소수에불과

진입장벽이 낮은 제품으로 성장한 국내 팹리스들은 미세공정의 도입에 따른 투자규모 증대 중국팹리스의급속한성장과낮은 가격을앞세운공세등으로어려움을겪고있음

기술개발테마 현황분석

40

(3) 무역현황

SoC 부품으로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 시스템 반도체 품목의

무역현황을 살펴보았으며 메모리반도체가 지속적으로 무역흑자를 기록함과 대조적으로

시스템반도체는국내셋트업체의국내생산 SoC 부품의채용여부에크게좌우되는형태

SoC 부품은 2012년 6700만 달러의 무역 흑자를 나타낸 반면 2016년은 오히려 무역 적자를나타낸바있으며 2017년 7월 현재까지는소폭흑자를기록중

2017년도 1~7월사이의증가세는파운드리물량의증가에힘입은바큼

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 212789 207811 186423 199615 205155 28

수입금액 145774 150511 166199 191699 208212 87

무역수지 67015 57300 20224 7946 -3057 -

무역특화지수 019 016 006 002 0007 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ SoC 부품 관련 무역현황 ]

SoC 부품의우리나라수출순위는세계 7위로서약 5내외의점유율을보임

홍콩을 포함한 중국이 256로 가장 큰 시장 점유율을 나타내고 있으며 대만 싱가포르 미국등이 상위권을형성

세계 SoC 부품 수출시장은 중국과 대만이 상승한 가운데 한국은 2011년의 54에서 2016년은47로하락

반도체는 2017년 현재 최대의 수출 실적을 나타내고 있음에도 불구하고 비메모리 특히 SoC

부품분야는 여전히 경쟁력을 확보하지 못하고 있을 뿐 아니라 중국의 대규모 투자에 의한

추격으로인해 우리나라시스템반도체산업의장래가불투명함

우리나라 반도체 수출구조는 메모리반도체 중심으로 전개되고 있어 SoC 부품 중심의 세계시장구조와는괴리된구조를보임

반도체 제작 공정기술은 세계적 경쟁력을 보유하고 있으나 SoC 부품 설계기술은 선진국에 비해열세

SoC 부품

41

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

SoC 부품주요응용분야별기술트렌드

SoC 부품은 동종 이종기술의 융복합화를 급속히 진행하여 신시장을 창출하고 시스템의 고성능화소형화 저전력화및 스마트화를촉진

SoC 부품은 동영상 코딩 GPU CPU 메모리 통신 OS 임베디드 소프트웨어 등의 다양한 기술을통합하여 ldquoSolution on a Chiprdquo 형태로발전

IoT VR 빅데이터 차세대이동통신 스마트자동차 등의 산업이 발전함에 따라 SoC 부품의고성능화 소형화 저전력화및 SW융합기술 등이 발전하고있음

반도체 미세공정이 한계에 이름에 따라 3차원 구조의 소자 제품이 개발되고 있으며 이와 동시에TSV 기법을 통해 SoC 칩들을 3차원으로 적층시키는 SiP 제품이 출현하는 등 소형 저전력을 위한

새로운제품 기술들이속속등장하고있음

출처한국산업기술평가관리원소재부품산업산업기술 RampBD전략보고서 (2017)

[ SoC 기술발전전망 ]

기술개발테마 현황분석

42

SoC 부품주요응용분야별기술트렌드

스마트 기기의 소형화 저전력화를 위해 통신방송 모뎀 AP 및 기타 멀티미디어기능을 단일 칩에집적한 SoC가 일반적이며 사물인터넷 재난안전서비스 등 Always-Connected 응용을 위해 다양한

Connectivity 기술을내장하는추세

자동차 분야에서는 자율주행과 안전주행 등을 위한 ADAS 및 ECU용 SoC 개발이 본격적으로이루어지고 있으며 자동차 전장시스템의 기능안전성 표준인 ISO26262 국제표준의 개정작업이

2018년을 목표로 이루어지고 있으므로 ISO26262 Part 11 기능안전성 반도체 표준을 기준으로

제품개발 필요

- 자동차에는 메모리비메모리 반도체 센서 등 대략 200여개의 반도체가 사용되며 하이브리드자동차의

경우일반차량에비해 10배이상의반도체관련부품이소요

- 고도의신뢰성및 성능 등이요구되는산업적특성에따라 진입장벽이높은고부가시장

프로세서 코어는 스마트폰 웨어러블 디바이스 사물인터넷 등을 위한 공통 요소기술로서 제품성능개선을 위한 연구개발과 함께 초저전력화 보안 및 신뢰성 강화를 위한 연구개발도 진행중이며

인공지능및 VRAR처리를위한 GPU의 성능향상도활발히진행 중

듀얼카메라 360도 카메라등을 사용한입체감있는영상을촬영하고이를재생하는 3D 영상 처리VRAR 시장이확산되고있음

생체신호를 검출하고 처리하기 위한 바이오 프로세서 개발이 진행 중이며 최근 대기업을 중심으로센서내장형바이오프로세서를개발하여팔찌형 패치형웨어러블기기에연계하는추세

웨어러블 기기 사물인터넷 등 응용을 위해 센서 반도체와 무선통신 모듈의 일체화 및 보안기술적용이 요구되고 있으며 센서용 반영구적 전원 공급기술과 자가진단보정 등의 지능형 신호처리

기술에대한 관심 증가

스토리지 SoC에서는 낸드플래시 기반의 스토리지 기술 발전이 두드러지며 모바일기기에 이어데스크톱PC 노트북 서버에장착되는비율도증가

디스플레이 패널의 대형화 추세와 UHD TV 보급 확산으로 더욱 실감있는 초고해상도 및 실감형멀티미디어기술개발에대한관심증가

가상현실증강현실시장의성장에따른 고해상도마이크로디스플레이기술개발이활발히진행 고주파 반도체는 다중밴드다중모드 저전력 트랜시버 기술이 더욱 고도화고집적화 될 것으로예상되며 밀리미터파THz 대역 소형센서 및 시스템 개발로 의료영상레이더 분야의 기술개발

활발히진행

프로그래머블 로직 반도체는 다수의 임베디드 프로세서 고속 IO 다양한 특정용도 IP 등을 내장한융합 SoC 플랫폼으로발전하는추세

반도체 집적도의 물리적 한계를 극복하기 위해 TSV 기반 3D 패키징 기술 및 14nm FinFET 기반SoC 출시본격화

전기자동차 스마트 그리드 등의 부상으로 전력에너지 반도체 기술개발에 대한 관심이 증가하고있으며 특히 1200V 이상의 초고전압용 전력반도체소자 개발 가속화와 함께 전력반도체소자와

제어용로직회로를함께집적하는지능형전력에너지반도체에대한관심 증대

인공지능에 대한 산업적 기술적 관심도가 높아지면서 인식율을 높이기 위한 뉴럴넷(NeuralNetwork) 딥러닝(Deep Learning) 알고리즘 개발이 활발히 이루어지고 있고 CNN RNN 등

다양한 뉴럴넷의 연구개발이 이루어지고 있으며 특히 저전력 초소형 인공지능 반도체의 연구개발

초기단계에있음

SoC 부품

43

국내외기술개발주요정책

국외동향- 미국 일본 유럽 대만 및 중국은국가 주도의 SoC 부품 육성 정책을시행

- 특히 중국은 lsquo14년 국가반도체산업발전추진요강에서 2020년까지세계수준목표를발표

- 대만의 경우 특유의 협업 생태계와 함께 70년대부터 파운드리 육성 고급 설계인력 유치 등의

강력한국가지원정책에힘입어세계 2위 팹리스국가로부상

[ 주요국가별 SoC 부품 정책 ]

국가 핵심전략 주요프로그램

미국

o 장기적로드맵기반지능형반도체 3D

반도체등 원천기술확보전략

o 축적된원천 설계기술기반 고부가가치

시스템반도체시장주도

o 애플 퀄컴 등 서비스특화 SW및 SoC

융합전략

o EDA SW에대한 원천기술확보및세계

최고수준의경쟁력유지

bull Sematech

- 반도체제조 및 장비기술개발

bull DARPA

- 고신뢰 SW 기반기술

bull상황인지 증강현실 IoE 등

bull MITStanfordUC Berkeley를 중심으로

EDA SW 원천기술확보

일본

o 1990년대 이후메모리사업보다 SoC

산업에역량집중

o Digital Consumer 게임콘솔 네트워크

분야집중 투자

o 정보가전 에너지디바이스용임베디드

SW개발 및 적용

bull ASUKA프로젝트

- 설계기술연구및교육

bullMirai 프로젝트 미래지향적기술개발

bull VDEC 프로그램

- 설계툴 장비 제공및교육

bull TRON HW와 OS를 동시개발

대만

o 중장기적으로파운드리중심의산업

생태계구축

o 2003년부터 Si-Soft 국가 SoC 프로젝트

진행

bull Si-Soft 프로그램

- 해외교수유치 지원

- 전문인력양성 기술개발

- 모듈-수요업체연계로팹리스지원

bull CIC 프로그램

- 반도체 설계 툴 IP지원 및 MPW 칩 제작지

원

중국

o 차세대반도체기술혁신과중장기적인

산학연중심의교육집중

o 오픈소스기반 OS 개발전략

bull lsquo국가반도체산업발전추진요강rsquo(rsquo14년)

bull ZCI 프로그램

-학부및대학원수준의교육과정개발

출처한국산업기술진흥원 201711

국내동향- 정부는 SoC 부품산업의중요성을일찍부터인식하고오랜기간 집중적인지원정책을시행

- 그럼에도 불구하고 자생적 생태계 부재 수요 대기업의 SoC 내재화 경향 및 협업미진 활발한

MampA 유도를 위한 제도적 뒷받침 미흡등으로 인해 세계 SoC 부품 생산량의 약 1 내외의

비중에그치고있으며 그나마중국의급속한발전으로인해미래가불투명함

기술개발테마 현황분석

44

[ SoC 부품산업관련주요 정부사업 ]

구분 사업 세부내용 부처

기술

개발

산업융합원천기술

개발사업

실시간지능형서비스지원을위한소프트웨어

융합지원 IP개발 (lsquo14~rsquo17)산업부

시스템반도체상용화

기술개발사업수입의존형시스템반도체국산화 (lsquo14~18rsquo) 산업부

산업융합원천기술

개발사업

Multi-domain 자동차전장 구조를위한 ECU용 SoC 및

임베디드 SW개발 (rsquo14~lsquo18)산업부

SW컴퓨팅산업

원천기술개발사업

이종멀티코어클러스터기반 스마트디바이스용

하이퍼커넥션서비스지원 SW-SoC 융합플랫폼

핵심요소기술개발 (rsquo14~rsquo17)

미래부

산업융합원천기술

개발사업

국내주력제품용 SW-SoC융복합미래형반도체

기술및 플랫폼개발 (rsquo14~rsquo17)산업부

전자정보디바이스산업

핵심요소기술개발사업

스타팹리스시스템반도체세계화기술사업

(rsquo11~rsquo17)산업부

인프라

산업융합원천기술

개발사업

공공 RampD과제를활용한반도체인력공급

(rsquo14~rsquo20)산업부

해외인재스카우팅사업 해외인재스카우팅사업 (rsquo14~rsquo18) 미래부

SoC 부품

45

(2) 기술환경분석

4차 산업혁명도래에따른 SoC 부품산업의환경변화

[SoC 부품산업의 3대 핵심 경쟁요인변화]

출처산업자원부시스템반도체산업경쟁력강화방안 2017

무어법칙의종료에따른 신개념반도체기술의등장 [More than Moore]- 초미세집적화 발열 신호간섭등의한계극복을위한 SiP 등 신개념반도체기술 대두

- 뉴로모픽칩등신개념저전력프로세서등장

IoT 인공지능 자율차등 새로운시장 수요 대두- 기존 스마트모바일기기용 SoC 부품은소수지배적기업에의해 독점

- IoT 빅데이터 AI 자율차분야의새로운 SoC 부품 시장형성

다품종소량생산생태계- IoT 등 다양한기기수요에대한소량 다품종 SoC 부품공급체계

- 파운드리-설계전문중소기업-셋트및 시스템업체의협업생태계조성이필요

초고집적미세공정기술은최고수준을유지하고있으나 SoC 부품설계기술은여전히미흡

자체개발한 IP의 수준이나종류가부족하여해외기업에의존도가높음 모바일기기등 셋트업체의선전에도불구하고 국내 SoC 부품의장착시도는실패

현대자동차 삼성전자 LG전자 등 글로벌 경쟁력을 갖춘 셋트업체 (SoC부품 수요업체)가

있음에도불구하고수요기업-팹리스-파운드리간유기적인협력이취약

기술개발테마 현황분석

46

(팹리스-수요기업) 수요기업은 글로벌 기업과의 협력강화로 인하여 국내 팹리스 기업과의 공동제품기획및 RampD에 소극적

(팹리스-파운드리) 국내 파운드리 설계자산(IP) 및 지원 공정의 다양성 부족 등으로 팹리스 기업은대만 등 해외파운드리서비스에의존하여경쟁력약화및제작비용상승요인으로작용

- 대만의 TSMC는 빠른 설비투자 높은 가격경쟁력 다양한 IP 보유 등을 기반으로 전세계 고객의

다양한수요를충족시키고있으며이를규모의경제효과로연결

90년대 말 정부의 벤처기업 육성책에 따라 lsquo00년까지 설계전문 중소기업 창업이

급증하였으나 rsquo10년 이후감소추세

초기개발비(약 8억원)에 대한부담 및 위험증가로창의적아이디어실현에한계 봉착

설계인력의 절대부족 (매년 500명 이상 부족)과 대기업 편중 (종사자의 59)으로 중소

설계기업의구인난지속

국내 대학의 인력양성 기반자금 등이 취약하여 선진국에 비해 석박사급 설계인력이 부족하고이는 중소 팹리스의우수인력확보부족및 경쟁력약화로연계

인력규모(lsquo15년)美퀄컴(31300명)臺MediaTek(12748명)韓실리콘웍스(437명)

SoC 부품

47

3 기업 분석

가 주요기업비교

(1) 해외기업

RF SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Qualcomm

(미국)

∙ 2G3G4G 이동통신용 통신칩셋의 RF Front-end부터 디지털 Backend까지 모든 솔루션 구축

∙ RF 송수신기및 PA를포함한MMMB(Multi-band Multi-mode) 단일칩셋솔루 션 제공Broadcom

(미국)

∙ 케이블모뎀을시작으로성장 후Wi-FI 솔루션업체로사업 확장∙ 80211 abgnacax Bluetooth NFC FM GPS등다중모드칩셋 위주로다양한제품군구축

∙ Avago사와 합병으로 FEM solution확보로규모의경제를통한 경쟁력확장Maxim

(미국)

∙ 아날로그 통합 솔류션 업체로써 전장국방미터링에너지 등의 다양한 산업분야에 서 아날로그IP 및 칩솔류션을제공함

Lattice

(미국)

∙ 80211ad RF Tranceiver IC를 개발하여 무선 기가비트 전송과 4K UHD 영상스트 리밍 전송가능

∙ 자회사인 SiBEAM은 80211ad 칩셋을이용하여WiGig용무선 USB30 솔류션개 발 완료RFaxis

(미국)

∙ CMOS 공정을 활용한 RF 프론트엔드 통합 IC 설계 기술 보유 WLANM2M블루 투스BLE등의 제품군으로 사업화 진행중 최근 사물인터넷용 Sub-GHz대역 CMOS RF 프론트엔드 칩셋

제품군을출시함

노르딕반도체

(노르웨이)∙ BLE42와 NFC를통합한 RF 칩셋출시

디스플레이 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Synaptics

(미국)

∙ 세계최고수준의디스플레이터치입력기술을보유한기업으로스마트폰 노트북등의 시장을중심으로독보적인솔루션을구축

Renesas

(일본)

∙ 소형에서대형까지디스플레이드라이버분야의시장을장악하고있으며 현재까지저온 디스플레이구동드라이버분야에서도가장앞서나가고있음

Novatek

(대만)∙ DDI 시장에서급성장하여삼성전자와함께선두권을형성

BOE

(중국)∙ 중국최대 디스플레이패널업체인 BOE는디스플레이 SoC 시장진출을선언

ST Micro ∙ 다양한디스플레이 SoC를제공하고있음

기술개발테마 현황분석

48

멀티미디어 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

MediaTek

(대만)

∙ DTV 수신칩 블루레이칩 등을세계멀티미디어반도체시장을주도하며 최근 3G4G 모바일 AP 와이파이칩셋등을 본격양산

Broadcom

(미국)

∙ DSP 및 비디오 코덱을 내장하고 개발 플랫폼이 잘 갖추어진 STB용 칩셋 등과 무선Connectivity Combo 칩셋등의멀티미디어보조 SoC 등을중심으로시장을확대

Google

Movidius

(미국)

∙ 스마트폰에영상 인식AR등의기능을지원하는 Google의 Project Tango를지원하기 위해서Movidius사에서영상 처리칩개발

Microsoft

(미국)

∙ 마이크로소프트社의홀로렌즈 (HoloLens) 솔루션에서 VRAR 기능강화를위하여 HPU (Holographic Processing Unit)을 개발

바이오의료 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Texas

Instruments

(미국)

∙ X-ray 반도체 ECGEEGEKG 측정 반도체 및 센서 인슐린 펌프용 반도체 심장관련 Pulse 측정용 반도체 블러드 시약검사기 및 모니터기용 시스템 반도체 초음파 스캐닝용 시스템 반도체

의료용무선통신 RF 반도체생산

∙ 임플란트를제외한모든분야에의료용시스템반도체및 RF 반도체를세계 선도∙ 의료디바이스세계최고기업인 GE에납품

Microsemi

(미국)

∙ 임플란트관련 의료반도체및 MICS-RF 반도체전문 기업으로임플란트디바이 스관련모든 반도체및연동시스템반도체를제공함

∙ 임플란트세계최고기업인Medtronic STJUDE BIOTRONIK에제공 임플란트MICS-RF 반도체부분 선도

센서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

STMicro

(스위스)

∙ 각속도 가속도 관성콤보(가속도각속도) 마이크로폰 압력 센서 등의 MEMS 센서 및 CIS 온도 근접 지자기등의 IC 센서와같은각종 가전용센서 생산

∙ 9축 모션센서및 엔진기술세계선도

SoC 부품

49

스토리지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

인텔Micron

(미국)

∙ 스토리지 SoC의 대표 제품인 SSD는 현재 삼성전자가 세계 시장의 40를 점유하는 1위 업체이나 미국의 인텔과 마이크론은 연합 전선을 구축하면서 3D Xpoint 메모리를 이용한 차세대

SSD를개발하는등삼성전자의아성에강력히도전하고 있음

Marvell

(미국)

∙ 마벨은 전통적으로 스토리지 SoC가 주력 제품군으로 매출의 절반 가까이를 차지하고 있으며SanDisk 등 다수업체에낸드플래시컨트롤러 SoC 공급

SMI

(대만)

∙ SMI는 모바일 스토리지 SoC 개발을 중심으로 성장하였으며 현재는 SSD 스토리지 SoC 분야의개발을활발하게진행중

자동차 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Renesas

(일본)

∙ 르네사스는 휴대전화와 자동차용 시스템반도체를 생산하고 특히 MCU 제조사 중에는 가장 큰기업중에 하나이며최근에는자동차반도체에역량을집중

∙ LCD 드라이버 RF 칩 혼성신호집적회로및칩기반 시스템Infineon

(독일)

∙ 자동차 산업 통신및범용반도체와시스템솔루션을제공∙ 고전압 차량용 반도체 기술 분야에서는 세계 최고 수준이며 자동차에 필요한 기능을 총망라하는차량용반도체의광범위한제품군을생산

NXP

(네덜란드)

∙ 호주의 코다 와이어리스와 협력하여 V2X 통신용 모뎀 RF 칩을 개발하였으며 미국 교통부에서추진하는 lsquo스마트시티챌린지rsquo에 V2X 기술의제공자로참여

∙ 아시아 미국및유럽의시범사업및단말기제조업체와의활발한공동개발진행중

전력에너지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Maxim

Integrated

(미국)

∙ 스마트폰 휴대단말기기 자동차 의료기기 지능형전력망 관련 PMIC 소형용 BMIC DDI 모터구동IC 중대형용 BMIC 및 SMPS 기술 주도

∙ 전력기술과아날로그기술을접목한통합전력에너지반도체기술보유Infineon

(독일)

∙ 자동차 산업 가전용등다양한분야의전력반도체생산∙ 전력반도체분야 세계 최고 수준이며 최초로 300mm 웨어퍼에서 전력 반도체를 생산하고 있으며 차세대 SiC 및 GaN 전력반도체연구에진행

Toshiba

(일본)∙ 지능형파워반도체소자 PMIC 모터드라이버등다양한전력반도체소자를생산

Mitsubishi

(일본)∙ 지능형파워반도체 thyristor IGBT 등 다양한전력반도체소자를생산

TI

(미국)

∙ 최근 수년간 여러 반도체 회사와의 MampA를 통하여 PMIC를 비롯한 다양한 파워 솔루션을 제공하고있음

Cree

(미국)

∙ 1200sim1700V 3sim60A급 SiC MOSFET을 양산중이며 1200V 100A300A 2in1 SiC MOSFET과 SiC-SBD 파워모듈을양산중임

기술개발테마 현황분석

50

통신방송 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Qualcomm

(미국)

∙ 2G3G4G 이동통신용통신칩셋 멀티미디어통합모바일 AP 반도체세계시장을주도∙ WiFi Bluetooth 등 Connectivity 솔루션을자사 AP 및 이동통신모뎀과함께 단일 칩화 하기위해 CSR을인수합병하는등 Connectivity 기술 확보에주력∙ 차량 인포테인먼트용 AP와 스마트시티를 위한 모뎀칩 라인업 드론시장을노린 중저가 AP인 스냅드래곤플라이트(3G+4G LTE 모뎀)등을출시함

∙ RF칩분야에대규모투자하여스마트폰보다한층더고도화한무선 연결성기술을확보하고자함

Broadcom

(미국)

∙ 케이블모뎀을시작으로성장 후Wi-FI 솔루션업체로사업 확장∙ 80211 abgnacax Bluetooth NFC FM GPS등다중모드칩셋 위주로다양한제품군구축

∙ 싱가포르 반도체 기업인 아바고테크널러지스에 인수합병됨(합병 존속법인명칭 브로드컴) rsquo15년반도체 업종 MampA 거래규모 중 사상 최대 이번 인수는 반도체 업 체 간 경쟁이 치열해지면서

아바고가규모의경제를추구하며매출을증대시키고신성장동력모멘텀을확보하기일환

∙ 디지털 방송의 표준은 2세대 (DVB-T2S2C2)에서 DVB-S2X로 확장되고 있으며 브로드컴에서는 DVB-S2X 칩제작완료함

NTT

∙ 4K HEVC LSI 칩을 개발하여 다른 FPGA 및 SW 방식의 인코더에 비해 소비전력과 프로세싱효율을 높이는데 성공 또한 MMT MPEG-4 ALS LDGM FEC 등을 같이 개발하여대역폭 전송

비용 Flexibility IP 전송의안정성등을향상

프로그래머블로직 (FPGA)

업체명 사업영역및 주요 내용

Xilinx

(미국)

∙ PLD 및 FPGA 분야세계 1위업체 (`15년기준 49)∙ 네트워크통신 컴퓨팅 분야의 전통적인 시장 이외 전력에너지반도체 분야 등으로 시장을 확대하고 있으며 기존 20n급 대비 2X-5X인 16nm FinFET 제품을 출시하여 5G LTE ADAS IoT

클라우드컴퓨팅시장공략

∙ Altera와 Intel의 합병으로 자극을 받은 Xilinx사는 IBM과 공동으로 FPGA기반 가 속 클라우드서비스를위한기술 협약을진행

Intel-Altera

(미국)

∙ FPGA를 포함하는 PLD시장의 세계2위 기업(lsquo15년기준 38)인 Altera社를 인텔 창사이래 최대액수를 투입한 합병을 통하여 차세대 서버에 소프트웨어를 장착한 하드웨어가속 기능과 IoT시장

대응을위한제품을위한기술확보로차세대먹거리확보

∙ PLD 및 FPGA 분야세계 2위업체 (`15년기준 38)

SoC 부품

51

프로세서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

인텔

(미국)

∙ 데스크탑 PC서버 등에 탑재되는프로세서 네트워크칩 그래픽 칩 플래시메모리등 고성능컴퓨팅관련 반도체세계 시장주도

ARM

(영국)

∙ 모바일 프로세서 그래픽 프로세서 온칩 인프라스트럭처 등 반도체 핵심 지적재산의 적극적인개발및대기업지원에의한시장주도

엔비디아

(미국)

∙ 인공지능 VR 멀티미디어 그래픽처리를위한 데스크탑 PD서버용 GPU 시장을주도하고있으며 모바일용 GPU로 시장확대추진

인공지능 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

NVIDIA

(미국)

∙ 초병렬뉴럴넷컴퓨팅을위하여매니코어구조의쉐이더(Shader) 구조인Maxwell 등을개발하여딥러닝 관련 연구자 및 학계 중심의 하드웨어 가속기 시장에 진입 및 Tegra-KAP 개발을 통한 이

동형인공지능임베디드시장을적극적으로공략

IBM

(미국)

∙ 현재 컴퓨터 동작 기술인 폰 노이만(von Neumann)구조와 다른 SNN(Spiking Neural Net) 구조의 뉴로모픽 칩을 개발하여 뉴로시냅틱 컴퓨퓨팅 기술 시각 청각 및 복합감각과 같은 인지 컴

퓨팅기술개발

HP

(미국)

∙ 기억과 스위칭을 기능을 가진 멤리스터(Memristor) 소자를 이용한 초고용량의 SSD 및 시냅스모사기능의시냅틱소자개발진행 중

인터페이스 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

Lattice

(미국)

∙ HDMI 전문기업인 Silicon Image를인수하여 HDMI 솔루션제공 업체로성장∙ DTV 기업과협력하여다양한기능의 HDMI SoC 솔루션제공

Synopsys

(미국)

∙ 세계최대의 IP 기업으로인터페이스분야에서도가장높은 기술력을보임∙ 국내외대부분의반도체기업을고객사로확보하고있음

기술개발테마 현황분석

52

그래픽신호처리 SoC (GPU)

업체명 사업영역및 주요 내용

Intel

(미국)

∙ 높은데스크탑 PC서버 시장 점유율을가지는 자사 X86 프로세서칩 내부에내장 그래픽 IP를통합한 형태로 GPU를 구현 DiscreteIntegrated를 포함한 총 GPU 시장의 72의 높은 점유

율보유 고성능보다는 Volume이 높아Market Share가 높은 상황

ARM

(영국)

∙ 모바일프로세서코어뿐만아니라 GPU 코어도개발하여많은mobile application processor에탑재되고있음

∙ IP 판매에 주력하므로 자사의 Cortex CPU에 ARM Mali GPU를 통합하여 SoC IP 를 기반으로임베디드시장 공략 중 저전력모바일 GPU 시장에서그래픽뿐 아니 라 OpenCL등 GPGPU

기술을통해높은전력 효율을목표로함

NVIDIA

(미국)

∙ Discrete Graphics 시장에서기술 선도업체이며 고성능그래픽처리뿐아니라 CUDA 등 GPGPU 원천기술을 기반으로 VR 딥러닝 기반 인공지능 자율주행 자 동차 등 여러

분야에 걸쳐 GPU 응용 확산에 주력하고 있음 자사 Graphics와 동 일한 Core IP를 공유하는

NVIDIA Tegra 등의모바일제품으로 Portfolio 다각화 진행 중

∙ PC용 그래픽 가속카드 개발에서 시작하여 서버용 그래픽 가속기인 Tesla 시리즈 를 개발하여최근의대부분의데이터센터기반의인공지능시스템의주요부품으 로사용

AMD

(미국)

∙ Integrated GPU에 주력하는 인텔과 달리 Radeon 등 Discrete GPU 제품을 보유하 고 있어자사의 X86 CPU와 연계한 고성능 Heterogeneous System Architecture 를 통해 HPC 시장으

로 확장 중 AMD의 GPU는 NVIDIA대비 연산 성능 및 Memory 대역폭이 높아 특정

GPGPU어플리케이션에서선호도가있음

Qualcomm

(미국)

∙ IP에 집중하는 ARM과 달리 Qualcomm의 경우 CPU Modem GPU를 통합한 One-chipSolution (Snapdragon) 제품군이이점이있음 GPU Core부분은과거

ATI (현 AMD)의 소유였던 Adreno GPU를 Qualcomm이 인수하여 IP화 하였음 자율주행 자

동차제품군등 Connected Car 환경을위한 SoC 제품군을통해 관련 시장진출

∙ AMD의 모바일 GPU 기술을 인수하여 이를 기반으로 Snapdragon 시리즈에 탑재 되는 GPU인 Adreno를 자체 설계하여 사용하고 있으며 이러한 기반 기술을 바탕 으로 인공지능에 활용할

수있는 neural network 프로세서개발도진행하고있음

Imagination

Technology

(영국)

∙ 임베디드 그래픽 시장에서 Tile Based Rendering 등의 기술을 통해 타 제품 대비 성능 및 에너지등 이점이 있기 때문에많은 SoC에 채택되어주도적시장 점유율 을 보유하고있음 Apple

iPhone 시리즈를비롯하여모바일 GPU 시장에서가장 높은점유율확보

∙ Apple iPhone 전모델에탑재되는 GPU IP인 PowerVR을설계하고있으며 mobile application processor용 GPU에서는가장높은 시장점유율을확보하고있음

SoC 부품

53

(2) 국내기업

RF SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이앤씨테크 ∙ 모바일TV 지능형교통시스템(ITS)용협대역무선통신및Wi-Fi용 RF 칩 개발

라온텍 ∙ ISDBDVBATSC 등 모바일TV용 RF칩및 IEEE80211nac WLAN용 RF칩 개발

에프씨아이

∙ LTE-A 기지국용전력증폭기내재형 RF 칩 개발 진행중∙ DMB(한국형 T-DMB 일본 ISDB-T)용 RF튜너와 Demodulator를 SoC 형태로 개발하여Mobile TV IC 솔류션으로다양한전자제품에적용중

디스플레이 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘웍스∙ 애플 등에 공급되는 디스플레이 구동 IC 전문회사이지만 차량용 반도체 시장에 진출하여Accelerator Position Sensor 개발에성공

라온텍 ∙ VR AR 및 차량전장용디스플레이 HUD시장분야의핵심 uDisplay 패널 콘트롤 러 IC개발

아이에이∙ 영상 및 음성처리 프로세서 반도체 전문회사였으나 최근에는 자동차 전장 분야를 중심으로 사업을전개

멀티미디어 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

텔레칩스 ∙ CPU GPU 및 VPU를 내장한셋톱박스용및 자동차인포테인먼트용 SoC 등을 생 산

넥셀∙ 3D Graphic IP 기술을바탕으로모바일용 AP 솔루션 SoC를개발∙ CCTV 등의영상신호처리를위한보안용 SoC를개발

칩스앤미디어

∙ 멀티미디어 영상신호처리 IP(H264 HEVC 등) 등을 개발하여 TV 모바일에서 사 용되는 멀티미디어 SoC를 개발 기업에판매하고 있으며 최근 자동차 드론용 멀 티미디어 솔루션등으로 시

장확대추진

넥스트칩∙ 고화질 CCTV 지능형자동차 등을 위한 영상신호 처리 및 영상 인식 기능이 강화 된 멀티미디어 SoC를개발

기술개발테마 현황분석

54

바이오의료기기 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

삼성전자

∙ 바이오 프로세서 개발을 통하여 PPG ECG GSR 체온 체지방 등을 측정할 수 있 는single-chip solution을 개발

∙ 모바일헬쓰케어시장의솔루션으로적용분야확대에이티아이

∙ 바이오 자동화장비용 시스템 반도체 및 약물 토출기 판독기 줄기세포 관련 검사 장비 시스템반도체를개발

∙ 반도체광학검사장비회사에서바이오자동화장비관련신사업계척케이맥

∙ 실시간 PCR기술과 DNA 칩을융합해차세대분자진단기술과최적플랫폼개발 기술보유∙ 반도체기술을기반으로분자진단분야로확대

옵토레인

∙ 이미지센서 기술을 활용하여 PCR(polymerase chain reaction) machine을 개발하 여 바이오진단에활용할예정

∙ 혈액검사결과조기 도출을위한 바이오진단시스템개발∙ 반도체기술을기반으로바이오융합분야로확대

케이헬쓰웨어 ∙ 헬스케어전용 SoC를 개발하였으며 이를기반으로심전도검사기 손목형혈압계 등을개발중

센서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘화일

∙ 삼성전자(세계시장 점유율 3위)와 함께 국내 CIS 생산업체(lsquo12년 기준 세계시장 점유율 10위)로최근 SK하이닉스자회사로편입

∙ 이미지센싱기반바이오진단기기분야의신사업개척픽셀플러스

∙ 휴대폰카메라 자동차블랙박스 보안감시카메라 의료영상장비용도의 CIS 칩 및 구동칩을비롯한주변회로 SoC 설계기술보유

스토리지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

삼성전자∙ 낸드플래시 세계 1위 업체의 장점을 특화하여 SSD eMMC UFS 등 스토리지 시 스템과 SoC를동시에생산하고있으며 2014년기준 SSD 세계시장점유율 1위 업체

티엘아이

∙ 디스플레이드라이버용 TCON을주로생산하던 TLI는 lsquo13년 센서반도체사업 진 출에 이어 rsquo14년부터 모바일용 낸드플래시(eMMC) 컨트롤러 사업 착수하고 lsquo15년 부터 UFS 컨트롤러 기술 개

발

디에이아이오∙ 디에이아이오는 rsquo11년부터 모바일용 낸드플래시(eMMC) 컨트롤러 사업 착수하고 lsquo15년부터 양산시작

SoC 부품

55

자동차 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이에이

∙ 영상 및 음성처리 프로세서 반도체 기술을 바탕으로 영상전화기 DMB 광대역 통 신네트워크BcN 디지털초고속인터넷(IPLAN) 기술을확보

∙ 최근에는자동차전장분야를중심으로사업을전개넥스트칩 ∙ CCTV DVR 등으로구성되는영상보안시스템기술력을바탕으로차량용카메라 시장에진출

실리콘웍스∙ 애플 등에 공급는 디스플레이 구동 IC 기술력을 바탕으로 차량용 반도체 (AcceleratorPosition Sensor) 개발에성공

전력에너지 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘마이터스∙ 노트북및 PC 등 중형디스플레이용 60V급 PMIC 기술보유∙ 모바일기기용 PMIC 및 AP용 대전류멀티 패이즈 PMIC 기술보유

아이에이

∙ 자동차용반도체전문기업아이에이가트리노테크놀로지와하이브론인수∙ 트리노테크놀로지는 600V 및 1200V급 IGBT 설계기술 보유 파운드리를 통한 전 력 전자소자생산

∙ 하이브론은자동차용 Power Steering Module을개발하여현대모비스에공급동부하이텍 ∙ BCD공정 (40~85V 및 700V) 보유 파운드리서비스제공

LS산전 ∙ Infineon과의 합작법인인 LS Power Semitech를통해 IGBT 지능형파워모듈공급

통신방송 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

아이앤씨테크 ∙ IampC는모바일방송수신 WiFi LTE 등 관련 SoC 개발

라온텍 ∙ ISDBDVBATSC 등 모바일TV수신칩및 IEEE80211nac WLAN용 모뎀 SoC 개발

AP위성통신 ∙ GMR-1 3G 규격의이동위성용 RF 및 모뎀칩셋 개발진행중

아이칩스 ∙ WAVEDSRC 단말용 RF 및 모뎀통합칩셋 개발진행중

에프씨아이∙ 모바일 TV 표준(ISDB-T)을 호환하는 RF 튜너 내장된 모바일 영상 SoC 칩을 개발하여 삼성LG소노교세라등의휴대폰업체에공급확대진행중

어보브반도체

∙ SK텔레콤과 공동으로 사물인터넷(IoT) 기기용 시스템온칩(SoC) 개발에 성공함 저전력 블루투스(BLE)와 MCU를 통합한 제품이며 내년 양산목표임 비콘 웨어러 블 기기등 다양한 제품에 탑재

예상

뉴라텍∙ 80211ah 기반 2Mbps급 저전력장거리 광역와이파이 칩셋을 국내 최초로 개발하여 사물인터넷시장에서 Zigbee와 Z-Wave등의무선통신방식과경쟁예상

시그마디자인스∙ 업계최초로 UHD TV HDR 칩셋양산 돌입 다양한 HDR 표준을지원하여우수한 UHD 시각경험제공함

기술개발테마 현황분석

56

프로세서 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

어보브반도체∙ 모바일과 소형가전 TV 등 전자제품에 탑재되는 중저급 MCU를 성공적으로 양산 하고 있으며최근사물인터넷용MCU개발중

ADC ∙ ADC는자체 개발한 1632비트기반 CPU를기반으로각종 SoC 개발

인공지능 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

넥스트칩 ∙ 자동차비전인식하드웨어개발 및 뉴럴넷구조의가속기개발중

SK하이닉스 ∙ SK하이닉스는 HP사와 공동으로차세대메모리소자Memristor개발진행중

삼성전자∙ 연산기능의프로세서와기억에해당하는메모리기능합쳐진인공지능형반도체개발 추진하고 뉴로모픽시스템에대한연구를진행중

GPU

업체명 사업영역및 주요 내용

실리콘아츠∙ VR 및 실감 영상 구현에 필수적인 실시간 레이트레이싱 기술을 반도체 칩으로 개발하여 저전력MIMD 구조를개발

미루웨어∙ NVIDIA GPU 하드웨어 제품에 소프트웨어 솔루션을 통해 그래픽 HPC CUDA 솔루션을 구축하여제공

넥셀∙ 자체 GPU Core를 탑재한 SOC가천만개이상양산되었으며 현재도자체 GPU Core를사용한 SOC를개발하고있음

넥서스칩스∙ 자체 GPU Core를 개발한적이 있으나 상용화에실패하였고현재는더 이상 GPU 기술개발에대한투자는없는상태임

인터페이스 SoC

업체명 사업영역및 주요 내용

알파칩스 ∙ HDMI MHL DisplayPort 등의 인터페이스 IP와 관련 SoC

삼성전자 ∙ 시스템 LSI 사업부내에서 foundry 사업을위한인터페이스 IP 제공

LG전자 ∙ 자사의 DTV SoC를위한 HDMI IP를 일부개발하고있음

SoC 부품

57

국내중소기업사례

텔레칩스는자동차용 SoC processor 개발역량 보유 업체 아이에이는 자동차 시스템 통합 제어를 위한 핵심 반도체 개발 및 반도체용 칩 모듈 솔루션 등의분야에서강점보유

지니틱스는 System IC 전문 기업으로 Touch controller AF driver Moter driver IC 등 다양한반도체를개발양산

넥스트칩은영상보안시장에서필요로하는 반도체를개발해온 fabless 기업 픽셀플러스는 보안 자동차 메디컬 바이오 등 다양한분야에서 활용 가능한이미지센서를 전문으로연구개발하고생산하는 fabless 업체

실리콘알엔디는 CMOS IC RF 모듈 전문개발 업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)텔레칩스 114154 100889 229 66 10 351

(주)아이에이 77751 55964 -108 44 3 48

(주)지니틱스 33758 47413 -78 34 -10 82

(주)넥스트칩 63671 60989 -35 -02 3 202

(주)픽셀플러스 109697 73444 -309 -101 -9 181

(주)실리콘알엔디 154 714 536 89 8 178

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

58

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

해외선도기업의기술경쟁력

인텔 퀄컴 브로드컴 TI 등이 월등한원천기술보유하고시장표준 주도및고영업이익지속 일본은 르네사스 및 도요타의 자동차 반도체 그룹을 중심으로 ISO 26262 준수 반도체 설계 기술자동차용MCU 광학기반이미지처리기술 전력반도체등에서우수 원천기술보유

유럽은 IMEC 인피니온 STMicro 등을 중심으로 자동차 통신 등의 전통적 주력분야 뿐 아니라신규 응용분야에서활발한연구개발진행중

중국은미국 일본 유럽 업체의생산거점으로서기술도입및정부모기업의지원으로급성장중 대만은 TSMC 등 파운드리와 미디어텍 등 팹리스들이 긴밀한 협력관계를 형성하여 low-middleend 시장에서 저가의 차별화된 솔루션을 제공하고 있으며 멀티미디어 및 모바일 기기 솔루션을

중심으로시장확대 중

사물인터넷 빅데이터 자동차관련반도체신시장선점을위한 업계MampA 활발아바고테크놀로지스는브로드컴과 LSI인텔은알테라 NXP세미컨덕터는프리스케일인수퀄컴은 NXP세미컨덕터인수

인공지능 컴퓨팅 뉴럴넷 기술 관련 NVIDIA는 프로세서 코어와 256개의 Maxwell 코어를 집적한Tegra X1 등의 제품군을 내세워 저전력 고성능 뉴럴 넷 반도체를 개발하였으며 뉴로모픽 기술

관련하여 IBM은 인간 두뇌와 같은 원리로 동작하는 새로운 컴퓨팅 구조의 lsquo시냅스rsquo 칩 소자를

삼성전자의 28nm공정 기술로제작

- 얼굴인식 사람 이상의인식률 9915 달성발표(페이스북 2015)

- 사용자취향분석을통한콘텐츠및 광고추천 넷플릭스(Netflix) 아마존

- 자동통역 스카이프(Skype) 마이크로소프트

- 개인형음성비서 및 대화형교육서비스 애플시리 IBMWatson CogniDoll

(2) 국내업체동향

국내대기업현황

SiC 부품의 경우 삼성전자의 경우 모바일 AP CIS DDI를 생산하나 다른 분야에서는 아직 이렇다할 성과를 내지 못하고 있고 SK하이닉스 또한 제한적인 기술로 CIS PMIC 등 제한된 분야에만

진출하고있음

SoC 제작 서비스인 파운더리의 경우 첨단 제조기술을 확보하고 있는 삼성전자는 애플 퀄컴 등세계 유수의 기업을 중심으로 파운드리 서비스를 하며 선전하고 있으나 전문 파운드리인

동부하이텍의경우보유 공정과 IP 부족 제한된 Capa로 경쟁력이낮음

SoC 부품

59

팹리스 (설계전문중소기업) 현황

국내에는 스마트폰 DTV 자동차 등 시스템산업의 발달로 확실한 Captive Market이 존재하지만주요부품의국산화율은낮음

Multimedia SoC로 팹리스 업계를 대표하던 M C사 등은 스마트폰 시장의 대응 실패로하락추세이며 실리콘웍스 실리콘화일 아나패스등대기업협력및MampA 관련기업위주로성장

정부및민간투자현황

[정부 및 민간 [ SoC부품산업관련정부및민간 RampD 투자 현황 ]

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

SoC

공통기술

∙삼성전자는 10nm급 메모리 양산의 성공에 이어서 lsquo16년말 예정으로 성능향상(15)과 소모전력

(15)이 적은 10nm급 FinFET 공정개발 진행 및

7nm FinFET 공정 개발착수

∙LG전자는 모바일 AP 모뎀칩용 10nm FinFETAnalog IP 연구개발 중

∙IoT 웨어러블 CIS17) PLD 차량용 칩에 적용되는 20nm급 FD-SOI 공정 도입과적용으로원가절

감(18) 성능향상(15)

∙삼성전자 LG전자는 웨어러블 디바이스 IoT 제품을 위한 고성능 저전력외에 특화된 기술개발을 위

하여지속적인투자를진행중

∙중소중견기업은 세트기업과의 연계 및 자체제품의경쟁력확보를위한기술 고도화매진 중

∙IoT 웨어러블기기시장의급격한성장과중소중견기업의참여가가능한롱테일시장의기회를위한초저전력

저비용의반도체설계 및 핵심IP확보에

지속적인 RampD지원필요

∙다양한 응용분야와 격변하는 시장에 대응하기 위한 인프라 구축으로 지속적인 성장 신규

사업에대한 시장적기출시

∙공정 미세화와 더불어 발생하는 신뢰성 문제를 극복하기 위한 설계기술 확보를 위한 RampD

지원필요

∙무어의법칙이적용되지않는 현황에맞는틈새제품용 RampD

고주파

반도체

∙IampC 라온텍 등에서 DMB OneSeg 및 Wi-Fi용RF 칩 개발

∙58GHz 이상 무선 랜 및 77GHz 이상 레이더용RF 기술개발은 기술적 난이도가 높고 많은 투자가

필요하여개발하지못하고있는 실정

∙주파수 부족 해결 및 고속 전송속도 지원 등을 위해 60GHz 이상 대역에서의 무선통신 기술개발 추

세

∙향후사물인터넷 Always-Connected환경을대비하여 Connectivity 기술

및제품의중요성이지속적으로증대될

것으로예상되므로이를위한체계적인

RampD지원 필요

∙또한 고주파반도체의특성상우수한공정에서설계및검증할수 있는환경

구축필요

기술개발테마 현황분석

60

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

자동차

SoC

∙넥스트칩 아이에이 실리콘웍스 텔레칩스 등 국내기업들이 영상기반의 ADAS 및 인포테인먼트를

위한 기술 개발과 샤시(Chassis 브레이크 제어기

등)용 자동차반도체개발을진행중

∙샤시 등 기능안전성과 밀접한 관련을 가지는 부품에서는 ISO 26262를 적용한 기능안전성 기술개발

진행

∙파워트레인 샤시 등의 자동차 핵심 부품 SoC 기술 개발에 대한 투자를 최근 활발히 진행 중이며

CAN 컨트롤러 등 자동차 인터페이스 커넥티드 카

를 위한 V2X 통신 관련원천기술개발에도투자

∙ISO 26262 2nd Edition 개정 작업이 ISO TC22SC32WG8을중심으

로활발히이루어지면서국내중소기업

에서의자체대응에한계가있어 정부

주도로전장시스템기능안전성을가지

는자동차 SoC 관련 국제표준화에적

극적으로대응필요

∙자동차 분야 혁신의 주체가 완성차업체에서전장시스템 부품업체로 넘어가고 있는 상황에

서 자율주행과 능동안전기술 관련 정부투자를

통해신산업육성가능

전력

에너지

반도체

∙실리콘마이터스는 디스플레이용 뿐만 아니라 모바일용 PMIC 시장에도성공적으로진출

∙아이에이는 트리노테크놀로지와 하이브론을 인수하여파워반도체소자시장에진출

∙지능형전력망 백색가전 자동차용 100sim900V급및 1200V이상 전력에너지반도체 기술개발에 대한

투자취약

∙화합물 기반 전력에너지 반도체 기술 개발에 대한투자취약

∙에너지 효율 향상 회로설계기술 분야에 정부투자지원필요

∙100sim900V급 자동차 백색가전및1200V이상급수송기기(전철 선박 등)

분야를위한 전력에너지반도체(화합물

소자포함) 기술 개발을위한 정부투자

필요

∙산자부와부산시공동으로신산업창출파워반도체상용화사업추진중

통신방

송

SoC

∙이동통신의 기능과 성능이 급증함에 따라 국내 대기업 외에는 통신반도체에 규모 있는 투자가 이루

어지지않음

∙중소 팹리스는 모바일방송 수신 칩 WiFi 칩ZigBee BLE 칩 등에투자를진행하고있음

∙Wi-Fi기술은 와이기그(60GHz) 슈퍼와이파이

(Sub-1GHz)등무선기가비트전송기술로진화중

∙ 방송을 위한 4K UHD급 HEVC 코덱은 국내 대기업 및 팹리스 업체 중심으로 개발 중이며 4K급

디코더는 이미 양산 중이나 인코더와 통합된 코덱

개발은극히 초기단계

∙ 삼성은 MPEG기반미디어전송기술인MMT기술을활용하여 8K 디지털방송서비스인슈퍼하이비젼

시험방송개시할예정

∙향후사물인터넷(IoT)용반도체시장규모가확대됨에따라 사물통신(사물인

터넷) 및 재난안전서비스를대비하여

각종 Connectivity 솔루션이필요할

것으로예상되므로정부RampD투자를

통해핵심요소기술을확보필요

∙이동통신분야에서는 4G LTE 서비스한계를넘어 1Gbps급모바일서비스

제공을위한 밀리미터파기반의광대역

이동통신원천기술확보해야함

∙기가급 Wi-Fi 기술(80211acad)역시스마트폰 TV PC 등 가전단말 간

초고화질 초고용량데이터전송을위

한 근거리무선 통신기술로관련시장

이확대될것으로예상되므로정부 투

자가필요함

∙UHDTV의 관심이 높아지면서 4K 이상의 초고화질영상에대한 압축복원 방식에대한 이

슈가크게증가

SoC 부품

61

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

디스플레

이

SoC

∙차세대 Display로써 VR AR HUD분야의핵심 마이크로디스플레이(uDisplay)장치개발중

∙삼성전자 실리콘웍스 TLI 등에서 LCD LED 등디스플레이구동칩을 활발히개발

∙가전 및 모바일용 4K8K 시대가 확산되면서 터치햅틱기술을융합한디스플레이구동칩개발

∙4K8K Display지원을위한핵심요소기술로 HDMI30 eDP MIPI 인터페이스에 필요한 IP개발이 활

발히진행

∙알파칩스는 최근에 MHL기술을 확장하여 HDMIMIPI등 다양한인터페이스 IP 및 칩 개발진행

∙고해상도디스플레이에대한시장요구가증대됨에따라융합기능저전력고

속 TFT 디스플레이구동칩및인터페

이스칩개발에대한 RampD 지원필요

∙uDisplay에대한 VR AR HUD18)시장 요구증대에따라 LCoS uOLED

및 uDisplay영상보정 기술에대한

RampD지원필요

∙업체별 OLED 구동방식에 대응할 수 있는 구동 칩 개발모델수립필요

∙플렉시블디스플레이용초저전력멀티플렉싱구동칩개발

∙세계 최고수준의 디스플레이 패널 기술을 뒷받침할 수 있는 관련기업의 기반기술 강화 필

요

멀티미디

어

SoC

∙국내 대기업은 UHD급 DTV 및 듀얼 카메라VR지원 스마트폰 신호처리 칩 기술을 보유하고 있으

며스마트가전기기칩도 활발히개발

∙팹리스기업은감시카메라 스마트가전등기존시장뿐만 아니라 자동차 드론등 새로운 시장의 멀티미

디어솔루션개척

∙프리미엄급 뿐 아니라 수입에 의존하는보급형저가형 DTV칩개발역량강화

필요

∙최근 중국의 급성장세를 감안하여 정부의 팹리스칩리스기업성장지원필요

∙VRAR 고해상도처리 영상인식기능 지원등고부가가치기술 개발을위

한 정부지원필요

바이오

의료기기

SoC

∙삼성은 생체신호 수집 및 처리 기능을 갖는 바이오프로세서개발

∙일부 중소중견기업에서 헬스케어 및 의료기기 상용화개발에적극투자

∙제약업체의 의료기기 분야 진출과 이동통신사와대형병원과의 헬스케어 합작회사 설립에 따른 관련

RampD투자 증가

∙민간 RampD투자가시스템위주이므로바이오의료기기분야부가가치신제품

개발에필수적인핵심부품기술개발에

정부지원필요

센서반도

체

∙삼성전자 SK하이닉스가 CMOS 이미지 센서(CIS) 개발에대규모투자

∙CIS 등 일부 센서 RampD 투자에 집중되어 있으며MEMS 센서 및 ROIC 칩과 같은 핵심요소기술 개

발 투자는취약한실정임

∙다양한센서반도체와함께MEMS 센서 및 ROIC 칩 기술개발에정부지원

강화필요

스토리지

SoC

∙삼성전자 SK하이닉스가 낸드플래시 메모리 고부가가치제품으로 SSD eMMC UFS를집중 육성

∙삼성전자가 48층 TLC 3D VNAND 기반 SSD를출시하는 등 기술을 선도하고 있으며 TLi The

AIO 등 국내 팹리스 기업들의 기술개발도 활발히

진행중

∙삼성전자 SK하이닉스는 인텔이 발표한 lsquo3D크로스포인트rsquo메모리 기술과 같은 차세대 비휘발성 메모리

로 ReRAM개발중

∙플래시기반스토리지 SoC는모바일뿐아니라데스크탑 데이터센터 기타

IT기기시장에서고성장이기대되며향

후 PRAM 등 차세대 비휘발성 메모리와 융합

형스토리지기술개발에대한

정부차원의 RampD지원 필요

기술개발테마 현황분석

62

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

프로세서

SoC

∙프로세서 코어를 적용한 제품을 개발하는 중견중소업체를중심으로한국형프로세서응용사업추진

∙시스템반도체2010 사업에서 개발된 프로세서 기술이 상용화되어 있으나 동작 주파수는 수백 MHz

급이며 소프트웨어 및 HW 성능 개선을 위한 추가

투자필요

∙삼성전자도 ARM 아키텍처 라이센스 확보를 통해독자 개발한 커스텀 CPU 코어인 몽구스

(Mongoose)를최신스마트폰에적용하여상용화

∙프로세서코어는전자제품의두뇌로서작용하며제품의기술적차별화를위한

핵심요소기술일뿐만아니라제품의가격

경쟁력을결정하는주요요소로서정부

RampD투자를통해국내 산업경쟁력을

확보해야함

∙국내의중견중소업체들에서개발하던소형 저가의제품뿐만아니라중형

AP에 이르기까지 2015년부터거의 모

든 제품에초소형코어및중형의코어

들이집적되는상황이나해외의고가

프로세서코어의도입이여의치않은

상황이므로국가적인지원필요

∙중저급의국산프로세서코어의보급확산을위하여 정부 RampD를 통해 ldquo한

국형 CPU 코어 상용화rdquo 사업진행중

∙초저전력 고성능의차세대 CPU 코어원천기술인 NTV (Near Threshold

Voltage) 및 PIM (Processor in

Memory) 기술개발 지원중

인공지능

반도체

∙최근의 인공지능 연구는 DNN(Deep Neural Net)과 SNN(Spiking Neural Net)등의 뉴럴넷 (Neural

Net)과 뉴런자체의 소자수준 모델링을 위한 뉴로모

픽기술로분류됨

∙뉴럴넷 기술은 인공지능 알고리즘과 밀접한 연관이 있으며 초병렬 아키텍처 멀티코어 또는 매니코

어(gt100개 코어이상)프로세서로구성

∙뉴로모픽 기술은 뉴런 및 시냅스의 기능을 모사하는소자(Device) 설계기술로서현재는연구수준

∙삼성전자 SK하이닉스는 차세대 반도체산업으로연산기능의 프로세서와 기억에 해당하는 메모리기

능합쳐진인공지능형반도체개발 추진

∙SK하이닉스는 HP사와 공동으로 Memristor개발진행 삼성전자는 뉴로모픽 시스템에 대한 연구를

진행

∙대학에서는 산발적인 뇌신경계 시냅스 모사 연구뉴로모픽 컴퓨팅 소자칩 인지시스템 기술개발을

진행하고있음

∙인공지능관련산업 발전방향을인공지능알고리즘 인공지능컴퓨팅뉴럴

넷반도체 그리고뉴로모픽기술로분

류하여진행하여야함

∙인공지능 컴퓨팅 뉴럴넷 반도체 기술은 초병렬구조의퍼셉트론반도체를멀티

코어 AP에집적한형태이며단기간에

산업구조의혁신을가져올기술이므로

정부의직접적인투자 필요

∙뉴로모픽기술관련하여정부는최근뇌신경계정보처리원리모사컴퓨터

개발을중점연구후보분야로선정 시

냅스모방소자개발에투자진행

SoC 부품

63

분류 민간 RampD 투자 동향 정부투자동향

GPU

∙최근 빅데이터 처리 가상현실 딥러닝 자율 주행등 높은 데이터 연산 처리 능력에 대한 수요가 증

가하면서 GPU가 High-Performance Computing

(HPC) 분야에서널리 활용되고있음

∙2016년 4월에 개최된 NVIDIA GPUTechnology Conference (GTC)에서 차세대 파스

칼 아키텍처 기반 Tesla P100 GPU를 공개하였고

향후 GPU가 활용될 수 있는 인공지능 로봇공학

엔터테인먼트등의 산업을주요 세션으로소개함

∙Mobile AP 분야에서강점을보이고있는 ARM은Mali GPU의 개발을 통해 GPU 시장에 진출하였

고 Qualcomm 역시 AMD 모바일그래픽사업부를

인수하여 Adreno Mobile GPU를 생산함으로써

GPU 시장에뛰어듦

∙국내에서는 유일하게 넥셀이 자체 GPU 개발 및상용화를지속하고있음

∙Nvidia의 Tesla 구조기반의 GPU 기술은인공지능 시스템의연산을담당

하는데이터센터의핵심 부품에현재

널리사용되고있으며 향후에는그수

요가더폭발적으로증가할것이확실

함

∙Intel의 Xeon PHi 와 같은슈퍼컴퓨터의연산 co-processor 역시 GPU

와 유사한기술을바탕으로설계되고

상용화된기술임

∙국내범용 GPU 설계기술은극소수의중소기업에의해서시도되고상용화되

었으나매출 규모는미미함

∙국내 GPU 설계 기술수준의한계를극복함과 동시에 가파르게 성장하고 있는 세

계 GPU 시장에진입하기위해서

는 HPC 시스템의원천기술인 GPU

관련 RampD 분야에지속적인지원 및

투자필요

Security

∙코드의 안전한 실행을 하드웨어적으로 보장하는보안 아키텍쳐인 TEE (Trusted Execution

Environment) 를 기반으로보안 솔루션을개발

∙ARM TrustZone이나 Intel SGX 등에서는 TEE가구현되어 있으나 국산의 경우 TEE를 위한 하드웨

어지원이전무한상황

∙IoT 시장을 겨냥하여 프로세서 외부에

TPM(Trusted Platform Module) 같은 제한적 보

안모듈을 부착하여 SoC 형태로 구현된 보안 플랫

폼은존재

∙네오와인 라닉스 이더블유비엠 등 국내 팹리스를중심으로보안 IP 및 SoC 기술 개발진행중

∙외산 업체들이 장악한 고성능 프로세서들과는달리 경량 임베디드프로세서

에특화된보안 아키텍처연구는전세

계적으로아직초기단계이므로 경량

보안아키텍처가내장된국산프로세서

개발을위한 지원이필요

∙IoT웨어러블제품에서보안 IP 및SoC 기술의활용도가매우 높을것으

로보이며 특히 암호화및사용자인

증 등의응용을위한보안솔루션개발

을위한적극적인노력필요

인터페이

스

SoC

∙최근 인터페이스 기술은 단독 칩보다는 AP 응용칩등에필수 IP로사용되고있다

∙알파칩스는 최근에 MHL기술을 확장하여 HDMIMIPI등 다양한인터페이스 IP 및 칩 개발진행

∙삼성전자는 일부 인터페이스 IP를 자체 확보하고있으나 선진 외국 기업에 비해 기술 수준이 높지

않음

∙스마트파이가 HDMI 전문 기업으로 창업하여 활동하다가 2015년 알파칩스와 합병하여 인터페이스

IP를국내외고객사에제공하고있음

∙인터페이스 기술은 SoC 가 요구하는 다양한IP를 개발할 수 있는 인프라와 최신 사양의 IP

를 빠른 기간내에 개발할 수 있도록 투자 진

행하여야함

∙인공지능 big data cloud computing 등의새로운 컴퓨팅 환경에서 대용량 데이터를 빠

르게 전송할수 있는 초고속 인터페이스 기술

에대한투자필요

∙디스플레이의해상도가 UHD이상으로진화함에따라 HDMI 표준 21이

2016년하반기또는 2017년상반기

에발표될것으로예상되므로이에 대

한 RampD투자 필요

기술개발테마 현황분석

64

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

SoC 부품에 SW융합기능이강화된지능형반도체의대두

지능형반도체는 스마트카 사물인터넷(IoT) 웨어러블 디바이스 등의 스마트 기기가 지능형 서비스를제공할수 있도록하는 소프트웨어(SW)와시스템반도체(SoC System on Chip)의 융합기술의미

지능형반도체는주요 3대응용분야에적용진행

스마트인지제어반도체- 지능형 시스템의 인지 및 제어에 사용되는 소프트웨어 SoC 기술로 최근 머신러닝(Machine

Learning)기술을 기반으로 한 성과들이 발표되고 IT 업계의 주목을 받고 있는 분야임 세계 최초

집적화된 형태의 뉴로모픽 칩이 IBM에 의해 발표된 이후 전 세계적으로 지능형 반도체 기술개발

경쟁촉발

스마트통신반도체- 스마트 통신을 구현하기 위한 다양한 커넥티비티 SoC 기술로 5G와 같은 차세대 이동통신 스마트

운송 스마트재난안전서비스등고속 데이터통신기능의기반

초고속컴퓨팅반도체- 초고속 연산처리가 가능한 지능형 반도체 소프트웨어 SoC 기술로 사물인터넷 빅데이터 스마트

로봇등제품 구현에사용되는필수기반 부품

국내지능형반도체시장현황

국내지능형반도체시장현황- 국내 시스템 반도체 시장은 2014년 글로벌 시장점유율 38를 기록해 글로벌 5위 수준을

기록함 2020년까지시장점유율 10를목표로관련분야 육성 추진중

- 한국반도체산업협회는총 3단계에걸쳐 지능형반도체사업을추진중

- 정부는 국가적 미래수요 대응을 위해 lsquo미래성장동력 종합 실천계획rsquo을 발표하고 지능형

반도체를포함하는 lsquo19대 미래성장동력rsquo 분야로선정

국내지능형반도체기술개발의주요잇슈

국내 팹리스 기업은 선진 기업들에 비해 자본의 규모 기술의 원천성 상품화 및 마케팅 역량등에서 상대적으로 열악하며 산업생태계 또한 취약함 생태계에 대한 근본적인 개선은 따라서 이들

중소업체의 생존에 매우 중요하나 어느 정도의 시간이 필요함 따라서 산업생태계 인프라의

지속적인 개선과 함께 무엇보다 기업 간 인수middot합병(MampA) 활성화를 유도할 금융 세제 등 제도적

장치가시굽히요구되고있음

SoC 제품의 초기개발 비용이 계속 증가하고 있어 자금 핵심 IP 우수 설계 인력 확보에 어려움을겪는 중소 팹리스업체 입장에선 제품개발에 필수적인 설계 Tool IP등을 공유하고 유통채널 등을

협업하는등 SoC 부품산업인프라구축이요구됨

SoC 부품

65

지능화 서비스화 플랫폼화 친환경화 등의 메가트렌드와 기술경쟁력 시장성을 고려한 향후

10년간의미래산업에선제적진입을위한유력 SoC 제품발굴

[ 차세대반도체산업 유망제품 ]

SoC 제품 주요시장 고려사항

인공지능반도체

개요지능형자동차 스마트폰 스마트워치 등에 인공지능을 구현하기

위해필요한반도체

선정사유

- 구글 알파고 무인자동차 등 인공지능을구현한 시스템 시장 확

산

- 국내에는인공지능구현에필요한반도체제품부재

- 자동차 스마트폰 스마트워치 등 기술개발 테마의 지능화를 통

해 세계 1위 수준경쟁력확보

주요기업기관(국내)ETRI 네이버 한국과학기술원

(해외)AMD GE Google Intel IBM

IoT웨어러블반도체

개요IoT웨어러블제품의배터리사용시간연장을위한 저전력반도체

부품

선정사유

- 전세계적으로 IoT웨어러블제품 시장의급성장추세

- 해당제품에필요한핵심부품은대부분수입에의존

- 1회 충전으로제품사용시간을 5배이상개선

주요기업기관(국내)어보브반도체

(해외)Intel MediaTek Inc Qualcomm STMicro TI

차량용반도체

개요

스마트자동차 구현에 필요한 각종 센서 Actuator MCU 등을

포함한 다양한 반도체 부품으로 향후 급성장이 예상되는 분야임

특히 자율주행 자동차와 전기자동차 등은 반도체 부품을 통한 제

품 차별화 경량화 지능화 등을 모색하고 있으며 핵심 차량용

반도체부품 및 모듈개발

선정사유

- 국내에는지능형자동차에필요한반도체제품부재

- 자율주행 자동차 전기 자동차 등 차세대 자동차의반도체 부품

수요급증예상

- 자동차전장화에따른차별화핵심요소기술로등장

주요기업기관(국내)LG전자 넥스트칩 엠텍비젼 텔레칩스 ETRI

(해외)Infineon Nvidia Qualcomm Renesas Bosch

기술개발테마 현황분석

66

SoC 제품 주요시장 고려사항

지능형메모리

스토리지반도체

개요

과거 메모리 반도체는 단품 위주의 시장을 형성하였으나 최근

SSD UFS SCM 등 메모리 응용 제품의 시장이 급격하게 성장

메모리응용제품구동에핵심적인시스템반도체및 SW개발

선정사유

- 메모리를이용한지능형스토리지시장의급성장

- DRAM NAND 용량 증가 및 가격 하락으로 다양한 응용사례

도출

- 차세대 IT 응용제품의핵심부품

주요기업기관(국내)삼성전자 SK하이닉스

(해외)Intel Micron Technology SanDisk

SoC 부품생태계

플랫폼

개요

시스템반도체 협력지원 플랫폼을구축하여국가 기술개발테마를

위한 설계자산 (반도체IP)을 개발확보하고 파운드리에 Porting

및 팹리스활용지원 팹리스기업의시제품공동제작을지원

선정사유

- 국내 팹리스는 초기 개발비에 대한 부담 및 위험증가로 신규

창업이급감하고창의적아이디어의실현에한계

- 국내 IP 신뢰성 파운드리 보유여부 등을 이유로 해외 IP에 대

한의존도가높고 이로인한로얄티유출로가격경쟁력악화

- 파운드리-팹리스 연계를 통하여 기술개발 테마에 요구되는 국산

IP를 확보하고 공동 시제품제작 지원 등을 통하여 팹리스 기업의

설계경쟁력강화

주요기업기관(국내)반도체설계재산유통센터 ETRI SW-SoC Center

(해외)MOSIS National Chip Implementation Center TSMC

Connectivity 반도체

개요IoT웨어러블 제품들 간 유기적 데이터 통신을 내장한 통합 프로

세서제품

선정사유

- 인터넷을통한 데이터공유는 IoT웨어러블제품의핵심 기능

- 원칩(One-chip)으로 구현되는 제품들의 경쟁력 강화를 위해서

는통신기능이강화된부품개발이필수적

- 5G LPWA 등 차세대 통신 표준을 지원함으로써 통신속도 10

배향상 전송거리최대 20Km달성

주요기업기관

(국내)뉴라텍 어보브반도체

(해외)Broadcom HiSilicon MediaTek ualcomm

STMicroelectro

SoC 부품

67

SoC 제품 주요시장 고려사항

전력에너지반도체

개요

GaN SiC MOSEFT 기반에 파워 IC 및 전력반도체가 융합된 열

특성 향상 도 강화 고전압고전류 가능 및 스위칭 손실 최소화

등이 가능한고효율력에너지반도체및 모니터링모듈개발

선정사유

고효율을 위한 파워 반도체 기술 개발에 선진국의 투자가 이루어

지고 있는 상황으로 SiC 및 GaN기반 전기자동차 관련된 상용화

된 차량반도체가 증가하고 있으며 이에 대한 국내 기술 확보와

자립이 요구되는 기술로 파워 IC와 전력반도체가 융합된 IPM 통

합모듈 기술이요구됨

주요기업기관(국내)동운아나텍 실리콘마이터스 실리콘웍스

(해외)Maxim Qualcomm STMicro TI

출처한국산업기술진흥원 2017

기술개발테마 현황분석

68

나 특허동향분석

SoC 부품특허상 주요기술

주요기술

SoC 부품은 디지털 회로 설계 기술에 인공지능 SoC 설계 기술 인공지능 SoC 응용 기술이 있고이종 반도체 집적 기술은 지능형 메모리 코어 기술 메모리 스토리지 연동 기술 디바이스간의

유기적 연계를 위한 connectivity 반도체 기술로 분류되며 통신용 SoC 기술은 IoT 저전력 SoC

기술 웨어러블 SoC 기술 자율주행을 위한 통합 SoC 기술 저전력 SoC 플랫폼 IP 연계 기술로

구분됨

분류 요소기술 설명

디지털

회로설계

인공지능 SoC 설계 기술 디바이스의인공지능화를구현할수 있는 SoC 설계기술

인공지능 SoC 응용 인공지능디바이스로의 SoC 응용설계기술

이종

반도체

집적

지능형메모리코어기술모바일기기및 스마트기기등이동통신단말에사용되는지능형

메모리SoC 기술

메모리스토리지연동기술 SoC 내부에메모리를내장하는기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술SoC 내부에메모리를내장하는기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술 IoT 디바이스의저전력화를구현할수 있는 SoC 기술

웨어러블 SoC 기술 웨어러블디스플레이에지원가능한유연 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술차량 선박 항공등다양한분야에서응용할수 있도록광대역

네트워크를지원할수있는 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계와이파이 비콘등저전력을지원하는근거리무선통신

Connectivity 기술

SoC 부품

69

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

SoC 부품의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의 특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

디지털회로설계인공지능 SoC 설계기술

3 193 1 14 211인공지능 SoC 응용

이종반도체집적

지능형메모리코어기술

10 401 4 30 445메모리스토리지연동 기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술

9 413 8 46 476웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

합계 22 1007 13 90 1132

국가별 요소기술별 특허동향에서 디지털 회로 설계 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음

이종 반도체 집적 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

통신용 SoC 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본이 상대적으로 적은출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

디지털

회로설계

인공지능 SoC 설계기술

sect Applesect Intelsect Qualcomm

sect 대기업중심sect Qualcomm NXP 등

인공지능 SoC 응용

이종

반도체

집적

지능형메모리코어 기술

sect Intelsect Qualcommsect Apple

sect 대기업중심sect Qualcomm TAIWANSEMICONDUCTOR

한양대학교등

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용

SoC

IoT 저전력 SoC 기술

sect Intelsect Qualcommsect Apple

sect 대기업중심sect Qualcomm IDTEurope NXP 등

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발테마 현황분석

70

디지털회로설계기술분야주요출원인동향

디지털 회로 설계 기술분야는 Apple이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 IntelQualcomm 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있는것으로나타남

이종반도체집적기술분야주요출원인동향

이종 반도체 집적 기술분야는 Intel이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Qualcomm Apple 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이 주류를 이루고 있는

것으로나타남

통신용 SoC 기술분야주요출원인동향

통신용 SoC 기술분야는 Intel이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 QualcommApple 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있는것으로나타남

SoC 부품분야의주요경쟁기술및 공백기술

SoC 부품 분야의 주요 경쟁기술은 이종 반도체 집적 기술과 통신용 SoC 기술이고 상대적인

공백기술은디지털회로설계기술로나타남

SoC 부품 분야에서 가장 경쟁이치열한 분야는통신용 SoC 기술이고디지털 회로 설계 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

디지털회로설계인공지능 SoC 설계 기술 인공지능 SoC 응용

이종반도체집적

지능형메모리코어기술

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

SoC 부품

71

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 글로벌 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이

추진되고있는것으로나타남

경쟁이 치열한 이종 반도체 집적 기술분야는 대기업을 중심으로 Qualcomm TAIWANSEMICONDUCTOR 등에서 보안 IP 시스템 인 패키징 기반 보안 반도체칩 기술 프로세서 RAM

NVM 인베디드메모리기술 등을연구개발하고있음

가장 경쟁이 치열한 통신용 SoC 기술분야도 대기업을 중심으로 Qualcomm IDT Europe NXP등에서 SoC ARM 기반 휴대용 PC 모바일 기기 등을 위한 이동통신 SoC 기술 무선 주파수 간섭

저감을위한무선통신 SoC 기술등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

SoC 부품분야의상대적인공백기술분야는디지털회로설계관련기술로나타남

SoC부품분야는차량용통신시스템차세대이동통신시스템등에유용하게사용될수있음 SoC 부품은 소수의 반도체 제조업체가 최종 수요자이고 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로대기업중심으로연구개발및 투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 디지털 회로 설계 분야 등 일부 기술 및 핵심 부품 공정 소재 등을연구개발한다면최종수요자인반도체생산업체에납품할수있는 가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 디지털 회로 설계 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 이종 반도체 집적 회로 기술은 한양대학교 등과 공동으로 연구개발을 추진하는 것을우선적으로고려해볼수있을 것으로판단됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

디지털회로

설계

인공지능 SoC 설계 기술 sect 모놀리식 3D집적회로설계기술

sect SoC아키텍처를이용하여집적회로설계기술인공지능 SoC 응용

이종반도체

집적

지능형메모리코어기술

sect 보안 IP시스템인패키징기반보안반도체칩기술

sect 프로세서 RAM NVM인베디드메모리기술

메모리스토리지연동기술

디바이스간의유기적연계를위한

connectivity 반도체기술

통신용 SoC

IoT 저전력 SoC 기술sect SoC ARM 기반 휴대용 PC 모바일 기기 등을 위한

이동통신 SoC기술

sect 무선주파수간섭저감을위한무선통신 SoC기술

웨어러블 SoC 기술

자율주행을위한 통합 SoC 기술

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발테마 현황분석

72

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

SoC 부품기술분야주요연구개발기관

기관 연구내용

전자부품연구원

초고속 광 인터커넥트용 광소자 일체형 SoC 기술 다채널 라

이다(LiDAR) 센서 BLDC모토홀센서오차보정 광-융합 SoC

등 로봇 및 메카트로닉스 부품 기술 일상생활용 환경센서 및

리빙케어

한국전자통신연구원휴대 이동 통신용 RFIC 무선랜 RFIC IoT 통신용 RFIC 자동

차용레이다등집적회로기술 얼굴인식기술

한국과학기술연구원 DNPU (Deep Neural network Processing Unit)

한국과학기술원 무선딥러닝기술 적용한마취 심도모니터링측정기

삼성전자

AI 고화질 변환기술(8K QLED TV에 적용) Exynos 9810

ISOCELL 이미지센서 10나노 2세대 핀펫 공정(10LP Low

Power Plus) 기반 SoC제품양산

엘지전자ADAS 카메라 LCD 계기판 등 자율주행 및 편의장치 올레드

리어램프등라이팅솔루션

[ SoC 부품 기술 분야주요 연구개발기관 ]

나 연구개발인력

한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원 등에서 주로 연구개발을 진행하고

있으며삼성 하이닉스반도체등의대기업을중심으로연구개발인력이주도함

기관 연구부서

전자부품연구원 융합시스템연구본부(SoC플랫폼연구센터)

한국전자통신연구원 서울 SW-SoC융합 Ramp BD센터

한국과학기술연구원 차세대반도체연구소

한국과학기술원 전기전자공학과

[ SoC 부품 기술 분야주요 연구개발기관 ]

SoC 부품

73

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원이있음

(2) 이전기술에대한세부내용

한국전자통신연구원 shy 딥러닝기반조명 표정 포즈변환에강인한얼굴인식기술

영상 내에서 얼굴을 검출하고 분석해 신원을 인식하는 기술 일반 CCTV카메라부터 저가의 USB카메라환경에적용할수 있음

조명 표정 포즈 변화에 99 이상 인식하는성능 지능형가전 로봇 서비스 지능형영상보안서비스에적용가능 침입자를 감시하고 도어락이나 ATM 이동통신에 접목할 수 있음 개인정보보안과 전자상거래지능형완구에도들어감

[얼굴인식기술개요]

전자부품연구원 shy 초고속광인터커넥트용광소자일체형 SoC기술

인터넷 데이터량의 폭발적인 증가로 광연결 기술이 기존 기간망에서 컨슈머 영역까지 확대되면서광전모듈 및 능동형 광케이블의 핵심부품인 광소자와 구동회로를 집적화하여 성능과 가격경쟁력을

향상시킬기술이필요

기존에 개별부품으로 제작되던 광소자와 구동회로를 칩-레벨로 집적화하여 기존 연결부분에서의성능저하를막고가격경쟁력을향상시켜초고속광인터커넥트제품에적용할수 있는 SoC기술

기간망및 데이터센터 광 네트워크 방송장비인터커넥트분야에활용

기술개발테마 현황분석

74

초고화질 디지털 영상 및 가전 분야(메디컬 디스플레이 옥외 대형 디스플레이 HD CCTV디지털사이니지등)에활용

차량내 네트워크 선박내네트워크및우주 항공 군사 분야등에 활용

전자부품연구원 shy 다채널라이다(LiDAR) 센서

고출력펄스레이저가목표물에반사돼돌아오는시간을측정 3차원 공간 정보를획득하는기술 렌즈광학계일체형으로구조가단순한반면에 200m의넓은 탐지거리를소화 자율주행차 첨단 운전자 지원시스템(ADAS)용 안전센서 지형 맵핑용 드론 등 레이저를 이용한다양한분야에적용할수 있어 활용도가높은기술

[ 차량용라이다센서 ]

한국과학기술원 shy DNPU (Deep Neural network Processing Unit)

휴대폰이나로봇 드론 등에서인공지능(AI) 시스템을구현하는반도체칩 에너지표율이알파고에사용된칩보다 4배 높음 DNPU 칩을넣은 로봇은주인을알아보고 이미지를텍스트로찍어낼수 있음

SoC 부품

75

출저 정보통신기술진흥센터

[ DNPU 칩의 모습 ]

출저 정보통신기술진흥센터

[ DNPU 칩을장착한로봇 ]

기술개발테마 현황분석

76

한국과학기술원 shy 무선딥러닝기숙적용한마취심도모니터링측정기

전기및 전자공학과유회준교수 연구팀이개발마취 심도 모니터링측정기 환자 이마에 접착한 패치를 통해 무선으로 신호를 받음 패치에는 신호를 정밀 제어하는 반도체칩이 내장되어있음

초소형근적외선분광센서를활용해성별 나이 등에관계없이정밀하게신호측정 다중 신호를 이용하기 때문에 수술 중 전기 잡음을 유발하는 전기 소작기나 삽관 사용 중에도 신호왜곡없이 마취 심도의측정이가능

기존 기기로는 측정이 불가능했던 케타민 등의 약물도 마취 심도를 측정할 수 있어 의료 분야에서응용가능할것으로전망

[KAIST가개발한마취심도 모니터링측정기센서 모식도]

SoC 부품

77

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ SoC 부품 분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

system-on-c

hip vehicle4~8

1 Vehicle measurement apparatus having a system-on-a-chip

device and a sensor

2 VEHICLE MEASUREMENT APPARATUS HAVING A

SYSTEM-ON-A-CHIP DEVICE A SENSOR AND A WIRELESS

ADAPTE

클러스터

02

system chip

automotive4~7

1 A multichip automotive radar system a radar chip for such as

system and a method of operating such a system

[ SoC 부품 분야주요 키워드및관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

78

2 APPARATUS FOR DISTRIBUTING BUS TRAFFIC OF MULTIPLE

CAMERA INPUTS OF AUTOMOTIVE SYSTEM ON CHIP AND

AUTOMOTIVE SYSTEM ON CHIP USING THE SAME

클러스터

03

system chip

motor6~8

1 Steering lock having chip communicating with electronic

system of a motor vehicle

2 VEHICLE MEASUREMENT APPARATUS HAVING A

SYSTEM-ON-A-CHIP DEVICE A SENSOR AND A WIRELESS

ADAPTER

클러스터

04

system chip

car control4~7

1 Methods and apparatus for automatic fault detection

2 Hierarchical sensor network for a grouped set of packages

being shipped using elements of a wireless node network

클러스터

05

system chip

car GPS4~7

1 Parameter-based navigation by a lumen traveling device

2 Autonomous transport navigation to a shipping location using

elements of a wireles node network

3 Contextual based adaptive adjustment of node power level in

a wireless node network

클러스터

06

system chip

car ESC5

1 METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING PROBABILISTIC

CONTEXT AWRENESS OF A MOBILE DEVICE USER USING A

SINGLE SENSOR ANDORMULTI-SENSOR DATA FUSION

2 Circuit and method for controlling charge injection in radio

frequency switches

클러스터

07

system chip

car EPS5

1 Augmenting ADAS features of a vehicle with image processing

support in on-board vehicle platform

2 WIRELESS PAIRING AND TRACKING SYSTEM FOR LOCATING

LOST ITEMS

클러스터

08

system chip

car video4

1 Portable digital video camera configured for remote image

acquisition control and viewing

2 Hard disk drive method for operating the same and

computer system having the same

클러스터

09

system chip

car audio4~7

1 System-in packages

2 Method for determining the quality of a quantity of

properties to be employed for verifying and specifying circuits

클러스터

10

system chip

car etc4~7

1 METHOD AND SYSTEM FOR A PERSONAL NETWORK

2 PSOC architecture

SoC 부품

79

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

표준규격

고신뢰성반도체설계생산기술 전문가추천

이종반도체집적 기술특허논문클러스터링

기술수요

ECU설계

저전력임베디드 CPU 설계기술특허논문클러스터링

전문가추천 기술수요

임베디드프로그램자동차 OS 기술특허논문클러스터링

전문가추천

센서및구동회로

센서설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

구동회로 설계기술 특허논문클러스터링

저전압아날로그회로설계 기술 특허논문클러스터링

친환경자동차구동 제어기술 특허논문클러스터링

기능구동 제어기술 특허논문클러스터링

고전압고전류회로설계 기술특허논문클러스터링

전문가추천

엔진제어 ECU 기술 특허논문클러스터링

기능제어 ECU 기술 특허논문클러스터링

통신회로

고속 CAN FD transceiver 설계기술 전문가추천

차량내 통신회로설계 기술 특허논문클러스터링

차량외 통신회로설계 기술 특허논문클러스터링

다중센서네트워크기술특허논문클러스터링

기술수요

IoT 센서신호처리기술특허논문클러스터링

기술수요

운전자지원 및

자율주행회로

영상인식회로설계 기술특허논문클러스터링

전문가추천 기술수요

자율주행제어 회로설계기술 전문가추천

레이더관련 회로설계기술 전문가추천

[ SoC 부품분야 핵심요소기술 ]

기술개발테마 현황분석

80

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

인공지능 인공지능 SoC 설계 및 응용기술

SoC 반도체는일반반도체에비해높은 신뢰성

을요구하므로이러한고신뢰성을가지는반도체제

품을설계생산하는기술

IoT웨어러블

반도체

IoT 초저전력 SoC 기술입력 정보를 사용하여 각종 장치에 제어 명령을 내리

는 CPU를저전력으로설계하는기술

웨어러블 SoC 기술효율적인 웨어러블 디스이스 적용 기술과 다양한 상

황을실시간으로처리할있는 OS를설계하는기술

메모리스토리지

반도체

지능형메모리코어기술고전압고전류가 필요한 부분에서 동작할 수 있는 핵

심 메모리회로 설계기술

메모리스토리지연동 기술메모리에 관련된 다양한 정보 (온도 습도 속도 압

력 광 등)를입력받는 스토리지를설계하는기술

차량용반도체 자율주행을위한 통합 SoC 기술

늘어나는데이터전송 요구량을대처하기위해

15Mbits까지가능한 CAN FD(flexible datarate)가

최근에제시되어서 이러한고속의 CAN FD에맞춰

데이터를송수신할수 있는 transceiver를 설계하는

기술

SoC 플랫폼 저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

물체 인식 기술을 이용하여 차선 인식 보행자 인식

차량 인식 등을 수행하는 영상 인식 가능하게 하는

고유 IP 설계하는기술

Connectivity

반도체

디바이스간의유기적연계를위한

Connectivity 반도체기술

영상인식회로에서인식된정보에기반하여자율주

행을수행하도록제어하는기술

[ SoC 부품분야 핵심요소기술 ]

SoC 부품

81

나 SoC 부품기술로드맵

기술개발테마 현황분석

82

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

인공지능

반도체

인공지능 SoC 설계

기술설계완성도 70이상 80이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

인공지능 SoC 응용

응용

어플리케이션

완성도

30이상 70이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

IoT

웨어러블

반도체

IoT 초저전력 SoC

기술기술완성도 30이상 70이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

웨어러블 SoC 기술 기술완성도 70이상 80이상 99이상

인공지능 및

IoT 반도체

조기 상용화

차량용

반도체

자율주행을위한

통합 SoC 기술

통합기술

완성도70이상 80이상 99이상

자율주행을

위한 SoC 기술

개발

메모리

스토리지

반도체

지능형메모리코어

기술

코어기술

완성도30이상 70이상 99이상

스토리지기술

개발

메모리스토리지

연동기술

스토리지연동

기술 완성도40이상 60이상 80이상

스토리지기술

개발

SoC

플랫폼

저전력 SoC 플랫폼

IP 연계플랫폼기술 30이상 70이상 99이상

플랫폼기술

개발

Connectivity

반도체

디바이스간유기적

연계를위한

Connectivity

반도체기술

Connectivity

정확도50이상 70이상 90이상 연계기술개발

SoC 부품

83

라 핵심요소기술심층분석

인공지능 SoC 설계 기술

기술개발

필요성 디바이스의인공지능화를구현할수 있는 SoC 설계 기술개발이필요함

기술개발전략

고성능 코어와 저성능 코어를 혼용함으로써 전력 소모를 감소시켜 모바일 플랫폼에서효율적인컴퓨팅을구현

AI 성능을 제공하는 이기종 컴퓨팅을 적절한 크기의 칩에 설계할 수 있는시스템온칩(SoC) 개발

SoC 아키텍처를이용하여집적회로 설계 기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온 칩 (SOC) 설계구조및방법 IBM

2 지능형시스템온칩설계 방법및장치 한국전자통신연구원

3 ＳｏＣ설계 검증을위한 방법및장치 어드밴티스트

4 반도체집적회로의블록배치및 전력배선설계방법 엔타시스

5시스템온칩설계를위한하드웨어소프트웨어스케쥴링방법

및이기능을실현하는기록매체한국전자통신연구원

6 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

7 핵심요소기술피치정렬을갖는 SOC 설계 Qulcomm

8시스템온 칩 시스템온 칩을포함하는전자장치 및 시스템

온 칩의설계방법삼성전자

9탭리스스탠다드셀을 포함하는시스템-온-칩의 설계방법

설계시스템및 시스템-온-칩삼성전자

적용가능분야 인공지능

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

84

인공지능 SoC 응용 기술

기술개발

필요성

인공지능 처리를 위한 고속 연산기술이 요구되는 인공지능 디바이스로의 SoC 응용설계기술 개발이필요함

기술개발전략

고성능 코어와 저성능 코어를 혼용함으로써 전력 소모를 감소시켜 모바일 플랫폼에서효율적인컴퓨팅을구현

실시간 인공지능 처리를 위한 고속 연산기술과 차세대 메모리 기술을 하나로 집적한인공지능 SoC 부품 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온 칩 (SOC) 설계구조및방법 IBM

2 지능형시스템온칩설계 방법및장치 한국전자통신연구원

3 ＳｏＣ설계 검증을위한 방법및장치 어드밴티스트

4 반도체집적회로의블록배치및 전력배선설계방법 엔타시스

5시스템온칩설계를위한하드웨어소프트웨어스케쥴링방법

및이기능을실현하는기록매체한국전자통신연구원

6 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

7 핵심요소기술피치정렬을갖는 SOC 설계 Qulcomm

8시스템온 칩 시스템온 칩을포함하는전자장치 및 시스템

온 칩의설계방법삼성전자

9탭리스스탠다드셀을 포함하는시스템-온-칩의 설계방법

설계시스템및 시스템-온-칩삼성전자

적용가능분야 인공지능

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

85

IoT 초저전력 SoC 기술

기술개발

필요성

차세대 IoT 칩 설계에 있어서 초전력과 고성능을 동시에 요구받고 있어서 IoT디바이스의초저전력화를구현할수 있는 SoC 기술 개발이필요함

기술개발전략 강력한 온보드 프로세서 등을 통해 매우 짧은 시간 안에 프로토콜 및 애플리케이션프로세싱 작업을 완료할 수 있도록 함으로 짧은 시간 안에 슬립 모드로 진입함으로써

전력소모를절감하는기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 재구성가능한시스템온 칩 (주)나오플러스

2 시스템온칩(SOC) 및 시스템을위한 저전력디버그아키텍처 인텔

3애플리케이션프로세서 시스템온 칩 및 이를포함하는

컴퓨팅장치삼성전자

4 애플리케이션프로세서와시스템온칩 삼성전자

5 시스템온칩 이의작동방법 및 이를포함하는장치 삼성전자

적용가능분야

저전력블루투스기기 웨어러블 기기 리테일비콘(Beacon) 무선도어 잠금장치 스마트 리모컨 산업 및의료모니터등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

86

웨어러블 SoC 기술

기술개발

필요성

저전력 고성능 소형 플렉서블 등 웨어러블 디바이스에서 요구되는 특성의 웨어러블디스바이스에대한지원가능한유연한 SoC 기술 개발이필요함

기술개발전략 웨어러블 디바이스에서 요구되는 초전력 SoC 설계 기술 플렉서블 SoC 설계 기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 시스템온칩및이의레이아웃설계 방법 삼성전자

2 심전도센서 칩 시스템온 칩과 웨어러블기기 삼성전자

3 시스템온칩(SOC) 및 시스템을위한 저전력디버그아키텍처 인텔

4워크로드를이용하여전력을제어할수있는 시스템온칩

이의 작동방법 및 이를포함하는컴퓨팅장치삼성전자

5풀 핸드세이크를지원하는시스템온칩및 이를포함하는모바일

장치삼성전자

6 전력상태제어기능을구비한웨어러블장치 인텔

7손목근육들의움직임들에상응하는사용자입력을처리할수

있는애플리케이션프로세서와이를 포함하는장치들삼성전자

8프로그래머블멀티모달생체신호처리모듈및이를 이용한

헬스케어플랫폼계명대학교

적용가능분야

자율주행자동차 속도감시및사물인식카메라 자동조립장치 물체 포지셔닝크레인 로봇등자동화장비 진단치료에필요한의료용센서시스템

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 인텔 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

87

자율주행을위한통합 SoC 기술

기술개발

필요성

차량 선박 항공 등 다양한 분야에서 응용할 수 있도록 광대역 네트워크를 지원할 수있는 SoC 기술개발이필요함

기술개발전략 차량 선박 항공 등 다양한 분야에서 사용될 수 있으며 광대역 데이터를 전송하는동시에 저전력 소모가 필요한 디지털 통신에 사용할 수 있는 SoC 설계 기술 및 SoC

부품개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1

양측파대역을차동출력 비교기들을통해상보적신호를

분리하고ＲＳ래치로복구할클럭의지터를제거하는생체

이식용저전력비동기식위상편이복조 회로

인하대학교

2아날로그글리치제거회로를사용한생체이식용저전력

비동기식위상편이 복조회로인하대학교

3 다중모드라디오들을갖춘초저전력감지플랫폼

유니버시티오브

버지니아페이턴트

파운데이션

4 ＴＣＰＩＰ패킷-중심와이어리스전송 시스템아키텍처 말리부네트웍스

5개인화된리소스들을온디맨드로브로드밴드네트워크를통해

소비자디바이스애플리케이션들로제공포스월미디어

6일반적인재입력예측 텍스트입력 소프트웨어컴포넌트를갖는

콘텍스트-종속예측및학습포스월미디어

적용가능분야 자율주행자동차

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

기술개발테마 현황분석

88

지능형메모리코어기술

기술개발

필요성

최근 시장이 급증하고 있는 웨어러블 스마트 기기 모바일 기기 등 이동통신 단말에사용되는지능형메모리 SoC 기술개발이필요함

기술개발전략

휴대용 이동통신기기에 적용되는 SoC 부품으로 스마트폰middot태블릿 등 차세대이동통신기기에 필수적으로 내장되어 유무선 데이터통신을 포함(방송통신

융합부품)하는 기능을 지원하며 동영상middot멀티미디어 콘텐츠 웹 콘텐츠 등의 다양한

데이터서비스를지원할수있는 지능형메모리 SoC 설계 기술및 SoC 부품개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 이동통신시스템에서방송수신장치 및 방법 삼성전자

2 고속무선통신모뎀에서외부장치에저장된펌웨어실행방법 전자부품연구원

3블록암호를적용한무선통신용모뎀칩및이를 구비한

무선통신모뎀전자부품연구원

4수신장치 송신장치 난수시드 값취득방법 및 무선통신

시스템파나소닉

5 아우터루프송신전력제어방법및무선 통신장치 파나소닉

6 송신전력제어 방법및무선통신설비 파나소닉

적용가능분야 휴대용이동통신기기 스마트폰 태블릿 PC 등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 해외 퀄컴 ST마이크로 마이크로칩 NXP반도체 TI

SoC 부품

89

메모리스토리지연동기술

기술개발

필요성

인공지능(AI) 자율주행 자동차 분야에서 기존보다 성능이 대폭 향상된 칩을 원하는데 기존 칩에 임베디드메모리를탑재할수 있는 SoC 내부에메모리를내장하는기술

개발이필요함

기술개발전략

더욱 강력한 성능의 메모리를 시스템온칩(SoC) 안에 내장하는 기술을 확대할필요성이 대두되어 시스템 반도체 내부에서 연산 속도 가속화를 지원하는 임베디드

메모리기술 개발

저항에 따른 전압의 세기에 따라 온오프 상태로 변화하는 물질을 이용한 차세대메모리반도체기술개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1프로그램가능한자체테스트가통합된내장메모리장치및

시스템과그의자가 복구방법한국전자통신연구원

2 내장형메모리를갖는시스템온칩반도체장치 (주)다빛다인

3 시스템온칩의 내장메모리테스트장치 엘지전자

4내장형설정가능 논리어레이를위한비휘발성메모리부

회로내설정구조마이크로닉스

5프로세서에내장된메모리를관리하는방법및장치와그

장치를탑재한시스템온 칩삼성전자

6비휘발성메모리소자가내장된단일칩데이터처리장치및

그동작 방법삼성전자

적용가능분야 인동지능(AI) 자율주행자동차등

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

기술개발테마 현황분석

90

저전력 SoC 플랫폼 IP 연계

기술개발

필요성

사물인터넷(IoT) 시장의 급격한 성장과 더불어 홈 자동화 스마트기기 노령인구급증에 따른 헬스케어기기 등 소형 장비 수요 급증 등으로 기인하여 와이파이 비콘

등 저전력을지원하는근거리무선통신 Connectivity 기술 개발이필요함

기술개발전략

사물인터넷 환경에서 사용되는 센서류 등 많은 수의 장비들이 소형의 저가 장비라는점에서많은 비용추가되지않는정도에서의근거리무선통신 Connectivity 기술 개발

사물인터넷 환경의 다수 소형 장비들은 배터리 에너지 하베스팅 기술 등의전원공급원을 채택하기 때문에 저전력을 지원하는 근거리 무선통신 Connectivity

기술 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 삽입가능한양방향무선 신경기록및자극의장치및방법

샌디에고스테이트

유니버시티리써치

파운데이션

2 화상형성장치 ＳｏＣ유닛및그구동 방법 삼성전자

3DRAM메모리시스템에서절전 정적이미지디스플레이

리프레시를제공하기위한시스템및 방법퀄컴

4 시스템온칩의절전을위한효율적인하드웨어적제어방법 삼성전자

5 다중모드라디오들을갖춘초저전력감지플랫폼

유니버시티오브

버지니아페이턴트

파운데이션

6 무선LAN시스템에있어서저전력스캐닝방법 및 장치 엘지전자

7 휴대용데이터취득및관리 시스템과그 관련장치및방법유나이티드파셀

서비스오브아메리카

8 전력효율적로케이션통지 인텔

적용가능분야 사물인터넷(IoT)

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

SoC 부품

91

디바이스간의유기적연계를위한 connectivity 반도체기술

기술개발

필요성

사물인터넷(IoT) 시장의 급격한성장에 따른 정보 보안 개인정보보호 IoT 정보 보안등에 관련된 정보 보호 빅데이터 보안 고신뢰성을 지원할 수 있는 SoC 기술 개발이

필요함

기술개발전략

디바이스마다 고유의 아이디(ID)와 암호화된 펌웨어 이미지를 생성해 하드웨어 기반의불법 복제 방지 하드웨어 기반 안전 부팅으로 해킹이나 임의 조작에 의해 서명되지

않은 코드의 유입이나 위middot변조 차단 펌웨어 및 데이터의 암호화와 전자 서명 수행

가능등보안 SoC 기술 개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1장치의시스템온 칩의보안모듈로의복수의액세스를

관리하기위한디바이스제말토에스에이

2보안통신방법 이를수행하는시스템온 칩 및 이를포함하는

모바일시스템삼성전자

3 시스템온칩및그것의보안디버깅방법 삼성전자

4 모바일단말을이용한 2채널사용자인증방법 (주)케이스마텍

5 보안기능을가지는 SoC 및 SoC의보안방법 (주)이더블유비엠

6 스토리지디바이스보조 인라인암호화및암호해독 퀄컴

7 보안펌웨어업데이트기법 마이크로소프트

8시스템온칩상에보안 엘리먼트컴포넌트들의일부를

통합하기위한 방법들및장치들퀄컴

적용가능분야 사물인터넷(IoT)

관련기업 국내 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지전자 해외 퀄컴 엔비디아 인텔 애플 TSMC

기술개발테마현황분석

전력반도체소자

전력반도체소자

정의및 범위

전력반도체는 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 및 전력제어 등을 수행하는 데 사용되는반도체 및 부품인 가운데 차세대 전력반도체는 기존 Si기반의 반도체 소자 외에

WBG(화합물반도체) 물질(SiC GaN 인공다이아몬드) 기반의 소자로 제작하는 것으로 열특성 향상

속도강화 고전압고전류가능및스위칭손실최소화등이가능한전력반도체

전력반도체기술은생산하기위한반도체소자 재료 및 부품 공정 장비기술을포함정부지원정책

정부는 4차산업혁명에 선제적으로 대응하고 주력사업을 고도화할 수 있도록 제4차 소재부품발전계획을추진하는가운데 이와 관련하여 lsquo25년까지 미래첨단 新소재부품 100대 유망 기술을

개발

전력반도체는 다양한 분야에 연관 응용되고 있으며 모바일 기기의 증가와 전기자동차 개발과 맞물려적용범위가확대되고있는추세

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)유연한산업구조

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(정책)산업지원정책수립

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)제조패러다임의변화

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)생산지원인프라부족

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

소형화middot저가격화 소재 다변화등의 기술을접목하여제품개발로시장 대응 산업기기 태양전지 전기차철도등파워 일렉트로닉스분야시장에대응

핵심요소기술로드맵

전력반도체소자

97

1 개요

가 정의및 필요성

전력반도체소자는 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 및 전력제어 관리 등을 수행 하는

반도체

전력반도체의 기술에는 크게 회로설계기술 소자기술 (전력신소재기술 소자 설계 및 구현 기술) 및모듈 패키징 기술 등이 있으며 각 기술은 시스템과 구조설계 혹은 공정방법에 따라 다양한 기술로

구분

전력을 사용하는 모든 기기에서 전원 또는 배터리로부터 공급되는 전력을 자동차 조명 노트북스마트폰 등 다양한 시스템이 필요로 하는 전압과 전류 수준으로 변환하고 시스템 전체의 전력을

관리하는역할을수행

전력반도체는 에너지를 제어하기위하여 전력공급 장치나 전력변환 장치에 탑재되며 전력용파워스위칭소자와제어 IC로 구성되며 전력을시스템에맞게배분하는제어변환기능이핵심

전력을조절전달하는단순한기능에서에너지효율 제고 및 시스템안정성으로영역이확장 전력반도체는 일반반도체에 비해 고내압화 고신뢰성화 고주파수화 등이 요구되어 모바일기기컴퓨팅 통신 가전 노트북 자동차 등의 응용분야를 포함하여 최근 고속 스위칭 전력손실 최소화

등이 필수적인 신재생대체 에너지 전기자동차 HVDC ESS 분산전원 등에 탑재되어 에너지 제어

및 절감에기여

회로설계기술 소자기술 모듈패키징기술

[ 전력반도체기술 ]

회로설계기술은주로전력 IC(집적회로)를설계하여개별소자를컨트롤하는역할을포함하여

인덕터 커패시터 트랜스포머사양이매우중요한설계요소

다이오드 트랜지스터 저항 콘덴서등과 같은많은 회로소자가하나의실리콘결정의기판에집적 각종 Driver IC로 구성되며 다수의 개별소자와 전자부품들을 칩 내에 집적하여 효율적인 컨트롤을위한설계를연구하며 전력 스위칭소자의동작 주파수와전력제어관리방식이필수적

시스템에 맞게 전력을 배분하는 제어기능과 전력변환 기능 배터리 보호회로(PTC) 기능전원소스(배터리 전원 등) 모니터 및 관리기능 다양한 출력전원 공급기능 등이 단일 칩으로

통합되게하는전력관리반도체회로기술 Power Management IC (PMIC)로 연계

PMIC는 애플리케이션에 공급되는 전압을 단일칩화하여 부피를 효율적으로 경감하여 비용 절감의효과를 얻을 수 있으며 모바일 기기 등의 배터리에 핵심부품으로 자리매김하고 있으며 발열

기술개발테마 현황분석

98

문제와노이즈 간섭등의 문제로전력손실을최소로할수있는 회로 기술개발이중요

소자기술이란개별소자 즉 디바이스 또는 Discrete이라 불리는 반도체 소자를 전력 변환 및

전력제어등에효율적으로사용하기위해제작하는기술

정류작용을 하는 정류소자와 On-Off 동작을 수행할 수 있는 스위치소자로 분류 되며 전력트랜지스터의 분류로는 전력 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 바이폴라

트랜지스터 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)등 이 있음

전력 다이오드는 정방향으로 전류가 흐르고 역방향으로는 전류의 흐름이 억제되는 구조이며 다른종류의전력반도체소자와달리고 전류를이송 가능

전력반도체소자(Power Device)는 전력 장치용 반도체 소자로 다양한 응용분야에서 수요가증가하고 있는 추세이며 전통적으로 전력 MOSFET 소자는 전력이 소용량이고 스위칭 속도가 빠른

응용분야에 사용되며 IGBT 소자는 중용량 스위칭 속도가 중간인 응용분야에 사용되나 전력

신소재인고에너지갭화합물을사용하여이에대한개선이이루어지고있는중

고에너지갭 전력신소재인 실리콘카바이드(SiC) 반도체와 질화 갈륨(GaN) 반도체 등은 실리콘에비해 물질 특성이 우수해 약 8배 높은 전압을 견딜 수 있고 전류는 100배까지 흘릴 수 있음

특히 Si과 같은 IV-IV족 화합물인 SiC의 경우 열전도성이 매우 뛰어나며 성숙된 웨이퍼 기술로

인하여 기존의 DMOS(double-Diffused Metal Oxide Semiconductor) 구조의 장점을 적용하여

LDMOS VDMOS TDMOS에 상응 하는 소자와 NPT IGBT도 구현이 가능하여 큰 주목을 받으며

활용되는추세

모듈 패키징 기술이란 웨이퍼수준에서 제작된 개별소자들을 세라믹이나 플라스틱의 단일

Package내에구현하거나적층하여성능을향상시키는기술

전력반도체 모듈의 신뢰성을 높이고 안정적인 동작을 위하여 보호회로와 컨트롤용 파워 IC 등을추가로집적하여하나의 Package로 제작

모듈패키징 기술의 개발은 고신뢰성 전력반도체 기술이 필요한 친환경 절전형 HEV용 고속고효율배터리 팩과 배터리 관리 전력반도체 회로기술 모터 구동에 필요한 고전압대전류 파워 스위칭

소자 및 파워 스위칭구동회로등이내장된파워모듈의구현에필수적으로요구

미국 일본 유럽의 업체는 이미 차세대용 HEV PHEV EV 태양광용의 고압 대전류용의 산업전력 스위치 및 파워 모듈을 대량 생산하고 있으며 최근 모듈의 집적도를 높이면서 동시에 높은

신뢰성을 확보하고 모듈이 적용되는 제품들은 더 축소되어 사용하기 편리하도록 기술개발이

이루어지고있는중

lt그림gt 자동차 유형

전력반도체소자

99

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

기술개발

테마분류 세부기술

전력반도체

회로설계

저전압아날로그

회로설계

bull저전압동작전력스케일링(Power Scaling) 기술

bull스케일링가능한파라미터요소고려

bull모듈소자전력IC 솔루션

bull 저전압 동작 전력 스케일링(power scaling) SNR확보

설계기술

bull아날로그-디지털변환 ADC 설계기술

bull주파수및 이득특성개선 설계기술

고전압고전류

반도체설계

bull소자-회로 연계설계기술

bull차세대전력소자및 시스템산업 Eco-system 구축

bull소비전력 조절기술

전력변환 회로

설계

bull인버터컨버터회로설계

bull열방출및 전력변환최적화위한시뮬레이션

소자제작

화합물기반

전력반도체소자

기술

bullWBG전력신소재기반의소자 기술확보

bull Ron 온저항최적화설계및제작기술

bull미세패턴 증착기술

bull Doping 농도조절기술

bull접합계면 식각기술

bull열특성 스위칭특성최적화기술

bull고전압대전류적용가능한기술확보

반도체소자에피

성장기술

bull SiC GaN 등WBG물질 성장조건확립

bull이종동종성장기술

bull결함제어 기술

모듈패키징

모듈제조공정

기술

bull 고온 환경에서 안정적인 동작을 위한 고온용 모듈재료

및공정기술개발

bull Contact저항 최소화를 위한 metal 구조 및 열처리 조

건확보를통한 Ohmic 특성향상 기술

bull저항손실감소를위한Multi-metal 구조안정화기술

소자모듈 기술

bull PKG모듈 기술확보

bull고내압대전류및 고신뢰성설계기술확립

bull전기적저항최소화및 기존 Al wire 피로수명개선

bull방열효과극대화를위한재료 및 공정개발

소자회로 기술

bull 모듈패키징 기술 신뢰성 및 안정적 동작 확보를 위한

구동및보호용 IC 내장 기술

bull고속저손실소자를적용한회로설계기술

bull스위칭속도향상및전력손실최소화기술

bull모듈내회로 최적화및열방출최적화기술

[ 전력반도체기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

100

(2) 공급망관점

기술개발

테마분류 세부제품및 분야

전력반도체

반도체소자기판 4인치 6인치 8인치

반도체소자에피기판 에피품질 에피 두께

전력반도체소자특성 전력변환 전력변압 전력안정 전력분배 전력제어

전력반도체소자응용제품 IT 가전 자동차 산업용

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

전력반도체소자

101

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

전력반도체 산업은 다품종을 소량으로 생산하는 특성과 함께 연계된 설계-소자-모듈 기술의

확보와함께 높은신뢰성과내구성이요구되므로진입장벽이높은편

사용전압 효율성 신뢰성 향상 등을 목적으로 설계middot제조middot모듈middot적용이 일체형으로 개발되며 기업들의니즈에 맞게 다양한 시스템에 적용되는 특성이 있고 미국 유럽 일본등지의 대다수 선진 기업들도

대부분수직계열화된구조보유

단일 제품으로 큰 시장을 점유하기 어려워 폭넓은 다양한 포트폴리오가 요구되며 설계middot모듈

기술을바탕으로수요자니즈별제품스펙을조절하여출시하는것이중요

전력반도체가손상될경우 제품 작동에 필요한전력공급자체가 중단되므로 높은신뢰성과내구성이요구되므로 새로이시장에진입하기가쉽지않음

한편 전력반도체는 아날로그반도체 특성과 함께 다품종 소량생산이 요구되는 분야임에 따라 중소중견기업의성장이충분히경쟁력을가질수있음

전력반도체 산업은 에너지 절약 그린에너지 전력 효율화의 추세에 따라 세계적으로 급성장

중

한편 높은 기술 진입장벽을 뛰어넘을 수 있는 투자와 노력이 국내에서는 본격적으로 이루어지지못하고 있으나 전력반도체 특성상 다품종 소량생산이 필요한 분야로써 중소중견 기업의 성장이

충분히가능한산업

글로벌 전력반도체 공급업체의 경우 중소중견기업의 팹리스형태에서 출발하여 대기업

IDM수준으로성장한사례 있음

국내 중소 중견기업은 전력반도체에 핵심인 기술력 및 전력부품 가격경쟁력이 취약함으로

상대적경쟁력이열세

유럽 미국 일본 등의 국가에서는 경쟁력있는 전력반도체 기반 기술(IC 소자 모듈 패키징)을보유하고있으나국내기업의기술수준은선진국대비 약 70이하에불과한상황

지능형 모듈에 사용되는 전력 IC는 외부 기업체에는 제공되지 않고 자체 모듈인 보호회로 등의경쟁력 확보에 이용되는 경우가 많으며 선진 공급업체는 구동용 전력IC 솔루션을 자체 보유하고

있어 SiP 소자단품 모듈 패키징등에 최적화된기술을확보하며제공중

한편World Premier Material 사업(산업부) 신형연구용원자로사업(미래부) 국가나노팹사업(부처간융합사업)등의소재및기반구축사업과연계하여전략적인추진을통해시너지창출가능

전력반도체 산업의 성장이 지속적으로 전망되는 현 시점에서 메모리 반도체에 이어

반도체강국으로재도약및 신산업창출이필요한적기

기술개발테마 현황분석

102

전력반도체는 대부분의 전기전자 기기의 핵심 부품으로써 관련 산업에서 상당한 파급효과를 지니고있음

세계적으로 성장 가능성이 유망한 시스템반도체 분야도 메모리 반도체 분야에서의 압도적인 성장을이룩한 산업 구조를 구축하여 현재 글로벌 기업의 기술력 확보 및 선진 기업으로의 성장이 절실히

요구됨

(2) 산업의구조

반도체설계의 경우 중소 반도체 설계기업과 국내 반도체 제조기업과의 협업체제 구축을 위한

연구가활발히진행중

장비의 안정성과 신뢰성에 따라 처리 제품의 품질을 결정하는데 영향력이 높은 문제점이 있으므로다양한분야의융합에의한 장비 국산화가중요

전력반도체 분야의 주요 시장은 전기하이브리드 자동차 신재생 에너지 IT 융합 산업항공우주등을포함

시장 잠재력이 크고 미래 성장 가능성이 높은 전력반도체 시장에서 글로벌 경쟁력을

확보하기위한기업육성필요

고부가가치의전세계파워반도체시장은 rsquo19년에 390억 달러 수준이될 것으로전망 우리 전력 반도체 기술은 선진국 대비 70 수준이며 수입의존도가 95에 육박하는 대표적무역적자품목

국내에 중전기기 자동차 가전 핸드폰 등 다수의 세계적 수요 대기업이 존재하고 있어 전력반도체로진출기업 육성여건은충분

[ 국가별반도체시장점유율비교 ]

전력 반도체는 다양한 분야에서 응용 가능성이 높기 때문에 우리나라의 지속적인 성장 동력

창출가능

미래 국가경쟁력 확보를 위해 선점하여야 할 핵심요소기술 이며 대표적 수요산업인 정보통신기기백색가전 자동차 산업은 세계적 경쟁우위 산업으로 지속적인 성장을 하고 있기 때문에 이를

전력반도체소자

103

기반으로한전력반도체산업이중요

국내 아날로그 반도체 수요 34billion 중 95($329B)를 수입에 의존하는 상황에서 전력반도체국산화를통한국가 주력산업의부가가치제고및 경쟁력확보

후방산업 전력반도체 전방산업

반도체소자소재 산업

반도체소자공정장비산업 반도체

소자기판산업 반도체소자 에피

기판산업

SiC 전력반도체소자

GaN 전력반도체소자

(SBD MOSFET)

전기하이브리드자동차 신재생

에너지 IT 융합 산업 항공우주

[ 전력반도체의산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

104

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전력 파워반도체 시장은 메모리(DRAM NandFlash) CPU 시장과 비슷한 규모로 광소자

시장의 2배인 시장으로 전력반도체 중에서 MOSFET은 약 45를 차지하며 IGBT는 약

10를차지

고전압고전류를요하는 전기하이브리드자동차 신재생 에너지 등의 전방산업의수요로 인해전력반도체시장은연평균 8의증가율을보이며 lsquo16년 172억 달러규모에서 rsquo20년 241억

달러규모로급성장할것으로전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 17721 19141 20675 22327 24131 24918 80

자료 Yano Research Institute Ltd 2014 반도체중소기업기술로드맵(2015)자료를바탕으로전망치추정

[ 전력반도체세계시장규모및 전망 ]

MOSFET IGBT와 같은 개별 전력반도체소자 시장 규모는 rsquo16년 114억 달러에서 rsquo19년

135억 달러수준으로성장예상

실리콘 기반의 MOSFET과 IGBT 등의 시장은 향후 SiC나 GaN 등의 전력 신소재 기반 시장이확대될것으로전망

휴대폰 노트북 에어컨 냉장고 등 다양한 가전제품 외에 하이브리드카 전기차 등에도 전력 신소재SiC가적용됨에따라관련 파워반도체수요가급증할것으로예상

IoT(Internet of Things) 시장의 등장으로 rsquo20년 약 440억 달러 규모의 신규 반도체 시

장이 형성될 것으로 예상되며 이 중에서 ldquoSmart 전력 관리 SoC 시장rdquo은 약 120억 달러

규모로예상

Smart 전력 관리 SoC는 소자뿐만 아니라 회로 분야 산업으로 활용범위를 확대할 수 있는전력반도체를집적한시스템반도체의한 부분임

전력반도체소자

105

(2) 국내시장

국내 전력반도체 시장규모는 2016년 기준 2조 1280억 원 규모로 추산되는 가운데 고효율

인버터 PMIC 등 관련 전력반도체 수요가 증가하여 연평균 성장률은 28로 2021년에는

2조 4100억 규모의시장으로성장할것으로예상

국내 전력반도체 시장을 이끌고 있는 산업으로는 전기하이브리드 자동차 분야를 중심으로 고전력산업 시장에 영향력이 높으며 최근에는 전자부품의 적용이 늘어가고 있는 추세로 향후에는 전자

통신 등의분야의영향이증가할것으로예상

실리콘마이터스같은전력반도체 IC 팹리스업체가 1000억 원이넘는 매출을보이고있으며 KECAUK 같은 중견기업도 MOSFET small signal Tr 등에서 1000억 원 이상의 매출을 올리고

있으나 품목이 제한적이고 핵심요소기술용 고부가가치 제품(IGBT Thyristor 등) 및 차세대 전력

신소재기반반도체실적은미비

[ 전력반도체소자의국내시장규모및전망 ]

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 21280 21870 22480 23030 23670 24120 28

자료아이서플라이반도체중소기업기술로드맵(2015) 자료등을바탕으로전망치추정

기술개발테마 현황분석

106

(3) 무역현황

전력반도체의 세계시장은 성장단계에 있으나 국내 산업은 도입단계인 바 국내기업의 반도체

시장점유율은 3이하이며기술수준은선진국대비 50~70수준

전력반도체로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 반도체 다이오드 품목의

무역현황을살펴보았으며 수출량에비해수입량의감소폭이다소큰추세

전력반도체의 수출현황은 lsquo12년 2억 4200만 달러에서 rsquo16년 2억 달러 수준으로 지속적으로감소하였으며 수입현황은 lsquo12년 5억 2662만 달러에서 rsquo16년 3억 8200만 달러 수준으로

감소하여무역수지적자폭이축소되었으나여전히수입량이많아무역수지적자기조지속

최근 5년(lsquo12-rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy18씩 감소하였으며 수입금액 은-37씩감소한것으로나타남

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 242198 261351 231515 206342 199342 -18

수입금액 526627 510967 441098 394353 382353 -37

무역수지 -284429 -249616 -209583 -188011 -183011 -

무역특화지수 -037 -032 -031 -031 -032 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

주 854110(다이오드)로분류

[ 전력반도체소자관련무역현황 ]

전력반도체소자

107

다 기술환경분석

전력반도체는 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자이며 에너지를

절약하고제품을축소하기위하여전력공급장치나전력변환장치에사용

전력반도체는 전기 에너지를 활용하기 위해 직류 교류 간의 전력변환(ACrarrDC) 전력변압(강압승압)전력안정(Power Stabilization) 전력분배(Power Management) 및 제어(Power Control)등을

수행하는데사용되는반도체

전력 반도체는 전력을 생산하는 발전 단계부터 사용하는 단계까지 여러 단계에서 다양한 역할을수행

자료 전자신문

[ 전력반도체의역할 ]

전력반도체는다양한분야에연관응용중

컴퓨팅middot통신middot가전middot산전middot자동차 등의 전자 장치에 적용되며 최근에는 스마트폰을 비롯한 모바일기기의증가와전기자동차의개발과맞물려적용 범위가확대

구체적으로 살펴보면 고속 스위칭 전력 손실 최소화 소형 칩 사이즈 발열 처리 등과 관련한RampD가 활발하게 이루어져 LDImiddot휴대형 기기middot가전기기middot신재생 에너지middot자동차 등에 사용되는 각종

부품의절전화및 친환경화에중요한역할을수행

기술개발테마 현황분석

108

출처 전자신문

[ 전력반도체의사용분야와종류 ]

전력반도체는개별소자 직접회로모듈로구분

응용분야와 내압 특성에 따라 개별소자(Device) 집적회로(IC) 및 다중소자를 package로 집적한모듈(Module)로 나뉘며산업응용분야에따라전력 레벨이다른 반도체소자가사용

개별소자는 Device 혹은 Discrete이라 불리며 전력 변환 및 전력 제어 등에 사용되는 반도체소자이며이들개별 소자는 Package에 집적화된모듈로제품화

전력반도체소자는 전력변환이나 전력제어를 담당하는 반도체 디바이스로서 다이오드 파워트랜지스터 사이리스터(thyristor) 등으로 구분되며 크게는 키고 끄는 동작(On-Off)을 할수 있는

스위치소자와정류작용을하는정류 소자로분류

사이리스터와 트랜지스터가 스위치 소자에 속하고 다이오드는 정류 소자에 속한다 파워트랜지스터의 하위분류로 바이폴라 트랜지스터 파워 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect

Transistor) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등이 포함

직접회로는주로 Power IC로 불리며각종 Driver IC로 구성 수십억개의 전자부품과 개별소자들을 한 개의 칩 속에 집적한 소자로 개별소자를 제어하는 역할을수행하며별도의패키지를통해제품화되거나 IGBT 등 개별소자와함께모듈로도사용

전력반도체소자

109

차량용반도체는차량내middot외부의온도 압력및속도등의각종정보를측정하는센서와엔진

트랜스미션 및 전자장치 등을 조정하기 위해 사용되는 반도체로 안전과 직결되기 때문에

높은신뢰성과내구성이요구되며 진입장벽이높은고부가가치시장

모바일 가전용 반도체 시장은 점차 포화되고 있는 반면 차량용 반도체 시장은 고성장 중 차

량용 반도체 시장은 lsquo14년 기준 전년 대비 103 성장한 299억 달러 규모이며 차량의

스마트화및자율주행등확실한시장견인요인에의해연평균 6이상의고성장이전망

차량용 반도체 시장 성장은 자동차 판매 대수 증가보다는 차량 내 전장 부품 탑재 비중 증가에기인하고있으며 하이브리드및 전기자동차시장확대 등에 따라지속 성장 전망

지역별로는 미국과 아시아의 성장세가 비교적 큼 국내의 경우 반도체 업계 매출의 96가 컴퓨팅하드웨어 유무선통신 가전 등 3대 적용분야에집중되어있으며 차량용반도체는 2에 불과하여

세계차량용반도체시장에서국내업체의점유율은 3에불과

현대기아차는 자동차 전장부품 개발 및 반도체 설계 분야 강화를 위해 현대모비스 현대 케피코와함께 현대오트론을 설립하고 전자제어 소프트웨어 플랫폼과 차량용 반도체 설계를 핵심사업

영역으로지정하면서독자개발을추진

현대모비스는 지능형 배터리 센서 발전 제어 시스템을 제어하는 반도체 주차지원 및 차선영상인식을 하는 반도체 차선이탈경보 레이더 전자제어장치(ECU) 경보장치를 지원하는 반도체를

개발

삼성전자는 2015년 전장사업 팀을 신설하고 단기간 내 역량 확보를 목표로 초기에는인포테인먼트와 자율주행의 구현에 집중하고 향후 삼성디스플레이 삼성전기 삼성SDI 등 계열사

간협업으로자동차관련부품 사업을추진

SK하이닉스는 네트워크 반도체 관련 공정 개발 등 차량용 반도체 외주생산과 파운드리 사업을시작하여 차량용 하드웨어 IP를 개발하는데 주력하고 있으며 일부 생산라인 공정을 시스템반도체로

전환

만도는 Freescale과 협력하여 자동차용 반도체 기술을 개발하고 있으며 환경 정보를 이용하는지능형차량전자제어장치(ECU)를 개발

동부하이텍은 자동차용 반도체 파운드리 전문기업으로 변화하기 위한 노력의 일환으로 미국자동차부품 협회(AEC) 품질기준 통과와 함께 차량용 반도체 생산기반을 마련하였으며 15개국

이상의차량용반도체업체의디자인을양산

실리콘윅스는 4개의 모터를 하나의 반도체로 구동하는 멀티채널 모터 구동칩을 세계 최초로개발하여 양산하고 있으며 독일의 파운드리 기업인 X-Fab과 제휴하여 자동차의 위치 변화를

감지하여엑셀레이터 브레이크등에적용되는변위센서의양산을시작

네패스는 차세대 반도체 공정기술을 상용화하여 자동차용 첨단센서(Advanced Smart CruiseControl)를 양산

에이디칩스는 팹리스 전문업체로 모뎀 차선이탈 경고시스템 지능형 교통시스템용 반도체 개발에성공

기술개발테마 현황분석

110

전력반도체회로설계분야

나노 스케일로의 CMOS 집적화기술이심화되면서 반도체소자 및 제작기술에따른온도와공정의변화에매우민감한아날로그회로설계 중요성대두

이득 누설 전류 잡음 등의 파라메터의 최적화가 중요하며 배터리 구동의 장시간 동작과 경량화를실현하기위해 IC의 저전압저전력화의요구가높아지고있음

배터리로동작하는기기뿐만이아니라 IC 전반에걸쳐서고속화와저전압화가중요 저전압 저전력 동작 전자기기의 대표적인 휴대 AV기기 전자수첩 전화기 휴대전화 각종 모바일무선장치 배터리 백업장치 등의 동작 전원 크기 변화로 인하여 보다 저전압 저전력화가 기술

개발의핵심

아날로그-디지털간의신호변환기(ADC) 기술확보를위한연구개발활발

자연계에존재하는아날로그신호를잡음에둔감하고신호처리가용이한디지털신호로변환 요구되는동작속도및해상도에따라플래시(flash) 연속근사(SAR) 구조등이 있음

구동IC 회로는 해당 전력소자에 맞게 설계가 되어야하며 게이트 구동IC의 최적화에 따라

전력소자의좋은특성획득가능

차세대전력소자용게이트구동IC 개발에맞춘새로운게이트구동IC가요구

900V1200V1700V 등 고전압 구현이 필요한 소자 들의 구동은 종래기술인 Level Shifting방식으로는 구현하기 어려우므로 해외 선두 업체들인 인피니언 페어차일드(온세미) STMicro

아날로그디바이스 아바고 등 해외업체의 솔루션과 같은 방식을 활용하여 Galvanic Isolation

방식의고내압 Isolation 기반신규 게이트구동IC 개발이진행

게이트 구동IC가 최적화될 경우 가장 좋은 특성을 얻을 수 있으므로 구동 IC 최적화 기술은파워소자의상용화진입장벽을낮출수 있는핵심요소기술

대다수 선도 파워 반도체 공급업체는 자체 게이트구동IC 솔루션을 보유하고 있어 단품 SiP 모듈등에서최적화된회로를구현하여제공중

전력반도체 선진국들은 소자 제작관련 연구개발 및 산업화 기반시설에 적극적으로 투자하고

있음

해외 선진국은 차세대 전력신소재 기반 전력반도체소자 기술에 집중하는 개발 방향을 설정하고전력을다하고투자를증가시키고있음

미국의 경우 NY-PEMC은 6인치 SiC 팹 장비 구축과 함께 Baseline Process를 제공하여 대기업중소기업의차세대전력반도체소자및 시스템산업 Eco-system을구축하고자하고있음

일본은 rsquo20년 SiC 소자 상용화를 목표로 TPEC를 주축으로 한 기반시설을 운용하며 TPEC설립(lsquo121)하고 차세대WBG 고에너지갭전력반도체분야에 227억엔5년 투자

유럽의 경우 LAST-POWER와 Striking Technology for Power 프로그램에서 lsquo10년부터 차세대WBG 전력 반도체분야에약 7Meuro5년 투자

전력반도체소자

111

전력변환 및 분배 시스템의 핵심 부품인 IGBT와 MOSFET은 전자기기 부품 대다수의영역에걸쳐적용되고있음

용접기 무정전 전원장치에서부터 가정용 소형 기기 중형 인버터를 포함한 전기자동차 고속철 및송배전등에적용 가능한대용량인버터등에 적용

전력MOSFET의경우는고속응용회로와전력변환의핵심소자로사용

시스템 전체의 효율을 높이기 위해 MOSFET 구조에서 중요한 인자인 on-저항을 줄이는 기술개발이활발하게진행중

200V급 MOSFET의 특성 개선을 위해서는 저항부분이 가장 큰 Channel 영역과 에피 영역의저항에대한연구가필요

600V급 이상의MOSFET의 on-저항에큰 영향을 끼치는에피영역의저항을 최소화하는 방향에대한연구가필요

저항을 줄이기 위한 트랜치 게이트 구조 및 차세대 전력 신소재 기반 소자 기술 개발이진행

차세대 물질 기반 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 고전압 큰 전류에 강하고 열전도 특성도뛰어나전력량을줄일수있으므로 20년 이후송전망 자동차 지하철 가전 등에서사용될전망

대구경화를통한가격경쟁력을확보하여차세대물질기반 웨이퍼가시장의주류로자리잡아야함

SiC 전력 반도체는 Si기반의 소자 대비 전력변환 손실이 적고 재료물성이 우수해 산업기기

태양전지 전기차 철도등파워일렉트로닉스분야에서 SiC 디바이스모듈의실용화가요구

SiC 기반 소자 산업의 경우 Si 소자에 비해 물성이 우수한 반면 2세대 또는 3세대 이전의 Si공정장비를사용할수있어 투자대비효과가우수

차세대 SiC 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 대전류 고전압에 강하고 발열 특성도 뛰어나전력량을 줄일 수 있으므로 20년 이후 가전 자동차 지하철 송전망 등에 널리 사용이 확장될

것으로예상

SiC는 FET LED 압력센서 HBT SBD 등의 응용이 연구되고 있으며 다이오드를 중심으로상용화가시작되어MOSFET 제품이시장에나오고있음

가격대비 성능 관점에서 6인치 SiC 기판을 이용한 공정개발이 진행되고 있으며 저항을 줄이기 위해트랜치 게이트 구조의 설계 기술과 소재공정소자 특성 연계 최적화 기술 등의 연구 개발이 진행

중

기술개발테마 현황분석

112

GaN 반도체는 고속 스위칭 소자로써 200V급 이하의 ITConsumer 시스템에 주로

적용되거나 650V급 신재생에너지(태양광PV 전력저장장치ESS 연료전지FC 등) 산업

등에적용가능

해외에서는 EPC GaN Systems Transphorm Panasonic TSMC 등 선두 기관에서는 모두 6인치CMOS 호환공정을기반으로고속 저손실 GaN 파워반도체소자를 GaN-on-Si 기판상에 구현

이러한 상용화 기술은 GaN-on-Si 웨이퍼 기반 수평구조(lateral) 소자로서 수직구조의 GaN전력반도체개발은연구초기 단계임

최근 신재생 에너지 Low Battery Driven Vehicle 에너지 저장 분야(ESS) 및 전기차

하이브리드차EVHEV 자동차부분에고효율및 고신뢰성의모듈적용이늘어나고있는중

모듈패키징을 구현하기 위한 소재와 공정의 개선 Solder layer의 삭제 전기 저항 및 열적 저항을줄이는 기술 등을 중심으로 개발됨 모듈 제품 가운데 산업용 모터 구동 영역이 50에 근접하므로

모듈제품 개발시에 주 목표 응용처로서우선적으로고려필요

국내 진출 해외 모듈업체인 Infineon Mitsubishi Semikron Vincotech Fuji 등의 Agent 및자동화 부문을 가지고 있는 대기업과 UPS 관연 LS산전 효성 현대중공업이 있다 Welder를

제작하는중소기업등의연간 사용모듈이주 시장을형성

화합물반도체모듈및Multi Level 모듈

SiC 및 GaN을 적용한 모듈 들이 개발되고 있고 기존의 2-Level 방식이 아닌 3-Level용 모듈 들이개발되어지고있으며 Reverse Blocking Module도 고객의요청에의해개발이되고있다

우수한 고온 고내전압 특성의 Wide Band Gap(WBG) 소자인 SiC GaN chip의 특성을극대화하고 기존 Pb Free solder가 갖고 있는 신뢰성 부분을 개선하고자 Soldering 관련 다양한

연구가이뤄지고있음

Chip의 전기적 연결 기술은 전기적 저항을 최소화하고 기존 Al Wire의 피로 수명 개선 및

이러한전기적연결을통한방열효과극대화할수 있는다양한재료및 공정개발

Mitsubishi의 경우 Gate 및 protection을 위한 선 연결은 기존 Al Wire를 사용하였지만 EmitterSide의 전기적연결은 Solder를 이용한 Cu Lead Frame을 사용하는등의개선을시도

Terminal Interconnection의 경우 MechanicalThermal stress에 대한 취약점 개선이 관건이며모듈 process에서의 Soldering 공정의 최소화를 위한 기존 Soldering 대신 Ultra sonic welding

방식을적용하는개발이이루어짐

Chip-DBC 및 Base Plate 간 연결의 경우 이 Ag Sintering 기술과 일종의 Diffusion soldering의일종인 TLPS(Transient Liquid Phase Bonding)기술이개발 상용화

DBC 절연물질개선및 Embedded 구조

열팽창 계수를 Matching시키면서 열적전기적 저항을 줄일 수 있는 다양한 소재들이 개발되고있으며 기존 모듈과 같이 단일 부품으로서의 모듈이 아닌 Application-Fit 혹은 System-Fit의 중간

단계의 Embedded 구조를갖는 구조에대한 연구 개발이진행

전력반도체소자

113

3 기업 분석

가 주요기업비교

전력 반도체 시장에서 경쟁하고 있는 기업들은 인피니온(Infineon) 미쓰비시 전기 도시바

ST마이크로(ST Microelectronics) 등유수의비메모리반도체기업

전력반도체 시장을 60 이상 점유하고 있는 랭킹 20위권 내 기업들은 과거 수 십 년 간 비슷한점유율을유지하고있으며 신규로진입하는기업이없는 상당히고착화된시장구조를형성

전력반도체유형은디스크리트(Discretes)와 파워모듈(Power Modules)로 분류 특징적인것은 시장 점유율 순위가 유형별로도 차이가 있다 디스크리트는 도시바 비쉐이(Vishay)등의 기업이 높은 점유율을 유지하고 있는 반면 파워 모듈은 미쓰비시 세미크론(Semikron) 등이

높은 점유율을유지

인피니온은디스크리트와파워모듈에서경쟁우위를점하고있어서업계의절대강자

출처 IMS Research

[ 전력반도체기업별제품형태별시장점유율 ]

주요 업체별 동향으로는 인피니온의 경우 전력반도체 업계의 1위로 선도적인 제품

포트폴리오를구축을통해시장을선도

인피니언은업계최초로 300 웨이퍼를이용한전력반도체(CoolMOS)를 생산 SiC와 GaN 등의신소재연구를진행 MOSFET은자동차용중심으로 IGBT는산업용과신재생에너지중심으로사업을적극적으로추진

도시바는 가전용 MOSFET 시장의 가격 압박과 IT 제품 수요의 침체 환율 등의 영향으로

사업에난항을격는중

기술개발테마 현황분석

114

ST마이크로는 매출액의 60가 가전IT기기용에 편중되어 있어서 아시아 시장에 적극적으로

진출중

신형 스마트폰과 전자기기에 사용되는 소형 전력반도체 및 lsquoMDmesh ⅡPlusTM Low QgrsquoMOSFET을 출시

또한 GM의 하이브리드카 볼트(Volt)에 DCDC 컨버터용으로 MOSFET을 공급하면서 신규 자동차시장에서의기술력을인정

TI는 고주파수middot고효율 전력관리 반도체 기업 씨클론을 인수했고 내셔널 세미컨덕터와 합병해

LED조명 의료전자 전기차 무선충전등에진출

내셔널 세미컨덕터는 100V의 고전압 소자 및 95 이상 효율의 스위칭레귤레이터를

제공하고 아우디AG에모듈식인포테인먼트장치기술용 IC와 서브시스템을제공

미쓰비시 전기는 다른 일본기업보다 균형있는 제품 포트폴리오를 통해 다양한 방면으로 사업

진출추진

기존 IT관련 시장뿐만아니라자동차용제품의매출비중 증가

[ 전력반도체발전방향 ]

전력반도체소자

115

국내중소기업사례

제퍼로직은 자체 개발한 세계 최고의 반도체 정전기 기술(ESD)를 이용해 고부가 가치 반도체 개발추진

쎄미하우는 빠른 스위치 특성을 가지는 SMPS 단과 BALLAST단에 최적의 기능을 발휘하는MOSFET 설계과함께 60V~900V까지의폭넓은사양의제품을개발

메이플세미컨덕터는 sic power 소자 si rso-trench si power device 등 다양한 전력반도체소자연구amp개발

실리콘마이터스는 고성능고효율 스마트 PMIC(전력 관리 통합 칩) 솔루션의 개발 제조 및 유통을전문으로하는팹리스회사로서 다양한전자제품의성능향상을위한전력관리솔루션제공

아이에이는 17년 9월 전기자동차용 고전력 모듈 핵심부품인 전력반도체 국산화 성공하여 그동안수입에의존했던외산반도체를대체하고글로벌시장에대응할수있는 핵심 경쟁력확보

실리콘핸즈는아날로그 ic와 전력 반도체파워 ic를 설계하는전력반도체 fabless 업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)쎄미하우 14493 16295 34 45 2 30

메이플세미컨덕터 98870 71402 209 60 3 38

실리콘마이터스 102563 209156 243 31 0 175

아이에이 77751 55964 -108 44 3 48

(주)실리콘핸즈 1700 971 323 51 4 194

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

116

나 주요기업기술개발동향

국내는원천기술부족과 해외 특허 등으로 인해 2조 7천억 원으로추산되는국내 전력반도체

시장의 90이상을수입에의존

Discrete 전력반도체의 90 고집적 전력반도체의 95를 미국(TI National SemiconductorMaxim Supertex) 유럽(InfinionSTM)과 일본(미쓰비시전기 르네사스 후지전기) 등의 수입에

의존

기술수준은선진국대비 50sim70에불과할정도로진입장벽이존재

고집적 BMIC 수소연료전지차용 PMU(Power Management Unit) Smart PFC 오디오 프로세서등은발아기로선진국에비해기술수준이 50에불과

대기업군의 IDM에서전력반도체산업진출을공식화하여진행중이나 4~5년이지난현재에도

괄목할만한성과는전무한수준

국내 전력모듈 분야의 선도적 기업인 LS산전 등에서 산업용 600V 200A급 6-PACK 수준의 기술을확보하고 있으며 자동차용에서 요구하는 Solder-Free 및 고 Thermal Electrical Mechanical

Environmental 신뢰성의 제품에는 핵심 원천 기술이 부족한 상태로 일본 등 선진기업의 기술

수준에크게뒤쳐진수준

중소기업의 경우 실리콘 웍스 실리콘마이터스 같은 팹리스 업체가 전력반도체 분야에서 일정 부분매출을보이고있으나일부 제품에국한돼있으며그나마성장이정체되거나느림

KEC AUK 같은 중견기업도 MOSFET Transistor 등 제한적 품목에서 매출을 올리고 있을 뿐고부가가치제품인 IGBT 사이리스터등의판매 실적은미미

전력반도체소자

117

4 기술개발현황

MOSFET(금속 산화체 전계효과 트랜지스터)는 수퍼-정션이 대세이며 MOSFET과 IGBT(절연

게이트양극성트랜지스터)는 RampD보다는제품개발관점에서진행중

IGBT는 백사이드에 thinning 얇게 50μ까지 어떻게 효과적으로 좋은 수율로 얻을 수 있는가를중점적으로연구개발진행중

SiC는 가격대비성능관점에서 6인치로 저항을줄이기위해서트렌치모스로가야하고 GaN은 기본특성은우수하지만신뢰성문제가있는데가까운장래에해결될전망

차세대 웨이퍼는 기존 실리콘 웨이퍼보다 전력 손실을 크게 줄일 수 있는 탄화규소 질화갈륨웨이퍼개발에주력

실리콘 웨이퍼에 비해 대전류 고전압에 강하고 발열 특성도 뛰어나 전력량을 줄일 수 있어2020년 이후가전 자동차 지하철 송전망등에서사용될전망

차세대 웨이퍼가 웨이퍼 시장의 주류로 자리 잡기 위해서는 대구경화를 통한 가격 경쟁력 확보가필요

기술개발테마 현황분석

118

나 특허동향분석

전력반도체소자특허상 주요기술

주요기술

전력반도체소자는 회로 설계 기술는 설계 대상에 따라 저전압 아날로그 회로 설계 기술 고전압고전류반도체 설계 기술 전력 변환 회로 설계 기술 배터리 충전 회로 설계 기술 전압 스케일링 회로 설계

기술로 구분되며 소자 기술은 화합물 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 에피 기판 성장 기술

실리콘 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 기판 성장 기술로 분류되며 모듈 패키징 기술은

전력반도체 모듈 제조공정 기술 전력반도체소자 모듈 기술 전력반도체소자 회로 기술 이종 반도체

집적기술로구분됨

분류 요소기술 설명

회로설계

저전압아날로그회로설계기술전력반도체의저전압기본공정중하나로서 전류-전압 스위칭

특성의변동이큰아날로그회로설계 기술

고전압고전류반도체설계기술

WBG(화합물반도체) 물질(SiC GaN) 기반의소자로

열특성향상 속도강화 고전압대전류가능및스위칭손실

최소화등이가능하도록하는 회로설계기술

전력변환 회로설계기술전력반도체의핵심특성인에너지고효율개선특성에맞게소자

동작시 전력변환손실이적도록만들어주는회로설계 기술

배터리충전회로 설계기술배너리전원을효율적으로관리하여배터리수명을연장하는

배터리충정회로 설계기술

전압스케일링회로설계 기술

시스템반도체등에서저전력소모를위해내부기능 블록의

전압과동작주파수를용도에따라변하는동적전압middot주파수

스케일링(dynamic voltage and frequency scalingmiddotDVFS)하는

기술

소자

화합물기반전력반도체소자

기술

WBG소자로서 SiC GaN 이외에 ZnO CuI 등 소자 제작

공정조건확보및최적화기술

반도체소자에피 기판성장

기술

MBE CVD 등 기존에확보된공정조건 포함다른에피 성장

기술

실리콘기반전력반도체소자

기술Si 반도체기반전력반도체소자기술

반도체소자기판 성장기술 대구경 SiC 성장 및 기판기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

웨이퍼수준에서의개별소자여러 개를한 package 안에

넣어서성능향상을목표로하는컨트롤용파워IC 및보호회로

추가 삽입기술

전력반도체소자모듈기술전력반도체모듈의신뢰성을높이고안정적동작을위해구동

및보호용 IC 내장 기술

전력반도체소자회로기술저전압 고전압대전류 전력변환등전력반도체소자내부 회로

설계기술

이종반도체집적기술3D 반도체웨이퍼수준 패키징SiP 등의기술을이용하여서로

다른 종류의반도체를하나로집적하는기술

전력반도체소자

119

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

전력반도체소자의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

회로설계

저전압아날로그회로설계 기술

17 88 2 22 129

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

363 906 294 245 1808반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

159 160 80 22 421전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

합계 539 1154 376 289 2358

국가별 요소기술별 특허동향에서 회로 설계 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음

소자 기술분야는 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 모든 국가들이 많은 특허출원을보이고있어연구개발이활발하게이루어지고있는것으로나타남

모듈 패키징 기술분야는 한국과 미국이 많은 특허출원 비중을 나타내고 있으며 유럽이 상대적으로적은출원량을보이고있음

기술개발테마 현황분석

120

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

회로

설계

저전압아날로그회로설계 기술

Infineon

Technologies

Mitsubishi Electric

Semikron

Elektronik

대기업중심

Semikron Elektronik

디비하이텍 현대자동차등

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

Mitsubishi Electric

Infineon

Technologies

TOSHIBA

대기업중심

삼성전기 Mitsubishi Electric

케이이씨등

반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈

패키징

전력반도체모듈제조공정기술

Mitsubishi Electric

Semikron

Elektronik

삼성전기

대기업중심

Semikron Elektronik

삼성전기 Mitsubishi Electric

등

전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

회로설계기술분야주요출원인동향

회로 설계 기술분야는 Infineon Technologies가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Mitsubishi Electric Semikron Elektronik 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있는 것으로나타남

소자기술분야주요출원인동향

소자 기술분야는 Mitsubishi Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 InfineonTechnologies TOSHIBA 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 일본 회사들이 주류를 이루고 있는

것으로나타남

모듈패키징기술분야주요출원인동향

모듈 패키징 기술분야는 Mitsubishi Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Semikron Elektronik 삼성전기등이많은특허를보유하고있는것으로나타남

전력반도체소자

121

전력반도체소자분야의주요경쟁기술및 공백기술

전력반도체소자 분야의 주요 경쟁기술은 소자 기술이고 상대적인 공백기술은 회로 설계

기술로나타남

전력반도체소자 분야에서 화합물 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 에피 기판 성장 기술실리콘 기반 전력반도체소자 기술 반도체 소자 기판 성장 기술로 구성된 소자 기술분야가 가장

경쟁이 치열한 분야이고 저전압 아날로그 회로 설계 기술 고전압고전류 반도체 설계 기술 전력

변환 회로 설계 기술 배터리 충전 회로 설계 기술 전압 스케일링 회로 설계 기술로 이루어진 회로

서례 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

회로설계

저전압아날로그회로설계 기술

고전압고전류반도체설계기술

전력변환회로설계 기술

배터리충전 회로설계기술

전압스케일링회로 설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

반도체소자에피기판 성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자 기판성장기술

모듈패키징

전력반도체모듈제조공정기술

전력반도체소자모듈 기술

전력반도체소자회로 기술

이종반도체집적 기술

1000건이상 999~400건 399~200건 199~100건 99건미만

최신국내특허기술동향

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

회로설계

저전압아날로그회로 설계기술

스위칭손실저감전력반도체회로설계기술

균일한전력분배를위한전력반도체설계기술

스위치전압의정확한모니터링을위한회로설계기술

고전압고전류반도체설계 기술

전력변환회로 설계기술

배터리충전회로설계 기술

전압스케일링회로설계기술

소자

화합물기반전력반도체소자기술

고항복전압트렌치형전력반도체소자등 항복전압증가를

위한전력반도체소자기술

초접합(superjunction) 전력반도체소자기술

반도체소자에피 기판성장기술

실리콘기반전력반도체소자기술

반도체소자기판성장 기술

모듈

패키징

전력반도체모듈 제조공정기술

방열성능향상을위한전력반도체모듈기술

소자정렬및단차 조절등을통해 수율향상을위한

일체형전력반도체모듈기술

전력반도체소자모듈기술

전력반도체소자회로기술

이종반도체집적기술

기술개발테마 현황분석

122

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

경쟁이 가장 치열한 소자 기술분야는 대기업을 중심으로 삼성전기 Mitsubishi Electric 케이이씨등에서 항복전압 트렌치형 전력반도체소자 등 항복전압 증가를 위한 전력반도체소자 기술

초접합(superjunction) 전력반도체소자기술등을 연구개발하고있음

모듈 패키징 기술분야도 대기업을 중심으로 Semikron Elektronik 삼성전기 Mitsubishi Electric등에서방열성능향상을위한전력반도체모듈기술등이주로 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

전력반도체소자분야의상대적인공백기술분야는회로설계관련기술로나타남

전력반도체소자는 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 소자이며 에너지를절약하고 제품을 축소하기 위하여 전력공급 장치나 전력변환 장치에 사용되고 있으며 최근에는

모바일기기의증가와전기자동차의개발과맞물려전력반도체의적용영역이확대되고있음

전력반도체 제조는 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및 투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 상대적 공백기술로 나타난 회로 설계 분야에서 우수하고 차별성이 있는전력반도체를설계해서 OEM 방식으로생산한다면시장진입이가능한분야임

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 회로 설계 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

전력반도체소자

123

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

전력반도체소자 분야 주요 연구개발 기관은 단국대 울산대 인터백스 테크놀로지 제엠제코

큐아이티 르코어 테크놀로지 삼화콘덴서 테스 삼성전기(주) 리드텍(주) 럭스이엔지 대영오앤이

윌링스 금강중공업 전자부품연구원 자동차부품연구원 한국전자통신연구원 한국전기연구원

나노융합기술원(포항)한국나노기술원(수원)등임

인터벡스테크놀로지석성대

48V 배터리 전원 대비 자동차 모터 구동용 MDOC(Multi Device One Chip) 전력반도체 스위칭소자 개발

미창부 ICT 유망기술개발지원 260백만원 (20166~2017531) 양방향 제너 다이오드가 내장된 내압 200V50A RC-IGBT 소자 집적화 기술 b 200V50ARC-IGBT 전력소자 제조를 위한 Thin Wafer(lt30) 기술 확보 (4000um3500um) c 30

이하두께를가지는전력소자의 Back Side 전극(Anode 전극)용금속 증착 기술확보

한국전기산업기술연구조합이준영 공동연구제엠제코 큐아이티 르코어테크놀로지 단국대 삼화콘덴서 60kW급에너지저장시스템을위한지능형에너지전력반도체 IC 개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 3450백만원 (20146~20175) Revision Gate driver IC 평가 1200V급 IPM Case module 시제품 제작 및 최종 환경신뢰성실시 IPM적용 10kW60kW급 ESS 전력변환모듈개발

(주)테스오명석

고내압전력반도체에피구조설계및 에피 성장장비개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 2470백만원 (20146~20175)

한국전자통신연구원배성범

차세대반도체소자용에피성장측정분석및 전력반도체원천기술개발 미창부전자정보디바이스산업원천기술개발 정부지원금 1160백만원 (20146~20175) 800V급 GaN 전력반도체 에피소자 기술 개발- 2-DEG mobility ge 1800 cm^2Vs- 2-DEGsheet resistance le 400 Ωsq- HEMT current density (normally-off) ge 500 mAmm- HEMT

leakage current density le 1times10^-3 mAmm- HEMT breakdown voltage ge 800 V-

On-resistance le 10 mΩmiddotcm^2 o SiGe CMOS 에피기술개발

기술개발테마 현황분석

124

한국전기연구원강인호

주관전력반도체특성및불량 분석을위한 TEG 기술개발 미창부 전기연구원자체 총연구비 750백만원 (20151~ 201712) 고효율고신뢰성전력변환장치와전력반도체의설계및제작을위한핵심기반기술인전력반도체(스위치소자다이오드등)고전압화기술개발

금강중공업안용찬

고속승강기전력반도체냉각용 225kW급고성능냉각장치개발 중기청중소기업기술혁신사업 총연구비정부지원 460백만원 (20147~20166) 히트파이프 냉각기 성능 실험 및 냉각기 신뢰성평가 기술개발- 히트파이프 냉각기 성능실험-히트파이프 히트싱크 제작- 핀과 블록의 접합부 열접촉 저항 개선 제조 기술 개발- 히트파이프

냉각기 2차 시제품 제작- 히트파이프 냉각기 요소 열저항 실험- 히트파이프 냉각기 특성과

성능실험과평가

한국전자통신연구원문재경

고효율내환경 GaN 전력반도체모듈국산화 국가과학기술연구회운영비 총연구비 1920백만원 (2년 201312~201512) 고효율내환경 GaN SBDFET 전력소자 및 모듈 개발gt- GaN SBD FET 전력소자 핵심요소기술신뢰성 확보- GaN 전력 모듈 설계 및 제작기술 확보- GaN 전력 모듈 성능신뢰성 평가 및 향상

기술 확보- GaN FET 기반 전력 소자- GaN Schottky Diode 기반 전력 소자- GaN Power

Module- GaN Inverter (테스트급)

삼성전기(주) (대기업) 배한경

참여기관 대영오앤이 윌링스 전자부품연구원 자동차부품연구원 울산대 그린상용차용대용량전력반도체모듈개발 에너지효율향상기술개발 총연구비 6400백만원 (3년 20126~20155) 주관기관 (삼성전기) o 100V1000A 전력 반도체 모듈 설계 최적화를 통한 최종 제품 제작 o100V200A MOSFET 설계 최적화를 최종 SPL 제작 참여기관 1 (대영오앤이) o

100V1000A급 6-Pack 모듈 패키지 최종 개선 사출 금형 제작 o 100V1000A급 6-Pack 모듈

패키지 최종 개선 프레스 금형 제작 o 100V1000A급 6-Pack 모듈 패키지 최종 시제품 제작

참여기관 2 윌링스 o 손실분석을 통한 최적 방열 설계 o 저가형 DSP를 적용한 Fixed Point

연산 기반의 제어 알고리즘적용 o 대전류 MOSFET 모듈을구동을 위한 고효율 Gate Driver 회로

설계 o 개선된 100V600A급 MOSFET 모듈과 100V1000A급 MOSFET 모듈을 적용한

Application향 탑재형 인버터 최종 시제품 제작 참여기관 3 (전자부품연구원) o 100V

1000A급 최종 시제품 전력반도체모듈 특성 평가 참여기관 4 (자동차부품연구원) o 상용차용

100V1000A 전력반도체 모듈 및 인버터의 내환경 특성 평가기술 개발 참여기관 5

(울산대학교) o 인버터에서의 전력모듈의 신뢰성 향상을 위한 junction온도에 대한 대응 설계기법

개발

전력반도체소자

125

리드텍(주) 이정우

전력반도체용 clip bonder기 국산화개발 중기청중소기업기술혁신사업 총연구비정부지원 400백만원 (2년 20147~20166) 저 진동대응 main frame 개발 middot 고속 구동 Bond head Table amp X 개발 middot 고속 Dual Dispenser기술 개발 middot clip 절단 기술 및 이송장치 개발 middot side view 인식 기술 개발 middot 고속용 post

inspection 기능 기술개발

럭스이엔지신정식

SiC-FET 전력반도체를적용한고효율독립형계통연계형에너지저장장치모듈 표준화개발 중소기업상용화기술개발 민관공동투자기술개발정부지원 600백만원 (2년 201412 ~ 201612) SiC-FET를 적용한 5kW급 ESS Power Module 및 Li Battery Module 개발 middot 5kW ESS PowerModule화 개발과 Li Battery Module의 개발을 통해 Back-up 시간에 따라 Lithium Battery

Module 용량을 확장 가능하도록 회로 인터페이스 및 구조 표준화를 통해 생산성을 향상 middot SiC-FET

적용하여 기존 IGBT 적용대비 2~3배인 60kHz 스위칭으로 Power Stack 회로를 설계하여

Inductor Capacitor 사이즈를줄여 모듈 Compact화

나노융합기술원(포항) 원장박찬경

전력반도체 OLED

한국나노기술원(수원) 원장이대훈

화합물반도체 클린룸 3450m2 장비 200여대 (취득금액 600억원)

기술개발테마 현황분석

126

(2) 연구개발자원

중소벤처기업부에서는 대학 및 연구기관이 보유한 첨단 연구장비를 공동활용할 수 있도록

지원하는연구장비공동활용지원사업을운영

중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

출처 중소기업기술정보진흥원

[ 연구장비공동활용지원절차 ]

전력반도체소자

127

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서

개발형실험실을 제공하고 있어 중소기업에서 기술개발에 필요한 실험장비 등을 공동으로

사용할수있는인프라를제공

한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소기업이 시험검사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수있도록 24시간개방middot운영

수요기업이 필요로 하는 장비 및 공동middot공용실험실을 권역별 개방형 실험실 현황에서 검색 및확인하시고실험실운영 담당자와사용가능여부확인후내원하여이용

한국생산기술연구원은 지역별 뿌리산업기술센터를 운영하고 있으며 이를 통해 뿌리기업의

애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 middot 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제 해결형

현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계운영

시흥진주김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진주는항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

출처 한국생산기술연구원지역뿌리기술사업단

[ 지역뿌리기술센터위치및특화분야 ]

기술개발테마 현황분석

128

한국과학기술연구원에서는 특성나노 연구지원을 위하여 특성분석센터에서 보유하고 있는

장비 전문인력 신뢰성평가기술 등의 인프라를 활용하여 나노관련 연구를 수행하는 과정에서

필수적인분석 새로운분석기술을제공및 특성분석평가기술교육을수행

한국과학기술연구원 특성분석센터에서는 첨단 분석 장비를 이용하여 유기무기 화학분석 초미세표면 분석 나노구조분석및 프로티움분석과관련된원내외분석을지원

또한 분석 기술전반에 대한 축적된 기술을 통해 분석장비 사용교육 및 연구장비 엔지니어양성교육을진행

자료한국과학기술연구원

[ 한국과학기술연구원특성분석센터시험분석의뢰절차 ]

한국화학연구원에서는 화학분석 연구지원을 위하여 화학분석센터 화학 소재연구본부에서는

첨단 분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자

대상의개방운영하는범용분석장비에대한기기 원리 시료전처리 결과 해석등 기기분석

실무교육수행

화학분석센터에서는 보유하고 있는크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM 등을활용한물질구조분석수행

화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시스템 표면에너지 구배 시스템 다중-박막시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를 구비하여

시험분석서비스를제공

출처 한국화학연구원

[ 한국화학연구원시험분석이용절차 ]

전력반도체소자

129

나 연구개발인력

전력반도체소자 분야는 전자부품연구원 한국전기연구원 자동차부품연구원 나노융합기술원

한국나노기술원한국전자통신연구원에서주로연구개발을진행하고있음

기관 연구내용

단국대 지능형에너지전력반도체 IC 개발

울산대 상용차용대용량전력반도체 인버터설계

인터벡스테크놀로지 자동차모터구동용전력반도체스위칭소자개발

제엠제코 지능형에너지전력반도체 IC 개발

큐아이티 지능형에너지전력반도체 IC 개발

르코어테크놀로지 지능형에너지전력반도체 IC 개발

삼화콘덴서 지능형에너지전력반도체 IC 개발

테스 고내압전력반도체에피구조설계및에피 성장

금강중공업 전력반도체 225kW급고성능냉각장치

삼성전기(주) 상용차용대용량전력반도체 100V1000A 전력반도체모듈설계

리드텍(주) 전력반도체용 clip bonder

럭스 이엔지 SiC-FET 전력반도체를적용한고효율독립형계통연계형에너지저장장치모듈

대영오앤이 상용차용대용량전력반도체 6 Pack 모듈패키지사출금형

윌링스 상용차용대용량전력반도체 고효율 Gate Driver 회로설계

전자부품연구원 상용차용대용량전력반도체 시제품전력반도체모듈특성평가

자동차부품연구원 상용차용대용량전력반도체 모듈 및 인버터의내환경특성 평가

한국전자통신연구원 고효율내환경 GaN 전력반도체모듈

한국전기연구원 전력반도체고전압화기술

나노융합기술원(포항) 전력반도체공정개발

한국나노기술원(수원) 화합물반도체공정개발

[ 전력반도체소자분야주요연구 개발 현황 ]

기술개발테마 현황분석

130

다 기술이전가능기술

전기연구원 전력반도체(스위치소자 다이오드등) 고전압화기술

고효율 고신뢰성 전력변환장치와 전력반도체의 설계 및 제작을 위한 핵심기반기술인

전력반도체(스위치소자 다이오드등) 고전압화기술개발 ( + 불량분석및모델링기술개발)

한국전자통신연구원 고효율내환경 GaN전력반도체모듈

고효율내환경 GaN SBDFET 전력소자및모듈 개발gt- GaN SBD FET 전력소자핵심요소기술 신뢰성확보

- GaN 전력 모듈 설계및제작기술확보

- GaN 전력 모듈 성능신뢰성평가 및 향상기술 확보

- GaN FET 기반 전력 소자

- GaN Schottky Diode 기반전력 소자

- GaN Power Module

- GaN Inverter (테스트급)

한국전자통신연구원 차세대반도체소자용에피성장측정분석및 전력반도체원천기술

800V급 GaN 전력반도체에피소자기술- 2-DEG mobility ge 1800 cm^2Vs

- 2-DEG sheet resistance le 400 Ωsq

- HEMT current density (normally-off) ge 500 mAmm

- HEMT leakage current density le 1times10^-3 mAmm

- HEMT breakdown voltage ge 800 V

- On-resistance le 10 mΩmiddotcm^2 o SiGe CMOS 에피기술개발

전자부품연구원 전력반도체모듈특성평가기술

100V 1000A급 최종 시제품전력반도체모듈특성평가기술

자동차부품연구원 전력반도체모듈및 인버터의내환경특성평가기술

100V 1000A급 전력반도체모듈및인버터의내환경특성평

전력반도체소자

131

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 전력반도체소자분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

power

semiconductor

high

4~7

1 powerHigh-speed high-power semiconductor devices

2 powerSEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION METHOD FOR

SEMICONDUCTOR DEVICE POWER SUPPLY APPARATUS AND

HIGH-FREQUENCY AMPLIFIER

3 powerHigh voltage power semiconductor device on SiC

클러스터 power 4~7 1 powerSiC semiconductor power device

[ 전력반도체소자분야주요 키워드및관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

132

02semiconductor

SiC

2 powerHIGH VOLTAGE POWER SEMICONDUCTOR DEVICES ON

SiC

클러스터

03

power

semiconductor

carrier

4~7

1 powerPower semiconductor module with sealing device for

sealing to a substrate carrier and method for manufacturing it

2 powerLateral power semiconductor device for high frequency

power conversion system has isolation layer formed over

substrate for reducing minority carrier storage in substrate

클러스터

04

power

semiconductor

nitride

4~8

1 powerIII-Nitride Power Semiconductor Device

2 powerGroup III nitride semiconductor device which can be

used as a power transistor

3 powerGallium nitride power semiconductor device having a

vertical structure

클러스터

05

power

semiconduct

vertical

4~8

1 powerMETHOD FOR MANUFACTURING VERTICAL SUPER

JUNCTION DRIFT LAYER OF POWER SEMICONDUCTOR

DEVICES

2 powerFlexibly scalable charge balanced vertical semiconductor

power devices with a super-junction structure

클러스터

06

power

semiconduct

ring

5

1 powerSemiconductor device with combined power and ground

ring structure

2 powerStructure and method for forming a guard ring to

protect a control device in a power semiconductor IC

클러스터

07

power

semiconduct

wafer

5

1 powerSemiconductor Device and Method of Forming Wafer

Level Ground Plane and Power Ring

2 powerWafer level packaged GaN power semiconductor device

and the manufacturing method thereof

클러스터

08

power

semiconductor

package

4

1 powerPOWER SEMICONDUCTOR PACKAGE DEVICE HAVING

LOCKING MECHANISM AND PREPARATION METHOD

THEREOF

2 powerCOMBINED PACKAGED POWER SEMICONDUCTOR

DEVICE

3 powerHigh speed low loss and high density power

semiconductor packages (μMaxPak) with molded surface

mount high speed device(s) and multi-chip architectures

클러스터

09

power

substrate4~8

1 powerIntegrated power device on a semiconductor substrate

having an improved trench gate structure

2 powerMulti-wire electrical discharge machining system

multi-wire electrical discharge machining apparatus power

supply device multi-wire electrical discharge machining

method semiconductor substrate solar cell substrate substrate

manufacturing system and substrate manufacturing method

전력반도체소자

133

클러스터

10 power IC 4~7

1 powerSEMICONDUCTOR DEVICE SWITCHING POWER SUPPLY

CONTROL IC AND SWITCHING POWER SUPPLY DEVICE

2 powerSEMICONDUCTOR DEVICE CONTROL IC FOR SWITCHING

POWER SUPPLY AND SWITCHING POWER SUPPLY UNIT

기술개발테마 현황분석

134

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

회로설계기술

저전압아날로그회로설계특허논문클러스터링

전문가추천

고전압고전류반도체설계특허논문클러스터링

전문가추천

전력변환 회로설계특허논문클러스터링

전문가추천

배터리충전 회로설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

전압스케일링회로 설계기술특허논문클러스터링

전문가추천

소자기술

GaN on SiSiC 에피소재기반 전력반도체특허논문클러스터링

전문가추천

GaN기반전력반도체특허논문클러스터링

전문가추천

수직형 GaN 전력반도체소자 특허논문클러스터링

전력반도체소자제조공정기술 특허논문클러스터링

반도체소자 기판성장기술 특허논문클러스터링

모듈패키징기술

전력반도체모듈제조공정기술특허논문클러스터링

전문가추천

모듈 이중반도체집적 기술특허논문클러스터링

전문가추천

전력반도체소자회로 기술특허논문클러스터링

전문가추천

화합물반도체제작기술 특허논문클러스터링

수평형 GaN 전력반도체소자 특허논문클러스터링

[ 전력반도체소자분야요소기술도출 ]

전력반도체소자

135

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

회로설계기술

저전압아날로그회로 설계

전력반도체의 저전압 기본 공정중 하나로서

전류-전압 스위칭 특성의 변동이 큰 아날로그 회로

설계기술

전력변환회로 설계

전력반도체의 핵심 특성인 에너지 고효율

개선특성에 맞게 소자 동작 시 전력변환 손실이

적도록만들어주는회로설계 기술

소자기술

GaN on SiSiC 에피소재기반

전력반도체

WBG 소자로서 SiC GaN 이외에 ZnO CuI 등

소자제작 공정조건확보및최적화기술필요

수직형 GaN 전력반도체소자수직형 GaN 전력반도체소자 제작 공정조건 확보 및

최적화기술필요

수평형 GaN 전력반도체소자수평형 GaN 전력반도체소자 제작 공정조건 확보 및

최적화기술필요

GaN 기반전력반도체GaN 기반 소자 제작 공정조건확보 및 최적화기술

필요

모듈패키징

기술모듈 이중반도체집적기술

전력반도체 모듈의 신뢰성을 높이고 안정적 동작을

위해구동 및 보호용 IC 내장기술필요

[ 전력반도체소자분야핵심요소기술 ]

기술개발테마 현황분석

136

나 전력반도체소자기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

전력반도체소자

137

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

회로설계

저전압아날로그회로

설계

SNR

(fin=1kHz)80dB 90dB 100dB 100dB

전력변환회로 설계 스위칭손실

저감20저감 30저감 60저감

전력변환시스템

설계및제어

기술확보

에피소재

기술

GaN on SiSiC

에피소재기반

전력반도체

온저항

RDS(on)

(VB=1200V)

50mΩ 35mΩ 20mΩ gt20mΩ

GaN 기반전력

반도체결함밀도개선 1eacm2 05eacm2 01eacm2 결함밀도개선

소자와

모듈

패키징

기술

수직형 GaN

전력반도체소자

고온신뢰성

검증

(Tjmax)

150 200 250고온신뢰성

향상

모듈 이중반도체

집적

전력모듈

사이즈225 kVA 250 kVA 275 kVA 275 kVA

수평형 GaN

전력반도체소자스위칭속도

fSW ge

200kHz

fSW ge

300kHz

fSW ge

400kHzfSW ge 400kHz

[ 전력반도체소자분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

고주파반도체

고주파반도체

정의및 범위

고주파 반도체란 통상 이동통신 무선랜 유선통신 레이다 및 각종 IoT 네트워크 통신에 사용되며수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역 신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파

소자 중 반도체공정을이용하여제작된반도체를의미

정부지원정책

산업통상자원부는 2025년까지 시스템반도체 산업 시장 점유율을 10까지 높이기 위해 민관합동으로 4645억원을 투입하기로 함 시스템 반도체 3대 유망 기술인 저전력 초경량 초고속

반도체기술 확보에 2645억원을투자하고관련전문 인력도 4년간 2880명이상을양성함

과학기술정보통신부와 산업통상자원부는 2조5000억원 규모의 범부처 반도체 연구 RampD 국책 과제를기획하고있음 (2017)

5G 자율주행자동차 사물인터넷 등 4차 산업혁명 유관 산업은 과거 휴대폰 산업 이상으로 국내팹리스 반도체 설계업계에는 기회의 시장임을 감안하면 글로벌 경쟁에서 밀리며 고사 위기의 형편에

놓인 국내고주파반도체업계를위해 과감한정책 지원이필요함

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경) RF 설계전문기업

bull(기술)우수한 IT 인프라

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업지원정책미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)대규모시장의확대

bull(기술)기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은관심

bull(환경)높아지는진입장벽및경쟁

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

다가올 초연결 시대의 핵심인 사물인터넷 고주파 통신 반도체 분야에서 Final Survivor가 되기위해 창의적 기술개발과 철저한 시장 분석에 기초한 대응이 필요하며 정부의 과감한 투자 지원

필요

핵심요소기술로드맵

고주파반도체

143

1 개요

가 정의및 필요성

이동통신 무선랜 고속 유선 통신과 같은 통신 시장의 성장은 고속 고성능의 통신 시스템의

발전을이끌었고 다가올 5G 시대에는 4차 산업혁명의핵심통신인프라인 IoT (Internet of

Things)를 위해 초연결 네트워크 통신 시스템을 요구하고 있음 또한 최근 자율주행자동차

드론 등의 등장으로 초고주파 대역의 레이다 반도체 분야도 급성장 하고 있음 이러한 통신

및 레이다 시스템을 구현하기 위해서 필수적인 기술이 고주파 반도체 기술임 통신 및

레이다 기술의 핵심인 고주파 반도체는 통상 수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역

신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에 사용되는 고주파 소자 중 반도체 공정을 이용하여

제작된반도체로정의됨

무선 통신용 (이동통신 무선랜 등) 초고주파 반도체는 능동 소자와 수동 소자를 사용해 하나의반도체 칩 위에 RF (Radio Frequency) 회로를 구현한 것으로 증폭기 (Amplifier) 송신기

(Transmitter) 수신기 (Receiver) 주파수 합성기 (Frequency Synthesizer) 등의 회로들이

집적되어신호를송수신함

레이다용 초고주파 반도체 역시 각종 능동수동 소자를 사용해 하나의 반도체 칩 위에 RF 회로를구현한 것으로 증폭기 레이다 신호 발생기 (Signal Generator) 수신기 등의 회로들이 집적되어

신호를송수신함

[ 초고주파반도체집적회로 ]

초고주파 반도체는 일반적으로 대량 생산이 용이하고 저가격고신뢰성 제품으로 여러 가지 소요부품들을 하나의 작은 칩 내에 구현할 수 있음 반도체 소자로는 주포 화합물 (GaAs) 반도체와

실리콘 (Si) 반도체가 사용되는데 무선 통신 송수신기의 전단 (Front-End)은 고출력이 요구되는

부분은 주로 화합물 반도체를 이용하여 단독 칩으로 제작되나 최근 그 외 대부분의 부분들은

집적도를높이는데유리한실리콘반도체를사용함

기술개발테마 현황분석

144

이동통신을 무선 통신의 기술 발전 단계로 구분할 때 1G는 음성 통화가 가능했던 아날로그

이동통신 2G는 음성통화 문자 이메일 전송 등이 가능했던 디지털 이동통신 3G는

스마트폰 4G는 LTE LTE-A 5G는 초광대역 및 초연결의 차세대 무선 통신 기술로

구분되며 해를 거듭할수록 새로운 기술을 이용한 서비스가 제공되고 있음 이처럼 무선 통신

시장이 활성화 되면서 무선 통신 시스템이 생활의 필수품으로 대중화 되었으며 사용자가

급속히 늘었음 따라서 사용자의 증가와 다양한 멀티미디어 서비스의 증가로 인한 대량의

통신 용량을 수용하기 위해 사용 주파수 및 대역폭이 점차 높아짐 이와 같은 무선 통신

시스템의 활성화와 고성능 통신 시스템의 요구는 초고속 고주파 반도체 소자의 필요성을

점점더부각시키고있음

국제전기통신연합(ITU)이 내린 정의에 따르면 5G는 최대 다운로드 속도가 20Gbps 최저 다운로드속도는 100Mbps인 이동통신 기술임 또한 1km2 반경 안의 100만개 기기에 사물인터넷(IoT)

서비스를제공할수 있고 시속 500km고속 열차에서도자유로운통신이가능해야함

4G에서 응답 속도는 10~50ms초임 5G에서는 이 응답 속도가 약 10배 더 빨라짐 이 덕분에많은 양의 데이터를 중앙 서버와 끊김 없이 주고받아야 하는 자율주행차 사물인터넷 분야에서

5G가 활발하게도입될것으로전망됨

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의광대역폭을 이용해데이터를고속으로전송할수 있어야함

에릭슨 모빌리티 리포트에 따르면 북미 지역에서는 2022년까지 전체 모바일 가입건수의 25가5G에 가입할것으로예측함 아시아태평양지역은 2022년까지 전체 모바일가입의 10가 5G에

가입할것으로예측하여두 번째로빠르게성장할지역으로꼽음

[ 지역별모바일브로드밴드현황-출처에릭슨모빌리티리포트 ]

고주파반도체

145

최근 수년 동안 최첨단 IT기술이 접목된 자율주행차의 기술 개발에 대한 관심이 고조되고

있는 가운데 최첨단 IT 기술이 접목된 핵심부품에 대한 요구가 더욱 커지고 있음

자율주행차를 구현하기 위해서는 여러 가지 최첨단 부품과 통신 기술이 필요한데 그 중

ADAS (Advanced Driver Assistance System 첨단 운전자 지원 시스템)의 대표적 핵심

부품인레이다의소형화와저가격화가관건이됨

차량용 레이다 시장은 연간 23의 성장률을 보이며 2020년 4200만대 180억 달러의 시장규모를차지할것으로전망

자율주행차의 경우차량당 최소 6대 이상의 레이더가 들어가물체 감지 자유 공간 인식 자차 위치파악 등에 사용될 예정으로 이들 시스템이 합쳐지면 360도 올 어라운드 뷰 기능을 제공할 수 있어

교차로지원이나주차지원 같은 새로운기능도가능할것으로전망

차량용레이다의할당주파수대역은 24GHz (200MHz) 77GHz (1GHz) 79GHz (4GHz) 등이며이중 24GHz는 저가형 레이더로 79GHz는 자율주행차 보급에 따라 시장이 늘어날 전망임

레이더용 RF 반도체는 초고주파 아날로그 회로 설계 기술이 필요하며 특히 장거리용 RF 반도체는

화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 인수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

[ 자율주행자동차의레이다 ]

자율주행자동차 레이다의 약어- CTA(Cross Traffic Alert) 교차 차량 경고 장치 LCA(LaneChange Assistance) 차선 변경 보조 장치 BSD(Blind-spot detection) 사각지대 감시장치

FCW(Forward Collision Warning) 전방 충돌 경고 장치 CM(Collision Mitigation)

충돌저감장치 ACC(Adaptive Cruise Control) 적응형 순항 제어 장치 EB(Emergency Braking)

긴급 제동 장치

기술개발테마 현황분석

146

IoT 시대에 접어들어 2022년에는 29 billion의 기기들이 통신을 통해 연결될 것으로

예측되며특히Wide-area IoT 는 연평균 30의성장세를나타냄

고성장이 예상되는 IoT는 크게 반도체 모듈 및 단말 플랫폼 네트워크 등 4가지 기술적구성요소로 나룰 수 있음 반도체 부분은 온도 빛 움직임 위치 등을 감지하는 센서 데이터

송수신을위한유무선통신 칩 그리고데이터를처리하는프로세서와메모리등을 포함

초기 LPWA (Low Power Wide Area) 기술은 Sigfox LoRa와 같이 비면허 대역의 독자 기술로시작하여 면허 대역의 MTC 디바이스를 위한 LTE-M이 제공되고 이어서 2016년 LTE를 LPWA

응용에 최적화한 NB-IoT 규격을 통해 면허 대역에서도 LPWA 네트워크 서비스를 제공할 수 있게

되었음 최근 Sub-GHz의 비면허대역을이용하는무선랜표준인 80211ahaf도 등장함

고주파 반도체는 기지국과 이동 단말 간의 통신을 이용하는 이동통신 위성체와 기지국 또는

위성체와 이동 단말간의 통신을 이용하는 위성통신 전화국과 전화국 방송국과 중계국 등

고정된 지역 간의 통신 선로를 이용하는 국간 통신 PC와 PC PC와 컴퓨터 주변기기

무선랜 AP와 스마트폰 및 PC 등을 연결하는 무선 랜 등의 무선 통신 뿐만 아니라 케이블

TV 망을 이용하는 유선통신 광케이블을 이용하는 광통신 등 광범위하게 사용되는 핵심

부품임

고주파반도체

147

나 범위및 분류

고주파 반도체 기술은 소자의 사용 주파수를 높이기 위해 소자의 구조를 개발하고 기판

재질을 바꾸어 고주파에서의 특성을 향상시키기 위한 연구와 고주파에서 출력 전력을

증대시키려는 연구로부터 시작되었음 무선 통신 시스템이 점차 일반화 되어감에 따라

단말기의 소형화에 대한 요구가 증대되었고 이에 따라 고주파 반도체 소자의 집적화를 통한

소형화 연구가 시작되었음 사용자 수가 증가함에 따라 한정된 사용 주파수 대역에서 많은

데이터를 송수신하기 위해 디지털 변조 방식이 채택되기 시작하였고 따라서 반도체 소자의

선형성이중요하게되었으며 최근에는고용량데이터의송수신에따른무선통신송수신기의

복잡도 및 집적 면적 증가로 저가격화가 가장 큰 기술적 이슈임 이러한 고주파 반도체

기술을여러형태로분류함으로써전체적인기술의범위와내용을파악하는것이필요하므로

집적 기술에 따른 관점 기능에 따른 관점 용도에 따른 관점 목적에 따른 관점 기술

계층에따른관점으로분류하여살펴볼수있음

(1) 집적기술에따른관점

고주파 반도체 소자의 집적 정도에 따라 개별소자 HMIC (Hybrid Microwave IC) MMIC

(Monolithic Microwave Integrated Circuit)로 분류할 수 있음 1980년대 이전에는

마이크로파 회로는 대부분 HMIC가 주류를 이루었으나 1980년대 이후에는 초고주파 반도체

기술의 급속한 발전에 힘입어 고주파 반도체 소자들은 점차로 능동소자와 수동소자를 하나의

반도체 기판 위에 일괄 공정으로 제작하는 고주파 집적회로인 MMIC화 되기 시작함 응용

분야에 따라 차이가 있지만 근래에는 MMIC에 적합한 CMOS 공정 기술을 이용하여 디지털

처리부와 고주파 신호 처리부를 한 칩에 집적함으로써 저가격 및 고성능의 반도체 시스템을

구현하고자하는것이흐름임

HMIC- 일반적인 Hybrid 회로에서는 수동소자는 유전체 기판 위에서 구현되고 능동 소자는 반도체 상에

제작되어 표면 실장이나 와이어 본딩 등의 방법을 통하여 수동 소자와 연결하여 집적회로를

구성하는방법

MMIC- MMIC는 화합물 반도체 또는 실리콘 반도체의 응용 부품으로 이동통신 무선랜 통신 유선통신 및

레이다 시장이 급격히 확대되면서 고주파 특성이 우수하고 선형성이 우수한 송수신단의 여러

능동소자 (트랜지스터) 및 수동소자 (저항 캐패시터 인덕터) 들을 단일 칩으로 집적이 가능하게 한

정보통신용부품임

기술개발테마 현황분석

148

(2) 기능에따른관점

고주파 반도체 소자의 기능에 따른 분류를 아래의 표와 같이 살펴볼 수 있음 단위 소자로는

능동 소자와 수동소자로 분류가 되며 이의 응용회로는 증폭기 발진기 혼합기 등등으로

분류가 됨 이들의 복합 운용 분류는 무선통신 송수신기의 예를 들면 BB (Baseband) 신호를

송신 안테나로 전송하는 송신기 RF (Radio Frequency) 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를

낮은 주파수로 변환하며 필요한 신호를 골라내어 BB 프로세서로 전달해주는 수신기 RF

신호를송수신하는데있어서캐리어신호를생성해주는주파수합성기등등으로분류가됨

단위소자능동소자 bullMOSFET BiCMOS BJT HBT MESFET HEMT

수동소자 bull저항인덕터 캐패시터 다이오드등

응용회로

증폭기 bull저잡음증폭기전력증폭기일반증폭기

발진기 bull전압제어발진기

혼합기 bull주파수상향변환기주파수하향변환기

스위치 bullTDD스위치

위상천이기 bull위상배열용 Phase Shifter

바이어스회로 bullBGR (Bandgap Reference)

주파수분배체배기 bullPrescaler Frequency Divider FrequencyMultiplier

복합응용

필터 bull저역 대역 고역통과필터등

디지털회로 bullLogic Memory

송신기수신기 bullRF transmitter RF receiver

주파수합성기 bullPLL DDFS ADPLL등

[ 기능에따른 분류 ]

(3) 용도에따른관점

사용 시스템에 따라 목적을 이루기 위해 적용할 수 있는 기술이 달라짐 고주파 반도체는

통신용 시스템에 가장 많이 사용되고 있으나 레이다 및 각종 센서 등 비 통신용으로도 응용

분야도 급성장하고 있음 무선 통신은 이동 통신 위성통신 무선랜 등으로 나눌 수 있고

유선통신은케이블통신과광통신으로나눌수 있음

고주파반도체

149

무선통신용

휴대이동통신 bull1G 2G 3G 4G 5G

위성통신 bullGPS S-DMB

무선랜통신 bull80211abgnacaxadayafah

방송이동통신 bullT-DMB

PAN 통신 bullBluetooth UWB Zigbee RFID

THz 통신 bull초근거리통신

유선통신용케이블통신 bull고속광케이블

광통신 bull고속광통신

레이다자동차레이다 bullLRR SRR

각종탐지 레이다 bull드론등소형이동체탐지

기타

고주파가열기 bull고주파열선

각종무선센서 bullImaging센서 (THz) 각종측위센서

[ 용도에따른 분류 ]

(4) 목적에따른관점

특정 소자나 특정 기능에 적용된 기술을 이용하여 이루고자 하는 목적을 기준으로 기술을

분류하는 것이 필요함 시스템 요구 사항을 만족시키려는 것이 고주파 반도체 부품 기술의

목적이며저가격화 소형화 고집적화 저전압화 특성향상 안정화등이있음

저가격화 소형화 고집적화 저전압화

특성향상 bull저잡음선형성저소비전력고출력이득특성

안정화bull전원전압 변동에 대한 안정화 부하 변동에 대한 안정화 온도 변화에 대한 안정화 재현성

수율향상 ESD protection

[ 기술 목적에따른 분류 ]

기술개발테마 현황분석

150

(5) 기술계층에따른관점

고주파 반도체 기술은 제작에 필요한 공정기술 단위 소자의 특성을 향상시키기 위한 소자

구조 기술 소자를 회로 설계에 이용하기 위해 필요한 모델링 기술 회로의 기능을 수행하게

하기위한회로설계기술및제작된소자의패키지기술로분류할수 있음

고주파

반도체

bull반도체제작에필요한공정기술

bull단위소자의특성을향상시키기위한소자구조기술

bull소자를회로설계에이용하기위해필요한모델링기술

bull회로의기능을수행하기위한회로설계기술

bull제작된소자및회로의패키지기술

[ 기술 계층에따른 분류 ]

고주파반도체

151

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

고주파 반도체 산업은 첨단 ICT 수요에 연동된 고효율 고성장 고부가가치의 미래 유망

산업으로 고도의 설계 및 제작 기술이 복합적으로 요구되며 전자공학 기계 화학 물리 등의

다양한과학기술이융합된산업의성격을가짐

고주파 반도체 산업은 대부분이 고도의 설계 기술이 필요한 산업으로 높은 초기 투자비용 수준높은 기술력과 고급 인력 필요 긴 개발 기간 등 영세 기업의 독립적인 창업으로 제품을 출시하는

것이최근들어 더욱 많은어려움이있음

고주파 반도체 산업은 분야별 세계 소수 기업이 지배하는 특성이 있어 치열한 경쟁에서 우위를차지하기위해서는끊임없는기술개발 적기선행 투자 시장 예측 등이필수적임

고주파 반도체 산업은 반도체 제조를 위한 소재산업 소재를 이용하여 고유 기능이 구현된

소자 및 제작 공정 산업 이를 위한 장비 산업 여러 개의 능수동 소자를 사용하여 설계한

집적회로설계산업및이를이용한시스템형산업을포함하는융복합산업영역임

고주파 반도체 산업은 소재 제작공정 칩 패키지 시스템의 단계를 거쳐 대부분의 산업에 활용되고있으며 IoT 시대의도래에따라 산업적활용도는대폭증가할전망

인간과 기기 및 기기와 기기 간 상호작용 심화에 따라 모든 기기가 연결되고 있으며 이에 따라초고주파반도체의기능도대형화middot다변화middot복잡화되고 있음

이동통신 무선랜 사물인터넷 자동차용 초고주파 반도체 및 시스템의 개발과 국산화를 통해 세계시장에서안정적으로발전할수 있는 전략수립이필요함

반도체 산업의 핵심 경쟁력은 1기술 및 원가 경쟁력 2시장 대응 능력 (고객확보 제품포트폴리오) 3 설비 투자 능력 등임 최근 고주파 반도체 응용 분야가 점차 다양화 융복합화

되고있어 이에 대한발빠른 시장 대응능력이필요함

고주파 반도체는 대부분 전자 제품의 기능을 다양화 첨단화 그리고 네트웍화 시키는 핵심 요소로인간간 기기간 그리고인간과기기간의원활한인터페이스를위해반드시필요한부품

이동통신 무선랜 유선통신 사물인터넷 통신 및 레이다 등은 글로벌 규격화로 인해 대량 칩 제품생산이 가능해 글로벌 전문기업 육성에 적합하며 주로 대기업인 수요기업과의 상생 협력이 중요한

분야

기반산업 융합기술 첨단 지식산업의 특성으로 양질의 일자리 창출 등 창조경제 생태계 조성에적합한업종

기술개발테마 현황분석

152

고주파 반도체란 통상 이동통신 무선랜 유선통신 레이다 및 각종 IoT 네트웍 통신에

사용되며 수백 또는 GHz 대 이상의 고주파수 대역 신호를 처리할 수 있는 고주파 시스템에

사용되는고주파소자중 반도체공정을이용하여제작된반도체를의미

대용량의 데이터 송수신이 필요한 최근의 고성능 무선 통신 시스템은 Multi-Band MIMO(Multiple Input Multiple Output) CA (Carrier Aggregation)등의 기술로 복잡도 및 크기가

크게 증가하여점점진입장벽이높아지고있으며이는 중소팹리스업체에게도부담요인이됨

2G3G4G 이동 통신이 3GHz 미만의 주파수 대역을 사용해온 점에 비해 앞으로의 5G는 수십GHz이상의 대역에서 수백 MHz 이상의 대역폭을 사용하게 됨에 따라 기술의 난이도가 점차

높아지고있음

IoT로 인한 각종 센서 와의 결합으로 저용량의 데이터 송수신이 가능한 다양한 초고주파 반도체통신칩은 디지털프로세서및신호처리기와 SoC (System on Chip) 형태로발전하고있음

세계 초고주파 반도체 시장은 IoT 시대의 도래로 필요한 초고주파 반도체 칩의 사용이

급증하고 통신 등의 시스템 첨단화 추세에 따라 시장이 급성장하고 있으나 국내 산업의

경쟁력은선진국대비매우취약한상황

전 세계 반도체 시장규모는 모바일 환경의 확산과 스마트폰 태블릿 PC 스마트가전 자동차 항공우주산업등 수요처의다변화및 고도화에힘입어지속적으로확대되고있는추세임

최근 스마트폰의 등장으로 소프트웨어의 비중이 증가하고 반도체 공정의 미세화로 원가가상승하면서 중소 팹리스 업체는 대기업에 비해 시장 입지가 좁아졌고 중견급 기업은 시장 포화 및

대기업의시장잠식으로더딘성장세를보임

IoT로 인한 초연결 시대의 진입으로 고주파 반도체가 대부분 기기의 핵심부품으로 대두되어 고주파반도체산업의경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수 요소

우리나라의 경우 비메모리 분야 중 하나인 고주파 반도체의 핵심요소기술 수준이 선진국 대비 매우낮은 수준임

대표적비메모리분야인 고주파 반도체의경우 선진국과의기술 격차가 크고 설계전문 중소

업체의 비중 및 규모도 매우 낮으며 시장 점유율도 낮아 국내에서 해외 제품에 대한 의존도

높음

중소기업들이 고주파 반도체 기술 개발에 대한 투자는 최근의 높아지는 진입 장벽과 설계 난이도의증가로 상용 기술 개발 진행이 점점 더 어려워 정부 정책 과제를 통하여 개발 환경 여건 조성이

절실히필요함

고주파 반도체 기술 산업은 대형화middot다변화middot복잡화됨에 따라 국내 중소기업의 시장 대응이 느린측면과 함께 고가의 제품이라도 품질의 신뢰도가 높고 시장에서 검증된 측면에서 선진국 제품을

구매하고자하는경향이강함

고성능 제품은 해외 수입 의존도가 높으므로 세계 최고 수준의 제품 국산화와 원천 기술의 확보를통해다양한분야에파급력을높여야하며 이를통해 품질 경쟁력확보 및 수출경쟁력확보시급함

고주파반도체

153

[ 고주파반도체적용분야 ]

(2) 산업의구조

후방산업은 고주파 반도체에 사용되는 주요 핵심요소기술인 소재재료 기술 제작 공정 기술

제작 공정 및 테스트를 위한 장비 기술 고주파 반도체 설계를 위한 집적회로 기술 IoT

시대를맞아날로비중이높아지고있는 SoC 기술등이있음 고주파 반도체는 다양한 기능을 처리하기 위한 다품종의 제품을 생산하는 산업으로 대규모의 시설투자 없이 기술 아이디어와 설계 인프라만 있으면 진입할 수 있는 팹리스 산업의 특성과 그 반대

개념으로설계디자인을위탁받아생산하는파운드리산업의특성을가진산업 구조를가지고있음

향후 고주파 반도체를 포함한 시스템 반도체는 팹리스 산업과 파운드리 제조전문 산업을 중심으로성장할것으로예측됨

반도체의 회로 선폭 미세화가 난관에 부닥치면서 무어 이론이 사실상 폐기가 되어가고 있는시점에서기존의후공정업체는물론장비 재료등후방 산업의격변이예고됨

국내 고주파 반도체 업계는 전방 산업에 비해 고주파 반도체를 위한 후방 산업 육성이 제대로 되어있지않음

국내집적회로및 SoC를 위한 팹리스기업들은영세해외국 기업과규모 경쟁에서밀림

[ 고주파반도체후방산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

154

전방산업으로서 고주파 반도체 분야는 이동통신 무선랜 위성통신 사물인터넷 (IoT) 통신

유선통신 자동차레이다등의분야로구성

휴대용 이동 통신 분야는 1G2G3G4G를 거쳐 5G를 위해 기술 개발이 이루어지고 있으며 큰시장을 형성하고 있는 분야임 4G를 통해 Multi-band MIMO CA 등의 기술이 상용화 되었으며

5G들어서는mmWave대역에서초광대역의통신기술이상용화될 예정임

기존의 근거리 무선랜은 245GHz 비면허 대역으로 근거리에서 초고속 무선 인터넷 서비스를제공함 무선랜은 현재 근거리에서는 광대역 대역폭을 사용하여 수 Gbps급 이상의 서비스를

지향하고 있으며 광역 무선랜 서비스에서는 Sub 1GHz의 비면허 대역을 사용하여 사물통신 서비스

및광역 무선 인터넷서비스를지향하고있음

자동차 레이더 부품 기술의 대표적인 활용 예인 차량 안전 시스템이란 지능형 교통시스템을구현하기 위한 필수 기술로 열악한 기상조건 또는 운전자의 부주의로 인해 발생 가능한 사고를

미연에 방지할 목적으로 개발된 시스템을 의미함 특히 77GHz 주파수를 이용한 자동차 레이더

시스템은가장핵심임

IoT 센서는 자동차 스마트폰 가전기기 스마트홈 이산화탄소 배출량을 제어하는 공장에는 물론포도밭의 토양 조건을 모니터링하기 위해 땅속에까지 설치됨 이러한 센서를 위한 무선 센서

네트워크에 관한 연구는 1980년대에 시작되었고 산업 및 연구적 측면에서 관심이 높아진 것은

대략 2001년부터임 이는 단일 칩 즉 고주파 반도체와 프로세서들이 SoC로 통합되면서 비싸지

않으면서출력이낮은소형 부품의보급화때문임

고주파 반도체 산업은 소자 회로설계 SoC등의 기술력이 완성품의 기능과 성능을 결정하고

타 산업에 적용되어 기술들 간 융합의 매개체 역할을 함으로써 기존 제품의 성능과 서비스를

첨단화하고부가가치를창출

최신스마트폰에는광대역고성능이동 통신칩 GPS 통신칩 방송 수신칩 무선랜칩등이 내장되어있으며 앞으로 초연결을 위한 IoT용 통신 기능의 칩이 대부분의 가전 기기 자동차 드론 등에도

탑재될것으로예측됨

후방산업 고주파반도체분야 전방산업

반도체소재 반도체제작공정

반도체장비 반도체설계

광대역고성능통신칩 레이다

칩 협대역저전력센서통신칩

등

스마트폰등이동통신산업

스마트폰 AP등무선랜통신산업

위성통신산업

자동차레이다산업

스마트홈 스마트공장 스마트그리드등

IoT 통신 산업

[ 고주파반도체분야산업구조 ]

고주파반도체

155

나 시장환경분석

(1) 세계시장

이동통신 무선랜 고속 유선 통신과 같은 통신 시장의 성장은 고속 고성능의 통신 시스템의

발전을 이끌었고 다가올 5G 시대에는 4차 산업혁명의핵심 통신 인프라인 IoT (Internet of

Things)를 위해 초연결 네트워크 통신 시스템을 요구하고 있음 최근의 가상현실 증강현실

홀로그램 사물인터넷 자율주행자동차 인공지능 로봇 등으로의 연구 개발은 고주파 대역의

무선통신용반도체분야시장을더욱더급성장시킬것으로예상됨

[ 5G 기반 융합 서비스 ]

4차 산업혁명의 핵심인 IoT 시대에 접어들어 모든 기기가 통신으로 연결된다고 할 때 반도체

수요처인 전자기기의 성장 전망에서 자동차 전장시스템 시장이 가장 높은 연평균

(2015~2020) 성장률 (49)를 보이고있음

2020년까지 자동차의 안전 및 편의 시스템 자동긴급제동 차선이탈사각탐지 시스템 및 백업카메라 등이 가장 많은 반도체를 채택할 것이며 반도체 품목은 아날로그 IC MCU 및 센서 등의

제품이큰 시장을형성할것임

기술개발테마 현황분석

156

출처 IC insights 2015

[ 세계 전자기기의성장전망 ]

의료산업용 전자시스템은 웨어러블기기 가정건강 진단 등의 분야이며 2020년까지 성장률

43를전망하고 아날로그 IC가 주류를이룰것으로예상됨

통신은 컴퓨터 IC 시장을 추월하여 성장할 것이며 PC (데스크톱 노트북 태블릿)에 대한

수요가 둔화되면서 컴퓨터 시스템 시장은 2020년까지 가장 저조한 성장을 보일 것으로

예상됨

한편 스마트폰의 보급 확대로 태블릿 PC 데스트톱 PC 노트북 PC의 출하량이 급감하면서

2017년부터휴대폰 IC 판매가 PC용 IC를 추월하기시작할것임

2017년 휴대폰용 IC 매출은 전년대비 16 증가한 844억 달러를 예측하고 있는 반면 PC는 9증가한 801억달러로전망

출처 IC insights 2015

[ 휴대폰용 IC 시장이 PC용 IC를 능가하기시작 ]

고주파반도체

157

2020년에 상용화가 되는 5세대 이동통신을 포함하여 2022년에는 스마트폰 가입 수가 68

billion 이될것으로예측됨

[ 기술별스마트폰가입수 ]

IoT 시대에 접어들어 2022년에는 29 billion의 기기들이 통신을 통해 연결될 것으로

예측되며특히Wide-area IoT 는 연평균 30의성장세를나타냄

고성장이 예상되는 IoT는 크게 반도체 모듈 및 단말 플랫폼 네트워크 등 4가지 기술적구성요소로 나룰 수 있음 반도체 부분은 온도 빛 움직임 위치 등을 감지하는 센서 데이터

송수신을위한유무선통신 칩 그리고데이터를처리하는프로세서와메모리등을 포함

출처 에릭슨모빌리티리포트 2016

[ IoT로 연결되는기기수]

기술개발테마 현황분석

158

사물인터넷 (IoT)의 핵심 통신 기술인 LPWA의 대표 기술은 표준 기술인 LTE-M NB-IoT와 비표준기술인 LoRa SigFox 등이있음

구분 LTE-M NB-IoT SigFox LoRa

커버리지 ~11km ~15km ~12km ~10km

주파수대역면허대역

(LTE 주파수)

면허대역

(LTE 주파수)

비면허대역

(RFID-USN대역)

비면허대역

(RFID-USN대역)

통신속도 ~10Mbps ~100Kbps ~100bps 10kbps

로밍 가능 가능 불가능 불가능

표준화 3GPP Rel8 3GPP Rel13 비표준 비표준

배터리수명 ~10년 ~10년 ~10년 ~10년

[ LPWAN의 기술비교 ]

자동차는 차량 자체의 성능향상 편안함 편리함 안전함을 지키기 위해 전자시스템을 더욱

강화하고 있음 이에 많은 새로운 IC 시스템이 개발되고 채택되어 2017년 자동차 IC시장은

전년대비 22증가한 280억달어를기록할것으로예상됨

[ 자동차용 IC 시장 ]

마이크로 컨트롤러 (MCU) 아날로그 IC DRAM 낸드플래시 로직 IC등이 자동차 IC를 구성하고있으며 이들이꾸준한성장을이끌어가고 있음

2020년까지 첨단 운전자 지원 시스템 (ADAS)이 자동차용 IC의 가장 큰 수요처가 될 것으로기대하고 있음 다양한 ADAS 시스템이 자동차 및 운전자의 도로를 안전하게 유도할 것이며 향후

10년 이내에자율자동차의필수제품이될 것임

전자기기에서 반도체의 비중을 살펴보면 2017년 전자기기의 평균 반도체 내장률은

281에달할것으로예측되며 이는매우높은비중임

전자기기 시장의 성장은 그다지 높지 않은데 반도체 시장은 고성장을 나타내고 있음 일반적으로전자기기 시장에 비해 반도체 시장의 연평균 성장률이 높게 나타나는데 이는 전자시스템에

사용되는반도체의가격상승또는채택률증가에기안함

고주파반도체

159

세계 IC칩 시장규모는 2016년 119억 달러로서 2017년부터는 큰 폭의 증가추세를 보여

2012년에는 151억 달러로성장할것으로전망하고있음

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 11916 12129 12820 13551 14323 15139 57

출처 참고자료를 바탕으로 추정함 Global Industry Analysts inc(20092) iSuppli 2007 2008 IDTechEx(2005

2006) Gartner(200712 20084)

[ IC칩 분야의세계 시장규모및 전망 ]

향후 반도체 산업은 대체로 IoT 성장 AI (인공지능) 반도체 개발 가속 신메모리 시대 진입

등의요인에의해크게성장할것으로예상됨

IoT 도입이 확대됨에 따라 반도체가 새로운 성장을 맞이할 것으로 전망됨 이는 IoT 도입을 통해인구증가 고령화 도시화 등 사회 문제를 해결하기 위해 각국이 정책을 적극적으로 폎쳐나가기

때문

기술개발테마 현황분석

160

(2) 국내시장

세계 이동통신 시장은 90년대 773억 달러(2G)에서 2000년대 5047억 달러(3G)

2010년대 1조 5500억 달러 (4G) 규모로 20배 성장함 국내 시장도 247억 달러 (2G)

2345억 달러 (3G) 3706억 달러 (4G) 규모로 꾸준히 성장함 5G 이동통신은 2020년

상용화 서비스가 개시되어 기존 3G 4G 시장을 점진적으로 대체할 것으로 예상되며

2026년 5G 시장은 이동통신전체 2조 3175억 달러의 50인 1조 1588억 달러 규모로

성장할 것으로 전망됨 국내의 경우 2020년 5G 상용화시 2026년 국내 이동통신 시장

635억 달러의 60인 381억 달러규모로성장할것으로기대됨

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 2265 2369 2463 2562 2664 2771 4

출처 참고자료를 바탕으로 추정함 반도체재료 데이터북 2008 파워디바이스 2009년 정보통신연구진흥원 2008

전자신문 iSuppli 2009 지식경제부 이차전지산업발전전략(200912) OIDA report(2006)의 Source amp

Detectir 부문의자료인용

[ 고주파반도체분야의국내시장규모및전망 ]

출처 한국전자통신연구원 2013

[ 세계국내 이동통신시장전망 ]

고주파반도체

161

반도체 전체 품목에서 한국은 세계 시장의 19를 점유하는 세계 2위의 반도체 국가임

그러나 세계 1위인 미국과의 격차가 크며 메모리에 치중된 산업 구조이기 때문에 고주파

반도체등 시스템반도체로의품목다변화가절실히필요함

출처 IC Insight 2017

[ 세계반도체시장의국별 시장점유율 ]

한국은 2013년에역사상처음으로일본을추월하며세계 2위반도체생산국가로부상했음 중국은 2단계로 조성하는 국가집적회로 산업 투자기금을 반도체 업체 인수합병에 활용하려 했으나미국이 기밀 유출을 이유로 막아서자 반도체 설계가 주력인 팹리스 육성에 1500억 ~ 200억

위안에이르는규모의 20 ~ 25를투자하기로함

한국은 20년 가까이 세계 반도체 시장의 70 이상을 차지하는 시스템 반도체 팹리스 반도체설계 산업 육성에 관심을 기울여 왔으나 2017년 현재 한국 팹리스 산업은 글로벌에서 존재감을

찾기어려움

자율주행자동차 사물인터넷 인공지능 등 4차 산업혁명 유관 산업은 과거 휴대폰 산업 이상으로국내 팹리스 반도체 설계업계에는 기회의 시장임을 감안하면 글로벌 경쟁에서 밀리며 고사 위기의

형편에놓은 업계를위해 과감한정책 지원이필요함

산업통상자원부는 2025년까지 시스템반도체 산업 시장 점유율을 10까지 높이기 위해 민관합동으로 4645억원을 투입하기로 함 시스템 반도체 3대 유망 기술인 저전력 초경량 초고속

반도체 기술 확보에 2645억원을 투자하고 관련 전문 인력도 4년간 2880명 이상을 양성하기로

함 (2017)

과학기술정보통신부와 산업통상자원부는 2조5000억원 규모의 범부처 반도체 연구 RampD 국책과제를 기획하고 있음 계획기간은 10년임 한국전자통신연구원 (ETRI) 한국과학기술연구원

(KIST) 전자부품연구원 (KETI) 한국표준과학연구원 (KRISS) 등 정부출연 연구기관의 반도체 분야

박사들과 국내 각 대학 교수 50여명이 새로운 국책 과제 기획 작업에 참여함 과학기술정통부와

산업부는 9월 공청회를 거친 뒤 기획재정부와 한국과학기술기획평가원 (KISTEP)에 예비타당성

조사를신청할계획임

- 기획될 반도체 국책과제는 크게 1 인공지능 분야 2 사물인터넷 분야 3 차세대 반도체 생산

관련 장비 재료 분야로 분류되어 원천기술 개발과 상용화 기술 개발 모두를 아우르며 원천기술은

과기정통부 상용화기술은산업부가각각관장하기로함

기술개발테마 현황분석

162

국내 수요기업은 일부 국내 팹리스 업체로부터 고주파 반도체를 조달하고 있으나 국내

제품의 포트폴리오 한계 신뢰성 고주파 반도체의 성능 문제 등으로 대부분 수요를

해외기업으로부터주로조달

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

국내 팹리스 집적회로 설계 업체 FCI 아이엔씨테크놀로지 라온텍 등은 2G3G4G 통신칩Mobile TV Digital TV 80211 abgn WiFi SoC 칩들을상용화했음

(3) 무역현황

고주파 반도체로 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 시스템 반도체 품목의

무역현황을 살펴보았으며 메모리반도체가 지속적으로 무역흑자를 기록함과 대조적으로

시스템반도체는 국내 Chip Maker의 국내 생산 반도체 부품의 채용여부에 크게 좌우되는

형태

고주파 반도체는 2012년 6700만 달러의 무역 흑자를 나타낸 반면 2016년은 오히려 무역 적자를나타낸바있으며 2017년 7월 현재까지는소폭흑자를기록중

2017년도 1~7월사이의증가세는파운드리물량의증가에힘입은바큼

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 212789 207811 186423 199615 205155 28

수입금액 145774 150511 166199 191699 208212 87

무역수지 67015 57300 20224 7946 -3057 -

무역특화지수 019 016 006 002 0007 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 고주파반도체관련 무역현황 ]

고주파반도체

163

다 기술환경분석

연구개발동향

고주파 반도체 기술은 크게 이동통신 무선랜 사물인터넷 통신 등 시스템의 요구사항에 따라발전하여왔음

모바일 IT 및 IoT 시대가 도래하면서 무엇보다도 광대역 및 다중 대역의 신호를 높은 주파수대역에서 처리해야하는 고성능 고주파 반도체와 함께 저전력의 소형 고주파 반도체가 동시에

요구됐으며 이후에는고주파반도체와디지털프로세서가하나로통합하는 SoC 형태로발전해옴

최근자동차 모바일 웨어러블 IoT 등에활용되는고주파반도체칩에대한관심이집중되어

있어국가적차원의지원과산업화가필요함

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의광대역폭을 이용해데이터를고속으로전송할수 있어야함

차량용레이다의할당주파수대역은 24GHz (200MHz) 77GHz (1GHz) 79GHz (4GHz) 등이며이중 24GHz는 저가형 레이더로 79GHz는 자율주행차 보급에 따라 시장이 늘어날 전망임

레이더용 RF 반도체는 초고주파 아날로그 회로 설계 기술이 필요하며 특히 장거리용 RF 반도체는

화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 이수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

광대역 무선랜 표준인 80211ad는 60GHz대역을 사용하는 것으로 2012년에 공개됨 그러나80211ad와 호환성을 가지는 80211ay는 속도를 몇 배 더 높이기 위해 개발된 것으로 채널

본딩 MIMI 기타 기능을 활용하면 속도가 200Gbps에 육박하고 도달 거리는 약 300미터 이상이

될 것이라고업계관계자들이밝힘

고주파 반도체를 위한 IoT의 네트워크 영역을 좀 더 자세히 살펴보면 크게 1 근거리 통신망 2저전력 장거리 통신기술 그리고 기존 셀룰러 네트워크등을 사용하는 방식으로 나눌 수 있으며

LPWA분야에서향후고성장이예상됨

[ IoT의 무선 Connectivity ]

기술개발테마 현황분석

164

광대역무선랜표준인 80211ah는 반경 1km 내외에서사물통신서비스를제공하는광역와이파이기술로1GHz이하비면허대역주파수및 TV유휴주파수대역을동시사용하는시스템으로시장확대전망됨

[ 광역 와이파이개념도 ]

고주파 반도체 기술은 사용 대역폭과 사용주파수에 따라 기술의 난이도가 달라지고 주요

설계 이슈로는 고집적화 저전력화 고안정화 다기능화 등임 최근 응용 시스템 주요 분야가

기술이 고도화되고 복잡화되어 다중대역처리 MIMO CA 초고주파 대역 설계 광대역폭

처리 빔포밍등집적회로의개발이점점어려워지고있음

[ 고주파반도체분야 기술개발 동향 ]

주요분야 집적회로주요이슈

이동통신4G5G

bull다중대역처리

bullMIMO (Multiple InputMultiple Output)

bull CA (Carrier Aggregation)

bull mmWave의초고주파대역설계

bull수백MHz이상의대역폭처리

bull빔포밍설계

무선랜통신

광대역무선랜

bull다중대역처리

bullMIMO (Multiple InputMultiple Output)

bull 수백MHz이상의대역폭처리

bull빔포밍설계

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

협대역무선랜bull소형화를통한저가격화

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

IoT 통신bull소형화를통한저가격화

bull디지털프로세서와의 SoC집적회로설계

레이다

자동차용레이다

bullmmWave의초고주파대역설계

bull안테나설계

bull빔포밍설계

일반탐지 레이다bullmmWave의초고주파대역설계

bull빔포밍설계

고주파반도체

165

3 기업 분석

가 주요기업비교

인텔 인피니언 아날로그 디바이스 아비아컴 브로드컴 텍사스 인스트루먼트 등 글로벌

기업들이 2G3G4G 및 5G 이동통신 무선랜통신 자동차 레이더 사물인터넷 통신 등의

시장을주도

[ 2016년 반도체업체별매출액및 시장점유율-출처 Thomson Reuters Gartner ]

순위 업체명 매출액 (백만 달러) 시장점유율 ()

1 인텔 59486 159

2 삼성전자 40143 118

3 퀄컴 23507 45

4 SK하이닉스 14267 42

5 브로드컴 13240 39

6 마이크론 12585 37

7 텍사스인스트루먼트 11776 35

8 도시바 10051 30

9 NXP 9498 27

10 미디어텍 8697 26

인텔은 2017년 초 5G 이동통신용 모뎀칩 (코드명 골드 리지)과 이 모뎀칩과 쌍으로 붙는무선주파수(RF)칩 (코드명 모뉴멘탈 서밋)을 공개함 발표한 고주파 반도체 칩은 6GHz 이하

주파수대역과 28GHz 고주파대역을동시 지원하는것이특징

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

차량용 레이더는 머지않아 차량에 6개 이상이 포함될 것으로 전망되며 레이더 시장은 2016년2580만개에서 2021년에는 9200만개로확대될전망

레이더 칩 시장 1위인 인피니언에 따르면 유럽 북미 아시아 지역의 대부분 주요 레이더 시스템업체들에게 솔루션을 제공하고 있는데 2016년 회계연도에만 1200만개 이상의 77GHz 레이더 칩

부품을판매했다고밝혔는데이것은인피니언이지난 6년간의판매량을합친것보다많은 것임

기술개발테마 현황분석

166

[ 레이다칩시장점유율 (2015) ]

ST 마이크로 일렉트로닉스의 최신 77GHz 레이더 칩의 하나의 칩개 3개의 77GHz 트랜스미터와4개의리시버를통합함으로써기존보다작아졌고시스템설계를간소화할수 있도록구축했다고함

세계 각국은 고주파 반도체의 경쟁력이 전 산업분야 경쟁력의 핵심요소임을 인식하여

집중지원중

고주파반도체

167

국내중소기업사례

텔레칩스는국내휴대전화제조사에디지털이동방송 수신반도체 공급 및 다양한스마트폰모델들에탑재될방송수신용반도체개발

티엘아이는 디지털 회로 설계 및 Mixed 제품개발과 아날로그 회로 설계 연구를 통해 제품에최적화된우수한성능의아날로그 IP 개발 성공

이엠따블유는근거리무선통신핵심소재 페라이트시트를 연구개발하여상용화 아모텍은 3차원 구조 시뮬레이션 및 등가 회로 해석을 통한 다양한 고주파 제품 및 다기능 제품을평가및설계

기가레인 RF connector RF test components RF Adapter 제조및공급 업체 라온텍은 디지털 아날로그 고주파(RF) 전문기업으로 DBM용 칩이 주력 사업 및 신사업으로 4년간마이크로디스플레이를개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)텔레칩스 114154 100889 229 66 10 351

티엘아이 121347 72365 -180 -29 1 186

(주)이엠따블유 97760 53682 151 81 9 110

아모텍 359272 266596 -45 107 6 39

기가레인 152639 70397 149 -137 -15 50

(주)라온텍 6642 7707 -109 -180 -14 472

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

168

나 주요기업기술개발동향

국내고주파반도체산업의경우국내외어려운환경속에서도기술개발에매진함

팹리스 반도체 업체 에프싸아이는 LTE 스몰셀 기지국용 무선주파수 트랜시버 칩 개발에 성공함(201611) 이 트랜시버 칩은 전력증폭기 (PA)를 포함한 통합 칩 형태로 700MHz부터

27GHz까지 모든 LTE 주파수 대역을 지원하며 칩 두 개를 활용하면 LTE-A의 주파수 집성 (CA)

기술까지지원됨

삼성은 차세대 5G 무선 통신에 핵심 역할을 할 통신칩 개발에 성공함 개발에 성공한 5G무선통신용 RFIC 칩은 28GHz 대역을지원함 (20172)

국내기업들도 77GHz 레이더센서칩 개발에나섬

LG이노텍은 77GHz 밀리미터파를 이용해 전방과 측후방의 차량 위치와 거리 속도를 측정해주는레이더 모듈을 개발했고 만도는 2015년 77GHz 고대역 주파수를 활용하는 중장거리 레이더 센서

제품 상용화에성공했으며현대모비스도 77GHz 레이더센서를개발 완료함

한국전자통신연구원은 IoT에서 꼭 필요한 저전력 장거리 무선통신이 가능한 협대역

사물인터넷 (NB-IoT) 기술을 개발하고이를 이용해 국제표준 기반 단말 시제품을 제작했다고

밝힘 (2017)

NB-IoT 단말 시험장비와 호환성 테스트 검증이 완료됨에 따라 칩 제작 전 단계를 성공적으로검증한 셈으로 앞으로 RF (무선통신) 칩 (파이칩스(주)에서 설계)과 모뎀 칩 센서까지 통합 SoC로

초소형화할계획임

한국전자통신연구원 창업 기업인 뉴라텍은 15km이상 장거리 통신이 가능한 국제 표준

기반의저전력와이파이(WiFi) 칩을개발글로벌시장에진출한다고밝힘

개발된 칩은 국제표준 (IEEE 80211ah)에 맞춘 장거리 저전력와이파이칩으로 세계에서처음으로개발하여 와이파이 얼라이언스의 상호 운영성 테스트를 마치고 최종 제품의 성능 검증 및 개선

작업을거쳐 2018년 6월상용 칩셋을발표할예정임

새로운 칩셋은 사물인터넷 (IoT) 서비스에 최적화된 기술도 고속의 데이터 전송 속도를 유지하면서통신 거리를 대폭 늘림 15Mbps의 전송 속도를 지원하면서 전송 가능 거리는 15km나 됨 이

기술의 핵심은 1GHz 미만의 비면허 주파수 대역을 사용한 것으로 기존 광대역 와이파이 주파수인

24~5GHz대역에비해 멀리까지신호전송이가능함

고주파반도체

169

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

고주파반도체응용분야

고주파 반도체의 응용분야 중 가장 큰 응용처의 하나는 이동통신으로 특히 스마트폰이 대부분의비중을차지함

- 스마트폰은 이동통신 칩셋 무선랜 칩셋 GPS 칩셋 이동 방송용 칩셋 등이 모두 탑재되어 현재

단일 품목으론 가장 많은 고주파 반도체 집적회로 칩셋을 내장하고 있음 앞으로는 사물인터넷

시대를맞아향후 사물인터넷을연결하기위한기능까지포함한스마트폰이출시될것임

자동차분야에서도고주파반도체의비중이더욱 커지고있음- 차량용 레이더는 머지않아 차량에 6개 이상이 포함될 것으로 전망되며 레이더 시장은 2016년

2580만개에서 2021년에는 9200만개로 확대될 전망 자율주행 자동차는 향후 고주파 반도체의

가장중요한응용처중의하나가될 전망

사물인터넷 (IoT) 통신에서는 향후 2022년까지 29 billion의 기기들이 네트웍에 연결될 것으로예상되면서근거리원거리저속저전력통신 SoC의성장은폭발적일것으로예상됨

고주파반도체의대용량화 다변화및복잡화

5G를 탑재하게 될 이동통신 고주파 반도체는 3G4G 등에 대한 Backward Compatibility를지원해야할 것으로 예상됨 그러므로 다중 대역 MIMO CA 등의 구조가 지원이 되어야 함으로

향후 5G 무선 통신 송수신이 추가되면 집적회로의 규모가 대용량화되면서 상당히 복잡한 구조를

갖게 되어고밀도집적화기술과동작 안정성이관건이될것으로전망됨

5G에서는 센티미터파 (3~30GHz) 밀리미터파 (30 ~ 300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의 광대역 폭을 이용해 데이터를 고속으로 전송할 수 있어야 함 이를 위해서 고주파

반도체 칩의 설계 및 제작을 위해서는 고난위도의 소자 모델링 뿐만 아니라 회로 설계부터

패키징까지고주파수모델링을통한통합 설계가기술적이슈가될 전망임

차량용 레이다의 할당 주파수 대역은 24GHz 77GHz 79GHz 등이며 특히 장거리용 RF 반도체는화합물 반도체 (SiGe) 기반으로 상용화 됨 이 때문에 77GHz용 RF IC를 제품화한 업체는

인피니언과 프리스케일을 이수한 NXP 반도체 정도임 후발 업체들은 CMOS 기반 레이더용 RF

반도체개발에열을 올리고있음

고주파 반도체를 위한 IoT의 네트워크 영역을 좀 더 자세히 살펴보면 크게 1 근거리 통신망 2저전력 장거리 통신기술 그리고 기존 셀룰러 네트워크등을 사용하는 방식으로 나눌 수 있으며

LPWA 분야에서향후고성장이예상됨

사물인터넷 (IoT)를 위한 통신 방식은 현재 LoRa LTE-M NB-IoT SigFox 등과 무선랜의80211ahaf등 여러 방식들이 존재하며 다변화 되고 있으며 이러한 시장에서 살아남기 위해서는

정확한 시장 분석을 통해 초저전력의 SoC 반도체 칩을 경쟁 우위로 제작하는 것이 관건이 될

것임

기술개발테마 현황분석

170

나 특허동향분석

분류 요소기술 설명

능동

소자

스위칭모드전력증폭기기술

짧은On시간과긴Off시간을갖는 펄스신호를사용하는

전력증폭기로서 D급 증폭기에해당하며 D급전력증폭기의장점은

전력을소모하는시간동안만 On상태로유지하여전체 효율을

높이는기술

고효율전력소자및 공정기술고전력고효율전력증폭기를개발하기위한전력소자 설계기술과

이를활용한반도체설계기술

고선형설계기술피드포워드방식과디지털전치왜곡선형화방식 Doherty LINC

EER 바이어스적응제어등 고선형성전력증폭기설계기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

출력전력 효율 선형성 열방출이며 특히소형화와신뢰성개선

등 휴대단말기의 PAM에적용되는모듈설계제작기술

저잡음수신기설계기술수신기에들어가는저잡음증폭기의최소잡음지수를얻도록

설계하는저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술피드포워드방식과디지털전치왜곡선형화방식 Doherty LINC

EER 바이어스적응제어등 고선형성전력증폭기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

30~300GHz인영역을밀리미터파주파수대역에서주로

화합물공정인 GaAs InP계를이용한 HEMT HBT소자공정기술을

이용한무선트랜시버설계제작기술

인체음향통신기술

인체를전송매질로하여음향신호를전송하는통신방식으로기존의

전기신호를통신하는방식에비해 손실이적고 초음파음향신호에

소리를전송할경우 나만의오디오신호를복원할수있는기술

Digital RF SoC 기술RF부품의교환없이 SW로 다양한RF를구현하기위한

기반기술로서 RF 기능을점차적으로디지털화시키는기술

MEMS 기반 IC 기술

MEMS공진기를포함하여MEMES 기술을활용한 CMOS

집적회로와단일칩으로제작하거나이를칩단위로패키지하여단일

모듈화한기술

수동

소자

FilterDuplexer

Filter는 특정대역만을통과시키는부품으로통과대역이외의

신호는차단시키는기능을하며 Duplexer는필터 두개를

합쳐놓은형상으로 2개의 트랜시버로안테나를공용하여서로

간섭없이신호를전송하는역할

DividerCombiner

입력된하나의신호의 power나 voltage를 여러개로분리하거나

(Divider) 여러개의 입력신호의 power나 voltage를하나로

결합(combiner)하는 장치

Coupler 입력신호를여러개의경로로분배하여주는장치

IsolatorCirculator입력신호의방향성을주어서신호가한쪽으로만진행하고다른

방향으로는진행하지못하게하는장치

On-chip Antenna신호를공기중으로방출하여전송하거나공기중에서들어오는

신호를검출하는장치

특화

고주파

Wave embedded RF IC 기술반도체칩의배선방식을기존의유선방식에서무선방식으로

변경하여 Tbps급 Interconnect를형성하는 RF IC 기술

Wave embedded 설계기술반도체칩의배선방식을기존의유선방식에서무선방식으로

변경하여 Tbps급 Interconnect를형성하는 IC 설계 기술

초소형 Tera Hertz 전자소자전자소자를기반으로 Tera Hertz급의 신호를발생하는초소형

Signal Source

Tera Hertz 센서기술 Tera Hertz 대역의전자파를감지할수 있는전자소자기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술Tera Hertz 대역의전자파를발생하여물체의영상을감지및

처리하는 SoC 기술

위성단말 SoC 기술위성으로도잘하는전파를수신하여정보를처리하는기능을

수행하는 IC 기술

고주파반도체

171

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

고주파 반도체의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

6 26 2 1 35

고효율전력소자및 공정기술

고선형설계기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

28 2 1 37 68DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

11 1 178 1 191특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

합계 45 29 181 39 294

국가별 요소기술별 특허동향에서 능동 소자 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

수동 소자 기술분야는 한국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

특화 고주파 기술분야는 일본이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 미국과 유럽이 상대적으로 적은

기술개발테마 현황분석

172

출원량을나타내고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

능동

소자

스위칭모드전력증폭기기술

TOSHIBA

NTT

KYOCERA

공공연구기관중심

고려대학교

한국전자통신연구원등

고효율전력소자및공정 기술

고선형설계 기술

PAM (Power Amplifier Module)

기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS기반 IC 기술

수동

소자

FilterDuplexer

TOTO

Mitsubishi Electric

NTT

공공연구기관중심

경북대학교 국방과학연구소

등

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화

고주파

Wave embedded RF IC 기술

TOSHIBA

Mitsubishi Electric

KYOCERA

대기업중심

아모센스 삼성전기

삼성전자등

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

능동소자기술분야주요출원인동향

능동 소자 기술분야는 TOSHIAB가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 NTTKYOCERA 등이많은 특허를보유하고있는등 일본회사들이주류를이루고있음

수동소자기술분야주요출원인동향

수동 소자 기술분야는 TOTO가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 Mitsubishi ElectriNTT등이많은특허를보유하고있으며일본회사들이주류를이루고있음

고주파반도체

173

특화고주파기술분야주요출원인동향

특화 고주파 기술분야는 TOSHIBA가 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는 MitsubishiElectri KYOCERA 등이 많은 특허를출원하고있는등 일본회사들이주류를이루고있음

기술개발테마 현황분석

174

고주파반도체분야의주요경쟁기술및 공백기술

고주파 반도체 분야의 주요 경쟁기술은 특화 고주파 기술분야이고 상대적인 공백기술은 능동

소자기술분야로나타남

특화 고주파 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 능동 소자 관련 기술들이 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

고효율전력소자및 공정기술

고선형설계기술

PAM (Power Amplifier Module) 기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

고주파반도체

175

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 능동 소자 기술과 수동 소자 기술은 주로 공공연구기관 중심으로

고주파 소자 소재를 주로 연구개발하고 있으며 특화 고주파 기술은 대기업 중심으로

연구개발하고있는것으로나타남

상대적으로 경쟁이 치열한 수동 소자 기술분야는 공공연구기관 중심으로 경북대학교

국방과학연구소 등이 고전력 저손실 송수신간 높은 격리도 특성 무선 통신 시스템용 수동소자

기술 마이크로유전체세라믹스조성물등고주파수동소자소재기술 등을 연구개발하고있음

경쟁이 가장 치열한 특화 고주파 기술분야는 대기업 중심으로 삼성전기 삼성전자 등에서 능동소자수동소자 통합 통신용 증폭 반도체 설계 기술 열전소자 기반 고주파 반도체 소자 냉각 기술 등을

연구개발하고있는것으로나타남

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

능동소자

스위칭모드전력증폭기기술

sect 소자 내구성 및 작동 신뢰성 향상 고주파 반도체 기

판기술

sect 방열성능향상을위한고주파반도체소재기술

고효율전력소자및공정 기술

고선형설계기술

PAM(PowerAmplifierModule)기술

저잡음수신기설계기술

고선형송신기설계기술

밀리미터파대역트랜시버기술

인체음향통신기술

Digital RF SoC 기술

MEMS 기반 IC 기술

수동소자

FilterDuplexer

sect 고전력 저손실 송수신간 높은 격리도 특성 무선 통

신시스템용수동소자기술

sect 마이크로 유전체 세라믹스 조성물 등 고주파 수동소

자소재기술

DividerCombiner

Coupler

IsolatorCirculator

On-chip Antenna

특화고주파

Wave embedded RF IC 기술

sect 능동소자 수동소자 통합 통신용 증폭 반도체 설계

기술

sect 열전소자기반고주파반도체소자냉각기술

Wave embedded 설계기술

초소형 Tera Hertz 전자소자

Tera Hertz 센서 기술

Tera Hertz 영상 SoC 기술

위성단말 SoC 기술

기술개발테마 현황분석

176

중소기업특허전략수립방향및 시사점

고주파반도체분야의상대적인공백기술분야는수동소자관련기술로나타남

고주파반도체분야는차량용통신모바일통신등차세대통신시스템에유용하게적용될수있음 최종소자생산은대규모의 장치투자가 들어가는분야이기 때문에중소기업의참여가어렵지만 특정용도의소자를연구개발하여 OEM방식으로생산bull판매는가능한분야임

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 능동 소자 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 능동 소자 관련 기술은 고려대학교 한국전자통신연구원 등과 수동 소자 관련 기술은경북대학교 국방과학연구소 등과 기술도입 또는 공동으로 연구개발을 추진하는 것을 우선적으로

고려해볼 수 있을것으로판단됨

고주파반도체

177

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

고주파 반도체 기술과 관련된 기수을 연구하는 주요 연구개발 기관은 한국전자통신연구원

전자부품연구원 한국표준과학연구원등과그외기업들이있음

이들 기관 및 기업들에서 고주파 반도체와 관련된 연구는 주로 RFIC 기술 SoC 기술 등에 대한연구를진행하고있으며 이를 위한연구 인프라를구추하고있음

기관 연구내용

한국전자통신연구원

휴대이동통신용 RFIC 기술개발

무선랜 RFIC 기술 개발

IoT 통신용 RFIC 기술개발

자동차용레이다집적회로기술 개발

FCI(주)

2G3G4G Transceiver 개발

Mobile TV SoC 개발

Digital TV Tuners 개발

Electronic Toll Collection SoCs 개발

아이앤씨테크놀로지(주) Mobile TV Rx SoC for T-DMBISDB-T 개발

알에프코어(주) Amplifier Active Phased Array for Radar amp EW 개발

라온텍(주)

Micro display solution 개발

Mobile TV SoC 개발

Connectivity 개발

파이칩스(주) RFID SoC 개발

[ 고주파반도체기술 분야 주요연구 기관 현황 ]

기술개발테마 현황분석

178

나 연구개발인력

고주파 반도체 기술 분야는 한국전자통신연구원 전자부품연구원 한국과학기술원 등에서

주로연구개발을진행하고있음

기관 부서

전자부품연구원 ICT디바이스패키징연구센터

한국전자통신연구원 RF융합부품연구실

한국과학기술연구원 차세대반도체연구소

[ 고주파반도체기술 분야주요 연구 기관현황 ]

다 기술이전가능기술

한국전자통신연구원 Digital RF 기술

Mobile 커뮤니케이션 무선 통신에 적용될 기술로서 스마트폰 등 첨단 기기의 True DigitalConvergence를 위한 강력한 대안 기술로서 평가되며 칩 가격 및 단말 경쟁력 우위를 갖는 차세대

융합 단말기기응용확대가능

전자부품연구원 고집적고주파반도체기술

기존 CMOS 기술과 쉽게 결합이 가능한 고성능의 고주파용 수동소자 집적에 관한 기술로 과거CMOS 회로 구자파 적용시 발생되었던 수동소자의 전기적 손실 문제점을 획기적으로 극복 가능한

기술

한국과학기술연구원 스커미온기반차세대통신소자기술

스핀 구조체 스커미온을 차세대 초저전력 초고주파 통신 소자에 활용하는 기술로 미래 고성능전자기기의효율적통신을위한차세대소자개발을앞당길기술로평가받음

고주파반도체

179

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 고주파반도체분야 키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

RF

semiconductor

non-flat

4~5

1 Development testing and application of metallic TIMs for

harsh environments and non-flat surfaces

2 Dual three-dimensional and RF semiconductor devices using

local SOI

[ 고주파반도체분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

180

클러스터

02

RF

semiconductor

amplifier

4~5

1 Selecting an optimal structure of artificial neural networks for

characterizing RF semiconductor devices

2 Single-MOSFET DC thermal sensor for RF-amplifier central

frequency extraction

클러스터

03

RF

semiconductor

RF

application

4~5

1 Steps towards a novel cost efficient low weight LTCC

packaging technology for high-end RF applications

2 The dawn of the new RF-HySIC semiconductor integrated

circuits An initiative for hybrid ICs consisting of Si and

compound semiconductors

클러스터

04

RF

semiconductor

high power

8

1 High power integration for rf infrastructure power amplifiers

2 High-power RF semiconductor market to approach $1 billion

by 2012

클러스터

05

RF

semiconductor

metallic

8

1 Metallic thermal interface material testing and selection for IC

power and RF semiconductors

2 Metallic TIM testing and selection for harsh environment

applications for GaN RF semiconductors

클러스터

06

RF

semiconductor

IC

8

1 Hardware trojan detection in AnalogRF integrated circuits

2 Modeling of diamond field-effect transistors for RF IC

development

클러스터

07

RF

semiconductor

packaging

4~5

1 On combining alternate test with spatial correlation modeling

in analogRF ICs

2 Properly packaging RF semiconductors

클러스터

08

RF

semiconductor

fabrication

7~8

1 RF SEMICONDUCTOR DEVICE AND FABRICATION METHOD

THEREOF

2 RF semiconductor devices and methods for fabricating the

same

클러스터

09

RF

semiconductor

HySIC

7~8

1 The dawn of the new RF-HySIC semiconductor integrated

circuits An initiative for hybrid ICs consisting of Si and

compound semiconductors

2 The impact of on-chip interconnections on CMOS RF

integrated circuits

클러스터

10

RF

semiconductor5~6

1 Selecting an optimal structure of artificial neural networks for

characterizing RF semiconductor devices

2 Metallic TIM testing and selection for harsh environment

applications for GaN RF semiconductors

고주파반도체

181

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

플랫폼개발

집적회로검증플랫폼기술특허논문클러스터링

전문가추천

사물인터넷을위한 다중접속통신 플랫폼기술특허논문클러스터링

상용 SoC 개발

저전력집적회로설계기술저전력집적회로규격및

구조기술

저전력집적회로규격및구조 기술저전력집적회로규격및

구조기술

저전력 SoC 고도화및상용화기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 고주파반도체분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

182

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

플랫폼개발

집적회로검증플랫폼기술 집적회로설계및검증 위한플랫폼기술

사물인터넷을위한 다중접속통신

플랫폼기술IoT를 위한다중접속 통신플랫폼개발기술

상용 SoC 개발

저전력집적회로설계기술 저전력디바이스개발을위한 집적회로설계기술

저전력집적회로규격및구조 기술 저전력디바이스개발을위한 규격및구조기술

저전력 SoC 고도화및상용화기술 저젼력디바이스개발을위한 상용화기술

[ 고주파반도체분야요소기술도출 ]

고주파반도체

183

나 고주파반도체기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

184

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

[ 고주파반도체기술 분야핵심요소기술연구목표 ]

분류 핵심요소기술기술요구사

항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

플랫폼

기술

집적회로검증

플랫폼기술완성률() 80 이상 99이상

집적회로검증

플랫폼

기술개발

사물인터넷을위한

다중접속

통신플랫폼기술

완성률() 30 이상 70이상 99이상

사물인터넷을

위한 다중접속

통신플랫폼

기술개발

상용 SoC

개발기술

저전력집적회로

규격및구조 기술완성률() 90 이상 99이상

저전력

집적회로규격

및구조개발

저전력집적회로

설계기술완성률() 80 이상 99이상

저전력

집적회로설계

기술개발

저전력 SoC 고도화

및상용화기술완성률() 80이상 99이상

저전력 SoC

개발

기술개발테마현황분석

광학부품및기기

광학부품및기기

정의및 범위

렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 부품으로 모바일 기기 스마트 가전 및 IoT등에서사진 동영상촬영 사물인식등의용도에활용되는모듈및 이를 구성하는부품

카메라 모듈은 드론 웨어러블 디바이스 스마트 폰 ADAS 보안 의료 등에 적용되는 CCM을지칭하며 모듈을 구성하는 이미지 센서와 렌즈 모듈 IR-filter Package등의 개발 및 양산 기술

포함

정부지원정책

과학기술전략회의통해 9개의국가 전략프로젝트선정(2016810) 국가 전략 프로젝트 중 4개 분야인 자율차 스마트시티 가상증현실 정밀의료에서는 카메라모듈의사용이필수적인부품임

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내 카메라 폰 산업의 발달로 인한 카메라 모듈 기술

노하우축척으로인한글로벌시장선점

bull카메라모듈관련대부분의기술이국산화

bull광학설계및제조기술을갖춘인력확대

bull광학금형및렌즈생산인프라확보

bull자동화검사장비도입미흡으로생산력차질

bull상대적으로높은인건비

bull광학소재수입의존

bull액추에이터 IR 필터등은업체수가상대적으로제한적

bull화소수및기술방식은대기업이결정

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull드론웨어러블디바이스에적용되는새로운전방시장출현

bull미국에서는 후방카메라 블랙박스 등 자동차 안전규제를

위한법제화추진

bullADAS AVM AR HUD PGS 등과 같이 자동차의

뷰기능에서센싱기능으로확대적용

bullCCTV의의무설치법안으로수요증가전망

bullIoT와결합한다양한산업으로신규카메라적용영역확대

bull비교적낮은 진입장벽으로기업간경쟁 및 중국 기업의

추격

bull자동화장비도입으로인한생산단가상승

bull다수생산자로인한불명확한책임소재에대한우려

중소기업의시장대응전략

중소기업이 제조하는 카메라 모듈 및 부품 성능과 품질 향상에 따라 가격경쟁력을 통한 글로벌시장 선점

새로운렌즈생산 방식및새로운 OIS 기술등과같은신기술을적용한글로벌경쟁력강화

핵심요소기술로드맵

광학부품및기기

189

1 개요

가 정의및 필요성

렌즈를통해들어온이미지를디지털신호로변환시키는모듈및 이를구성하는부품

카메라 모듈은 크게 이미지 센서(Image Sensor)와 렌즈 모듈(Lens Module) IR-Filter Package등으로구성됨

이미지 센서(Image Sensor)는 빛을 받아서 전기 신호로 전환하는 소자로서 동작과 제작 방법에따라 다시 CCD(Charge Coupled Device)센서와 CMOS(Complementary Metal Oxide

Semi-Conductor)로 분류

렌즈 모듈(Lens Module)은 유리와 같은 투명한 재질을 구면이나 비구면으로 만들어서 사물에서오는 빛을 모으거나 발산시키면서 광학적인 상을 맺게 하는 것 일반적으로 플라스틱이나

유리렌즈를사용

IR-Filter는 올바른 색의 재현을 위하여 가시광선 이와의 빛을 걸러내는 기능을 하고 Package는반도체및 각종전자기기등을최종 제품화시키는공정에사용하며 COB COF CSP등이 있음

[ 카메라모듈의구조]

전세계 IT 산업과 대한민국 성장을 이끌어 오던 스마트폰 시장은 본격적으로 성숙기에

진입하여 스마트 폰 판매는 둔화되고 스마트 폰의 평균판매가격의 둔화 및 심화 되었지만

카메라모듈산업지속적으로성장하고있음

카메라 모듈 산업 시장은 2020년까지 168의 연평균 성장률(CAGR)을 보이며 510억

USD(587조원)으로 성장할 전망임 세부적으로는 카메라 모듈 조립 및 AF(Auto

Focusing)ampOIS(Optical Image Stabilizer)가 20 이상씩 증가할 것으로 기대됨

어플리케이션별로보면 자동차와산업용카메라모듈시장의확대가기대됨

기술개발테마 현황분석

190

카메라모듈의성장은고화소화 고기능화 다기능화 다양화가성장동력이될것으로예상됨

스마트폰의전면 후면 카메라모듈이고소화되고있음 AFampOIS 등 화질 개선을위한 부품이추가될전망 듀얼카메라등 새로운기능이채택될것으로전망 자동차드론ARVR 등 새로운기기의카메라모듈장착이늘어날것으로기대

카메라 모듈은 IoT(Internet of Things) 시대에 핵심 센서가 될 전망이어서 활용 가능성은

더욱확대될것으로예상

출처 IRS글로벌 2015

[ 카메라모듈의적용범위 ]

광학부품및기기

191

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

카메라모듈은사진및동영상촬영시 영상신호를전기신호로변환시켜주는기능을수행하는

IT기기의 필수 부품이며 이미지센서 렌즈모듈 AF액츄에이터 경통 IR필터 FPCB

커넥터등으로구성되어있음

이미지센서 (Image Sensor)

이미지 센서는 피사체 정보를 빛의 형태로 읽어 전기적인 영상신호로 변환해주는 장치임 즉 빛에너지를전기적에너지로변환해영상으로만드는데 카메라의필름과같은 역할을함

이미지센서는 응용 방식과제조 공정에따라 CCD 이미지 센서와 CMOS 이미지센서로 분류할수있음

카메라 모듈을 기본으로 채택하는 lsquo카메라폰rsquo의 폭발적인 수요증가에 따라 CMOS 이미지 센서는성장해 왔으며 초기 카메라폰에는 CCD 이미지 센서가 채택되는 경우도 많았으나 CMOS

이미지센서의 가격적 우위 저전력 소모 고집적화의 이점을 가지고 상대적으로 약점으로 꼽히던

Noize 저감의 기술적인 문제가 해결되면서 대부분의 카메라폰에 CMOS 이미지센서가 채택되게

되었음

카메라 모듈 부품중 이미지 센서는 중소 중견기업의 영역은 아니나 채택하는 센서에 따라 다른부품에중대한영향을줄수있는 부품임

렌즈모듈(Lens Module)

스마트폰 카메라용 렌즈는 카메라 모듈을 구성하는 부품으로 일반적으로 단품 렌즈가 아닌 경통에각각의특성을가진 몇 장의렌즈가조립된모듈 형태로공급되고있음

IT기기용 카메라 렌즈는 곡률반경이 일정한 구면 렌즈와 주변부로 갈수록 곡률반경이 늘어나는비구면렌즈로구분됨

렌즈의 중심부와 주변부에서 맺는 초점의 위치가 달라지는 구면수차(초점오류)를 극복하기 위해구면렌즈를여러장 사용할수 있으나비구면렌즈가적은 수의 렌즈로도구면수차극복이가능하고

초점의흐려짐과색분산이적으며주변부의시야흐림이없기 때문에비구면렌즈가더 많이사용됨

렌즈의 재질에 따른 구분을 해보면 유리와 플라스틱 렌즈로 나뉨 유리 렌즈의 강도와 선명도가 더좋고 플라스틱 렌즈의 초기투자비용이 많이 들어가지만 대량생산을 통한 원가절감이 가능하고 유리

렌즈 보다 더 얇고 가볍기 때문에 플라스틱 렌즈가 IT기기용 카메라 모듈에 주로 사용되고 있음

하지만 야외에서장시간노출되어있는카메라모듈인경우 유리렌즈를사용하고있음

렌즈 생산의 핵심요소기술은 광학설계기술 금형가공기술 조립생산기술 광학검사기술 등으로 나뉠수 있음 2000년대 이전에는 일본 업체들이 주로 비구면 유리∙플라스틱 렌즈를 공급했으나 현재는대부분국내업체들이자체설계를통해 생산하고있음

렌즈모듈의 렌즈 수량은 화소별로 다르나 일반적으로 5MP 4개 8MP 4~5개 13MP 5개 16MP6개의 렌즈로 모듈을 구성하며 화소수가 올라갈수록 렌즈 갯수를 증가시켜 구면수차를 개선시킴

이에 따라 높은화소일수록렌즈모듈생산난이도가높고생산 수율을안정화시키는것이어려워짐

기술개발테마 현황분석

192

AF액츄에이터(Auto Focus) + OIS(Optical Image Stabilizer)

AF액츄에이터(이하 AFA)는 카메라모듈을 구성하는 부품으로써 촬영 시 피사체를 확대하거나축소하여선명하게나오도록렌즈의위치를최적 초점위치에이송시켜주는자동초점구동장치임

최근IT기기들의 고성능화에 따라 카메라 모듈의 화소수나 기능이 디지털 카메라 수준으로 높아짐에따라 AFA의 채용률이증가하고있음 특히 고화소카메라폰에 AFA 탑재가빠르게증가하고있으며

OIS(손떨림방지) 기능이 추가된 AFA를 주요 스마트폰 제조사에서 하이엔드 스마트폰에 적용하기

시작했음

AFA는 크게 VCM(Voice Coil Motor) 엔코더(Encoder) 피에조(Piezo) 방식으로 나뉨 VCM방식은 Coil과 전자석을통해렌즈의상하 움직임을유도하며전류로제어를함

엔코더 방식은 위치센서(Hall sensor)를 통해 렌즈의 위치를 파악하여 정밀한 제어가 가능함피에조 방식은 압전체에 전류를 흘렸을 때 발생하는 상태 변화를 이용해 고정자와 회전자의

마찰력을통해렌즈를구동함

10MP 이상으로 화소수가 증가하면 기존 VCM 방식으론 구현이 불가능하다는 우려가 있었으나최근 13MP 16MP 카메라에 적용되는 AFA는 여전히 VCM 방식으로 생산되고 있음 다만 VCM

방식과 엔코더 방식의 장점을 결합하여 VCM에 자기 스프링과 볼을 적용한 새로운 VCM 방식으로

생산되고있음

카메라 모듈의 용도에 따라 고화소화가 진행될수록 AF 기능 탑재유무에 따라 이미지 품질의 차이가크게 나타나므로 AFA 탑재율은 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 특히 하이엔드 스마트폰에는

OIS 기능이적용된 AFA 장착이빠르게확대될것으로예상됨

블루필터(Blue Filter)

카메라 모듈 화소 수가 늘어날수록 이미지센서 픽셀 크기는 작아지고 빛 흡수량도 떨어짐 이때사진에는 색감이 짙어지는 광학적 왜곡도 발생하기 쉬움 사진에 파란 색감을 없애주고 전반적인

광학특성을높이는소재가바로 블루필터임

8MP 이상 카메라 모듈에는 광량을 높이기 위해 전면조사형(FSI Front Side Illumination)이미지센서 대신 후면조사형(BSI Back Side Illumination)이 쓰임 BSI 이미지 센서는 많은 빛을

받아들이지만 사진에푸른빛깔이생기는광학적왜곡이발생하고이를해결하기위해사용함

최근 블루필터의 중요성은 점점 커지고 있고 유리형에 이어 필름형 블루필터가 주목 받고 있음필름형은 01mm 두께로 기존 유리형보다 절반 이상 얇음 내구성도 뛰어나 최근 스마트 폰을

시작으로주요 IT기기용카메라모듈에채용되어있음

블루필터의 생산공정은 ① Blue Glass 조성설계②Glass 용융설계 ③Glass 정밀 가공 ④IR CutAR증착 ⑤Filter Chip 가공으로이루어짐

카메라 모듈의 기술적인 트랜드에 있어 다양한 어플리케이션으로의 적용이 빠르게 확대되어

있음 최근에는 스마트 폰에 적용되는 듀얼 카메라뿐만 아니라 헬리켐 액션캠 웨어러블

디바이스 자동차등의새로운분야로의시장확대도주목받고있음

카메라 모듈 분야 중 가장 두드러지는 분야는 휴대폰 분야임 카메라 폰은 2000년대 초반에개발되어 시장에 처음으로 출시되었으며 최근 기술 트랜드는 고화소고기능화 외에도 카메라 모듈의

박형화및 듀얼카메라기술이개발되고있음

광학부품및기기

193

드론과 카메라를 결합하여 통신기술까지 접목되어 실시간 중계도 가능한 헬리캠 보급의 확산뿐만아니라 로봇용 인공눈에도 적용되고 있음 드론에 적용되고 있는 기술트렌드는 촬용중 떨림을 잡아

줄수있는 OIS 짐벌외에도 AF와줌용 액츄에터성능개선기술이개발 되고 있음

자동차 분야에 적용되는 카메라 모듈은 초기에는 고급 차량을 대상으로 하는 후방 감시카메라용으로 일부 보급되던 형태에서 운전이 미숙하거나 위험을 대비한 중소형 차량에서의 전후방

감시 카메라를 채용하는 형태를 넘어 이제는 사방 측면을 보여주는 어라운드 뷰 모니터 차선이탈

방지시스템 운전자감시 시스템기술들이개발되고 있음

최근 이슈가 되고 있는 스마트 안경을 필두로 한 웨어러블 스마트 디바이스에는 AR(AugmentedReality 증강현실)적용을 위한 객체 인식용 카메라 모듈과 제스쳐를 인식할 수 있는 적외선 카메라

모듈들이저전력화기술들과어우러져개발되고있음

대분야 중분야 기술트렌드

카메라

모듈

스마트폰 고화소화 박형 듀얼카메라 등

드론 OIS 짐벌 고화소화등

자동차 ADAS DMS 적외선 광각 등

웨어러블디바이스 적외선(제스쳐인식) 소형화 저전력화등

[ 공급망관점 기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

194

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

카메라 모듈 산업은 이미 기존업체들의 경쟁이 치열한 분야이며 관련 시장도 이미 시장

점유율 경쟁이 완성되어가는 상태로 보임 최근 국내외 주요 시장이었던 휴대폰 시장의

성장정체에 따른 관련기업들의 실적 또한 조정이 이루어지기도 했음 따라서 향후

카메라부품산업및모듈산업에서의고객다변화및 사업다각화를구현될전망

카메라 모듈과 렌즈산업은 비교적 낮은 진입장벽으로 많은 업체들이 경쟁하고 있으며 물량

확보를 통한 규모의 경제가 중요한 경쟁요소로 작용함 한편 액츄에이터 IR 필터 등은

업체수가상대적으로제한적인편이며화소수및기술방식이경쟁력으로작용하는산업임

최근 전면카메라 듀얼카메라 확대 등으로 렌즈 수요가 증가할 것으로 보이지만 가격

경쟁력을 갖추기 위해 수율과 생산력을 확보가 중요함 따라서 생산력 확보를 위해

국내기업들은 생산설비 증설을 하고 있으며 가격 경쟁력을 갖추기 위해 해외로 사업장을

확대하고 있는 추세임 또한 휴대폰용 렌즈 모듈에 집중하고 있던 관련 국내기업들은

자동차용 카메라 렌즈모듈사업으로도 진출할 뿐만 아니라 다양한 산업으로 진출하고 있어

중장기적성장이가능할것으로판단됨

중저가 보급형 스마트폰의 전면카메라 확대와 급성장하고 있는 자동차용 카메라 시장의

확대로 시설 및 기술 투자가 이루어지고 있는 중이며 CCTV 설치 의무화 및 시설보안의

중요성이커지면서적외선카메라모듈산업과보안용카메라모듈산업의확대가기대됨

카메라 모듈 검사장비 산업은 휴대폰용 카메라 모듈 시장의 변화(고화소화 신규 기능추가

등)와 더불어 산업간 융합추세에 따른 비휴대폰용 이외의 자동차 의료기기 CCTV 드론

웨어러블등 다양한분야의카메라모듈시장확보로당분간지속적인성장이전망됨

광학부품및기기

195

(2) 산업의구조

전방 및 후방 모두에 산업파급효과가 큰 수준이며 국내 카메라모듈 기술은 글로벌 선도를

하고 있는 단계로 국내외 대기업에서 생산하는 이미지 센서를 제외한 나머지

부품산업분야에서는 국내기업이 시장이 선점을 하고 있고 중국 및 대만 기업으로부터 추격을

받고있는형태

후방산업 카메라모듈산업 전방산업

소재 생산 장비 검사장비렌즈모듈 IR-Filter Package

AF액츄에이터

자동차 스마트폰 가전제품

의료장비 웨어러블디바이스

교육 완구 IoT 국방 산업용

기계 보안

[ 카메라모듈분야산업구조 ]

전방산업은 IoT가 적용될 수 있는 모든 산업에 적용이 가능하며 최근 이슈가 되고 있는

자동차 스마트기능이 융합된 가전기기 의료장비 웨어러블 디바이스 교육 완구 국방

산업용기계분야등이존재

2016년 기준 카메라 모듈산업의 산업별 적용 비중은 휴대폰 30 테블릿 및 PC 카메라 12자동차 4 보안 11 의료 13 독립 카메라 27 기타로 3로의 비중을 차지고 하고

있음 향후 IoT기술의발전으로더많은 분야에적용될전망임

후방산업은 렌즈의 소재와 카메라 모듈 부품을 생산할 수 있는 생산장비 및 검사장비

산업분야가존재

자료 IC Insight

[ 카메라모듈 적용별비중 ]

기술개발테마 현황분석

196

시장조사업체 리서치인차이나에 따르면 2013년 스마트폰과 태블리PC등 모바일 기기에

들어가는카메라모듈시장에서국내기업의점유율(매출액기준)이사상최초로절반을넘음

LG이노텍이 23억 4000만 달러 168의 점유율을 기록해 3년 연속 1위를 차지했으며

삼성전기가 18억 9000만 달러(138)로 뒤를이었음

이 외에도 코웰전자(56)와 파트론51)등도 상위 10개 기업에 이름을 올렸으며

20위권에는캠시스 엠씨넥스 파워로직스등도포함됐음

이들 한국업체의 점유율 합계는 502로 2012년(409)보다 93 포인트 상승하면서

처음으로 50를넘었음

한국 다음으로 대만(188) 중국(98) 일본(95) 순으로 나타났음 특히 중국은

2012년 67에서 98로 31포인트상승해일본을제쳤음

한편 2013년 전 세계 카메라 모듈(CMOS) 매출액은 137억 1000만 달러를 기록했으며

리서친차이나는 본 자료 발표 당시(20146월)에 2014년 연간 실적을 전년대비 67

증가한 146억 3400만 달러규모로전망했음

이어 2015년 155억 1800만 달러 2016년 160억 6600만 달러로 늘어날 것으로

리서치인차이나는예상했음

한편 1위 LG이노텍은 카메라모듈 생산 10년 만에 누적판매 10억개를 돌파했음 2015년

5월 말까지 약 10억 4000만개를 판매했음 동사는 2005년 카메라 모듈 첫 출하 후

2013년 초 누적판매 5억개를기록한데이어 2년만에 5억개를추가했음

LG이노텍은 2014년에만 카메라모듈 2억 4000만개를 판매했고 이는 하루에 66만개를

판매한 것임 동사 카메라모듈 제품별 비중은 2015년 1분기 기준 800만 화소급이 81를

차지하고있으며 1300만 화소이상의고화소제품비중은 8임

LG이노텍은 2014년에만 카메라모듈 2억 4000만개를 판매했고 이는 하루에 66만개를

판매한 것임 동사 카메라모듈 제품별 비중은 2015년 1분기 기준 800만 화소급이 81를

차지하고있으며 1300만 화소이상의고화소제품비중은 8임

카메라모듈은 앞서 기술한 분야 이외에도 다양한 분야에 적용되고 있지만 현재 카메라폰

분야가차지하는비중이전체시장대비 41로압도적인것으로나타나고있음

한국투자증권 자료에 따르면 스마트폰 부품 제조원가 중 카메라가 차지하는 비중은

고가middot중가 모델과 저가 모델의 비중이 다소 차이가 있지만 각각 68와 60를 차지하는

광학부품및기기

197

것으로나타남

고가 모델에서는 카메라 제조원가는 후방카메라(8MP)가 9달러 전방카메라(2MP)가 35달러 총125달러로 총고가모델 제조원가인 18328달러대비 68를차지하고있는것으로나타남

중가 모델에서의 카메라 제조원가는 후방카메라(8MP)가 7달러 전방카메라(VGA)가 1달러 총8달러로 총 중가 모델 제조원가인 10147달러대비 68를차지하고있는것으로나타남

저가 모델에서는 전방카메라가 없으며 후방카메라(2MP)가 35달러 총 저가 모델 제조원가인5823달러 대비 60를차지하고있는것으로나타남

카메라모듈의 각 부품 원가는 이미지센서 50 렌즈 16 PCBFPCB 16 IR필터 6

액츄에이터 5등으로 구성됨 카메라 모듈 산업은 기반이 어느정도 갖추어진 산업으로써

부품업체간경쟁이치열하고중국 대만의기업들로부터추격을받아오고있음

자료 SK증권

[ 카메라모듈 적용별비중 ]

기술개발테마 현황분석

198

카메라 모듈의 전방산업은 소재 생산 장비 검사장비 등이 있으며 카메라 모듈 광학계의소재 산업은 일본을 비롯한 미국 독일이 우세하며 대부분 국내기업들은 수입에 의존하고

있는실정임

광학렌즈 및 이를 생산할 수 금형의 초정밀 가공이나 광학 코팅 장비 등 관련 생산 장비산업 또한 일본을 비롯한 미국 독일이 우세하며 최근 국내 기업인 대호테크에서 유리렌즈를

성형할 수 있는 GMP(Glass Molding Press)를 생산하여 렌즈를 생산하는 국내외 업체에

공급하고있음

카메라 모듈 검사장비는 시장에서 점차적으로 인건비 상승과 자동화 시스템에 대한 니즈증가로 인해 Semi-Auto 장비에서 Full-Auto 장비라인으로 변화되어 가는 추세이며

카메라모듈의 자동화 검사장비를 만들기 위한 핵심요소기술은 영상처리 보드 개발기술

영상처리 소프트웨어 개발기술 자동화 장비에 대한 설계 기술 등이며 국내 기업이 선전을

하고있는실정

전방산업으로써는 웨어러블 스마트폰 디바이스(ARVR) 자동차 가전제품 의료장비 교육완구 IoT 국방 산업용 기계 보안등이 있으며 각 산업별 IoT와의 융합으로 인해

카메라모듈의 사용은 선택이 아닌 필수로 자리 잡고 있음 각각의 산업에서 카메라모듈의

개발은 카메라모듈 전문기업에 전적으로 의존하고 있는 실정이며 카메라모듈 생산

전문기업들의치열한경쟁이예고됨

스마트폰

듀얼 카메라 시장이 급격히 성장할 것으로 보이며 듀얼 카메라 탑재에 따른 카메라 모듈의대당 탑재 수 증가(18개rarr28개)로 2019년까지 글로벌 핸드셋 카메라 모듈 수요가

594억개로확대될것으로예상함(2015~19년 CAGR 130)

차량용카메라모듈

향후 차량용이 카메라 모듈 시장의 성장을 견인할 것으로 예상되며 차량용 카메라 모듈은모바일 카메라 모듈 대비 3~10배 가량 비싸기 때문에 자동차에 카메라 모듈이 적극적으로

탑재된다면 모바일 카메라 모듈 시장을 넘어설 것으로 전망함 궁극적으로

첨단운전자보조시스템및자율주행관련의주요센서를카메라모듈이담당할것으로예측됨

광학부품및기기

199

드론IoT

드론용 카메라 시장은 아직 항공 익스트림 제품 업체 등이 선점하고 있지만 모바일을 통한카메라모듈기술력축적을고려시국내업체들의드론시장진입은용이할것으로판단됨

또한 IoT 시장의 기대성이 카메라모듈 수요 증가에 매우 긍정적 요인 됨 이들의 주요 사업모델은 전용 센서 카메라를 설치해 외부 침입 시 스마트폰 등으로 통지하고보안업체의출동

서비스를제공하는것임

웨어러블CCTV

아직은 웨어러블 기기에 카메라가 탑재되는 비중은 미미하지만 향후 HMD 기기 및 스마트워치를 통해 생활 기록을 남기고 싶어하는 니즈가 커질 것으로 전망됨 CCTV도 아직 가격

측면에서 개선될 여지가 많지만 네트워크화 디지털화 등으로 기술력이 빠르게 전환되면서

고해상도제품에대한수요가증가하고있음

자료 IHS

[ 카메라모듈 분야별이미지센서소비량전망및이미지센서 CAGR 성장률 ]

기술개발테마 현황분석

200

나 시장환경분석

(1) 세계시장

2016년 광학부품 및 기기의 세계 시장 규모는 4223억 달러이며 2021년 1조 533억

달러에이를것으로전망

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 422315 507988 609585 731502 877803 1053363 20

출처 Optech Consulting 2013 ltPerspectives of Laser Processinggt KISTI재구성

[ 광학부품및 기기분야의세계시장규모및전망 ]

어플리케이션별로 보면 자동차와 산업용 카메라 모듈 시장의 확대가 예상됨 생산부터

장착되는 차량 내부용 제품과 블랙박스 등 에프터마켓(After Market) 시장 모두가

확대되면서연평균 216성장할전망임

CCTV 등 보안(206) 드론 장착용 카메라(240) 등도 평균 성장률을 넘을 것으로

기대됨 스마트폰과 태블릿PC의 성장률은 무선기기의 전체 성장률인 43에는 미치지

못하지만지속적인시장확대가될 것임

자료 Yole

[ 소형카메라모듈시장 부문별규모 및 성장률 ]

시장 조사 기관인 TSR에 따르면 듀얼 카메라 시장 규모는 2018년 43억대로 성장해 전체

스마트폰시장의 205에이를전망

광학부품및기기

201

자료교보증권리서치센터

[ 듀얼카메라시장 ]

시장 조사 업체인 야노경제연구소의 경우 ADAS용 부품 시장이 2014년 2629억엔(약

24조원)에서 2020년까지 연평균 25 성장하며 9038억엔(약 81조원)에 달할 것으로

전망하고있음 특히센서부품별로는카메라가연평균 37로가장높은성장세를나타내며

2020년 3347억엔(약 3조원)까지 시장 규모가 확대되며 카메라 센서가 ADAS용 부품

시장의성장을견인할것으로예측하고있음

자료교보증권리서치센터

[ 차량용이미지센서시장전망과차량용카메라용도별점유율전망 ]

드론 시장에서 카메라 모듈은 선택이 아닌 필수가 되고 있음 미국 방산 컨설팅 업체인 Teal

Group은 세계 드론시장이 2014~23년 연평균 10 이상 성장해 2023년에 규모가

125억달러에 달할 것으로 보고 있음 다른 조사업체인 BI 인텔리전스는 민간 드론 시장

규모가 지난해 5억달러에서 2023년 22억달러로 연평균 20 이상 성장을 전망하고 있음

다만향후민간드론의상용화속도에는각 국의규제여부가큰영향을미칠것으로보임

기술개발테마 현황분석

202

자료교보증권리서치센터

[ 세계 드론시장 추이와전망 및 민간용드론 시장 규모전망 ]

현재 생체인식의 대중화를 이끌고 있는 비광학 지문인식이 향후에는 홍채 얼굴 정맥인식 등

광학기술이 필요한 생체인식 시장으로 빠르게 전환될 것으로 기대되기 때문에 생체인식 시장

성장에 따라 카메라 모듈 시장 확대도 가능할 전망임 미국의 시장조사기관 AMI에 따르면

2020년이 되면 모든 스마트폰이 생체인식 기능을 갖출 것이며 이 시장의 규모는 연평균

67씩성장해 4년 후 346억 달러에이를것으로전망

자료 AMI

[ 글로벌생체인식시장전망 ]

웨어러블 기기 시장은 지속적인 성장 추세를 보일 것으로 전망되고 있음 시장조사기관에

따르면 웨어러블 기기 시장 규모는 올해 101억대에서 2019년 156억대로 연평균 15

가량 성장할 전망 웨어러블 기기는 이제 얼리어댑터만 사용하는 단계에서 많은 사람들이

관심을 보이는 단계로 진입하는 것으로 보임 대부분의 웨어러블 기기들이 팔찌 형태의

건강기록 측정(센서 중심)에 편중돼 차별화가 적고 킬러 콘텐츠가 부족하다는 점은 여전히

문제점으로남아있음

광학부품및기기

203

자료교보증권리서치

[ 글로벌웨어러블기기판매추이와전망 ]

(2) 국내시장

국내 카메라모듈 시장의 동향은 세계 스마트폰 시장 성장률 둔화에 따라 신사업 진출에 보다

많은 자원을배분한 것으로 판단됨 그 간 안정적인 실적을바탕으로지속적인신기술 개발을

했던 카메라 모듈 업체들의 경우 점차 신제품에서 가시적인 성과를 나타내기 시작할 것으로

예측

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 52766 63993 77431 93691 113366 137173 213

출처 LED 및 광IT 전략기술로드맵(지식경제부 2009) 2012 한국광산업진흥회 및 KISTI STrategies UnlimitedGBI

Research 2011을바탕으로추정

[ 광학부품및 기기분야의국내시장규모및전망 ]

과거 스마트폰 시장 성장세 둔화에도 과거 전면 카메라 탑재에 따라 대당 모듈 수가 두 배로

증가했던 것과 같이 듀얼카메라의 출시로 국내시장에서 탑재 카메라 모듈 수의 지속적

증가는확실해 보임 또한차량부문에서도국내 자동차메이커에서카메라모듈 수요 증가의

가시성은 매우 높은 편임 후방 카메라 모듈이 적극적으로 탑재되고 있고 일본에 이어 국내

역시 사이드미러 의무 장착 규제가 철폐되며 사이드카메라 탑재가 확대될 것으로 예상되기

때문임

또한 카메라가 4개 이상 탑재된 AVM (Around View Monitoring)이 기존 고가 차량에서

중저가 차량으로 확대 적용될 가능성이 높고 향후 자율주행 기술에도 다수의 센서 카메라

모듈 탑재가 확실시 됨 또한 현실로 다가오고 있는 ARVR 관련 기기 드론 로봇에도

기술개발테마 현황분석

204

사람의눈의역할은카메라모듈로할수밖에없음

일부국내스마트폰카메라모듈업체들은수년전부터카메라의적용확대를대비하여수익의

일정 부분 이상을 RampD 비용으로 지출하여 최근 들어 가시적인 성과를 보이는 업체들도

나타나고있음

최근 카메라모듈의 후발 업체인 나무가의 3D 센서 모듈은 IT 기술의 진화 방향 및 적용

Application의 무궁무진함으로 주목을 받고 있음 국내 카메라 모듈 업체들은 현재 타

어플리케이션에대한공격적인연구개발을진행중에있음

(3) 무역현황

광학부품 및 기기 관련 품목의 무역현황을 살펴보았으며 수출량에 비하여 수입량이 급격히

감소하는추세

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 58로 증가하였으며 수입금액은 shy11로감소한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년(-009)부터 rsquo16년(002)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화상태로

국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 광학부품 및 기기의

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 2188294 2455079 2420249 2466238 2609279 58

수입금액 2644041 2821361 2733275 2545691 2517688 -11

무역수지 -455747 -366282 -313026 -79453 91591 -

무역특화지수 -009 -007 -006 -002 002 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 광학부품및기기 관련 무역현황 ]

광학부품및기기

205

다 기술환경분석

스마트폰이 급속도로 확산되고 고사양화 되면서 스마트폰 카메라가 기존의 디지털 카메라를

빠르게 대체하였기 때문에 지금까지 카메라 모듈 성장을 이끌어 온 것은 스마트폰 시장임에

분명함 스마트폰에서 확보된 카메라 모듈 기술이 타 산업으로 빠르게 확대될 가능성이

커지고 있으며 카메라 모듈 공정기술과 개발력 축적된 노하우를 바탕으로 향후 비모바일

분야인 TV 냉장고 에어컨 청소기 등의 가전제품 자동차 감시카메라 의료기기용 카메라

등이새로운성장동력이될 전망임

사물을 인지하는 여러 방식 중 카메라 모듈이 눈 역할을 할 수 있다는 점은 향후 적용

범위가매우넓다는것을뜻하고 카메라모듈기술개발의다양성이매우넓다는것을뜻함

고화소화

2000년 전후 카메라가 장착된 휴대폰(1999년 5월 교세라 VP-210 2000년 7월 삼성전자

SCHV200)이 나온 이후 최근까지 휴대폰에 탑재되는 카메라의 사양은 계속해서 상향 되고

있음

카메라폰 초기 모델만 하더라도 휴대폰으로 35만 화소에 20장이나 촬영이 가능하다며

이슈가 되었었고 2003년 하반기에는 휴대폰 업체들간 Mega(백만화소)급 카메라폰의 lsquo최초

출시rsquo 타이틀을거머쥐기위한경쟁이있었음

2010년 이후 스마트폰의 보급이 본격화되면서 카메라 모듈의 화소 경쟁은 본격화되었고

통신기술이 2G에서 3G로 급속히 발달함에 따라 사진이나 동영상 등 큰 용량의 데이타를

비교적 쉽게 송수신 할 수 있게 되면서 당시 고화소로 여겨진 5MP 카메라를 적용한

신제품을스마트폰업체들이앞 다퉈출시했음

Facebook 등 SNS(Social Network Service)의 확산은 카메라 모듈 화소수 증가에

영향을미쳤으며 전면카메라모듈채택이늘어나는원인이되었음

자료 IHS

[ 스마트폰후면카메라화소수비중과스마트폰전면카메라화소수비중 ]

기술개발테마 현황분석

206

고기능화

소비자들이 스마트폰 구매시 중요하게 고려하는 점 중에 하나가 카메라 성능이 되었음

비슷한 성능이라면 두개의 기기를 들고 다닐 필요가 없고 언제어디서나 간편하게 이미지를

기록하고 SNS를 통해 사진도 공유할 수 있기 때문에 스마트폰 카메라 성능이 개선되면서

디지털카메라를대체하고있음

최근 스마트폰 카메라 모듈에 급속히 채택되고 있는 기능이 AF(Auto Focus)와 OIS(Optical

Image Stabilizer 손떨림 보정)임 보다 나은 성능을 내기 위해 국내외 대기업뿐만 아니라

중소중견기업에서활발하게개발경쟁에참여하고있음

OIS는 사용자의 손떨림을 감지하여 렌즈를 떨림의 반대 방향으로 이동시켜 이미지가 흔들려

번지게 되는 것을 방지하는 기술임 스마트폰 업체 중 하이엔드 스마트폰 카메라에 OIS

기능을 처음으로 적용한 것은 2014년 2월 LG전자의 G-Pro2 였고 이후 삼성과 애플도

하이엔드 스마트폰 카메라에 OIS를 채택하고 있음 OIS가 채택된 스마트폰 카메라 모듈은

2015년 109에서 2019년 328까지비중이증가할전망임

2016년 출시한삼성전자의갤럭시 S7의 카메라 모듈은 전면 5메가픽셀 후면 12메가픽셀임

전작인 갤럭시 S6보다도 낮은 화소임에도 불구하고 듀얼 픽셀 이미지센서를 적용하면서

어두운 저조도 환경에서 빠르게 움직이는 피사체에도 흔들림 없이 정확하게 초점을 맞추고

선명한 이미지를 확보할 수 있게 되었음 향후에도 다양한 시도로 스마트폰 카메라 모듈

성능이고기능화될것으로기대됨

자료미래에셋대우리서치센터

[ 스마트폰카메라의 OIS 채택비율 ]

광학부품및기기

207

스마트폰(듀얼카메라)

스마트폰 카메라 추세는 물리적으로 분리된 두 개의 카메라를 장착 중 하나는 듀얼 카메라

임 결합하는 방식에 따라 각기 다른 화소를 가지거나 같은 화소수를 가지는 2중 3중 혹은

4중 결합을할수있어렌즈모듈의업계에매출이늘어날전망임

위상차 AF의 기능을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 피사체의 거리를 측정하여 DSLR(DigitalSingle Lens Reflex) 카메라의 대표적 장점인 인아웃 포커싱도 정밀하게 촬영할 수 있고

다초점으로 사진을 찍을 수도 있음 이것으로 인해 보급형 DSLR 카메라 시장 부분 잠식도 가능할

전망임

듀얼 카메라를 채용함으로써 스마트폰 카메라 모듈의 고질적인 문제로 지적 되었던

lsquo카툭튀rsquo(스마트폰에서카메라가튀어나온 모습)를 해결할수있을 전망임

LG전자는 V10 전면 G5 후면에 듀얼 카메라를 적용하여 일반 스마트폰 카메라 보다 17배 넓게촬영이가능하도록하였음

Huawei ZTE 증 중국 업체도 적극적으로 듀얼 카메라 모듈을 채택하고 있고 Apple도 차기 일부모델에적용할것으로예상됨 삼성전자도채택을더이상 미루기는어려울전망임

두 개 이상의 카메라 사용으로 원근감 인식이 가능해졌기 때문에 한 개의 카메라는 근거리

다른 카메라는 원거리에 초점을 두어 두 각도에서 이미지 정보를 얻을 수 있음 이에

아웃포커싱(피사체를두드러지게하는기능)을 통해피사체와배경을 대상으로다양한 효과를

구사할 수 있음 또한 사물 간의 거리를 표현한 Depth map 작성이 가능해져 3D를 구현할

수 있고 이를 통해 안면 인식 증강가상현실 등에 활용 가능할 것임 듀얼 가시광선

카메라에 적외선 Indepth 센서 카메라가 접목되어 하이브리드 형식의 AR카메라로 진화할

것이 유력시 됨 적외선은 Indepth 센서 외에도 물체의 온도를 측정할 수 있기 때문에

사람과사물을인식해낼 수 있을것임

자료미래엣세대우리서치센터

[ 듀얼카메라비율 ]

기술개발테마 현황분석

208

웨어러블디바이스(ARVR)

ARVR Device의 경우 대당 최소 1개 이상의 카메라 모듈이 필요하며 2017년부터 관련

카메라 시장 확대가 예상됨 우선 AR Device 중 가장 보편적인 Video see-through

HMD인 경우(Optical See-through는 제외)에는 실제 세계에 대한 영상을 획득하기 위해

HMD에 1개 이상 카메라가 별도로 설치되어야 하고 AR을 위한 동작 인식 및 객체인식을

위한카메라모듈이별도로필요함

눈동자로 화면을 제어할 수 있어 편의성이 크게 증대되기 때문에 향후 HMD 내에

Eye-tracker(눈동자 감지 기술)의 사용이 증가할 것으로 기대됨 이러한 기술은 시선을 통한

메뉴 선택이나 방향 이동 가상 공간 내 캐릭터와 눈을 마주 보는 등 다양한 시선 입력이

가능하도록 함 또한 초점이 맞추고 있지 않은 주변환경을 구별해 내어 해상도를 차별화할

수 있다는 점에서 콘텐츠 용량을 크게 낮출 수 있음 Eye-tracker의 핵심이 적외선 카메라

기술이며 실제스타트업기업 FOVE는 Eye-tracking 기술을 VR 기기에도입하기도했음

VR 대중화를 위해서는 하드웨어뿐만 아니라 콘텐츠 확보도 중요하며 VR용 동영상 제작을

위해서는 특별한 카메라인 360도 카메라 기술이 필요함 기존에는 역동적인 스포츠 장면을

포착하기위한 보조 도구로 사용됐지만최근 많은업체들이 VR용으로출시하고있음 360도

카메라의 경우도 1개 이상의 카메라 모듈이 탑재된다는 점에서 보급 가속화 시 카메라 모듈

수요증가에기여할것임(고프로 lsquo오디세이rsquo 카메라 16개)

자동차

차량용 카메라는 현재까지 운전자가 모니터에 표시된 화상을 보고 판단하는 View 카메라를

중심으로 시장이 형성되었으나 향후에는 카메라로 찍은 화상을 화상 처리해서 정보를

분석해 운전자에 대한 경고나 제어를 하는 Sensing 카메라 장착이 빠르게 증가할 것으로

예상됨 이는 각 국 NCAP(New Car Assessment Problem)의 가산점 대응 준비 최근

대중차 메이커들의 ADAS(Advanced Driver Assistance System)에 대한 대처의 적극적인

전개등에기인할것으로사료됨

특히 ADAS의 부품 중 카메라 이용이 확대되면서 빠른 수요 증가와 종류 다양화가 가능할

것으로 예상됨 이는 2013~18년 내 유럽 NCAP의 가산점 대상이거나 검토 중인 ADAS가

AEB(Autonomous Emergency Braking 긴급제동시스템) LDW(Lane Departuer

Warning 차선이탈방지) LKA(Lane Keeping Assist 차선유지보조) 등이기 때문에 타

센서보다 카메라로의 대응이 용이함 즉 NCAP의 가산점 취득을 위해서는 차량용 카메라

탑재가필수적인환경임

광학부품및기기

209

이에 ADAS 센서 중 카메라 수요가 가장 많을 것으로 예측되며 이는 낮은 가격과

카메라만이 제공할 수 있는 물체 판독 기능 때문임 차량용 소형 레이더는 야간이나 악천후

상황에서 사용이 가능하고 측정거리가 길어 카메라를 보완하는 역할을 할 것으로 사료됨

또한 카메라 모듈은 단일 센서로 성능도 우수하기 때문에 일정 요건을 갖춘다면

카메라만으로도 충돌 방지 기능 실행이 가능해 카메라를 사용한 AEB가 널리 보급될

전망이며스트레오카메라기반 AEB인 Subaru의 lsquoEyeSightrsquo는 기능평가에서최상위수준임

최근 사이드미러와 룸미러를 카메라와 모니터로 대체한 미러리스 차량의 개발이 이슈가 되고

있음 사이드 카메라는 시야 확보와 공기저항을 줄이는 장점(공기저항 7darr 연비 22darr)이

있기 때문에 강화되는 환경 규제를 고려 시 보급 속도가 빠를 것으로 판단됨 이에 따라

일본을 시작으로 각 국의 법개정이 예상되고 카메라를 이용한 모션 감지(BMW lsquoAir Touchrsquo

DSM)나 안면인식(Door 개폐) 등을이용한편의장치의확대도전망

생체인식

핀테크 시대(비대면 서비스가 증가)의 결제 활성화 IoT기반 서비스 헬스케어 시장 확대는

지문인식 이상의 보안성을 갖춘 생체인식 시스템이 요구되고 있음 지문인식이 40여가지의

패턴을 감지한다면 홍채인식은 260여가지의 패턴을 감지하기 때문에 현존하는 생체인식

기술 중 보안성이 가장 뛰어난 기술 중 하나는 홍채인식임 지문인식과 홍채인식을 함께

적용하면그 보안성은더욱극대화될수있어기술개발에활기를띄고있음

최근 시장에서는 삼성전자가 삼성페이 결제 등을 위한 홍채인식 기능을 갤럭시 노트7에

탑재하여 각광을 받아바 있으며 현재 삼성전자는 3개의 카메라 렌즈를 이용해 홍채

이미지를 포착하는 홍채인식시스템 특허를 출원한 상태임 또한 중국의 알리바바는

얼굴인식을 활용한 결제시스템 lsquo스마일 투 페이rsquo 올해 초 얼굴인식 인공지능 업체

lsquo이모션트rsquo를 인수한 애플의 행보는 향후 얼굴인식 기능을 갖춘 스마트폰 출시에 대한

기대감을높이고있음

홍채인식뿐만아니라타 생체인식에서도카메라모듈의수요증가가가능할전망

일본 금융권에서 주로 사용되는 정맥인식 기술의 경우 적외선으로 혈관을 투시 촬영한 후CMOS센서또는 CCD카메라를거쳐디지털영상으로옮기는방식

지문인식도가시광선에반사된지문영상을획득하는광학방식이다양한분야에적용 되고있음 얼굴인식은 2D수준의 이미지 감지를 넘어 3D 열적외선 방식을 통해 보안성과 인식률을 높여가고

있음

향후에는 스마트폰뿐 아니라 은행의 ATM 데스크탑 PC 병원 회사 학교 공항 등 본인

확인이 필요한 곳 어디서나 생체인식 시스템이 배치될 것으로 전망되며 그 시스템 안에는

카메라모듈이탑재되기때문에카메라의수요증가는필수적임

기술개발테마 현황분석

210

3 기업 분석

가 주요기업비교

Sony가 이미지센서 확대를 위해 중저가 비중을 늘리면서 신흥국 스마트폰 수요를 적극

흡수한다는 계획을 발표함 Sony가 기능을 한정한 1300만 화소와 800만 화소 고화질

이미지센서중저가상품을개발했음

Sony는 약 1500억엔을 투자해 2016년 9월까지이미지센서월 생산능력을지금보다 45

늘림 방침임 300mm 웨이퍼 월 87000장을 생산할 수 있으며 생산증대 부분은 대부분

중저가제품을생산할것으로전해짐

Sony는 자율주행차사업에도진출하였음 동사는 로봇카 회사인 ZMP의 지분 2를 1억엔에

인수했음 ZMP 인수 이유는 전 세계 자동차 판매량이 1억대를 넘는 수준으로 스마트폰

시장과는 수량에서 비교가 되지 않지만 자율 주행차의 경우 최대 카메라가 10개까지 사용될

전망임

OmniVision은 고성장 시장을 리드한다는 전략으로 업계 최초의 13인치 1600만 화소

이미지센서인 OV16880을 발표했음 이 센서는 1600만 화소(4672 x 3504화소)

이미지를 초당 30 프레임(FPS)으로 담아낼 수 있으며 전체 해상도에서의 연사 사진과 제로

셔터지연을가능케함

Toshiba가 소형이미지센서에서고화질을구현하는 lsquo무한고화질rsquo 기술을발표했음 무한고화질

기술은 사진을 여러 매 연속촬영한후 이를 합성 노이즈가 적은 고화질이미지를만들어내는

기술이며 흔들림 검출 기능이 적용돼 사진의 흔들림도 줄어들고 합성시간도 단축함 또한

이것으로 인해 피사체의 윤곽을 더욱 선명하게 표현하는 효과도 발생 이 기술을 사용하면

소형 이미지센서로도일반 디지털 카메라수준의 고화질을만들어낼수 있고 향후 스마트폰

태블릿은물론차량카메라와내시경에이르기까지다양한분야에적용할방침

Toshiba는 산업용 HD(1080P) CMOS 이미지 센서와 20MP CMOS 이미지센서를 2015년

4월부터양산하고있음

ON Semiconductor는 비디오 보안 카메라용 고성능 CMOS 이미지센서를 출시하였고

트루센스 이미징 인수와 앱티나 이미징 인수를 통해 스마트폰 태블릿 랩탑 게임기

웨어러블 디지털 카메라와 같은 선도적인 소비재 전자기기와 자동차 감시 비디오

컨퍼런싱 스캐닝 의료용산업에진출한다는계획

Sharp는 0룩스 환경에서 컬러 촬영이 가능한 차량용 카메라 모듈을 개발하였음 Sharp의

차량용 카메라 모듈은 현재 미국 대형 제조사가 채용하고 업체에서 높은 점유율을 차지하고

있음 하지만 타사에 센서 공급에 머물고 있으며 모듈 제품 제안 강화하기 위해 전문 영업

조직설치도검토중에있음

광학부품및기기

211

Cannon은 2015년 2월 세계 최고 1억2천만 화소의 CMOS 이미지 센서를 일본 카메라

전시회에서 공개했음 이전시회에서 Cannon은 lsquo고화질 기술력rsquo을 선보이는데 초점을 맞춰

준비했으며 고화소이미지센서 5천만화소의풀프레임 DSLR EF 렌즈군등을전시했음

Cannon은 2015년 2월 세계 최고 1억2천만 화소의 CMOS 이미지 센서를 일본 카메라

전시회에서 공개했음 이전시회에서 Cannon은 lsquo고화질 기술력rsquo을 선보이는데 초점을 맞춰

준비했으며 고화소이미지센서 5천만화소의풀프레임 DSLR EF 렌즈군등을전시했음

최근 열화상 카메라 전문기업인 FLIR Systems는 2014년 하반기에 휴대폰을 이용해 열화상

촬영이가능한신개념스마트폰케이스를출시했음

국내중소기업사례

옵티시스는 광소자 및 관련 부품 응용분야 산업에서 풍부한 기술적 경험을 바탕으로 다양한산업에서 급증하고 있는 고속 비디오 오디오 신호 전송 및 제어를 위해 광링크 분배기 스위치

매트릭스등 의 솔루션을제공

테크원은 LED drive 모듈 bluetooth 모듈 카메라모듈등을 개발하는광학부품업체 솔라루체는 2002년부터 LED 조명 및 부품 개발에 뛰어들어 독자적인 기술 개발과 주요 원천기술을확보하여가정용부터산업용까지다양한제품 개발로국내 외 LED 조며 시장개척

대진디엠피는 LED 조명 부분에 있어 국내 최초 UL인증을 받았으며 CE ETL FCC 외 다수의 LED조명관련특허와다양한제품군보유 중

나무가는최근 3D 인뎁스카메라센서모듈개발을성공했으며핵심장비 내재화및생산기술보유 옵트론텍은광학렌즈및 모듈 이미지센서용필터등의 광전자부품을전문적으로개발하는업체

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)옵티시스 37632 17126 79 120 14 102

(주)솔라루체 24991 49057 96 36 3 52

(주)대진디엠피 99992 54150 -76 93 5 -

(주)나무가 114797 189575 -426 -09 -2 33

(주)옵트론텍 215611 121716 -09 140 10 51

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

212

나 주요기업기술개발동향

국내카메라모듈및 부품업체의경쟁력은글로벌카메라모듈산업을리딩하고있음

국내의 렌즈모듈은 렌즈제조 생산 개발에 많은 국내 업체들이 참여하고 있으며 방주광학

디오스텍 코렌 세코닉스 디지털옵텍 AG광학 등의 업체들이 있으며 국내 비구면 렌즈

기술과 레진 사출기술 대량 자동조립기술이 발전해서 독일 일본 렌즈업체들과도 어깨를

나란히하고지속해서고화소렌즈를공급하고있음

디지털 옵틱 세코닉스 등은 카메라 렌즈 시장에서 산요옵티컬을 밀어내고 성장 곡선을

이어가고있음 국내기업들은근래세계시장에서렌즈제조기술력을인정받고있음

특히 해성옵틱스는 렌즈 사출 모듈부터 AF 카메라 모듈에 이르는 수직계열화를 구축하고

있음 카메라 모듈 및 관련 소재 부품 시장 경쟁이 점차 치열해 지고 있지만 해성옵틱스는

수직계열화덕분에상대적으로유리한고지를확보했음

블루필터 분야는 옵트론텍 나노스 등 기존 업체들이 시장을 양분한 가운데 국내

엘엠에스뿐만아니라일본업체들도시장진입에속도를내고있음

파트론은 스마트폰용 전면카메라의 고화소화에 따라 5MP 전면카메라와 후면 13MP 카메라

모듈을 주력으로 생산하고 있으며 각종 카메라 센서와 광학식 지문인식 모듈을 개발완료

하였음

나무가는 듀얼카메라 기술을 이용 3D 인뎁스 카메라센서 모듈의 개발하였고 다양한 분야에

3D인뎁스카메라기술들을적용하고있음

캠시스 최근 전기차 스타트업 기업인 코니자동차의 지분을 인수하고 전기차 사업 진출을

선언하였으며 AVM을시작으로자동차용 IT기기를개발생산할계획

엑씨넥스 스마트폰 카메라모듈 외에도 자동차용 후방카메라모듈 AVM LDW와 같은

센싱카메라모듈을개발완료하였고 광학식지문인식모듈을개발완료하였음

옵트론텍은 적외선 파장에 관련한 원천기술을 이용해 필름형 적외선 차단 필터를 개발하여

삼성전자 및 스마트폰 세트업체에 납품하고 있음 또한 자율주행 RIDER 카메라모듈

나이트비젼카메라모듈을개발하였음

광학부품및기기

213

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

암전류제거기술

암전류 (Dark current) 는 빛의 조사가 없을 때에 흐르는 전류로서 온도 변화 같은 빛 이외의현상들이 센서 내부에 전자를 형성하여 포토 다이오드나 트랜지스터에 영향을 주는 잡음임 주로

온도에의해 많이 발생함 이를제거하는기술

고정패턴잡음(FPN) 제거기술

고정패턴잡음 (fixed pattern noise) CMOS Image Sensor(CIS)는 CCD에 비해 주변 환경에 의한잡음이 민감함 이러한 잡음은 시간에 따라 변화하는 Temporal Noise(TN)와 고정된 형태의 잡음인

Fixed Pattern Noise(FPN)으로 구분할 수 있음 이를 제거하는 기술임 pixel 간에 발생 하는

공간적편차로써 temporal filter 수행 후에도고정된 pattern의 잡음발생을줄이는기술이필요함

기타잡음제거기술

이미지 센서에서 발생할 수 있는 여러 잡음 제거 기술임 한 픽셀이 주변 픽셀과 간섭이 일어나는혼색 현상(cross talk) 제거기술이 필요함 화소 내의 배선이나 빛의 입사각이 기울어 졌을 때

발생하는현상제거 기술이필요함

IR 필터내장형렌즈기술

이미지 센서는 사람이 볼 수 없는 적외선을 너무 잘 보기 때문에 380~780 nm 파장의가시광선보다 약간 더 높은 영역의 적외선 (infra red IR) 파장도 볼 수 있음 근적외선에 의한

붉은색 이미지의 선명도를 높이기 위해 적외선(IR) 필터를 사용하며 이를 내장한 렌즈 기술임

선명도향상예로그림참조

[적외선필터 적용 화질색도 향상]

기술개발테마 현황분석

214

나 특허동향분석

광학부품및 기기특허상 주요기술

주요기술

광학부품 및 기기는 패키지 기술로 고접착고신뢰성 박막필름 기술 감광성 필름 박리력 조절 기술고투과율 하드코팅 기술 조명장치 냉각시스템 기술로 구분되며 이미지 센서 기술로 픽셀 기술

신호처리 기술 제조 공정 기술로 분류되고 렌즈 모듈 기술로 IR 필터내장형 렌즈 기술 다수

캐비티금형및성형 기술 렌즈모듈소형화기술 저비용적외선모듈로구분됨

분류 요소기술 설명

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술 접착용감광필름조성및구조관련기술

감광성필름박리력조절기술접착용 감광필름의 박리를 위한 박리제 조성이나 박리력

조절을위한감광필름의조성및구조관련기술

고투과율하드코팅기술광하계보호코팅의투과율을높여광학계의성능및내구성

을향상시키는기술

조명장치냉각시스템기술광원부의 광효율 향상 및 수명 유지를 위한 효율적인 자연

대류또는강제대류방식의냉각기술

이미지

센서

픽셀기술 픽셀어레이이미지센서컬러필터등이미지센서픽셀기술

신호처리기술이미지센서 암전류 제거 고정패턴잠음(FPN) 제거 등 이미

지센서신호처리기술

제조공정기술이미지 센서 본딩 기술 이미지센서 이면 연마 기술 등 이

미지센서제조공정관련기술

렌즈모듈

IR필터내장형렌즈기술 유전체코팅공정을이용한 IR-Cutoff필터기능의렌즈어셈블리기술

다수캐비티금형및성형기술 다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술인체삽입형의료기웨어러블기기등에사용가능한초소형

렌즈모듈해상도확보및모듈소형화기술

저비용적외선모듈차량용 나이트 비젼 등의 민수용 적외선 모듈 시장 확대를

위한저비용적외선렌즈모듈기술

광학부품및기기

215

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

광학부품 및 기기의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

87 174 15 15 291감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술

207 443 23 66 739신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR필터내장형렌즈기술

43 73 19 10 145다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

합계 337 690 57 91 1175

국가별 요소기술별 특허동향에서 패키지 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며일본과유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

이미지 센서 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

렌즈 모듈 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은출원량을나타내고있음

기술개발테마 현황분석

216

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

sect 삼성전자sect HONHAIPRECISIONsect OPTIZ

sect 대기업중심sect 삼성전자 OPTIZ 삼성전기등

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지

센서

픽셀기술

sect 삼성전자sect Omn i V i s i o nTechnologies

sect SemiconductorComponents

sect 대기업중심sect 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지이노텍등

신호처리기술

제조공정 기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈 기술

sect 디비하이텍sect 에스케이하이닉스sect HONHAIPRECISION

sect 대기업중심sect 디비하이텍 에스케이하이닉스 삼성전자등

다수캐비티금형및성형 기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

패키지기술분야주요출원인동향

패키지 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 HON HAIPRECISION OPTIZ 등이 많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있음

이미지센서기술분야주요출원인동향

이미지 센서 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 OmniVisionTechnologies Semiconductor Components 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이

주류를이루고있음

렌즈모듈기술분야주요출원인동향

렌즈 모듈 기술분야는 디비하이텍이 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는에스케이하이닉스 HON HAI PRECISION 등이 많은 특허를 출원하고 있는 등 한국 회사들이

주류를이루고있음

광학부품및기기

217

광학부품및 기기분야의주요경쟁기술및 공백기술

광학부품 및 기기 분야의 주요 경쟁기술은 이미지 센서 기술분야 이고 상대적인 공백기술은

렌즈모듈기술분야로나타남

이미지 센서 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 렌즈 모듈 관련 기술분야가 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술

신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈기술

다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 주로 대기업 중심으로 연구개발하고 있는 것으로

나타남

패키지 기술분야는 대기업 중심으로 삼성전자 OPTIZ 삼성전기 등이 중점적으로 연구개발을 하고있으며 이미지 센서 보호용 광투과성 투명 코팅 기술 이미지 센서칩 및 외부 접속단자간 고신뢰

전도성을위한패키징기술 등을 연구개발하고있음

이미지 센서 기술분야도 대기업 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 엘지이노텍 등이 활발하게연구개발을 추진하고 있으며 후면 조사형 액티브 픽셀 어레이 기술 다이내믹 레인지가 넓고

색채현성및해상도우수한픽셀 어레이기술 등이연구개발되고있음

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

패키지

고접착고신뢰성박막필름기술sect 이미지센서보호용광투과성투명코팅기술

sect 이미지 센서칩 및 외부 접속단자간 고신뢰 전도성을

위한패키징기술

감광성필름박리력조절기술

고투과율하드코팅기술

조명장치냉각시스템기술

이미지센서

픽셀기술 sect 후면조사형액티브픽셀어레이기술

sect 다이내믹 레인지가 넓고 색채현성 및 해상도 우수한

픽셀어레이기술

신호처리기술

제조공정기술

렌즈모듈

IR 필터내장형렌즈기술

sect 회전대칭형광각렌즈기반렌즈모듈기술

sect 이미지센서컬러필터대용컬러마이크로렌즈기술

다수캐비티금형및성형기술

렌즈모듈소형화기술

저비용적외선모듈

기술개발테마 현황분석

218

중소기업특허전략수립방향및 시사점

광학부품및기기분야의상대적인공백기술분야는렌즈모듈관련기술로나타남

광학부품및기기분야는이미지센서분야의제조공정부품소재분야에적용되어사용될수 있음 최종제품형태는대규모의장치투자가필요한분야로중소벤처기업의참여가높지않은 분야임 하지만 렌즈 모듈 분야와 같이 부품 및 소재 기술은 중소기업의 시장진입이 상대적으로 수월하다고판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 렌즈 모듈 관련 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

광학부품및기기

219

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

국외는 Sony 사에서 주도적으로 개발하며 국내에는 클레어픽셀(주) 재영솔루텍(주) 삼성전자

SK하이닉스등에서연구개발중임

기관 연구내용

일본 Sony Charge Coupled Device (CCD) CMOS 방식 이미지센서

파나소닉(Panasonic) Charge Coupled Device (CCD) 방식이미지센서

샤프 Charge Coupled Device (CCD) 방식이미지센서

삼성전자09microm초소형픽셀 이미지센서 ISOCELL 신제품을공개

(2017년)

한국 SETI Fabless 이미지센서 제조

한국픽셀플러스 Fabless 이미지센서 제조

한국실리콘파일 Fabless 이미지센서 제조

한국클레어픽셀(주)스마트카용 CMOS 이미지센서개발얼굴인식기반의자동노출

일체형이미지센서

한국 재영솔루텍(주) 초경박카메라모듈및 고내열성렌즈middot경통제조기술

미국 마이크론 CMOS방식 이미지센서

미국 옴니비전 CMOS방식 이미지센서

케논 CMOS방식 이미지센서

산요 CMOS방식 이미지센서

미국 Cypress 이미지센서

미국 Aptina 이미지센서

미국 Agilent 이미지센서

일본 Toshiba 이미지센서

프랑스 ST Micro 이미지센서

전자통신연구원소프트웨어정의네트워크(SDN) 기반 Flexible 광노드

핵심요소기술개발

한국광기술원- 휴대폰카메라용비구면유리렌즈개발

- 비구면렌즈성형공정개발

전자부품연구원 고성능 3D 스케닝라이다광학엔진

서울대전기전자과이병호 직접영상디스플레리

[ 광학부품및 기기 분야주요 연구 기관현황 ]

기술개발테마 현황분석

220

(2) 연구개발자원

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

산업핵심요소기술개발사업(산업통상자원부)- 국가 성장전략에 기반한 전략기술 분야의 핵심middot원천기술 개발에 대한 집중 지원을 통해

미래신산업을육성하고주력기간산업의산업경쟁력을제고하여미래신성장동력을창출

- 10년 이내에 기술적 파급효과가 크고 산업 기술 경쟁력을 획기적으로 제고할 수 있는 부가가치가

높은핵심요소기술 원천기술및 엔지니어링기술

소재부품산업분야 주력산업IT융합반도체

소재부품기술개발사업(산업통상자원부)- 국내 부품middot소재산업의 지속적인 발전을 위하여 글로벌 시장의 조달참여가 유망하고 소재middot부품 및

타 분야의기술혁신과경쟁력제고에긴요한핵심 소재middot부품기술개발지원

- (벤처형전문소재) 중소middot중견 소재기업이 특정분야 및 틈새시장에서 세계최고 수준의 기술력을 갖춘

소재 중핵기업으로성장할수있도록지원

- (수요자연계형) 향후 수요 급증이 예상되는 핵심 소재부품 개발에 수요기업이 기술개발에

참여함으로써 핵심 소재부품의개발기간을단축시키고 개발된소재middot부품의상용화를촉진

우수기술연구센터(ATC)사업 (산업통상자원부)- 세계일류상품 개발촉진 및 세계적 기술경쟁력 확보를 위해 우수한 기술 잠재력을 보유한

기업부설연구소를 선정 우수기술연구센터(ATC)로 지정하고 기술개발자금을 지원하여 세계적

수준의연구소로육성시키고자함

- 주력 및 신산업 분야에 대해 주관기관에서 자유롭게 개발하고자 하는 것을 순수 자유공모

방식으로지원

신산업 ICT융합(지식서비스 로봇 웨어러블디바이스 전기middot자율주행차 3D 프린팅 IoT가전) 바이오middot헬스(바이오의약

스마트헬스케어) 첨단신소재(탄소소재타이타늄나노소재융복합소재)에한함

K-Global ICT 유망기술개발지원사업(과학기술정보통신부)- ICT 등과 타 산업 간 융합기술및 서비스기술개발지원을 위해 기술수요를반영한 단기 사업화및

우수 혁신기술 사업화기술개발을지원

- ICT RampD　10대기술 기반 융합기술및 서비스기술개발지원

정보통신방송연구개발관리규정의 ICT연구개발기술분류체계상이동통신 네트워크 방송스마트미디어 전파위성 기반

SW컴퓨팅 SW디지털콘텐츠정보보호융합서비스 ICT디바이스

광학부품및기기

221

나 연구개발인력

기관 부서

클레어픽셀(주) 조진호 소재환 정헌준

재영솔루텍(주) 유병택

전자통신연구원 ICT소재부품연구소광무선융합연구본부백용순(본부장)

한국광기술원 광응용연구본부 차세대광학렌즈연구센터

전자부품연구원 자율주행솔루션 최연용센터장

서울대 전기전자이병호교수

[ 광학부품및 기기 분야주요 연구 기관현황 ]

기술개발테마 현황분석

222

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

전자통신연구원

소프트웨어정의네트워크(SDN) 기반 Flexible 광노드핵심요소기술개발 광신호 생성 및 수신에 필요한 고집적 광변조기 및 광수신기 개발로 소프트웨어 조작을 통해 단일채널에서 100200Gbps로전송신호조절가능

한국광기술원

12 Megapixel 휴대폰카메라용비구면유리렌즈개발 저가격양산화를위한이음매없는 홀더결합형비구면렌즈 성형공정개발 비구면플라스틱 2차렌즈를이용한광균일도개선방열 가로등개발 소형선박용초광각감시시스템을위한금형코어및광학부품측정평가기술개발 양안식 3DTV 방송용카메라개발

전자부품연구원

고속 3D 스케닝라이다광학엔진

서울대전기전자과이병호교수

집적영상디스플레이

광학부품및기기

223

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 bull소프트웨어정의네트워크(SDN)기반 Flexible 광노드핵심요소기술

기술개요

bullAI IoT 빅데이터 클라우드 서비스 등의 발전은 통신용량 증대 유발 및 보다

효율적인광통신망의대용량신호전달방식요구

bull이를 위해 하드웨어 교체 없이 소프트웨어 조작만으로 통신속도 경로설정

전송거리 설정 및 파장의 효율적 분배 등 네트워크 운용효율 향상 기술개발

진행

bull광부품 개발은 효율적 네트워크 개발의 필수조건이며 이를 통해 효율적

소프트웨어정의네트워크구축가능

기술이전목적및필요성

bull광신호생성 및 수신에필요한고집적광변조기및 광수신기개발로소프트웨어

조작을통해단일채널에서 100200Gbps로전송신호조절가능

bull실리카 평면 도파로 기반의 편광 및 위상 분리기와 다채널 광검출기 어레이를

집적한광수신기는 400Gbps수신도가능한세계최고수준성능확보

bull광변조기 및 광수신기 광원인 파장 가변 광원은 폴리머 회절격자와 반도체

광원의 결합을 통해 넓은 파장 가변 범위와 높은 출력광 세기 좁은 선폭 특성

확보

bull세계최초로 폴리머 기반의 평면 광도파로를 이용 128개의 광스위치를 단일

집적하여낮은전력소모로스위칭이가능한멀티캐스트스위치모듈개발

bull기존에정해진선폭의채널만감지 가능하던기능을임의의선폭의채널 수신을

가능하게하여파장활용의유연성을높인광신호감지기개발

기술의특징및장점bull신호의왜곡없이초고속변조를통해광데이터장거리전송가능

bull강유전기판상에집적광도파로형성을통해여러기능성광소자제작이가능

기술성숙도(TRL) bull단계 5

활용방안및기대성과

bull중장거리 전송용 하이앤드 광부품 국산화 기반 마련 및 효율성 증대로 통신비

절감

bull중장거리 전달망용 광부품 기술 개발로 국내 광부품 업체의 하이앤드 광부품

기술확보및시장진입기반마련

bull전달망 시스템 구축에 필요한 광부품 기술 확보를 통해 부품 의존도가 높은

광시스템개발에서국내시스템업체의경쟁력향상에기여전망

bull고집적 광부품 기술은 폭발적으로 증가하는 데이터센터 내부 및 외부 통신에

필요한광부품개발에활용예상

기술이전내용및범위

bull대용량 매트로 시스템 신호 전달에서 광경로 스위칭에 필요한 차세대 ROADM

시스템개발에응용

bull광변조기용도파로제작기술

bull위상정합 CPW전극제작기술

bull광변조기평가기술

기술개발테마 현황분석

224

6 기술로드맵수립

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 광학부품및기기 분야 키워드클러스터링 ]

광학부품및기기

225

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

image

sensor

lensless

CMOS

8

1 A CMOS image sensor with low fixed pattern noise suitable

for lensless observation system of digital enzyme-linked

immunosorbent assay (ELISA)

2 Micro-electro-fluidic grids for nematodes A lens-less

image-sensor-less approach for on-chip tracking of nematode

locomotion

3 A CMOS image sensor with stacked photodiodes for lensless

observation system of digital enzyme-linked immunosorbent

assay

클러스터

02

image

sensor

lens

on-chip

8

1 A lens-free on-chip microscopy algorithm for submicron pixel

size image sensor

2 An on-chip 72times60 angle-sensitive single photon image sensor

array for lens-less time-resolved 3-D fluorescence lifetime

imaging

클러스터

03

image

sensor

lens free

4~5

1 A lens-free single-shot fluorescent imaging system using CMOS

image sensors with dielectric multi-layer filter

2 A 3D vision 21Mpixel image sensor for single-lens camera

systems

클러스터

04

image

sensor

lens

EUSA

4~5

1 Circuit design for retina-like image sensor based on

space-variant lens array

2 CMOS image sensor-based ELISA detector using lens-free

shadow imaging platform

클러스터

05

image

sensor

lens

CMOS

4~5

1 Compact one-lens fluorescence microscope using CMOS image

sensor

2 Controlling electromagnetic wave through dual heights

micro-lens array of a CMOS image sensor

클러스터

06

image

sensor

rod lens

5~7

1 Development of an image sensor for dentistry- Fiber

connecting technique with the gradient index (GRIN) rod lens

2 Digital correction of registration error for the micro lens array

and image sensor in plenoptic camera

클러스터

07

image

sensor

lens

FLB-SEM

4~5

1 Electrowetting liquid lens array on curved substrates for wide

field of view image sensor

2 FIB-SEM investigation and auto-metrology of

polymer-microlensCFA arrays of CMOS image sensor

클러스터

08

image

sensor

microlens4~5

1 Image sensors with electrically tunable spatial resolution based

on liquid crystal microlens array with three-layered patterned

electrode

2 Integral three-dimensional image capture equipment with

closely positioned lens array and image sensor

[ 광학부품및기기 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

226

클러스터

09

image

sensor

space-variant

lens

7~8

1 Integration of nanostructured planar diffractive lenses

dedicated to near infrared detection for CMOS image sensors

2 Mathematical simulation of the space-variant lens array used

for retina-like image sensor

3 Modeling and simulation of the retina-like image sensor based

on space-variant lens array

클러스터

10

image

sensor

lens

Fresnel zone

5~6

1 Multiocular image sensor with on-chip beam-splitter and inner

meta-micro-lens for single-main-lens stereo camera

2 Numerical study of a Fresnel zone plate based lens for a 2 μm

times 2 μm CMOS image sensor pixel

광학부품및기기

227

(2) 요소기술도출

산업시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정검토하여최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

팩키지기술

고접착고선뢰성박막필름기술특허논문클러스터링

기술시장분석

감광성필름박리력조절기술

기술시장분석 기술수요

특허논문 클러스터링

전문가추천

고투과율하드코팅특허논문클러스터링

기술시장분석

광원회로장치특허논문클러스터링

기술시장분석

유기재료를이용한광학장치특허논문클러스터링

기술시장분석

이미지센서

픽셀어레이전문가추천 기술시장분석

기술수요

신호처리전문가추천 기술시장분석

기술수요

제조공정 기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

저비용적외선모듈전문가추천 기술시장분석

기술수요

내열성렌즈기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

렌즈모듈

필터내장형렌즈전문가추천 기술시장분석

기술수요

렌즈모듈소형화기술전문가추천 기술시장분석

기술수요

[ 광학부품및 기기 분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

228

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

팩키지기술

고접착고선뢰성박막필름

기술

광원부의 광효율 향상 및 수명 유지를 위한 효울적인 박막필름

기술

감광성필름박리력조절

기술

안정적 효율적 전원공급을 위한 과전압 과전류 과열보호

회로개발및 효율개선 극고온및 저온내성회로

고투과율하드코팅유기재료를이용한조명 및 디스플레이 광원 기술 효율 및 광특성

개선

이미지센서

픽셀어레이

자동차운전자를위한 정보디스플레이시스템화

운전정보 주행정보 차량정보 등 차량 디스플레이를 위한 Array

광원 및 렌즈 비구면 및 자유곡면을 적용한 윈도우 디스플레이

기술

신호처리

비구면및구면 렌즈적용의고정도광학계제조기술

제조공정 연삭흔(Mid-spacial frequency) 가공변질층(Subsurface

damage) 등에 의한광학성능저하방지

제조공정기술인체 삽입형 의료기 웨어러블 기기 등에 사용가능한 초소형 렌즈

모듈 해상도확보및모듈 소형화

렌즈모듈

필터내장형렌즈광학계 보호코팅(Hard coating)의 투과율을 높여 광학계의 성능

및 내구성향상

렌즈모듈소형화기술

외부 환경의 변화에 따른 광학계의 성능 악화를 최소화하기 위한

내열성 소재기술 특히 자율주행차등의 환경에서 내열성을 확보할

수 있는소재및공정기술(기존사출렌즈대체 및 개선)

[ 광학부품및기기 분야 핵심요소기술 ]

광학부품및기기

229

나 광학부품및 기기기술로드맵

기술개발테마 현황분석

230

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

광학

부품및

기기

고접착고신뢰성

박막필름기술

초소형 고효율

소형화 효율

향상

기술개발

기반 확립

소형화

고효율

팩키지기술

개발

초소형

고효율

팩키지기술

확립

초소형

고효율

팩키지기술

확립

감광성필름바길력

조절기술

고투과율하드코팅

픽셀에레이

고해상도 높은

색구현도

고해상도

이미지센서

기술 확립

고해상도

높은색

구현 이미지

센서소자

구현

고해상도

높은색

구현도

이미지센서

개발

고해상도

높은색

구현도

이미지센서

개발

신호처리

제조공정기술

필터내장형렌즈

소형화 고기능화

소형렌즈

모듈 설계

기술 확립

소형 고기능

렌즈모듈

구현

소형화

고기능화

렌즈모듈

개발

소형화

고기능화

렌즈모듈

개발렌즈모듈소형화기술

[ 광학부품및 기기 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체

검사장비

반도체검사장비

정의및 범위

반도체 공정은 크게 전공정과 후공정으로 나뉘며 전공정은 기판을 가공하는 공정을 의미하며후공정은 전공정 이후에 수행되는 절단middot배선middot패키징middot검사 등의 공정을 의미한다 반도체 검사장비는

통상적으로 후공정 단계에서 반도체를 검사하기 위한 장비를 일컬었으나 최근 각 공정 단계를

모니터링하고진단하는장비까지도포함하는광범위한범위로확장 해석되고있다

가장 보편적인 반도체 검사장비인 전기적 테스트 장비는 전기적 신호를 인가하여 반도체의 출력신호를 계측 원하는 값이 얻어지는지를 검사한다 수반하는 장비는 probe station handler

parameter analyzer 등이 포함된다 그 외 분석을 위한 X-Ray SAM(Scanning Acoustic

Microscope) Visual inspection system FIB(Focused Ion Beam) TEM(Transmission Elecltron

Microscope) 등을 포함하는 분석 장비 또는 burn-in 시험 등을 포함하는 신뢰성 검사장비 등이

검사장비의범주에포함될수있다

정부지원정책

산업통상자원부는 산업적 파급효과가 큰 반도체 디스플레이 등을 미래성장동력분야로 지정하여소재부품기술개발중심으로상시사업을지원하고있음

IoT 인공지능 빅데이터 등을 활용한 스마트공장제조 산업은 4차 산업혁명을 핵심 지원 정책에포함되며 반도체검사장비도해당분야의한 분야로서응용될것으로예상됨

2015년 스마트제조 중장기 로드맵의 일환으로서 스마트센서 분야를 선정하였음 스마트센서를포함한반도체기술의고도화에따라반도체검사장비의성능고도화가요구됨

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)꾸준한반도체장비의수요

bull(기술)우수한인적자원

bull(정책)반도체 RampD지원정책

bull(환경)높은시장진입장벽

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)대기업또는중소기업위주지원(중견기업취약)

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)반도체기술의고도화

bull(기술)반도체소재패키징신기술개발

bull(정책)세계적수준의중견기업발굴middot육성수요

bull(환경)후발주자와의기술격차감소

bull(기술)시장선점선도업체와의기술격차

bull(정책)지원정책의편중

중소기업의시장대응전략

반도체 기술적 향상과 더불어 후발주자와의 기술격차 감소에 따라 기존 제품에서의 경쟁력이약화되고 있음 학middot연middot산 협력을 통한 시너지 효과를 활용하여 고성능 고부가가치의 제품군으로

전환이시급함

전략 대상품은 MEMS 및 3D 적층 분석 고전력 소자 센서 등 새로운 패러다임의 반도체가바람직하며 기술적으로는고 정밀도 고속측정이가능한기술이확보되어야함

핵심요소기술로드맵

반도체검사장비

235

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 공정은 전공정과 후공정으로 나뉘는데 반도체 검사장비는 절단 배선 패키징 검사가

수행되는 후공정 단계에서의 검사장비를 주로 의미함 반도체 검사장비는 주로 전기적

특성평가 장비를 지칭하는데 패키징 전에 웨이퍼 수준에서 평가가 수행되기도 하며 패키징

후 수행되기도 함 그 외의 기타 물리적 분석을 포함 여러 가지 장비들이 검사장비 범위에

포함될 수 있으며 광범위하게는 반도체의 각 공정 단계를 모니터링하거나 진단하는

장비들까지도반도체검사장비에포함할수있음

일반적 반도체 검사장비는 전기적 신호를 인가하여 원하는 출력 신호를 얻을 수 있는지 여부를평가하는 장비를 일컬음 가장 기본적으로 반도체 소자의 정상 작동 여부를 판정하며 경우에 따라

품질 수준을적정 범위로관리할수 있음

[ 반도체전기적특성 검사장비블록도 ]

출처 Chromawebpage

[ 반도체후공정및검사 순서도및검사장비 ]

기술개발테마 현황분석

236

반도체 검사장비는 필연적으로 장비와 반도체 소자 간 연결을 위한 장치를 필요로 하는데 반도체전공정의 경우 웨이퍼 상태에서 프로빙을 위한 probing card를 필요로 함 후공정 검사의 경우

마찬가지로 probing card 또는 소켓과 같은 유형의 구조물을 필요로 한다 반도체 패키징의

소형화 wafer level 패키징 기술 등의 도입으로 인해 probing card 또한 높은 기술적 수준을

필요로 하게 되었다 probing card는 검사 항목의 종류에 따라 요구되는 특성에 맞게 설계 및

제작되며 수요자요구에따라설계 및 제작되는 custom중심 부품에해당함

출처 Wentworth Laboratories webpage

[ cantilever probe card ]

반도체의 집적도가 높아짐에 따라 미세 패턴화되고 적층기술 TSV기술 등이 발전하고 있음 나아가반도체의 집적도가 올라가고 동작클럭이 올라감에 따라 전통적 패키징 구조를 벗어난 wafer level

packaging 기술도 상용화가 시작되고 있음 기존의 프로브 방식은 이러한 패키징 구조에 대응이

어려우며 프로브의 탐침 수가 많아지고 프로브의 크기도 작아져야 하므로 이에 대응할 수 있는

검사장비의개발필요

출처 Design fabrication and characterization ofMEMS probe card for fine pitch IC testing

[ MEMS 프로브카드 ]

반도체검사장비

237

전기적 특성 검사 외에도 광학적 검사 등도 실시하는데 반도체 패키징 공정이 단순화되고 반도체동작이 고속화됨에 따라 미세 패턴화됨 따라서 광학적 검사의 중요도도 높아지고 있으며 나아가

X-Ray laser IR 분석과같은 새로운분석기술이적용된광학 검사장비수요도증가하고있음

과거 반도체 검사장비를 공정 후 최종 제품의 검증 burn-in 테스트와 같은 수동적 검사

수준으로 한정하여 왔으나 공정의 정밀도 향상 장비 운용 중지에 따른 손실 방지 반도체

기술의 패러다임 변화 등의 이유로 보다 능동적인 공정 모니터링 기술 새로운 평가 및

분석기술에대한요구가증대되고있음

반도체 공정장비 진단 기술 넓은 의미에서 반도체 검사장비는 반도체 공정장비의 진단까지 포함될수 있으며 진단기술의 향상에 따라 상용 수준의 진단 장비들이 시장에서 적용범위를 넓히고 있는

추세임 반도체 공정장비의 진단 장비는 공정의 최종 결과물인 반도체를 검사하는 것보다

능동적으로 공정을 관리하기 위한 수단으로서 접근되고 있음 반도체 공정기술의 정밀도가 높아짐에

따라 능동적검사에 대한 수요가 증가하고 있으며 반도체의품질 관리 및 선제적시설 유지 관리에

의한 생산 비용절감 신뢰성향상 등의효과를기대할수 있음

[ 반도체공정장비진단시스템블록도 ]

반도체산업은 주요 수출품목에 해당함 따라서 반도체장비의 수요도 매우 높은 편인데 핵심

검사장비와 공정장비는 주로 국외에서 수입하고 있는 실정임 이는 고속 성장을 지향한

대한민국의 산업 환경의 특징으로 분석되며 그만큼 축적된 기술이 부족하여 경쟁력을

확보하지 못하고 있음 기술 개발을 통한 고기능성 고성능 고부가가치 중심의 반도체 관련

장비산업의육성이필요함

반도체 검사장비를 포함하는 반도체 장비 산업은 센서 구동부 제어부 반도체 전력 시스템 IoT인공지능 전 영역의 기반기술이 집적된 구조임 구성하는 각 산업의 균형적인 발전이 필수적인 산업

분야이며 종합적이고 유기적인 관계를 필요로 하는 산업임 학연산 기반이 강화되고 있고

기초산업의발전이 적극적으로 이루어지고 있는 대한민국의 산업 현황을보았을때 고성능화를통한

전략을통한산업 진입이가능한분야에해당함

기술개발테마 현황분석

238

나 범위및 분류

(1) 제품분류관점

반도체 검사장비의 정의는 좁게는 반도체 공정 대상품인 반도체의 검사를 위한 장비임

기능적 분류로 보았을 때 전기적 특성을 평가하기 위한 장비 결함을 검사하기 위한

검사장비 burn-in 시험을 포함한 신뢰성 검사장비 그 외 넓은 의미로 공정 진단

검사장비로분류할수 있다

기타 검사장비는 결함(defect)을 검사하기 위한 장비이며 X-Ray SAM 등의 장비가 포함될 수있다

출처 EETimesWafer inspection gets smart

[ Wafer defect inspection 예 ]

출처 Sonoscan webpage

[ Void amp delamination inspection(SAM) 예 ]

반도체검사장비

239

반도체 검사장비의 확장개념으로서 능동적 검사장비는 반도체 공정장비의 진단장비가 포함될 수있음 진단장비는 공정장비의 건정성(prognostics)을 검사하거나 웨이퍼 형태의 센서를 이용하여

해당공정자체를검사할수도 있다

출처 소재부품기술개발사업기획보고서

[ 반도체공정센서 ]

기술개발테마 현황분석

240

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

반도체

검사장비

전기적

특성평가

RF amp

wireless test

bullSpectrum noise gain bandwidth 등

bullBluetooth WiFi Cell phone IoT 용도

SoC amp

Analog test

bull논리회로(Logic IC)의 기능(functional) 검사

bull메모리 SoC DigitalAnalog hybrid IC 등 디지털아날로그 신호

처리 IC 검사

bull전압 전류 noise switching time 기능(functional) 검사등

LED amp

display

bull전압 전류 광출력 광 스펙트럼 색좌표등

bull광학적 전기적특성을별도평가또는 상관관계분석

태양전지 bullPhotovolatic I-V curve 등

Handlerbull반도체검사를통한 품질 관리 반도체이송 및 자동 측정 산포에

따른 sorting 제어

Probe

station

bull탐침(probe) 제어 센서기술등

bull반도체에전기적신호를입middot출력하기위한 탐침 및자동 제어시스템

이결합된장치

결함검사

광학검사

bullDefect pattern solder 검사

bull패턴의 이상 유무 솔더의 형상 기판 또는 반도체 표면의 결함 분

석

기타비파괴

분석

bullSAM(Scannning Acoustic Microscope) X-Ray 등

bull비파괴적인방식으로주로패키지의결함을분석

신뢰성

Burn-in amp

reliability

test

bullESD HTRB(High Temperature Reverse Bias) HTOL(High

Temperature Operating Life) H3TRB(High temperature

humidity bias Reverse Bias) 등

공정장비

진단

Health

monitoring

bull전류 전압 진동 잡음(noise) 온도등

bull공정장비의 건전성(prognostics) 평가를 통해 공정장비의 재현성

품질능동적관리목적

[ 제품분류관점기술범위 ]

반도체검사장비

241

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

반도체 검사장비는 광범위한 영역이며 보수적으로는 handler probe station parameter

ananlyzer의 조합으로 이루어진 검사장비를 의미함 광범위하게는 결함 분석 장비 등이

포함될 수 있으며 최근 공정 진단 검사장비도 반도체 검사장비 범주로서 연구가 활발히

진행되고있음

최근반도체산업의호황에따라 반도체제조 및 검사장비의수요는많은편이며 반도체 공정의 유지보수 효율화 반도체의 고성능화 제품군의 다양성 확대 및 복합화 등의 요구에따라 검사장비또한고도화 복합화를요구하고있음

기본적 검사를 위한 검사장비도 존재하며 수요자 요구 중심의 제품 개발도 복합적으로 존재하는분야임 국내의 경우 기술 지원 및 수요자 요구에 맞춘 소량 주문제작 형태의 전략을 가진

중소기업이 다수 포진되어 있음 국내 기업의 육성을 위해서는 원천기술 개발을 통한 공급자 중심의

검사장비공급전략이필요함

반도체 공정의 효율적 관리에 대한 관심이 증가함에 따라 연구개발이 활발히 이루어지고 있음 해당공정 진단 검사장비의 경우 선진국과의 기술적 격차가 크지 않음 플라즈마 진단기술 공정장비

진단기술 등 정부의 신성장동력 개발 지원사업 등을 통한 연구개발이 진행되고 있으며 신뢰성을

갖춘 상용 수준의 제품 개발 성공 여부 시장 진입 여부 홍보 효과 등에 따라 성패 여부가 결정될

것으로예상됨

융합적인 기술을 요구하므로 다양한 전문인력 및 기술을 필요로 함 융합기술을 통한 경쟁력 확보측면과일자리창출 측면에서보았을때 이와 같은고도화된산업으로의진입이시급히요구됨

센서 제어를 위한 SW 구동부 신뢰성 계측기술 등 기술의융합이 절대적으로필요한산업

분야에해당함

다양한 분야의 고급 기술을 요구하는 산업에 해당함 높은 수준의 기술 융합이 절대적으로 필요한산업 분야이며 나아가 IoT 인공지능과 같은 정보기술과 융합된 고차원적인 영역으로 진입할

것으로 예상됨 각 분야의 기술 융합 뿐 아니라 기술 격차를 줄이기 위한 연구개발도 꾸준히

이루어져야하므로산업의고도화측면 중견 기업의육성 측면에서발전이필요한산업임

반도체산업은 VR 인공지능 IoT 이동통신 등 분야의 기술발달에 따라 다양한 분야에서 발전이이루어질 것이며 기술적 고도화에 따라 검사장비도 높은 수준의 기술 개발을 요구할 것으로

예상됨 또한 응용 분야의 확장에 따라 검사장비의 기능적 측면에서도 다양한 접근이 요구됨 수요

측면에서도대폭확대될것으로예상됨

기술적으로 진입이 수월한 handler probe station parametric measurement 분야를 벗어난첨단 검사장비 분야로의 진입을 위한 전략이 필요함 학연산 협력체계 및 국내 수요와의 연계

정책적지원등다양한전략적접근이필요

기술개발테마 현황분석

242

세계 반도체 검사장비 시장은 경제 위기를 거치면서 시설 투자의 감소로 인하여 기술middot규모

측면에서 경쟁력이 부족한 다수의 기업이 인수middot합병 또는 도산하였음 국내 기업도 국내

수요를 중심으로 중소 규모의 반도체 검사장비 기업이 존재하였으나 경쟁력 부족으로 인하여

다수의국내기업이폐업하였음

국내 반도체 검사장비는 대형 인프라의 경우 삼성 하이닉스 등을 대상으로 비교적 접근이 쉬운검사장비로 사업 영역이 형성되어 있음 그 외 중소형의 parametric measurement 중심의

검사장비시장이형성되어있음

선진국 대비 검사장비에서의 시장점유율은 매우 낮은 편이며 고성능 및 고신뢰성을 필요로 하는영역에서는대부분국외 수입장비에의존하고있는상황임

국내 산업군이 취약한 이유는 국내 검사장비의 수요가 국내 중심으로 이루어져 있으며 장비의스펙트럼이 넓지 않은 상황임 새로운 카테고리의 시장으로 진입하기 위한 장벽이 높으며 기술적인

격차문제도존재하므로시장진입이까다로움

최근 국내 메모리 반도체 업계는 메모리 가격의 상승 및 공급 부족에 힘입어 호황을 맞고 있으나패키징 및 검사 분야 다수 기업은 신기술개발에 소홀하면서 거래 및 매출 감소로 이어져

경영위기까지 겪고 있음 결론적으로 국내의 경우 기술 중심으로 시장이 재편되고 있는 것으로 볼

수있음

(2) 산업의구조

반도체 산업을 기능적으로 분류하면 전공정 후공정 검사 및 분석으로 나눌 수 있음 반도체

제조 시의 장비 산업은 전공정장비가약 80를 상회하는수준이며 후공정장비는약 5를

상회하는수준으로파악됨 검사장비는대략적으로후공정장비의 3~4배규모인 15정도를

차지하는것으로알려져있음

기능적으로는 signal test를 위한 검사장비를 주를 이루며 그 외 분야는 시장규모가 작은편이었으나중요도가올라감에따라시장규모가계속커지는추세임

반도체 검사장비는 제조장비와 더불어 미국 일본이 시장을 선점하고 있음 국내 기업은 대략10~30 수준의 점유율을 보이고 있음 국내 기업은 handler 메모리 테스트 장비 등을 중심으로

다수 진출하였음 해당 영역은 해외 선진사 대비 상당 수준의 기술력에 도달한 상태이며

국산화율도 타 영역에 비해 비교적 높은 수준임 그 외 비메모리 검사장비 영역에서는 국내 시장이

해외 시장 대비매우 작은 편이므로비교적진출이쉽지 않은 것으로파악됨

반도체검사장비

243

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전 세계 반도체 검사장비 시장은 2021년 기준 33억 달러 수준으로 전망 2000년대 경제

위기로 인해 반도체 시설투자가 감소하였으나 4차 산업혁명 및 정보통신 기술 수요의 증가

등에따라시설투자는증가추세를보임

(단위 백만달러)

구분 16 17 18 19 20 21 CAGR

세계시장 2897 2966 3057 3148 3243 3340 305

출처 SEMI Outlook-Market Briefing 2015 정보통신산업진흥원 한국반도체산업협회 등의 자료를 참고하여 전망치를

추정함

[ 반도체검사장비세계시장규모및 전망 ]

반도체 시설 투자액은 역대 최대로 예상되는데 특히 한국에서 삼성전자 SK하이닉스의 시설투자가급격한 증가를 보일 것으로 전망됨 메모리의 수요 증가 미세공정 경쟁 우위에 힘입어 삼성전자와

SK하이닉스의 시설투자가 집중되는 것으로 파악되며 대한민국 반도체 시장이 메모리 중심으로

구성되어있음을보여주고있음

중국의 반도체 굴기 선언에 따른 시설 투자 증가에 따라 중국에서의 시설 투자액도 크게 증가할것으로예상됨 중국 업체는지난해대규모팹 건설에 60억 달러이상을투자하였으며 2018년에도

약 60억 달러를 투자할 것으로 전망되므로 반도체 공정장비와 더불어 검사장비의 수요도 크게

증가할것으로전망됨

출처 국제반도체장비재료협회

[ 지역별장비 투자액추이 및 전망 ]

기술개발테마 현황분석

244

반도체 검사장비는 teradyne advantest 2개사가 가장 높은 점유율을 보임 기술격차도 크며규모적 측면 보수적인 산업의 특성 상 신규업체가 진입하기 어려운 특징을 보임 대한민국의 경우

유니테스트가 국제시장 일부 영역(메모리 테스트)에서 경쟁력을 높여나가고 있으며 최근에는

메모리반도체검사장비시장에서약 5~10 정도로시장점유율을올리고있음

[ 반도체검사장비시장현황(lsquo12 기준) ]

구분 매출액(백만$) Market share

Advantest(일본) 1032 409

Teradyne(미국) 1127 448

Ltx-credence(미국) 249 99

유니테스트(대한민국) 40 16

기타 71 28

합계 100

출처 반도체검사장비분야최근특허통계및경쟁업체의최근기술분석특허청전기전자심사국

반도체검사장비

245

(2) 국내시장

SEMI(국제반도체 장비재료협회)의 시장 전망으로는 한국의 반도체 장비 시장은 2018년

200억 달러 이상이 될 것으로 예측하고 있음 그 중 반도체 검사장비는 15 수준으로

추정할경우 20~30억달러수준으로예상됨

국내 반도체 장비 관련 기업은 증착용 CVD 절단장비(dicing) 레이저 마킹 장비 세정 장비 등비교적기술장벽이낮은분야에집중되어 있으며검사장비 포토 공정장비등 첨단 기술을요구하는

분야에서는아직경쟁력이부족한상황임

국내 반도체산업의 호황에 따라 반도체 장비업체도 호황을 보이고 있으나 세계 시장에서의점유율은미미한수준이며 제한적인영역에국한되어있음

(단위 억 원 )

구분 16 17 18 19 20 21 CAGR

국내시장 215 223 231 238 247 255 345

출처 SEMI Outlook-Market Briefing 2015 정보통신산업진흥원 한국반도체산업협회 등의 자료를 참고하여 전망치를

추정함

[ 반도체검사장비시장의국내 시장규모및 전망 ]

기술개발테마 현황분석

246

(3) 무역현황

무역현황은 무역협회에서 제공하는 국가무역통계서비스에서 확인하였으며 분류 체계 상

항목이 반도체 검사장비에 완전히 일치하지 않으므로 여러 분류 체계에 분산되어 있을

것으로 추정됨 본 무역현황은 lsquo반도체디바이스나 전자집적회로 제조용 기계와 기기rsquo에

해당하는 848620번과 전기적 양의 측정용이나 검사용기기(HS code 9030)의 하위계층

세부 항목인 lsquo반도체웨이퍼 또는 소자의 측정 또는 검사용의 것rsquo에 해당하는 HS code

903082를 기준으로 조사하였음 해당 HS code 외에도 광학적 검사 등을 포함하는 기타

장비일부가타 분류로분산되어있음

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 729189 782954 839567 922124 1015541 102

수입금액 6559153 7038126 7552987 8307573 9137795 1021

무역수지 -5829964 -6255172 -6713420 -7385449 -8122254 -

무역특화지수 -08 -08 -08 -08 -08 -

무역특화지수 = (상품의총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로산출되며지수가 0인경우비교우위는중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체검사장비관련무역현황 ]

반도체 제조용 기계 분류에서의 수출액 총액은 2017년 11월 누계 기준 수출액 681141천달러수입액 11964053천달러로수입액이수출액에비해월등히높음

반도체 제조용 기계 분류에서의수출 및 수입 추이를 살펴보면 수출금액은 큰 변동이 없는 반면수입액은 2017년 기준 크게 증가하였음 메모리 반도체의 관련 대규모 시설투자에 의한 것으로

추정됨 국가적으로 무역수지에서 반도체의 수출액의 비중이 높으나 그와 관련된 반도체 장비는

국제적으로경쟁력을크게확보하지못하는것으로나타남

수출액과 수입액을 비교하였을 때 수입액이 수출액을 초과하며 2016년 이후 수입액이 크게증가하는 것은 국내 메모리 반도체의 호황에 따른 시설투자에 기인한 것으로 판단되며 수출액은

오히려소량 감소하는경향을보임

반도체웨이퍼 또는 소자의 측정 또는 검사용에서의 수출액은 수입액을 상회하고 있으며 수입액은시설투자 등에 따라 변동이 비교적 크게 나타남 수출액은 완만한 상승을 보이고 있으므로

제품군의확대를통한 시장확대보다는기존제품군의확장정도로파악됨

반도체검사장비

247

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

연구개발동향

출처 한국반도체산업협회

[ IoT 시장환경에따르는반도체수요의변화 ]

반도체는 IoT 기술의 발전에 힘입어 메모리 소자뿐 아니라 다양한 패러다임의 반도체로 영역이확장되고 있음 그에 따라 반도체 기술도 고도화가 필요한 상황에 직면하였으며 반도체 검사장비

또한고성능 첨단화요구에직면하였음

반도체 집적도 증가 고속화 등에 따라 공정기술의 정밀도도 높아지고 있음 또한 공정용웨이퍼의 크기가 증가함에 따라 이를 만족할 수 있는 handler probe card 등도 MEMSprobe와 같은 패러다임 전환 수준의 검사장비 성능 향상을 필요로 함 DDR-4 메모리와같이 고속화에 따라 측정 클럭주파수도 수 GHz 이상을 필요로 하므로 이를 만족할 수 있는검사장비를필요로함

주요 이슈는 고속화 동시 측정 채널 수 저전압 환경 미세화 비용 절감이 검사장비에요구되며 이에대한다양한접근을하고있음

프로브 카드는 통해 고속화 미세화 비용 절감을 달성하고자 MEMS probe card 등을 이용한연구개발이이루어지고있음

검사 대상품인 반도체의 고성능화 대용량화에 따라 검사장비의 용량 문제도 중요한 이슈가 됨기존 장비 대비 다채널화 데이터 처리 등이 요구되고 있음 패턴의 미세화에 따라 검사장비에서의

정렬(align) 문제도 기술적 향상이 필요하며 제어기술 등도 향상되어야 함 결론적으로 기능 구현

뿐 아니라 기초기술에 기반한 성능 최적화가 필요하며 기초기술 및 원천기술이 부족한 후발주자가

격차를줄이기어려운상황임

기술개발테마 현황분석

248

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체 검사장비는 미국 일본이 과점하고 있는 상황임 그 중에서도 미국의 Teradyne

일본의 Advantest의 시장점유율이 매우 높음 SoC 테스터(전체 시장 21억 달러)의 경우

양사의 시장 점유율이 85 내외의 점유율을 차지하고 있으며 메모리 테스터(전체 시장

4억 달러)의 경우도 80이상의점유율을차지하고있음

반도체 제조용 장비는 일부 영역에서 경쟁력을 보이고 있으나 반도체 검사장비 분야에서는 몇몇기업을 제외하면 경쟁력은 높지 않음 국내 기업은 유니테스트 등에서 메모리 테스트 시장에

진출하였으며 그 외에는 시장을 선도할 만한 사항은 없음 비교적 프로브 카드 핸들러 등 비교적

진입장벽이높지않은영역 중심의사업을진행하고있음

반도체 장비의 국산화율은 약 20 수준으로 국산화율은 증가 추세에 있으나 원천기술 확보를통한 국산화보다는 선진 업체의 벤치마킹한 사례가 다수임 그에 따라 해외 선진 업체의 특허소송도

증가하고 있음 반도체 장비 분야에서의 후발주자로서 추격 및 국산화 전략에 일부 한계를 보여주고

있으며 반도체산업의패러다임이전환되는시점에발맞춘선도적연구개발필요

국내 주요 기업은 FPD를 포함한 반도체 관련 기업군을 조사하였으며 ATE system 외에도 관련소재 및 부품 관련 기업도 조사 대상에 포함하였음 국외 주요 기업은 광범위하므로 주요 ATE

system 기업군을조사하였음

[ 국내주요 반도체검사장비관련기업 ]

회사명 사업영역(반도체검사장비영역)

TSE테스트소켓 인터페이스보드 LED 테스트장비(handler test

amp sorter prober)

YIKC 메모리테스트장비 메모리테스트

EXICON 메모리테스트장비 저장장치(메모리) 신뢰성시험장비

유니테스트메모리테스트장비 메모리응용제품(그래픽카드등) 테스트

장비

브이원텍얼라인먼트시스템 인스펙션장비(세정 전후이물검사

압흔검사등)

케이엔제이 인스펙션장비(외형검사 스크래치검사 이물검사등)

HB테크놀러지 인스펙션장비(결함분석) dicing 장비

디아이메모리및 logic 테스트장비 burn-in 장비(웨이퍼 패키지

level)

폭스브레인 FPD용 probe card probe station 광학검사장비(외관검사)

한미반도체 광학검사장비(3D vision inspection) die sorter

리노공업 PCBmiddot반도체검사장비용소켓 및 프로브류 프로브헤드

반도체검사장비

249

고영3D inspection 기술응용 검사장비(솔더도포상태 조인트

상태 기판상태 등)

코디 LCDmiddotLED 검사장비

오킨스전자burn-inmiddot테스트용소켓 프로브핀 웨이퍼및패키지테스트

프로브카드

하이셈 반도체테스트(프로빙테스트 광학분석 bake 등)

마이크로프랜드 프로브카드

스타텍반도체 ATE(Automatic Test Equipment) 시스템(IC discrete

power module)

하이비젼시스템 하이비젼기술을이용한검사장비

뷰웍스 광학검사장비용카메라

이엘피 FPD검사용장비(신뢰성시험 광학검사) aging 장비

파크시스템즈 AFM(Atomic Force Microscope) 분석장비

케이맥 반도체및 FPD용 분석장비

영우디에스피 FPD inspectionmiddotagingmiddotrepair 장비 광학검사 프로브카드

디이엔티 aging 장비 sorter vision inspection

테크윙 메모리middot로직테스터 handler 인터페이스보드

아이티엔티 메모리테스터

미래산업 Memory amp module test handler Burn-in sorter

기술개발테마 현황분석

250

[ 국외주요 반도체검사장비관련기업 ]

회사명 사업영역(반도체검사장비영역)

Advantest

ATE(Automatic Test Equipment) system amp Inspection

system

Teradyne

LTX-Credence

KLA-Tencor

Chroma

Yokogawa

Keysight

TESEC

Applied Materials

Tektronics

Keithley

반도체검사장비

251

국내중소기업사례

토탈솔루션은 강화글라스 자동 검사기 TFT LCD 자동 검사기 AOI 패턴 자동 검사기 제품을필두로반도체디스플레이분야검사장비영역확대

제이디텍은반도체후공정시험기분야로특화된반도체검사장비업체 씨앤아이테크놀로지는 2016년 산업통상자원부 우수기술연구센터로 지정되었으며 진공 자동화 관련프로젝트를성공적으로수행

디아이티는 핵심역량인 영상처리 기술에 기바낳여 3D 측정시장의 고해상도 3D 검사수요에대응하여 3D 비접촉측정검사솔루션의개발추진 중

제일엠텍은 각종 Laser 마킹기의 핵심부품인 범용 레이저를 자체기술로 개발하여 2년간의 각종적응시험을마치고 2011년부터일본 내수시장개척중

엠아이반도체는 Track 시스템 개발을 통한 반도체 장비 및 LCD 장비 자동화 시스템 개발 및 불량분석 및 생산 아이템장비 기술확보 기업

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)토탈솔루션 1469 878 1005 67 3 241

(주)제이디텍 3081 5537 584 34 4 05

(주)씨앤아이테크놀로지 17677 13804 -253 53 6 -

디아이티 133395 58948 -348 173 20 -　

(주)제일엠텍 4902 4680 46 123 11 33

(주)엠아이반도체 3452 2274 241 59 3 232

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

252

나 주요기업기술개발동향

(1) 해외업체동향

소수의글로벌기업들이반도체검사장비의대부분을과점하고있음

반도체 테스트 장비 시장에서 약 45 내외의 점유율을 보임 반도체 제조 설비와 더불어검사장비의 수주 증가가 두드러지는데 모바일용 반도체의 테스트 수요 확대에 따른 것으로 분석됨

일본 시장은 자동차용 전력반도체 모듈의 평가 시장이 중요 분야로 부상하였으며 단기능 테스트

위주에서양산을고려한자동화된검사장비를다수제안하고있음

반도체 패키징 기술이 미세화되고 반도체의 동작속도가 올라감에 따라 테스트 장비의 제어 기술프로브 카드 미세화 고주파 설계 기술의 중요도가 커지고 있음 또한 웨이퍼의 크기도 커지게 됨에

따라 동시 측정가능한용량문제도대두되어검사장비의성능도상향조정되고있음

3D 패키징 기술 웨이퍼 본딩기술 WLP(Wafer Level Packaging) 기술 등의 개발에 따라 반도체검사장비에서도 후면 프로빙 기술 MEMS 프로브 카드 개발 프로브의 RF 설계 alignment 기술

등을 요구하고 있음 그 외에도 자동 defect inspection을 위한 다양한 분석기법의 검사장비가

상용화수준으로개발되고있음

(2) 국내업체동향

반도체 테스트 분야에서는 국내 기업은 대다수가 프로브 카드 handler 등 기술장벽이 낮은

분야에 집중되어 있음 메모리 테스트 장비 FPD용 광학 검사장비 등 일부 분야에서 세계

시장에진출하고있으며일부제품에서는경쟁력있는수준까지도달한것으로파악됨

미세 가공 기술을 기반으로 하여 MEMS 기술을 이용한 프로브 카드 분야에서는 비교적 경쟁력있는 수준이나세계시장을리드하는수준에는미치지못하고있음

반도체 시설 투자 확대에 따라 장비의 수요도 증가하였으나 꾸준한 수요가 아닌 일시적인 상황으로이해되며 국내 기업이 안정적으로 매출을 창출할 수는 없는 상황임 그에 따라 글로벌 기업 제품의

국산화에한계가작용

특허 출원 동향을 보면 2000년 중반 이후 감소하는 추세를 보이고 있음 이는 반도체

검사장비산업이고도화되고저가장비의기술격차감소에따른경쟁력약화로분석됨

기업 간 지적재산에 대한 분쟁이 증가하고 있음 검사장비를 포함하여 반도체 공정장비의 국산화는계속 증가하였으나 기술력 차이로 인해 선진사 벤치마킹하는 경우가 다수임 기업의 지적재산권

강화에따라국내 기업에대한 지적재산권분쟁이확대되고있음

반도체검사장비

253

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

최신검사장비개발동향

메모리 IC의 동작속도가올라감에따라검사장비의처리속도도올라가고있음 양산 웨이퍼의 크기가 커지고 반도체 용량의 증가 테스트 비용 및 시간 절감을 위해 동시 처리가능한용량문제도대두됨 handler의 정밀도요구가높아지고

Vision inspection 기술은 고속 처리 재현성 intelligence(인식 기술) 네트워크middot정보화 기술을통해 반도체의 품질 신뢰성을 향상시키는 기술 machine vision system은 사람에 의한 오류를

방지할 수 있으며 자동화가 가능한 수준까지 기술이 향상되어 활용도가 높아지고 있음 2D에서

나아가 3D까지가능한장비들이개발되어현장에투입되기시작한도입기에이르렀음

패키징 기술의 고도화에 따라 검사장비의 정밀도도 높아져야 함 또한 X-Ray laser 초음파 등을활용한 분석 기술의 중요도가 부각되고 있음 해당 분석 기술은 양산 분석이 가능하도록

자동화되거나새로개발 진행중에있음

반도체 및 패키징 소재도 고도화됨에 따라 원자재 수준의 검사에 대한 수요도 증가 X-Ray 초음파laser machine vision 등의 분석 장비를활용한원자재수준의비파괴분석에대한관심 증가

최근 THz를 이용한 분석장비도 분석기법으로서 제시되고 있음 THz 주파수는 투과성이 좋고비파괴분석이 가능하여 공항 검색대 등에서 상용화되고 있으며 반도체 검사장비로서도 제안되고

있음

기술개발테마 현황분석

254

나 특허동향분석

반도체검사장비특허상 주요기술

주요기술

반도체 검사장비는 전공정 테스트 기술로 검사 대상에 따라 웨이퍼 테스트 기술 반도체 소재테스트 기술로 구분되며 후공정 테스트 기술은 메모리 테스트 기술과 SoC 테스트 기술로

분류되며 공정 테스트기술은융복합테스트장비 기술 실시간공정 진단 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

화합물 전력 반도체 구조의 웨이퍼 수준 테스트를 위한 고

전압 저전압 커패시턴스 등 동시 측정 기술 등 웨이퍼테

스트장비기술

반도체소재테스트기술반도체 소재 측정 및 평가 기술 등 반도체 소재 테스트 장

비기술

후공정테스트

메모리테스트기술차세대메모리측정에필요한펄스측정기술등메모리테

스트장비기술

SoC테스트기술

복잡하고 미세한 많은 소자를 측정할 수 있는 고속 다채널

지원기술 반도체의고밀도화 고속화 미세화에따라반도

체 패키지 불량을 검출하기 위한 오픈쇼트 검사 기술 등

SoC테스트장비기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

디지털 IO 프로그래밍가능한 DC파워서플라이오실로스

코프 함수 발생기 디지털 멀티미터 등을 올인원으로 검사

할 수 있는 통합 테스트 장비 초미세 고집적 3D 적층형

소자 제작을 위한 나노패턴의 측정 및 검사용 다모드 융복

합 MI(Metrology and Inspection) 장비 등 융복 테스트

장비기술

실시간공정진단기술

웨이퍼 가공 챔버 환경 박막 생성 가스 및 플라즈마 상태

등반도체생산공정진행중각상태를실시간으로모니터

링할수있는실시간공정테스트장비기술

반도체검사장비

255

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 검사장비의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

전공정테스트웨이퍼테스트기술

160 167 256 12 595반도체소재테스트기술

후공정테스트메모리테스트기술

168 218 90 3 479SoC테스트기술

공정테스트융복합테스트장비기술

61 213 29 13 316실시간공정진단기술

합계 389 598 375 28 1390

국가별 요소기술별 특허동향에서 전공정 테스트 기술분야는 일본이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

후공정 테스트 기술분야는 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 유럽이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

공정 테스트 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부분야 요소기술기술

집중도주요출원인 국내특허동향

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

sect 삼성전자sect HitachiHigh-Technologies

sect RenesasElectronics

sect 대기업중심sect 삼성전자에스케이하이닉스

넥스틴등반도체소재테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술

sect 에스케이하이닉스sect 삼성전자sect Longitudesemiconductor

sect 대기업중심sect 에스케이하이닉스삼성전자 예스티등SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

sect 삼성전자sect 에스케이하이닉스sect RenesasElectronics

sect 대기업중심sect 삼성전자에스케이하이닉스

오킨스전자등실시간공정진단기술

기술개발테마 현황분석

256

전공정테스트기술분야주요출원인동향

전공정 테스트 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 HitachiHigh-Technologies Renesas Electronics 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 일본 회사들이

주류를이루고있는 것으로나타남

후공정테스트기술분야주요출원인동향

후공정 테스트 기술분야는 에스케이하이닉스가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는삼성전자 Longitude semiconductor 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를

이루고있는 것으로나타남

공정테스트기술분야주요출원인동향

공정 테스트 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는에스케이하이닉스 Renesas Electronics 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 한국 회사들이 주류를

이루고있음

반도체검사장비분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 검사장비 분야의 주요 경쟁기술은 전공정 테스트 기술이고 상대적인 공백기술은 공정

테스트기술로나타남

반도체 검사장비 분야에서 웨이퍼 테스트 기술 반도체 소재 테스트 기술로 구성된 전공정 테스트기술분야가 가장 경쟁이 치열한 분야이고 융복합 테스트 장비 기술 실시간 공정 진단 기술로

이루어진공정테스트기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

전공정테스트

웨이퍼테스트기술

반도체소재 테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술

SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술

실시간공정진단 기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체검사장비

257

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

전공정 테스트 기술분야는 대기업을 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 넥스틴 등에서 이중거울 방식을 이용한 웨이퍼 영상 검사 기술 다중 조명장치를 이용한 웨이퍼 검사 기술 등을

연구개발하고있음

후공정 테스트 기술분야도 대기업을 중심으로 삼성전자 에스케이하이닉스 오킨스전자 등에서메모리 모듈 자동 광학 검사 기술 작은 지터(jitter) 성분을 갖는 고주파의 클럭 신호 기반 메모리 검사

기술등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체검사장비분야의상대적인공백기술분야는공정테스트관련기술로나타남

반도체 검사장비 분야는 반도체 공정에서 웨이퍼 반도체 소재 등 전공정 테스트와 메모리 SoC 등후공정테스트등에서유용하게사용될수 있음

최종 검사장비는 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및 투자가이루어지고있는 분야임

하지만 중소벤처기업도 검사장비의 일부 기술 및 핵심 부품 등을 연구개발하여 검사장비업체와협업한다면최종수요자인반도체제조 업체에납품할수있는 가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 공정 테스트 분야의 융복합 테스트 장비나실시간 공정 진단 기술을 공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여 제품화하는

특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

전공정테스트

웨이퍼테스트기술sect 이중거울방식을이용한웨이퍼영상검사기술

sect 다중조명장치를이용한웨이퍼검사기술반도체소재 테스트기술

후공정테스트

메모리테스트기술 sect 메모리모듈자동광학검사기술

sect 작은지터(jitter) 성분을갖는고주파의클럭신호기

반메모리검사기술SoC 테스트기술

공정테스트

융복합테스트장비기술 sect 실시간다중접합반도체공극검사기술

sect 웨이퍼 및 웨이퍼 가공 챔버 내 환경 실시간 모티터

링장비기술실시간공정진단 기술

기술개발테마 현황분석

258

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관자원

반도체 검사장비는 부품 모듈 SW 등과 같은 단일기술이 아닌 시스템 단계이기 때문에

연구소에서 직접적 검사장비 수준의 연구보다는 검사 기술의 개발 등에 집중되어 있으며

주로기업중심의연구개발이집중되어있음

기관 연구내용

전자부품연구원신뢰성평가및신뢰성평가장비일부(power cycling tester)

반도체공정장비의진단 기술개발

연세대학교 메모리테스트 SoC amp 3D IC test

한양대학교 메모리테스트알고리즘개발

충북대학교 메모리고장모델에대한테스트개발

[ 반도체검사장비분야주요연구 기관 현황 ]

나 연구개발인력

각대학및 연구소에서반도체테스트일부영역의연구수행하고있음

기관 부서

전자부품연구원 신뢰성연구센터

연세대학교 컴퓨터시스템및고신뢰성 SOC 연구실

한양대학교 멀티미디어시스템연구실

충북대학교 집적시스템설계테스트실

[ 반도체검사장비분야주요연구 기관 현황 ]

시스템의 복잡성 때문에 반도체 검사장비를 최종 목표로 연구를 수행하는 연구소 및 대학은

별도 없음 검사장비 알고리즘 및 고속화 기술 등은 여러 기관 및 대학에서 일부 연구가

수행되고있으므로학연산협력체계를통한기술개발이적합함

반도체검사장비

259

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

기관 및 대학에서 반도체 검사 기술의 일부 영역별로 연구를 수행하고 있음 완제품 수준의

완성된 기술을 이전받기는 어려우며 특정 기술에 특화된 연구실과의 협력 또는 기술 이전을

통한 활용이 바람직함 시스템(하드웨어와 소프트웨어 구현 기술)의 구현이 가능한

전문기업과 알고리즘 및 평가법을 연구하고 있는 기관 및 대학과의 협력체계 구축이

현실적인 대안이 될 것으로 판단됨 주로 메모리 검사 알고리즘에 관련된 연구가 다수

이루어지고 있으며 신뢰성 검사 알고리즘을 적용한 신뢰성 검사장비를 개발하기 위한 연구

등도일부이루어지고있음

요소기술 기관

3D 적층 또는 TSV 구조의 IC 테스트기술 연세대학교

3D구조 IC의테스트최적화기술 SoC의 오류검출기술 한양대학교

반도체신뢰성평가기술(Burn-in) 신뢰성평가 장비(power

cycling tester) 공정장비진단기술전자부품연구원

다중테스트시고장모델에기반한테스트법 충북대학교

공정장비진단기술및건전성예측 서울대학교

[ 반도체검사장비분야연구기관 및 대학 ]

기술개발테마 현황분석

260

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 bull공정장비건전성진단기술

기술개요

bull공정장비의 고장 시 반도체 공정 중단에 의한 경제적 손실이 막대함 공정장비

진단에 대한 요구가 증대되고 있음 Precursor를 이용한 장비의

건전성(prognostics) 진단을통해고장전사전정비를유도

bull반도체의 고성능화에 따라 공정장비의 건전성 뿐 아니라 공정 자체의 모니터링

중요도 증가 공정 모니터링은 웨이퍼 형태의 진단 센서를 이용 주기적으로

공정의항상성을모니터링하여장비의신뢰성을확보함반도체공정의대상품의

반도체소자의품질및신뢰성관리목적

기술이전목적및필요성

bull신뢰성은과거 시장 출시 전 검증 단계의시험이 주로 수행되었으나 사용 환경

등에 따라 수명이 다르게 나타나므로 실질적으로 필드에서의 정확한 수명

예측이 어려움 사용 상태를 기준으로 능동적으로 신뢰성을 모니터링하여 고장

전사전조치할수있도록함

bull인공지능 IoT 환경의 발전에 따라 모니터링 기술은 다중화되고 복합화되고

있음 결과적으로 지능형 공장의 실현을 위해서 진단기술의 중요도가 부각되고

있음

bullIoT 기술은 인적 자원이 풍부한 한국이 접근하기 쉬운 분야임 IoT 기술을

포함하여기초산업기반이튼튼함

bull미세 공정을 위한 반도체 장비는 높은 재현성과 신뢰성을 요구하는 보수적인

분야에 해당함 기술적 측면이나 보수적 산업 특성 상 신규 업체의 시장 진입이

쉽지 않음 반면 진단기술은 상대적으로 기술격차가 크지 않으므로 기술 수준

차이를좁이기수월하며시장진입도수월할것으로예상됨

bull하드웨어 정보기술 SW 제어기술 등 전산업의 융합기술에 해당함 한국의

산업 구조 특성은 원천기술이 부족하지만 응용기술이 뛰어나며 인적 자원이

풍부하여해당산업의기초역량이어느정도확보되어있음

bull기술장벽이 낮은 영역의 경우 중국을 비롯한 국가들과의 기술격차가 빠르게

줄어들고있음융합신산업으로의전환이시급한상황임

bull차세대 반도체 기술개발이 활발하게 이루어지고 있으며 차세대 반도체 평가를

위한검사장비분야에서도새로운패러다임이요구되고있음

기술의특징및장점

bull진동 소음노이즈 온도등다양한센서기술

bullIoT기술을이용한네트워크구성

bull머신러닝인공지능을이용한파라미터분석기술및이를이용한진단기술

bull시스템제어기술

bull고장메커니즘(PoF)에기반한열화모니터링기술

활용방안및 기대성과

bull반도체공정장비및 공정 품질 진단을통한 고장 예지 기술 고장 예방에따른

경제적손실방지

bull진단기술은 반도체 공정장비 뿐 아니라 인프라를 포함한 안전 관련 진단으로

응용활용가능

bull센서산업 SW산업 제어기술산업등다양한산업의육성달성

bull스마트공장기술확보에따른후발주자에대한기술적우위달성기대

[ 반도체검사장비기술 ]

반도체검사장비

261

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체검사장비분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

test

multi

4~5

1 A cost of test case study for wafer-ring multi-sites test handler

in semiconductorrsquos industry through theory of the firm

2 A flexible test bench for power semiconductor switching loss

measurements

[ 반도체검사장비분야주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

262

클러스터

02

semiconductor

test

data

4~5

1 A method for storing semiconductor test data to simplify data

analysis

2 A Test Environment for Power Semiconductor Devices Using a

Gate-Boosting Circuit

클러스터

03

semiconductor

test

automotive

4~5

1 Arduino based power semiconductors tester for urban traction

systems

2 Automotive semiconductor test

클러스터

04

semiconductor

test

platform

4~5

1 Comparison of two high-throughput semiconductor chip

sequencing platforms in noninvasive prenatal testing for

Down syndrome in early pregnancy

2 Controlling work in process during semiconductor assembly

and test operations

클러스터

05

semiconductor

test

circuit

4~5

1 Design and analysis of power semiconductor test circuits

2 Determining the operator-machine assignment for machine

interference problem and an empirical study in semiconductor

test facility

클러스터

06

semiconductor

test

set up

5~7

1 Eliminating Re-Burn-In in semiconductor manufacturing

through statistical analysis of production test data

2 Hierarchy machine set-up for multi-pass lot scheduling at

semiconductor assembly and test facilities

클러스터

07

semiconductor

test

program

4~5

1 High-current test-bench for thyristor-based semiconductors

2 Improving Semiconductor Reliability with Advanced Engineering

Methods in Test Program Development

클러스터

08

semiconductor

test

MOS

4~5

1 In Situ XPS Chemical Analysis of MnSiO3 Copper Diffusion

Barrier Layer Formation and Simultaneous Fabrication of

Metal Oxide Semiconductor Electrical Test MOS Structures

2 Integrated Cryogenic Electronics Testbed (ICE-T) for Evaluation

of Superconductor and Cryo-Semiconductor Integrated Circuits

클러스터

09

semiconductor

test

memory

7~8

1 Issues in testing advanced power semiconductor devices

2 Measurement system for test memory cells based on keysight

B1500A semiconductor device analyzer running LabVIEW

software

클러스터

10

semiconductor

test

power

5~6

1 Modern methods and means for nondestructive testing of the

quality of power semiconductor devices

2 Modular Marx generator for dVdt testing of power

semiconductor devices

반도체검사장비

263

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

Handler

amp Probe

station

미세 피치프로브카드

특허논문

클러스터링

전문가추천

대구경웨이퍼대응 시스템

특허논문

클러스터링

전문가추천

병렬처리 가능 parallel 수

특허논문

클러스터링

전문가추천

ATE

클럭주파수상향

특허논문

클러스터링

전문가추천

측정가능파라미터확장

특허논문

클러스터링

전문가추천

Defect

inspectionDefect 인식 및 분류기술개발

특허논문

클러스터링

전문가추천

[ 반도체검사장비분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

264

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

Handler

amp Probe

station

미세피치 프로브카드 미세피치프로브카드검사기술

대구경웨이퍼대응시스템 웨이퍼크기에따른검사장비최적화시스템

병렬처리 가능 parallel 수초고속 초미세 반도체검사 가능한정밀 probe system

기술

ATE

클럭주파수상향 클럭주파수상향기술

측정가능파라미터확장초고속 반도체 검사가 가능한 신뢰성 있는 ATE system

개발

Defect

inspectionDefect 인식 및 분류기술개발

10nm 수준의 defect 검출 및 분류가 가능한 검사장비

개발

[ 반도체검사장비분야핵심요소기술연구목표 ]

반도체검사장비

265

나 반도체검사장비기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

266

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

Handler

amp Probe

station

미세 피치프로브

카드

프로브

피치(um)

90

이상

95

이상

98

이상

미세피치

MEMS probe

card

대구경웨이퍼

대응시스템

웨이퍼

직경(inch

mm)

90

이상

95

이상

98

이상

기구정밀도및

제어기술개발

병렬처리 가능

parallel 수

병렬처리가능

parallel

수(para)

90

이상

95

이상

98

이상

다중제어기술

개발

ATE

클럭 주파수상향클럭

주파수(GHz)

85

이상

90

이상

95

이상

저잡음 고주파

회로설계 기술

개발

측정가능

파라미터확장

측정파라미터

종류(종)60 70 80

파라미터측정

알고리즘개발

SMU 개발

Defect

inspection

Defect 인식및

분류기술 개발

defect 인식

정밀도(nm)

70

이상

80

이상

85

이상

Defect 인식

알고리즘개발

머신비젼

카메라개발

[ 반도체검사장비분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체패키징소재

반도체패키징소재

정의및 범위

반도체를 이용한 패키지에 사용되는 기판 소재 및 반도체 패키지 공정에서 사용되는 패키지 공정소재를말함

반도체 공정에서 사용되는 소재와 반도체 패키지 공정 소재를 말하며 최근에는 LED 등의 패키지소재를포함

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업부문에서기술개발 인력양성 시스템반도체및 장비ㆍ재료산업육성등세부사업추진과더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의 전략적

추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에 역점을두어 진행

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull반도체및디스플레이분야의기술적우수성확보

bull국내대형반도체업체의존재로인해평가용이

bull생산관련업체부족및생태계미성숙

bull신규업체제품의이용에대한생산업체의불신

bull반도체패키징기술설비투자미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull국산소재산업육성에대한정부의의지

bull국내시장규모로인한시장접근성우수

bull선진해외업체의기술력을앞세운공세

bull기존업체의기술적으로높은진입장벽

bull중국업체드르이저임금을통한낮은가격공세

중소기업의시장대응전략

국내반도체장비 업체와패키징업체가협력을통한 패키징용설비마련하여해외경쟁력확보 연구개발부분을 영업과 가까운 부서에 배치하는 등 조직을 개편하여 수요처의 요구에 밀착 대응할 수 있는 개발시스템도입

핵심요소기술로드맵

반도체패키징소재

271

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 패키징 소재는 반도체칩 혹은 디바이스를 기재(Substrate)에 탑재해 전기적 신호를

전달하고 외부 물질(습기 먼지 및 기타 불순물)로부터 보호하도록 봉지해 주며 또한

칩으로부터 발생되는 열을 방출하는 등의 다양한 기능을 제공하는 각종 반도체 패키지

제조에 사용되는 유기middot무기middot금속으로 구성된 2차 제품(Engineered Products 혹은

Engineered Materials)을 총칭

반도체 패키징 소재는 각종 원소재들로부터 가공 최적화된 일종의 2차 제품으로 원소재 개질기술배합middot복합화기술 부형기술(필름화middot적층) 등의 매우 다양한 기술을 구사해 제조되며 반도체 패키지

제조에 있어서 담당하는 소재의 기능에 따라 4가지(공정middot칩 조립용 연결기능 보호기능 패키지

기재용)로 분류함

[ 반도체패키징의기본구조 ]

단계에서 계층적으로 이루어짐 패키징의 계층 구조는 능동소자인 반도체칩을 각종 기재와 연결하는단계(First-Level Package)와 기재와 인쇄회로기판(PCB Printed Circuit Board)을 연결하는 조립

단계(Second-Level Package) 그리고 PCB와 Motherboard를 연결하는 단계(Third-Level

Package)로 나눌 수 있음 엄밀한 의미에서 보면 반도체 패키징 소재는 First-Level Package에

해당하지만 넓은 의미에서 Second-Level Package에 사용되는 일부 소재 및 제품도 포함시킬 수

있음

기술개발테마 현황분석

272

반도체 패키지와 전자부품의 고집적화middot소형화middot박형화가 전자기기의 소형화middot경량화middot박형화에

크게 기여하고 있는 가운데 초고밀도실장용 신개념 패키지도 제안되면서 이에 적합한 소재

개발에대한중요성이커지고있음

지구환경이나 인체에 대한 안전성 배려 등 환경규제가 강화되면서 배선소재의 무연(Lead-free)화봉지제의 Non-halogen화 기술사용이 증가하면서 솔드 리플로우(Solder Reflow) 온도의 상승 및

고비용화등이동반되고있음 이를 해결하기위한실장및저가화노력이요구되고있음

휴대전화 등의 모바일 기기 박형화가 가속화되면서 높은 공정온도에서 불가피하게 발생하는

무연 배선소재의 박형 패키지의 휨 대책에 대한 기술적 해결책으로서 저온 배선소재에 대한

중요성이부각되고있음

반도체 공정은 계속해서 미세화 되어가고 있는 가운데 단일 면적 안에 얼마나 많은 정보를

저장하는 미세한 셀을 넣을 수 있느냐 하는 용량의 확장은 점점 물리적 한계에 도달하였고

이러한미세공정의한계를극복하고자차세대패키징기술주목받고있음

패키징 소재는 조립 및 패키징 기술의 중심적 역할을 담당해 왔는데 패키지 전체 비용에서

차지하는 비중뿐만 아니라 패키지의 신뢰성과 작업성에 미치는 영향이 지속적으로 증가하고

있음 더욱이 최근 디바이스의 미세화 및 패키지의 박형화가 급진전됨에 따라 디바이스의

성능을좌우하는핵심요소로자리잡고있음

반도체는 고집적화가 급속히 진행돼 단위면적당 발열이 급증하고 있음 CPU의 저소비전력화

수단으로서 지금까지 사용된 전원의 저전압화는 한계에 다다르고 있음 현행 소재

시스템으로는 대응이 불가능해 전자산업 전반의 문제점으로 대두됨 이에 따라 신소재 및

공정을 적용해 기존 입자분산형 고분자 복합소재의 방열성 한계(4WmK)를 극복한 차세대

고방열패키징소재를개발해전자산업발전의걸림돌을제거해야할필요가커지고있음

반도체 패키징 소재(다이본드재 봉지재 등) 각종 회로조립소재(Gap Filler Thermal Spreader 등) 및 각종 기판소재에 대한 고열전도성 부여기술의 개발이 매우 시급

[ 반도체제조공정의기술적한계]

반도체패키징소재

273

일부 범용 제품용을 제외하면 반도체 패키징용 고순도 에폭시 수지 및 실리카 등의 원소재는

거의 일본으로부터 전량 수입되고 있음 에폭시 수지용 일액형 잠재성 경화제 등의 2차

가공제품(Engineered Products)의 경우도 일본 업체에서 독점하고 있는 상황인데 물량의

안정된 공급 측면이나 일본기업과의 차별적 공급정책으로 국내 3차 제조업체(예 ACF

제조업체)들이사업전개에어려움을겪고있는상황

[ 반도체패키징의예 ]

기술개발테마 현황분석

274

나 범위

(1) 제품분류관점

전자 패키징(Microelectronic Packaging)은 크게 FAB 공정middot칩 조립 공정middot기판실장으로

구성되는 반도체 패키징 기판에 수동소자들을 실장하는 등의 기판조립 및 시스템 조립으로

구성되는시스템패키징으로구분

반도체 패키징 기술은 소형화middot박형화middot다기능middot고집적화middot고신뢰성middot고방열화middot저가화 등의 추세를 통해발전을거듭

오늘날 전자제품 시장을 주도하고 있는 휴대폰middotPMPmiddotMP3 등과 같은 모바일 기기들에는

다양한 종류의 3차원(3D) 패키지 솔루션이 제공되고 있는데 이들은 예외 없이 소형화를

지향하고 있음 휴대제품의 소형화를 달성하기 위해서는 반드시 이들 제품을 구성하는 칩의

소형화가 이루어져야 하는데 칩을 소형화하기 위한 대표적인 패키징 기술이 바로 3D

패키징이며 MCP(Multi Chip Package) SIP(System in Package) PoP(Package on

Package) 및 PiP(Package in Package) 등이시장에출현

플립 칩 패키징 기술은 마이크로프로세서 ASIC 고성능 기기(High-end Devices) 등의

고성능 요구에 의한 영역(High Performance 용도)과 칩 사이즈가 작은 모바일 분야에서의

소형화된패키지및가격경쟁력을요구하는영역(Cost Performance 용도)으로나뉘어져그

적용이 증대되고 있음 특히 대량생산에 적합한 땜납 합금을 이용한 Plated 플립 칩 범프

제조 기술과 같은 저가 웨이퍼 범핑 기술은 플립 칩 공정 원가가 대폭 절감됨에 따라

산업에서일반화됨

[ 적층방식에따른 3D 반도체종류 ]

반도체패키징소재

275

(2) 공급망관점

원료형 소재인 stripper 도금소재 원료 resin blending 소재인 epoxy resin 실리콘 resin

경화제 첨가제등과중간재소재인패키징기판 패키지공정소재로구성됨

대분류중분류

(공급망단계)세부제품

반도체

패키징

소재

중간재소재

패키지기판저열팽창패키지소재 저유전율 기판소재 고열전도

기판소재

패키지공정 소재고방열 EMC paste 고방열 underfill paste EMC용

film 고방열 LED 몰딩 paste

Blending 소재halogen free 소재 고내열 epoxy 소재 내습실리콘

resin 소재 고방열 resin 소재

원료형소재

stripper PR stripper 소재 PR developer 소재 Mask 세정제

도금소재 potassium gold cyanide 기타도금원료 소재

원료 resin epoxy resin Silicon resin

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

기술개발테마 현황분석

276

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

패키징 소재 시장은 반도체 패턴 미세화 공정기술의 진보와 함께 발전하고 있지만 현 시점에최대수익을얻는반도체소자의수요에가장크게의존

패키징소재산업은반도체소자의기술개발조건에매우민감하게적용

반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련 공정이 가능한광원의개발과함께 패키징소재도개발중

상기 이유로 패키징 소재 시장의 주 공급업체는 반도체 산업의 초기부터 시장에 진입한

업체들을중심으로시장이편성될가능성이높음

특히 반도체 산업 초기부터 시장에 참여해온 유기 감광재료관련 업체들이 시장에서 주 공급자가 되며 이러한공급자에는삼성전자 덕산하이메탈 케이씨텍 솔브레인 기가레인등으로구성

세계적으로 메모리 시장에서 최강자인 삼성전자로의 공급이 기술력을 반증하는 것으로

인정되고 있어 삼성전자로의 공급을 대부분의 패키징 소재 생산업체가 심혈을 기울여 추진

중

삼성전자ㆍ인텔ㆍSK하이닉스ㆍTSMC 등 주요 반도체업체들은 차세대 시장 주도권을 확보하기 위해3D 요소 기술 확보및상업화경쟁치열

(2) 산업의구조

후방산업은 반도체 패키징 관련 소재 원부재료 장비 및 부대설비로 구성되고 주요

전방산업은반도체분야(시스템반도체를넘어메모리반도체 센서)임

후방산업 Package 전방산업

소재 원부재료 장비 및 설비 배선공정 에칭공정 패키징공정 메모리반도체 로직 소자 시스템반도체 반도체패키지

[ 반도체패키징소재산업구조 ]

반도체패키징소재

277

IBM Intel AMD 등의 Logic Process Chip 생산 업체들은 빠른 동작 속도와 낮은 소비

전력달성을 위해 반도체 패키징 소재 시장에 참여 중이며 Broadcom Qualcomm nVIDIA

등의팹리스업체들도차세대반도체패키징소재를 이용한제품출시

삼성 도시바 SK하이닉스와 같은 메모리 칩 제작업체들도 DRAM Flash Memory를 반도체

패키징소재기술적용한제품개발중

도시바(Toshiba)의 TSV 기술은 CMOS Image Sensor에 적용하여 2008년부터 생산 중이며 TSV전극이 붙은 Chip을 제조하는 것으로 Wafer 상태에서 Camera Module 부품의 실장 조립을

가능하게 함 또한 반도체 패키징 소재 기술의 고성능화 응용으로 3차원 Cell 적층 기술 Bics

(Bit-Cost ScalableSi 기판 위에 NAND Flash Memory Cell을 종방향으로 적층해 올리는 기술)을

발표

삼성전자는 30나노급 4Gb DDR3를 4단 적층한 32GB RDIMM 개발 (2011년)하였고 세계 최초로 3차원 반도체 패키징 소재 기술을 적용해 64기가바이트(GB) 차세대 D램 모듈을

양산(2014년)하기 시작

SK하이닉스도 2015년 5월 차세대반도체패키징소재를활용한 1세대 HBM D램을양산하고 2세대HBM D램 기술 개발을 진행 중 HBM(고대역폭 메모리 High Bandwidth Memory) D램은 TSV

기술을 적용해 D램 칩에 5천개 이상의 구멍을 뚫고 상하를 연결해 기존 금선을 이용한 D램

패키지에 비해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 이끈 제품으로 이 제품은 차세대 그래픽장치(GPU)

슈퍼컴퓨터 서버 네크워크 기기 등에 채택되기 시작했으며 향후 차세대 초고성능 컴퓨팅

시스템에도필수적인제품

반도체 패키징 장비 관련 해외 주요 업체로는 TSMC AMAT TOK Novellus Lam

Research 등의기업으로구성

국내 공급자들은 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2015년이후점차로시장에진입하기시작

기술개발테마 현황분석

278

구분 경쟁환경

공급망단계 반도체소자 패키징장비 패키징재료

주요내용 메모리용 비메모리용 적층용 원재료

주요품목및기술 SoC SIP

높은 수울

고정밀도

넓은공정 윈도우

고정밀해상도

넓은공정 윈도우

FEP FEN

해외기업

Intel AMD

IBM

AMAT TOK Novellus

Lam Research AMEC

SPTS STS (일본)

EVG ASMP

Dow Corning

국내기업삼성전자

SK하이닉스

기가레인 이오테크닉스

쎄미시스코 고영테크

테스

한미반도체 에스티아이

피에스케이

다우전자재료

케이피엠테크

[ 공급망분류별경쟁자 ]

전방산업인 반도체 소자업체의 고속middot대용량middot저전력 반도체 개발 수요 증대 기조 속에

메모리와 시스템 반도체를 한 개의 패키지에 묶을 수 있어 반도체 크기를 줄일 수 있고 전자

이동거리가짧아져전력소모량도줄일수 있는차세대패키징방식이확대중

특히 TSV 패키징 방식은 과거에는 D램middotCMOS이미지센서(CIS) 등 동종 칩을 적층하는 데

쓰였지만 지금은시스템반도체+메모리 시스템반도체+시스템반도체등이종 칩을 패키징하는

쪽으로 발전하였고 또한 주요 전방산업인 반도체 외에 작고 가볍게 몸속에 내장해야 하는

바이오분야에도적용중

반도체패키징소재

279

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 패키징 소재 품목의 세계시장 규모는 2016년 66억 달러 규모이며 2016년부터

2021년까지연평균 617성장하여 730억 54백만달러의시장형성이전망

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 6629 10720 17330 27940 45179 73054 617

자료 SEMI(201507) 반도체분야산업기술로드맵(2012) 자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체패키징소재의세계 시장규모및 전망 ]

반도체 패키징 소재를 사용하는 Application은 반도체 전분야에 걸쳐 다양한 가운데 그

중에서도 2017년 TSV 3D IC 시장 규모는 총 18억 달러로 예상되며 이중 Graphic

Mobile Network PC 부문 등에 사용되는 DRAM NAND Wide IO Memory 등

Memory 반도체관련부문의시장규모는총 76억 달러로 42의비중에달할전망

초기에는 Image Sensor DRAM 등 동종 반도체 간 단순 적층 위주로 시장이 형성되다가 향후에는Logic + Memory Logic + Logic 형태로발전할전망

DRAM의 경우 주 사용처인 PC ServerNetworking Graphics Mobile 부문에서 TSV는 모두사용 Server Networking (HMC) Graphics (HBM) Mobile (Interposer 이용 TSV) 등 각

부문별로여러적층 방식이사용될전망

대부분의 적층에 사용될 Wide IO DRAM은 TSV를 이용하여 Data 입출력 단자 수를 늘림에 따라퍼포먼스를크게개선한 DRAM

자료 Yole Development

[ 반도체패키징소재 Application 별 시장규모 전망 ]

기술개발테마 현황분석

280

(2) 국내시장

국내시장 규모는 2016년 680억 원 규모로 추산되며 2016년부터 2021년까지 연평균

1013의높은성장률로 2조 2343억 원의시장을형성할것으로전망

국내 공급자들은 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2015년 이후점차로시장에진입하기시작

다만 아직까지 국내 주요 반도체 후공정 업체들은 차세대 반도체 패키징 공정 시장에

적극적으로참여하지않음

이는 STS반도체통신 하나마이크론 시그네틱스 등 주요 반도체 패키징 업체들의 대규모 설비 투자에따른 부담에기인

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 6804 13696 2757 55498 111717 223434 1013

자료 SEMI(201507)반도체분야산업기술로드맵(2015) 자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체패키징소재의국내 시장규모및 전망 ]

반도체패키징소재

281

(3) 무역현황

반도체 패키징 소재로 품목 단위의 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중 반도체

웨이퍼위에 반도체 소자를 제조하는용도로 쓰이는것의 무역현황을살펴보았으며 수출량과

수입량이감소하는추세

수출현황은 lsquo12년 444만 달러에서 rsquo16년 42만 달러 수준으로 감소하였으며 수입현황은 lsquo12년100만 달러에서 rsquo16년 20만 달러 수준으로 감소하여 무역수지 흑자폭 축소 특히 2014년 수출

감소폭이두드러짐

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy358로 감소 수입금액은shy409로감소하였으나 lsquo14년을 제외하면항상수출이더 높은것으로분석

(단위 천 달러 )

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 4444 4416 1056 647 420 -358

수입금액 1005 563 1293 339 203 -409

무역수지 3439 3853 -237 308 217 -

무역특화지수 063 077 -010 031 034 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체패키징소재 관련 무역현황 ]

기술개발테마 현황분석

282

다 기술환경분석

반도체 패키징 소재 공정은 전기적인 연결이라는 관점에서 볼 때 반도체 칩과 전자제품

메인보드의 회로 폭에 차이가 있기 때문에 필수적이며 전자 제품을 동작시키는 역할의

반도체 칩은 그 자체로는 아무런 역할을 할 수 없고 전자 제품을 구성하는 회로에

연결되어야비로서반도체칩의기능을수행할수있음

반도체 칩을 회로 위에 바로 장착할 수 없으므로 상호간의 회로 폭 차이를 완충시켜 줄 수 있는역할을바로 반도체패키징이담당

자료 하나마이크론

[ 반도체패키징공정 개략도]

QFN(Quad Flat No-Lead)

QFN 패키징 방식은 구리 리드프레임 위에 반도체 칩이 올라가고 와이어 본딩을 한 후 몰딩을 한형태

리드가없어서작고가벼우며전기적성능과열적 특성이우수하고신뢰성이좋음 QFN 패키징방식은반도체패키징중가장 저렴하면서도지속적으로사용되는패키징방식

반도체패키징소재

283

FOWLP(Fan OutWafer Level Package)

칩크기가작아지더라도표준화된볼 레이아웃을그대로사용할수 있는 장점보유

[ FOWLP 패키징구조]

FOWLP 패키지는 공정이 간단하고 두께를 얇게 구현할 수 있어서 BGA보다 소형화와 박형화가가능하고열 특성과전기적특성이우수하여모바일제품에적합

경박단소형의 장점이 있는 FOWLP는 초기 IO 150~250 핀의 집적회로를 시작으로 점차 300 핀이상의집적회로로확대될것으로전망

베이스밴드와 아날로그 집적회로 RF(Radio Frequency)소자에 적용되기 시작하여 AP(ApplicationProcessor)와 PMU(Power Management Unit)에 확대 적용예정

FOWLP는 기존 패키지 대비 칩 크기를 116 정도의 수준으로 줄일 수 있고 인쇄회로 기판을사용하지 않아서 기존 패키지 공정 대비 원가 경쟁력이 높으며 하나의 패키지에 다양한 기능의

칩들을 실장하는 SiP가 가능해 빠르게 변하는 모바일 기기와 사물 인터넷 시장에서 매우 유리한

패키징기술임

[ FOWLP 패키징프로세스 ]

기술개발테마 현황분석

284

TSV 패키징기술(Through Silicon Via)

TSV은 실리콘 웨이퍼의 상부와 하부를 전극으로 연결하여 최단거리의 신호 전송경로를 제공하므로패키지의경박단소화게가장유리

일반적인 TSV 공정은 레이저 천공이나 화학적 식각을 이용하여 웨이퍼에 구멍을 뚫은 후 도금방식을이용하여구멍을메우는방법을사용

자료 Elpida

[ 기존 패키지와 TSV 간 비교 ]

정렬 및 부산물 처리 문제로 레이저 천공보다 화학적 식각 방법을 선호하며 대표적으로 DRIE(DeepReactive Ion Etching)를 이용

DRIE는 플라즈마를 이용하여 실리콘 웨이퍼에 수직으로 구멍을 뚫고 구멍을 금속으로 채우게되는데 구리가가장많이 사용

우선 구리 도금을 위해 구멍 내부에 3층으로 이루어진 시드(seed) 층을 형성 시드 층은 구리와실리콘 사이의 절연을 위한 유전체 층 실리콘에 치명적인 구리가 확산되지 않도록 하기 위한

접착확산방지층 구리 도금을위한 구리시드 층의 순서로구멍 내벽에형성

이와 같은 기본적인 공정들 이외에 포토 마스크 공정 웨이퍼 박화(thinning) 공정 평탄화공정(CMP) 얇은 웨이퍼를이동시키기위한웨이퍼본딩디본딩공정 등이추가가필요

3D Si 집적과 달리 3D IC 집적은 TSV 및 마이크로 범프를 이용하여 무어의 법칙을 따르는

어떠한칩들도 3차원으로적층가능

3D IC 집적방식에는메모리칩 적층 인터포저(interposer) 방식 두가지가존재

반도체패키징소재

285

메모리칩적층 (3D IC 집적)

메모리의 용량을 증가시키기 위한 방법으로 50 두께의 8개의 메모리 칩들을 TSV와 마이크로범프를이용하여적층

자료 Semi Gartner[ TSV와 마이크로범프를이용한 8단 적층 칩 ]

수동인터포저 (25D IC 집적)

TSV 기술은 고전력 다핀 미세 피치 CPU와 최대 밴드 폭 및 저전력 메모리 칩을 적층하기 위해로직마이크로프로세서와이드 IO 인터페이스를가진메모리와같은능동인터포저에사용가능

MemoryLogic과 CPULogic 두 개의 칩을 유기물 기판에 수평적으로 배치하는 것에 비해 면적과크기가작고 고성능 저비용을실현

이 경우 CPU는 능동 TSV의 역할을 하지만 CPU와 메모리칩의 소자의 고밀도와 회로의 복잡성때문에 비아-미들(via-middle) 또는 비아-라스트(via-last) 공정을 이용하여 TSV를 뚫을 공간을

확보하는 것은 매우 어렵고 또한 크기나 핀 수가 다른 CPU와 메모리칩을 부착시키기 위해서는

설계의자유도나성능에일부 제약이존재

자료 Semi Gartner

[ MemoryLogic + CPULogic 3D IC 직접 ]

기술개발테마 현황분석

286

수동인터포저 (25D IC 집적)

TSV는 초미세 피치 다핀 고전력 고밀도의 무어의 법칙 IC 칩을 지원하는 수동 인터포저에도 사용가능

칩의 미세 피치 패드 어레이를 간단하고 얇은 빌드업 층을 가지지 않은 유기물 기판상의 비교적 큰피치의패드에재배치하기위해서는중간기판(수동 TSV 인터포저)이필요

자료 Semi Gartner

[ 수동인터포저를가진MemoryLogic + CPULogic 3D IC 직접 ]

수동인터포저 (3D IC 집적)

저비용방열 3D IC 집적 SiP의실현을위해서는수동 TSV인터포저를통한칩간연결을사용 능동 칩에 구멍을 내는 대신 수동 TSV 인터포저를 가진 기존의 칩을 사용하므로 아주 경제적이며또한 능동 칩을 얇게 하거나 금속화가 필요 없으며 능동 웨이퍼에 지지 웨이퍼를 임시 본딩하고

제거하는공정의생락가능

이와 같이 수동 인터포저는 고밀도 TSV RDL IPD를 가진 실리콘 인터포저로 서로 다른 피치 크기위치의패드를가진 다양한무어 칩을연결

MPU GPU ASIC DSP MCU RF 고전력 메모리와 같은 모든 고전력 칩들은 플립 칩 형태로 TSV인터포저의 상부에 위치하여 열 방출을 용이하게 하며 MEMS MOEMS CIS 메모리 등의 저전력

칩들은 플립 칩 또는 와이어 본딩 형태로 인터포저의 하부에 부착되는 방식으로 3D IC 집적 SiP의

가장 유효한방식

자료 Semi Gartner

[ TSVRDLIPD 인터포저를갖는 3D SIP ]

반도체패키징소재

287

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체 패키징 해외 주요 업체로는 Elpida Fraunhofer IZM Georgia Tech HKUST IBM

IMEC IME Infineon Intel Micron NEC Oki Qualcomm RPI Tessera TSMC Xilinx

Ziptronix등을포함한산업계학교연구소등 40여곳존재

이미 해상도가 낮은 저가형 CMOS 이미지 센서에는 TSV가 적용되고 있으며 메모리나 로직에 TSV를적용한 제품의 양산을 위해 여러 업체들이 원가절감 및 신뢰성 확보에 노력 중이며 향후 반도체 간

단순 적층 위주로 시장이 형성되다가 향후에는 Logic + Memory Logic + Logic 형태로 발전할

전망

웨이퍼 천공(drilling) 비아 충진(via filling) 웨이퍼 박화 등의 TSV 기본 공정을 가장 먼저 정립한업체는 Tru-Si Technologies로 이에 대한원천 특허를많이 확보

향후 TSV를 상용화를 위해서는 디자인에서부터 구멍을 뚫고 채우고 검사까지 모든 부분에 있어인프라구축등추가적인연구개발이필요

얇은 웨이퍼를 다루고 연삭하는 공정 개발 및 TSV로 연결된 적층 집의 검사 방법에 관한 연구에많은 업체들이활발히연구를진행중

Elpida는 2009년에 1Gb DRAM 8개를 쌓은 8Gb TSV 제품을 선보였으며 2010년에는 2Gb 칩8개를 TSV로 연결한 16Gb 제품 및 2011년 말을 목표로 GPU 위에 적층될 ultra-wide IO

GDDR5를 TSV를 이용한제품을출시

자료 Elpida

[ Elpida의 TSV DRAM ]

기술개발테마 현황분석

288

국내중소기업사례

이녹스첨단소재는 국내 반도체 패키징 소재 분야에서 유일하게 full-line up을 갖추고 있으며 여러가지 점접착 소재들을자체개발하여생산 공급하고있음

디엔에프는 반도체 배선재료를 개발하여 국내 칩메이커에 독점 공급을 시작으로 반도체 미세화에필요한재료 전문기업으로성장

케이피엠테크는 신규 화학 니켈 개발 무전해동금욕 국산화 통해 TSV용 화학약품 시장 공략 목표로사업 전개

태광테크는 기존의 융용접합코팅 기술과 대비된 마찰교반접합과 저온분사코팅 기술로 소재산업고도화실현

덕산테코피아는패키징공정의핵심원료인실리콘봉지제중간 원료 생산및판매 제이에이치화학공업은 첨단 기능성 화학 재료의 개발과 생산을 통해 IT 모바일용을 포함한 다양한 전자기기와축전에너지를이용한제품개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)디엔에프 93855 58221 -186 208 18 88

케이피엠테크 83031 22924 -533 -165 -14 -　

(주)태광테크 5623 358 -823 -1639 -225 152

(주)덕산테코피아 57490 19190 63 123 12 45

(주)제이에이치화학공업 26760 18338 1842 -40 -8 03

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

반도체패키징소재

289

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

IBM Infineon Intel Micron NEC Oki Qualcomm RPI 등 글로벌 기업들이반도체 패키징

소재 RampD를주도

IBM은 2008년부터 무선통신에 사용되는 파워 앰프 소자와 마이크로프로세서의 그라운드용 TSV 기술개발을완료하여 Cisco와함께 CPU위에 TSV로캐시메모리를연결한제품을출시

Intel 역시 CPU위에 TSV 와이드 IO로 메모리를연결하는제품을 2012년 상용화

자료 IBM

[ IBM TSV 구조 ]

Qualcomm은 휴대전화에 들어가는 베이스밴드 프로세서 위에 TSV로 메모리를 올리는 기술을개발하였으며 또한 RF를 포함한 무선 칩에 TSV를 적용하여 전원과 그라운드를 연결해서 고주파

성능을향상시키는방안도병행중

어플리케이션과 베이스밴드 프로세서를 TSV 인터포저를 이용해 모듈화하는 부품 개발도 진행 중인것으로파악

[ Qualcomm의 3D TSV ] [ Intel의 3D chip stacking ]

자료 교육과학기술부

[ Elpida의 TSV DRAM ]

기술개발테마 현황분석

290

반도체 패키징 소재 시장은 반도체 패턴 미세화 공정기술의 진보와 함께 발전하고 있지만 현

시점에최대수익을얻는반도체소자의수요에가장크게의존

따라서공급자들의주력으로는장비와재료를중심으로시장을유지 원칩화에대한요구가점차로증대되고있어공급업체들은이러한상황을예의 주시

(2) 국내업체동향

반도체 패키징 소재 국내 주요 업체로는 반도체 소자에는 삼성전자 SK하이닉스 등이 있으며

장비재료에는 쎄미시스코 기가레인 이오테크닉스 고영테크 한미반도체 에스티아이

피에스케이다우전자재료케이피엠테크등이존재

2014년 8월 삼성전자는 TSV를 이용한 DRAM 양산을 발표했으며 SK하이닉스도 2015년 상반기에TSV기술을 적용한 DRAM 양산을 계획하고 있다고 발표함으로써 국내 DRAM에서도 3D구조 TSV

적층기술을본격적으로적용중

하지만 TSV 장비재료 공급자는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로시장진입이여의치못했으나 2015년 이후점차로시장에진입하기시작

TSV 3D IC 기술은향후반도체시장을주도하는한국업계에큰영향을줄 것으로예상

아직 TSV 사용 3D IC에 대한 업계 표준화가 정립되지 않은 상황이며 각 반도체 업체들은 업체 간공동 개발 등을통해 사업화에대비중

Memory Image Sensor 등 동종 반도체 간 적층 단계를 지나 이종 반도체 간 적층 시 MemorySystem IC Foundry OSAT 업체들 중 어느 업체 위주로 3D IC 반도체 상품화에 앞서느냐가 향후

업계에큰 영향을미칠 것으로판단

AP CPU 등 Processor에 Memory 반도체 또는 타 Logic 반도체를 적층하는 경우 Processor 업체위주의 제품 발전이 예상되며 또한 이종 Chip 적층 제품의 불량 발생 시 이에 대한 Resource를

보유한 업체가 명확한 대응을 할 수 있다는 점에서 AP와 Memory 반도체를 모두 보유 중인

삼성전자에게기회가될 것으로예상

현재 AMD와 협력 중인 SK하이닉스 역시 향후 Processor 업체들과의 협력 관계를 더욱 확대할것으로전망

TSV 및 3D IC 공정의 높은 난이도와 저수율 문제에 따라 초기에는 IDM 업체들이 전 공정에 이어후 공정까지 모두 담당할 가능성이 높아 시장 형성 초기에는 후 공정 업체들에게 TSV의 등장이 큰

수혜가되지는못할 것으로예상

반도체 장비 업체들에게는 TSV라는 새로운 공정 도입이 수혜 AMAT TOK Novellus LamResearch 등 해외 업체 뿐 아니라 다수의 한국 업체들도 TSV 장비 개발 중 다만 아직 양산 장비

출시에는시간이필요하므로한국업체들의성공여부를판단하기에는이른상황

한국 장비 업체 들 중에는 현재 기가레인 쎄미시스코 테스 에스티아이 등이 각 분야에서 상용화에다소앞서고있는 것으로판단

반도체패키징소재

291

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

최신반도체패키징개발동향

반도체 패키징 기술은 단순하게 여러 칩을 하나로 통합하는 형태에서 벗어나 동종 및 이종 기술의융복합화를 급속히 진행하여 신시장을 창출하고 있으며 시스템의 고성능화 초소형화 저전력화 및

스마트화를가속할수 있는시스템반도체분야로진행

향후 반도체 패키징 기술은 초소형화 및 시스템화하는 경로로 진화가 중이며 모바일 기기의 확산에따라 고성능 칩을 작은 면적에 집적하는 기술이 발전할 전망이고 특히 3세대 패키징 기술은

내장되는부품의수율과시스템전체에대한높은 이해도가요구됨

반도체 패키징 산업에서 업체간 RampD 능력 및 양산기술 차별화가 가속될 것이며 빠르게 발전하는패키징 기술에 대한 양산능력을 축적하고 선행기술을 확보할 수 있는 능력이 있는 업체와 그렇지

못한 업체 간의격차가크게확대될것으로전망

[ 다양한반도체패키지기술 ]

기술개발테마 현황분석

292

반도체패키징기술의진화

반도체 패키지는 대략 2005년까지는 다핀화 표면실장 소형화 추세에 따라 표면실장형 패키지인QFPmiddotSOPmiddotPGA 등이 2003~2014년에는 초다핀화 초소형화 고속동작화 추세에 대응하기 위해

BGAmiddotCSP 등의 면배열(Area Array) 패키지들이 2005~2018년에서는 박형실장화middot적층형MCPmiddot3D의

시스템 실장형(SIPPoP 등)에 대응한 플립 칩(Bare Chip 실장) 패키지들이 발전하며 주류를 이룰

것임

플립 칩 패키징 기술은 마이크로프로세서 ASIC 고성능 기기(High-end Devices) 등의 고성능 요구에 의한 영역(High Performance 용도)과 칩 사이즈가 작은 모바일 분야에서의 소형화된 패키지 및 가격 경쟁력을 요구하는 영역(Cost Performance 용도)으로 나뉘어져 그 적용이 증대되고 있음 특히 대량생산에 적합한 땜납 합금을 이용한 Plated 플립 칩 범프 제조 기술과 같은 저가 웨이퍼 범핑 기술은 플립 칩 공정 원가가 대폭 절감됨에 따라 산업에서 일반화됨

와이어 본딩 방식으로 제작한 종래의 패키지들은 공정가격이 매우 저렴했으나 전기적 특성이우수하고 다핀화에 대응할 수 있으며 경박단소한 BGA로 대표되는 기재를 이용하는 플립 칩

패키지로대체되고있음

[ 반도체패키지기술의진화 ]

반도체패키징소재

293

나 특허동향분석

반도체패키징소재특허상 주요기술

주요기술

반도체 패키징 소재는 공정 및 칩소립용 소재 기술로 백그라인딩 테이프(BG) 기술 다이본딩 재료기술로 구분되며 연결기능 소재 기술로 본딩와이어 기술 솔더볼 기술로 분류되며 보호기능

소재(봉지재) 기술로 이방성 도전필름(ACF) 기술 고상 봉지재(EMC) 기술 액상 봉지재(LEC)

기술로 구분되고 패키지 기재(Substrate)용 원소재 기술은 언더필(Underfill) 기술 RCC(Resin

Cated Copper) 기술 2층 FCC(Flexible Copper Clad Laminate) 기술 TAB(Tape Automated

Bonding) 테이프기술 3D Stack SIP 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG)웨이퍼에 IC 회로를형성시킨후백그라인드시에웨이퍼표면을

보호하는테이프소재기술

다이본딩재료반도체칩을금속리드프레임이나유기기판등의 기자재에

접착시키는재료기술

연결기능소재본딩와이어 반도체칩과기재를전기적으로연결해주는 금속선소재 기술

솔더볼 리플로우(Reflow) 실장에사용되는솔더링소재기술

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)LCP 패널과구동드라이브의전기적배선 저가미세피치 플립

칩의저온 본딩등에적용되는필름 소재기술

고상봉지재(EMC)반도체칩을먼지 충격 등으로부터보호 외부환경변화의영향

저감을목적으로에폭시 실리카등으로구성되는포장소재기술

액상봉지재(LEC)CSP Face down FBGA BOC 패키지등에서Wire Bonding된

중앙부를봉지하는소재 기술

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)Area Array Packge나 FBGA등에서 Die와기판사이를

채워주는봉지소재기술

RCC(Resin Cated Copper) 빌드업기재의층형성에주류로사용되는소재 기술

2층 FCC(Flexible Copper

Clad Laminate)폴리이미드필름상에 동층을형성한구조의기재소재기술

TAB(Tape Automated

Bonding) 테이프

동박-접착재-베이스재로적층형필름형기재로구성된 IC 칩을

와이어를사용하지않고탑재하는데사용되는소재기술

3D Stack SIP현재나와있는 SiP 기술중가장앞서 있는기술로서반도체

집적도향상 전기적인성능극대화가능기술

기술개발테마 현황분석

294

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 패키징 소재의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG)

11 27 12 4 54

다이본딩재료

연결기능소재

본딩와이어

8 156 2 8 174

솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

9 243 4 20 276고상봉지재(EMC)

액상 봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

5 9 1 1 16

RCC(Resin Cated Copper)

2층FCC(FlexibleCopperCladLaminate)

TAB(TapeAutomatedBonding)테이프

3D Stack SIP

합계 33 435 19 33 520

국가별 요소기술별 특허동향에서 공정 및 칩조립용 소재 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

연결기능 소재 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로적은특허출원을나타내고있음

보호기능 소재 기술분야 역시 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본이 상대적으로 적은출원량을나타내고있음

패키지 기재용 원소재 기술분야도 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 일본과 유럽이상대적으로적은출원량을나타내고있음

반도체패키징소재

295

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

공정및

칩조립용

소재

백그라인딩테이프(BG)

NXP USA

DIGITAL OPTICS

DTS

대기업중심

Fairchild Semiconductor

네페스 생산기술연구원등다이본딩재료

연결기능

소재

본딩와이어

Texas Instruments

ROHM

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

대기업중심

Fairchild Semiconductor

삼성전자 전자부품연구원등솔더볼

보호기능

소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

Texas Instruments

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

IBM

대기업중심

Rfmarq TAIWAN

SEMICONDUCTOR 삼성전자

등

고상봉지재(EMC)

액상 봉지재(LEC)

패키지

기재

(Substrat

e)용

원소재

언더필(Underfill)

Fairchild

Semiconductor

Microsemi

Texas Instruments

대기업중심

Fairchild Semiconductor

TAIWAN SEMICONDUCTOR

등

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad

Laminate)

TAB(Tape Automated

Bonding)테이프

3D Stack SIP

고정및칩조립용소재기술분야주요출원인동향

고정 및 칩조립용 소재 기술분야는 NXP USA가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는DIGITAL OPTICS DTS 등이많은특허를보유하고있는등미국 회사들이주류를이루고있음

연결기능소재기술분야주요출원인동향

연결기능 소재 기술분야는 Texas Instruments가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는ROHM TAIWAN SEMICONDUCTOR 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이 주류를

이루고있음

보호기능소재기술분야주요출원인동향

보호기능 소재 기술분야는 Texas Instruments가 가장 많은 특허를 출원하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR IBM 등이 많은 특허를 출원하고 있는 등 미국 회사들이 주류를

이루고있음

패키지기재용원소재기술분야주요출원인동향

패키지 기재용 원소재 기술분야는 Fairchild Semiconductor가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그다음으로는 Microsemi Texas Instruments 등이 많은 특허를 보유하고 있으며 미국 회사들이 주류를

이루고있음

기술개발테마 현황분석

296

반도체패키징소재분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 패키징 소재 분야의 주요 경쟁기술은 보호기능 소재 기술분야이고 상대적인

공백기술은패키지기재용원소재기술분야로나타남

보호기능 소재 관련 기술들이 가장 경쟁이 치열한 분야이고 패키지 기재용 원소재 관련 기술들이아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

공정및 칩조립용

소재

백그라인딩테이프(BG) 다이본딩재료

연결기능소재본딩와이어 솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)

고상봉지재(EMC)

액상봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad Laminate)

TAB(Tape Automated Bonding)테이프

3D Stack SIP

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

공정및

칩조립용소재

백그라인딩테이프(BG) 리드프레임기반간접착력향상다이본딩소재기술

반도체파키지접합용솔더소재기술다이본딩재료

연결기능소재본딩와이어 NUF(No-Flow-Underfill) 물질코팅솔더볼소재기술

신속방열금속선소재기술솔더볼

보호기능소재

(봉지재)

이방성도전필름(ACF)열경화성도전수지기반봉지소재기술

고항복전압봉지소재기술고상봉지재(EMC)

액상봉지재(LEC)

패키지기재

(Substrate)용

원소재

언더필(Underfill)

압축성형용몰드언더필소재기술

경화성 수지 및 열처리된 실리카 충전제 기반 언더필 소재

기술

RCC(Resin Cated Copper)

2층 FCC(Flexible Copper Clad

Laminate)

TAB(Tape Automated

Bonding)테이프

3D Stack SIP

반도체패키징소재

297

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 주로 글로벌 대기업 중심으로 연구개발하고 있는

것으로나타남

상대적으로 경쟁이 치열한 연결기능 소재 기술분야는 대기업 중심으로 Fairchild Semiconductor삼성전자 전자부품연구원 등이 중점적으로 연구개발을 하고 있으며 NUF(No-Flow-Underfill) 물질

코팅 솔더볼소재기술 신속 방열금속선소재기술 등을 연구개발하고있음

경쟁이 가장 치열한 보호기능 소재 기술분야도 대기업 중심으로 Rfmarq TAIWANSEMICONDUCTOR 삼성전자 등이 활발하게 연구개발을 추진하고 있으며 열경화성 도전수지 기반

봉지 소재 기술 고항복전압 봉지 소재기술 등이 연구개발되고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체 패키징 소재 분야의 상대적인 공백기술 분야는 패키지 기재용 원소재 관련 기술로

나타남

반도체패키징소재분야는반도제제조공정에서사용되는각종소재분야에적용되어사용될수 있음 대규모의장치투자가들어가는분야가아니기때문에중소벤처기업의참여가높은 분야임 향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 패키지 기재용 원소재 관련 기술을공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여 제품화하는 특허전략을 수립하는 것이

바람직할것으로사료됨

특히 공정 및 칩조립용 소재 관련 기술은 생산기술연구원 등과 연결기능 소재 관련 기술은전자부품연구원 등과 기술도입 또는 공동으로 연구개발을 추진하는 것을 우선적으로 고려해 볼 수

있을 것으로판단됨

기술개발테마 현황분석

298

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

한국과학기술원 한국기계연구원 전자부품연구원 한국전자통신연구원 한국전기연구원

한국한의학연구원 한국생산기술연구원 한국기초과학지원연구원 등이 활발한 연구개발을

하고있음

대학의 경우 한양대학교 성균관대학교 서울시립대학교 세종대학교 한국항공대학교 호서대학교

포항공과대학교서울과학기술대학교중앙대학교서울대학교등에서연구개발을하고있음

(2) 연구개발자원

한국산업기술평가원(KETI)- WPM 2단계사업

신성장동력 창출을 위해서 교유브랜드화가 가능한 주요 10대 핵심 소재 기술(WPM WorldPremier Materials) 개발

마그네슘 이차전지 탄화규소(Sic) 반도체등 10개 사업단을중심으로 200여개의기업 및 연구소가참여하는대형기술개발사업

세계 최초로 상용화 하거나 시장을 창출하고 지속적으로 시장 지배력을 가질 수 있는 세계최고수준의소재개발추진

응용기술개발 단계임에도 불구하고 조기 상용화를 통해 5900억원의 매출과 3조 6천억 원의민간투자를유발

3단계 사업을 차질 없이 진행하면 세계일류소재개발(WPM)사업은 신소재분야에서 일자리 창출과민간투자확대에이바지할것으로기대됨

중소기업기술정보진흥원

정부출연금은 총 사업비의 50 ~ 80 이내에서 지원하고 민간부담금의 40~60 이상을현금으로부담하여야함

기술개발 결과에 대한 최종평가가 ldquo성공rdquo 판정인 경우 정액 또는 경상 기술료 중 납부방식을선택하여납부 (중소기업 10)

기술혁신개발 공정 품질 기술개발 산학연협력기술개발 중소기업 RampD역량제고

반도체패키징소재

299

중소벤처기업부

중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

한국생산기술연구원

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서 개발형실험실을제공하고있어중소기업에서기술개발에필요한실험장비등을공동으로사용살수있는인프라를제공

한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소 중견기업이시험 거사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수 있도록 24시간개방 운영

한국생산기술연구원은 지역별 뿌리산업기술센터를 운영하고 있으며 이를 통해 뿌리기업의애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제 해결형

현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계 운영

시흥진수김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진수는항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

한국전자통신연구원 shy 서울 SW-SoC융합RampBD센터

서울 SW-SoC융합RampBD센터는 산업체 수요 기반의 전문화된 인력 양성 프로그램을 운영하며 IT융합지식을갖춘고급 인력을육성

강소 반도체 팹리스 기업을 지원함으로써 국내 중소기업의 산업경쟁력 강화 및 부품 국산화에기여하고있음

연구결과물과공통기술의융합형기술개발을통하여개방형플랫폼을구축하는것을목표로함

한국화학연구원

첨단 분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자 대상의 개방운영하는범용분석장비에대한기기원리 시료 전처리 결과 해석등기기분석실무교육 수행

화학분석센터에서는 보유하고 있는크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM 등을활용한물질구조분석수행

화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시프템 표면에너지 구배 시스템

다중-박막시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를

구비하여시험분석서비스를제공

기술개발테마 현황분석

300

나 연구개발인력

반도체 패키징 소재 연구개발은 한국과학기술원 한국기계연구원 전자부품연구원 한국

전자통신연구원 한국전기연구원 한국생산기술연구원 한국기초과학지원연구원 등에서 진행하고

있음

기관 성명 직급

서울대학교반도체공동연구소 이종호 연구소장

한국광기술원 김재필 조명모듈연구센터연구원

한국과학기술원 이건재 신소재공학과교수

한국기계연구원 김재현 연구원

전자부품연구원 박효덕 LED융합사업단장

한국전자통신연구원 엄낙웅 ICT소재부품연구소장

한국전기연구원 유종호 책임연구원

한국생산기술연구원 이창우 수석연구원

한국기초과학지원연구원 김건희 광분석장비개발팀박사

서울시립대신소재공학부 정재필 신소재공학부교수

[ 반도체패키징소재 연구개발인력현황 ]

반도체패키징소재

301

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

한국기초과학지원연구원(KBSI)

TSV 패키징기술시반도체결함을검출하는기술

서울시립대신소재공학부와산학협력단

저온나노접합소재

한국광기술원조명모듈연구센터박사팀

적외선레이저를이용한실리콘봉지재초고속 stress free 경화기술

(2) 이전기술에대한세부내용

한국기초과학지원연구원(KBSI)- 반도체결함검출기술

차세대반도체칩의 세부결함을 3차원적으로검사하는기술 TSV(Through Silicon Via)를 포함한 적층 형 반도체 칩 내에서 발생하는 불량을 열 영상으로산출해결함의위치를정확하게파악

기존반도체칩불량검사장비보다 2배이상 빠른 검사가능 고사양반도체칩에 주로발생하는저전류 성 불량 스팟을검출할수있는 고감도사양

서울시립대신소재공학부 (정재필교수) 와 산학협력단 shy 저온나노접합소재

반도체 패키징에 필요한 솔더링 브레이징 등에 사용하는 기존 납땜 재와 브레이징 재 등 접합재공정온도를최대절반까지낮출수 있는 것이특징

나노페이스트 등 나노접합재 산화 문제와 높은 가격 등의 문제를 일시에 해결할 수 있는 나노접합관련신기술

2015년 덕산하이메탈 (반도체디스플레이소재기업) 에 기술이전을실시 정재필교수는저온 나노접합원천기술을확보함에따라응용분야별제품을개발할예정

기술개발테마 현황분석

302

한국광기술원 조명모듈연구센터 박사팀 shy 적외선 레이저를 이용한 실리콘 봉지재 초고속

stress free 경화기술

고효율 고신뢰성 LED 패키징 소재 기술 개발을 프로젝트 명으로 하고 오랜 기간 연구 끝에 결실을이룸

고출력 LED에 사용되는 실리콘 봉지재를 순간 경화하는 기술로 LED효율을 향상시키는 획기적기술

김재필 박사팀이 개발한 실리콘 봉지재 고속경화기술은 적외선 레이저를 이용해 경화 시간을 10초이내로단축하고형광체의침전을방지하는방식

LED생산 수율과 신뢰성을 획기적으로 향상시킨 기술로 평가받고 있음 세계적 반도체 패키지 전문학술지인 lsquoIEEE Transactions on Components Packaging and Manufacturing Technologyrsquo 에

소개됨

이 기술을 제조 공정에 적용할 경우 기존의 제품에 비해 발광효율이 10 이상 향상되고 광 특성편차가 25이상 감소할뿐만 아니라광원수명도크게증가시킬수 있음

반도체패키징소재

303

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체패키징소재 분야키워드클러스터링 ]

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

VIA

4~7

1 PROTECTED THROUGH SEMICONDUCTOR VIA (TSV)

2 Semiconductor chip with a dual damascene wire and

through-substrate via (TSV) structure

3 Method of fabricating semiconductor devices having

through-silicon via (TSV) structures

[ 반도체패키징소재 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

304

클러스터

02

semiconductor

PAD4~7

1 SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING A TSV A FRONT-SIDE

BUMPING PAD AND A BACK-SIDE BUMPING PAD

2 THROUGH-SILICON VIA (TSV) SEMICONDUCTOR DEVICES

HAVING VIA PAD INLAYS

클러스터

03

semiconductor

layer4~7

1 Semiconductor device and method of forming a shielding layer

over a semiconductor die disposed in a cavity of an

interconnect structure and grounded through the die TSV

2 Semiconductor packages having TSV and adhesive layer

3 Semiconductor Device and Method of Forming Shielding Layer

Over Semiconductor Die Mounted to TSV Interposer

클러스터

04vertical 4~8

1 Semiconductor die and method of forming Fo-WLCSP vertical

interconnect using TSV and TMV

2 Semiconductor device and method of embedding TSV

semiconductor die within encapsulant with TMV for vertical

interconnect in POP

클러스터

05

semiconduct

orinterposer4~8

1 Semiconductor device and method of forming open cavity in

TSV interposer to contain semiconductor die in WLCSMP

2 Semiconductor package having through silicon via (TSV)

interposer and method of manufacturing the semiconductor

package

클러스터

06interconnect 4~7

1 Semiconductor device and method of forming topside and

bottom-side interconnect structures around core die with TSV

2 Semiconductor device and method of forming a shielding layer

over a semiconductor die disposed in a cavity of an

interconnect structure and grounded through the die TSV

클러스터

07wafer 4~7

1 Semiconductor device and method of forming guard ring

around conductive TSV through semiconductor wafer

2 Semiconductor device having a wafer level through silicon via

(TSV)

3 Semiconductor Device and Method of Forming UBM Structure

on Back Surface of TSV Semiconductor Wafer

클러스터

08

semiconductor

package4~7

1 Semiconductor TSV device package for circuit board

connection

2 Semiconductor package and method of mounting

semiconductor die to opposite sides of TSV substrate

클러스터

09substrate 4~7

1 Semiconductor Device and Method of Embedding TSV

Semiconductor Die Within Substrate for Vertical Interconnect

in POP

2 Semiconductor chip with a dual damascene wire and

through-substrate via

3 Semiconductor device and method of mounting die with TSV

in cavity of substrate for electrical interconnect of Fi-PoP

클러스터

10 die 4~7

1 Semiconductor Device and Method of Forming TSV

Semiconductor Wafer with Embedded Semiconductor Die

2 Semiconductor Device and Method of Forming Conductive TSV

in Peripheral Region of Die Prior to Wafer Singulaton

반도체패키징소재

305

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

충진

충진소재기술특허논문클러스터링

전문가추천

도금소재기술 특허논문클러스터링

포토레지스트기술 특허논문클러스터링

본딩범핑

웨이퍼 Thinning 소재 기술특허논문클러스터링

전문가추천

칩접합소재기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체패키징소재 분야요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

306

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

충진 충진 소재기술

납에 대한 환경규제 강화에 대응하는 납 대체 저비

용 친환경 충진 소재 고정밀 내열성 언더필 소재

등을개발하는기술

본딩범핑

웨이퍼 Thinning(연마) 소재기술Back grinding 및 기계화학적 연마(CMP) 소재를

개발하는기술

칩접합 소재기술칩에 뚫린 미세한 크기의 구멍에 맞춰 매우 정밀하

게솔더펌프를형성하는신규 소재를개발하는기술

[ 반도체패키징소재 분야핵심요소기술 ]

반도체패키징소재

307

나 반도체패키징소재기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

308

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

충진 충진소재기술 고성능소재

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재개발

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재성능

개선

저열

팽창성

비전도성

언더필

소재

양산화

저열팽창성

비전도성언더필

소재개발

본딩범핑

웨이퍼

Thinning(연마) 소재

기술

고수율웨이퍼

연마소재

고수율

웨이퍼

연마소재

개발

고수율

웨이퍼

연마소재

성능개선

고수율

웨이퍼

연마소재

양산화

고수율

웨이퍼연마소재

개발

칩접합 소재기술저비용

칩접합소재

저비용

칩

접합소재

개발

저비용

칩

접합소재

성능개선

저비용

칩

접합소재

양산화

저비용

칩접합소재

개발

[ 반도체패키징소재 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체공정장비

반도체공정장비

정의및 범위

반도체 공정장비는 반도체 칩을 구현하는 기술로 다이오드 트랜지스터 태양전지 등의 다양한반도체 소자를 제조하고 기능을 부여하기 위한 박막 제조공정 및 처리기술 그리고 소자를

패키징하는기술을의미

미세공정을다룰수있는 공정장비 소재및가공된웨이퍼의패키징까지범위에포함정부지원정책

한국산업기술평가관리원은 신성장동력 7대 분야(반도체 디스플레이 LED 그린수송 바이오 의료방송장비) 장비산업의 기술경쟁력 확보를 지원하는 90억원 규모의 lsquo신성장동력 장비경쟁력

강화사업rsquo을추진

반도체 소자기업과 장비middot재료기업 간 상생 협력의 일환으로 정부가 2007년 2월부터 주도해 반도체장비 재료성능평가협력사업을추진하는것은장비 국산화에큰 기회를창출

산업통상자원부는 6개 글로벌 기업과 lsquo미래 반도체 소자개발 투자 협력 MOUrsquo를 체결하고 향후4년간 최소 250억원 이상을 반도체 소자 관련 원천 기술 개발 공동투자에 합의하여 반도체

분야에서선도형기술개발에착수

산업통상자원부는 전자정보디바이스산업원천기술개발사업 미래성장동력사업 등을 통해 반도체산업을지원

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull(환경)반도체경기호황

bull(기술)세계적인반도체제조사 (수요업체)

bull(정책)산업지원정책수립

bull(환경)영세한산업구조

bull(기술)핵심원천기술미흡

bull(정책)산업계연계미흡

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull(환경)제조패러다임의변화

bull(기술)미세화를위한기반기술연구middot개발

bull(정책)정부와업계의높은니즈

bull(환경)생산지원인프라부족

bull(기술)글로벌업체와의기술격차

bull(정책)미시적 RampD정책

중소기업의시장대응전략

국내시장뿐만아니라세계시장의약 50인중화권시장(대만 중국)에 진입 노력 기업중심의표준 수요를발굴하고 산학연협업을통한 표준 기술연구 개발

핵심요소기술로드맵

반도체공정장비

313

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 공정기술은 다이오드 트랜지스터 태양전지 등의 다양한 반도체 소자를 제조하고

기능을 부여하기위한 박막제조공정및 처리기술 그리고 소자를패키징하는기술을의미함

이들공정을구현하기위한공정장비및패키징장비의기술을포함함

웨이퍼 위에 회로를 그리고(노광) 회로대로 가공하고(식각) 특정막을 증착하고(증착) 균일하게연마하고(CMP) 깨끗하게 만들고(세정) 측정하고 특성을 분석(측정분석)하는 등의 일련의 반도체

전공정을수행하는장비

웨이퍼에 배선 연결과 밀봉을 하고(패키징) 칩의 불량여부를 판정(테스트)하는 등의 일련의 반도체후공정을수행하는장비

반도체 소자를 생산하기 위해 사용되는 제반장비를 제조하는 산업으로 전방산업인 반도체

산업의영향을많이받음

최근 빅데이터 AI ARVR IoT 웨어러블 등의 신규 응용은 고속 대용량 저장 솔루션용 데이터처리를 요구하고 있어 데이터 센터에서 소비되는 전력량이 급격히 증가하여 이를 감소시키기 위한

빅데이터저장솔루션용초저전력 3D 반도체소자 공정장비기술개발이필요

데이터 센터는 전력 공급 낸강 등에서 많은 비용이 발생하며 IoT 웨어러블은 배터리 전원을사용하고있어제품 사용시간에직접적인영향이발생

반도체 장비기술은 디스플레이 태양광 LED OLED 등의 유사 관련 산업으로 그 기술이 전파되어기술의활용도가매우높음

[ 반도체패러다임의변화 ]

기술개발테마 현황분석

314

반도체 공정middot장비middot소재기술은 전자회로를 웨이퍼 위에 인쇄하는 전공정 조립middot검사를 하는

후공정 제조공정의 주기적 오류 검사와 관련된 측정middot분석공정 및 이를 가능케 하는 장비와

반도체제조에사용되는소재기술을포함함

미국 일본 유럽 등의해외 선진업체들은반도체장비 부품소재산업무기화 특허 공세등을 진행

반도체 공정은 원재료인 웨이퍼를 개별칩으로 분리하는 시점을 기준으로 전middot후공정 검사로

구분되며각 공정별로전문화된장비를활용하고있음

PVD(Physical Vapor Deposition) CVD(Chemical Vapor Deposition) ALD(Atomic LayerDeposition) 등의 박막증착장비

전통적인 Photo lithography를 위한다양한박막패터닝기술 DryWet 식각기술 플라즈마식각기술 세정(Cleaning) 기술 도핑을위한 Ion Implantation 등의표면도핑기술 Annealing 기술 단일패키징및다중 패키징기술

최근 AI IoT ARVR 웨어러블 등 인터넷에 연결된 사물의 수가 폭발적으로 증가함에 따라 수집된

빅데이터의 분석 판단 추론을 하기 위한 프로세서 및 저장 장치의 성능과 에너지 효율 개선이

절실히요구되고있음

빅데이터를 처리하는 데이터 센터에서는 성능을 유지하면서 전력 소모를 줄여 유지 보수 비용을최소화하는 추세가 있으며 이를 위한 메모리 반도체의 미세화 및 차세대 메모리 소자의 개발이

필요함

미세화의 한계에 점차 다가감에 따라 3D 형태의 적층형 반도체를 상용화하고 있는 추세이며삼성전자 SK하이닉스등이시장을주도함

에너지 효율성 개선을 위한 미세화 및 3D 반도체를 제작하기 위한 반도체 공정장비 기술에 대한관심이고조됨

반도체공정장비

315

나 범위

(1) 제품분류관점

반도체공정기술은다양한 메모리 비메모리 반도체 소자 LED 소자 및 LED 조명 실리콘 및

화합물 태양전지 제품 등에 적용되고 또한 반도체 공정기술은 이들 공정을 구현하는

장비들로서제품화되는경우가많음

반도체 공정기술은 크게 전공정과 후공정으로 나뉘고 전공정은 노광 식각 세정 연마

이온주입 증착 열처리 측정으로 후공정은패키징 테스트등으로세분화됨

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

반도체

공정장비

전공정

노광 bullStepperScanner Track

식각 bullWetDry Plasma etcher

세정 bullCleaner Plasma asher

연마 bullCMP

이온주입 bullIon Implanter

증착 bullPVD CVD ALD

열처리 bullFurnace RTP

측정분석 bullWafer Inspection alpha-step Metrology등

후공정

패키징 bullDie attacherWire bonder Encapsulation등

테스트 bull메모리테스터시스템 IC 테스터등

[ 제품분류관점기술범위 ]

기술개발테마 현황분석

316

(2) 공급망관점

반도체 공정장비는 반도체 제조의 핵심 기반기술이며 반도체산업의 미세화 기술 경쟁력과

제조원가에가장큰 영향을미치는핵심기반임

전자전기공학 광학 화학 정밀가공 기술 기계 설계 시뮬레이션 등 다양한 최첨단 기술의총합으로이루어지며종합적이고파급력이큰 산업

나노기술 시대에 진입하면서 반도체 제조 기술 개발 속도가 장비 개발 속도를 추월함으로써 제조공정 및 검사 기술과장비도함께 개발되어야만반도체제조가가능

기술개발

테마공급망관점 세부기술

반도체

공정장비

식각장비bull정밀 식각을 위한 ALE(Atomic Layer Etch)기술 생산성 향상을

위한새로운 Plasma소스기술

연마(CMP)장비bull배선폭 10nm 이하에 따른 연마 균일도 설비 가동율 향상 관련

소모재(Pad conditioner PVA brush)의수명향상기술

증착장비

bull3D반도체제조를위한고품질 고성능박막증착을위한저온증착

공정 기술 및 장비 개발 고균일 온도 제어 및 초정밀 가스 유량

제어기술

측정분석장비

bull공정 미세화 3D 적층화된 소자 구조 활용 복잡한 나노 패턴 설계

등으로 인해 APCAEC가 적용된 효율적인 공정관리 기술개발을

위해 프로세스 장비와 측정분석장비가 융복합된 IM(Integrated

Metrology) 기술

패키징장비 bull600mm이상의패널레벨 Fanout 패키징기술

[ 공급망관점기술범위 ]

반도체공정장비

317

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

반도체장비산업은선진국형산업으로반도체산업구조선진화에필수분야임

기계 전자 물리 화학이론이 복합되는 첨단 융복합 기술 기반 선진국형 산업으로 원천기술 뿐만아니라산업기술의발전이동시에가능

미국 일본 유럽은지속적인시장지배력강화를위해 선행개발및 투자를진행 미국 일본 유럽 등 반도체경쟁국들은반도체장비 기술력으로국내반도체산업을견제 최근 중국정부의 강력한 반도체 육성정책에 의해 반도체 분야에 2015년부터 약 180조원을 향후10년간투자중

반도체 미세화 등 제조공정의 난이도 증대에 따라 기술개발 양상 변화 및 신규 기술 수요

발생함

2000년대들어 반도체회로 미세화및웨이퍼대형화에따라관련 기술 개발의양상이변화 과거에는 반도체 소자 기업이 단독으로 공정기술 위주로 반도체 제조 기술을 개발하였으나마이크로 시대에서 나노 시대로 접어들면서 공정 및 장비기술과 관련하여 소자기업과

장비middot재료기업과의공동개발의중요성이크게증대

미세 공정의 적용으로 공정의 난이도가 높아짐에 따라 첨단장비middot공정제어(AECAPC AdvancedEquipment ControlAdvanced Process Control) 관련 장비 수요가증가

원천기술 및 노하우가 집중된 미국 일본 EU의 소수 기업들이 장비시장을 지배하고 있어

RampD 역량이부족한국내장비기업은고부가가치의장비시장진입장벽이높은편임

초기에 막대한 비용을 투입해야하는 반도체 장비산업의 특성상 글로벌 기업을 배출하기 위해선정부의적극적인지원과소자기업의협력이필요

국내 반도체 소자기업의 공정라인은 외산 장비가 장악하고 있으며 장비 국산화율은 낮은 수준에머물고있음

기술개발테마 현황분석

318

반도체장비산업은수명주기가짧은지식집약적고부가가치산업으로적기시장진입이매우

중요하고 한 세대의 장비기술이 완전 성숙되기 전 다음 세대의 장비 기술로 전환되는

시기가매우중요한산업임

10nm 이하 반도체 소자 3D NAND Flash FinFET MRAM 등의 차세대 반도체 소자 양산을위한 핵심요소기술

반도체 공정장비 산업은 장치 위주의 산업으로 고가의 제품이라도 품질의 신뢰도가 높고 시장에서검증된측면에서선진국제품을구매하고자하는경향이강함

반도체 공정장비 산업은 최종수요자인 반도체소자업체의 요구사항에 맞게 생산되는 주문자생산방식이대부분임

출처 KEIT

[ 초저전력 3D 반도체공정장비기술개요 ]

반도체공정장비

319

(2) 산업의구조

반도체는 기술 및 사업영역으로 나눌 때 설계 위주의 팹리스 반도체 제조 전문인 파운드리

외형성형 가공의 후공정 패키징 기능middot성능을 시험하는 테스트 그리고 시스템 장착에 필요한

서비스로구분하며 각 단계별전문화된기업또는종합반도체회사로구분

팹리스업체는수요업체로부터요구받은기능을구현하기위한설계를진행 파운드리업체는설계된칩을 반도체공정장비를이용하여제작 후공정패키징업체는제작된반도체칩을 접합및배선연결하여제품형태로밀봉

반도체 소자 대기업들은 수직계열화를 통해 협력업체 경쟁력 강화 지원 및 장비middot재료의

안정적 공급을 추구하고 있는데 이는 수직계열화 전략 운용이 용이한 국내 업체를 중심으로

수직계열화구조를형성

대표적으로 SK그룹은 SK하이닉스 SK머터리얼즈 SK실트론 등으로 반도체 수직계열화를 진행(헤럴드경제 ldquoSK rsquo반도체lsquo 수직계열화한축-SKC반도체분야 확대 속도rsquo 20171031)

반도체 공정장비 산업은 반도체 생산의 필수요소 산업으로 반도체 제조 기술을 선도하며

높은전middot후방효과로타산업에의파급효과가큰 산업

반도체 공정장비는 디스플레이 태양광 LED 등의 생산장비와도 밀접하게 연계되어 있으므로향후의경제 산업적파급효과를고려하여관련산업의육성이반드시필요

후방산업 반도체공정장비분야 전방산업

전자전기공학 광학 화학

정밀가공기술 기계설계

노광장비 식각장비 세정장비

CMP장비 이온주입장비 증착장비

열처리장비 측정분석장비

패키징장비 테스트장비

반도체소자 디스플레이 LED

OLED 태양광장비 바이오

MEMS 센서

[ 반도체공정장비분야산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

320

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 공정장비 시장은 글로벌 업체들의 3D 낸드 플래시 및 파운드리 투자가 본격화되면서

lsquo16년은 397억달러 rsquo17년은 434억 달러로꾸준히성장할것으로전망

(단위 백만 달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 39712 43456 44035 45012 49088 55035 25

출처 SEMI KSIA자료바탕으로추정

[ 반도체공정장비분야의세계시장규모및전망 ]

품목별로는 웨이퍼 공정장비에서 가장 큰 매출 증가가 예상됨 (15년 288억 달러 rarr 16년 312억달러 rarr 17년 347억 달러)

세계 반도체 장비 시장은 lsquo15년 약 373억 달러로 신규팹 투자 정체에 따라 성장세가 주춤한

상태이나 rsquo17년 이후에는각사별경쟁력확보를위한미세공정투자가증대될전망

글로벌 장비기업들은 10나노 이하 장비 개발비의 급증 및 장비시장 정체에 따라 지속가능한 경영을위한MampA를 최우선진행함

세계 1위인 AMAT는 09년 Semitool 11년 Varian을 인수하고 13년 일본 TEL과 합병을추진하였으나 각국 공정위에서불인정되어 15년 5월합병을철회함

세계 2위인 LamResearch는 세계 5위인 미국 KLA-Tencor 인수를 추진하였으나 독점금지법에의해 16년 10월합병이취소됨

미세화의핵심인양산용리소장비의개발middot적용이지연됨에따라증착middot식각장비시장이증가되고있음

구분 2015 2016 2017

SEMI Worldwide Equipment $365B $397B $434B

Equipment Change -26 87 93

WSTS Semiconductor Forecast $3352B $3350B $3461B

Equipment Spending as of

Semiconductor Revenues109 118 125

출처 WSTS November 2016 SEMI December 2016

[ 세계반도체시장및반도체장비시장 규모 ]

반도체공정장비

321

첨단패키징시장은 lsquo20년경전체반도체패키징시장의 44수준인약 300억 달러규모로

성장전망

첨단패키징시장은 lsquo14년 기준 반도체패키징 시장에서 38(202억 달러)정도의비중을차지하며기존의 Fan in Flip chip 시장에 25D3D 집적화 제품 및 최근 가장 많은 관심이 집중되고 있는

웨이퍼레벨 Fanout 시장을포함

Fain in 및 Flip chip 시장의 꾸준한 성장과 25D3D 적층 그리고 웨이퍼 레벨 Fanout 기술의적용 확대로연평군 7의고성장이전망

고급 프리미어 스마트폰에 웨이퍼레벨 패키지 적용 비중이 급성장하였으며 Fanout 기술은 아이폰7적용 이후로급격한성장이예상

출처 Yole 2015

[ 첨단 패키징시장 규모]

증착장비 시장은 약 7조원 규모로 AMAT(미국) Lam(미국) TEL(일본) 등 해외 업체가

시장을주도

반도체 장비 중에서 국내 업체의 경쟁력이 있는 분야로 주성 유진테크 원익IPS 테스 등국내기업들이증착장비의영역을확장하면서국산화와함께기술 내재화등에 적극적임

반도체 소자 미세공정의 난이도가 높아지면서 ALD의 중요도가 점차 올라가고 있으며 3D 관련해서ALD 장비시장은 점점 증가하는 경향을 보임 25nm DRAM의 경우 Capacitor 유전막의 두께는

3Å 수준으로 ALD 장비의 적용이 필수이며 20nm 이하에서 일부 Oxide와 Nitride 절연막 등에도

ALD가 확대적용되는추세임

48단 공정에는 기존 CVD를 적용하던 공정이 ALD로 대체되고 있으며 64단 이후 공정은 증착의난이도가더욱증가해 ALD 비중이더커질 것으로예상됨

기술개발테마 현황분석

322

식각장비는 약 7조원의 시장규모로 Lam(미국) AMAT(미국) TEL(일본) 등 해외 업체가

시장을 주도하고 있으며 핵심요소기술 및 노하우 축적이 요구되어 신규업체의 시장진입

장벽이비교적높은분야

CMP장비는 약 1조원의 시장규모로 AMAT(미국) EBARA(미국)가 세계 시장 90 이상

점유하고 있으며 반도체 미세화 다층화 추세로 전체 공정 내 CMP 장비 중요도가 높아지는

상황

MI(측정검사)장비는 약 5조원의 시장규모로 KLA-tencor(미국) Nanometrics(미국) 등이

시장을주도

KLA-Tencor는 Lam과 합병을 추진하였으나 인텔 등 반도체 소자업체들의 반대로 최근 합병이무산됨 노광기 업체인 ASML도 2016년 대만 Hermes 사를 인수하는 등 공정장비 회사들이 개발

경쟁력강화를위하여계측 검사장비회사와의인수 합병을추진하는추세임

웨이퍼 레벨을 기반으로 하는 첨단 패키징의 비중이 높아짐에 따라 반도체 전공정과 후공정

사이에 MoL 시장 개념이 확립되고 있으며 관련 분야 장비시장 연평균 18 수준으로

급성장

MoL 영역은 노광 식각 증착 등의 반도체 전공정과 CMP Bonding 및 Test 등의 후공정 분야가혼재되어있으나 주로 반도체전공정장비업체에게진입장벽이낮은 상황임

공정 측면에서는 일부 파운드리 또는 IDM 기업의 시장 참여가 위협요소로 작용하지만 전반적으로OSAT 기업에게는웨이퍼레벨에서의패키징공정은기존의사업 영역을넓히는기회로인식함

그러나 첨단 패키징 기반의 MoL 시장 확대는 높은 RampD 및 인프라 투자비용을 감당할 수 있는기업에게만열려있는시장으로기업실적 양극화현상이발생됨

이러한 상황에서 반도체 전고정 업계에서 일어나고 있는 MampA를 통한 기업 몸집 불리기가 반도체패키징업계에서도동일하게일어나고있음

국내 패키징 기업의 경우 세계시장에 비하여 그 규모가 매우 영세하기에 매우 불리한 상황이며중국의경우막대한자본의뒷받침으로규모뿐아니라기술적우위에서도경쟁력을높여가고있음

지역별로 반도체 장비 시장의 규모를 살펴보면 5년 연속 1위를 차지한 대만을 제치고

한국이가장시장이클 것으로예상

대만은 TSMC와 UMC를 중심으로 세계에서 가장 큰 장비시장 규모를 차지하고 있으나 lsquo17년에는한국이가장높은 점유율을기록할전망임

한국은 lsquo16년도에는 77억 달러를 기록하며 전년 대비 약간 증가하였으나 rsquo17년에는 대폭 증가한130억 달러 전망함 삼성전자는 DRAM 18nm 전환 3D 낸드 플래시 투자 파운드리 10nm

FinFET 양산 등에 투자하고 SK하이닉스는 DRAM 및 3D 낸드플래시 등에 총 30억 달러 장비

투자예정임

lsquo18년 중국의 장비 시장 규모 증가율은 가장 높을 것으로 예상되며 SMIC SK하이닉스(우시)인텔(다롄)을 중심으로계속성장세유지할것으로예상됨

반도체공정장비

323

반도체 제조가 주로 아시아(일본 포함 약 75)에서 이루어지고 있으며 최근 중국의

공격적인산업육성전략구사에따라그비중은더욱커질전망

지역별 반도체 장비 투자는 미국 15~20 EU 5~7 일본 8~12 아시아 55~65(중국10~15 대만 25~30 한국 20~25) 정도임

(2) 국내시장

국내 반도체 장비시장은 약 85억 달러(lsquo16년)로 전세계 시장의 평균 20~25 규모이며

국산화는약 20수준

(단위 억 원)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 85264 90593 95922 106580 108711 110896 20

출처 SEMI KSIA자료바탕으로추정

[ 반도체공정장비분야의국내시장규모및전망 ]

반도체 장비 수출은 20억 달러 이상이나 중국 등 해외에 위치한 국내 기업(삼성SK하이닉스)으로의납품 실적이대다수임

국내 반도체 장비 기업은 반도체 산업(특히 메모리)의 성장에 힘입어 매출고용의 양적

성장이있었으나 여전히매출 1조원고용 1천명미만으로영세

해외 업체 대리점 및 가공 형태로 시작한 장비 기업이 그간 정부의 국산화 정책 업계의 노력으로일부대규모매출 기업으로성장함(세메스 11조원 원익IPS 05조원)

대부분의 장비 기업의 평균 고용규모는 약 100명 수준이며 업체별로는 10~800명까지 다양하나글로벌 업체에 비해서는 매우 열악한 수준임(120) 제한된 매출 규모로 인해 규모 영세성에 따른

낮은 처우 수준으로고급인재의확보가매우 어려운상황임

기술개발테마 현황분석

324

(3) 무역현황

lsquo15년 반도체 무역수지는 +246억 달러(수출 628억 달러 수입 382억 달러)이나 반도체

장비 무역수지는 약 shy42억 달러(수출 25억 달러 수입 67억 달러)로 반도체 장비의

국산화를통한무역수지개선이필요

수출현황은 lsquo12년 12억 달러에서 rsquo19년 38억 달러 수준으로 3배 이상 증가하고 수입현황은 lsquo12년79억달러에서 rsquo19년 80억달러 수준으로약간증가하여무역수지적자폭이감소할것으로기대됨

한예로 반도체식각장비의국내시장은약 15조~2조원이며 90이상이외산장비임

무역특화지수는 lsquo12년(-074)부터 rsquo19년(-036)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화

상태로 국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 반도체 장비 관련해

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 121251 183264 221812 251124 274719 179

수입금액 791213 532125 671567 674789 704143 02

무역수지 -669962 -348861 -449755 -423665 -429424 -

무역특화지수 -074 -049 -051 -046 -044 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 SEMI KSIA MTI자료활용(2016)

[ 반도체장비관련 무역현황 ]

반도체공정장비

325

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

연구개발동향 미세화

초미세고종횡비식각장비 및 부품 기술 고정밀 고종횡비증착장비 및 핵심부품 기술 차세대고평탄화 3D 소장용 CMP 세정 장비 및 핵심부품 기술 3D 적층 소자 나노패턴 분석용MI 기술 웨이퍼레벨패키징공정장비기술등

3D메모리반도체및 차세대메모리소자양산을위한핵심요소기술을집중적으로개발중

3D 낸드플래시 MRAM(Magnetoresistive RAM) RRAM(Resistive RAM) PRAM(Phase-changeRAM) 등 차세대 메모리 소자의 특성 확보를 위한 핵심요소기술인 친환경 고정밀 고균일

고횡종비증착장비 기술의선점 필요

스마트 APC(Advanced Process Control)AEC(Advanced Equipment Control) 구현을 위한실시간공정진단센서및제어기술개발을통해 3D 반도체생산효율 극대화

초미세 고집적 3D 적층형 소자 제작을 위한 나노패턴의 측정 및 검사용 다모드 융복합 MI 장비기술 개발을통해 반도체생산 불량률및수율 관리의최적화가능

소자 Scaling에 대한 어려움을 극복하기 위한 대안으로 초저전력 3D 반도체 소자 및 적층

공정기술개발에관심증가

1x nm급 이하 초미세 고집적화가 가능한 메모리 반도체 기술 선도를 위한 초전력 초미세고집적화공정장비핵심요소기술개발이필요함

Monolithic 3D 기술은 50의 평균 배선 길이를 줄일 수 있어 평균 50 전력을 감소시킴인텔 퀄컴등선진기업에서도활발하게연구하고있음

반도체 공정장비의 경우 SEMI를 중심으로 제조 설비에 대한 안전 지침 및 재료 표준 등에

대한표준화를진행중이며 납품시에는 SEMI 안전 통신등의규격인증이요구

한국의 경우 SEMI Facility와 IampC 분야에서 일부 기업이 활동하고 있으며 최근 국내 주도로Advanced Back-end Factory 분야의 TF가 승인되어향후자동화분야의표준개발이예상됨

기술개발테마 현황분석

326

(2) 기술환경분석

신성장동력 7대 분야(반도체 디스플레이 LED 그린수송 바이오 의료 방송장비)

장비산업의 기술경쟁력 확보로 지원하는 90억원 규모의 lsquo신성장동력 장비경쟁력강화사업rsquo을

추진중

최근 한국 중국 대만 등 아시아권의 반도체 공장 투자 증대로 전 세계 반도체 장비시장에서아시아권이차지하는비율이더높아질것으로전망

메모리 이외에 국내 소자업체의 파운드리 시장 진입 가시화에 따른 파운드리 관련 공정기술

및 HV-power 센서 바이오칩 등의 다양한 기능의 반도체 소자에 사용되는 특화공정이

지속적으로요구될것으로예상

반도체 증착공정은 반도체 제조과정의 77를 차지하는 전공정 중에서 13 비율을

차지하기때문에핵심공정으로분류

국내 반도체 증착장비에 대한 해외 의존도는 미국 일본 EU를 포함하여 매년 80 이상을기록하고있고좀처럼개선되지않고있는 것으로조사

미국 일본 유럽 3개국 10개 업체가 전체시장의 60 이상을 차지하고 있으며 이들 BigVendor들의 영향력이 절대적으로 공정 미세화 대구경화 등으로 향후 Top 10 기업의 영향력이

확대될전망

DRAM 미세공정 한계는 오고 있으나 현재 TSV(실리콘 관통전극)외 기술혁신은 없어

DPT(Double Patterning Technology) 공정사용을통한미세공정은지속될것으로전망

DPT 공정은 30나노급에서 2번 사용되지만 2x nm에서는 4번 2y nm에서는 5번 2z nm에서는7번 사용되기 때문에 30나노급에서 2z nm로 전환 가속화 시 DPT 공정은 기존대비 35배 증가율

예상

CPM 공정은 미세공정 확대에 따라 증가 전망으로 CMP는 CVD 공정공정 다음 스텝으로

CVD 공정이 늘게 되면 자연스럽게 CMP 공정도 늘어나게 되고 미세공정 증가에 따른

제조스텝증가로과산화수소수(H2O2) Cleaning 공정이확대될것으로전망

일부 후공정장비는 기술 경쟁력을 확보하였으나 시장이 큰 전공정장비 분야는 선진국대비

70수준의기술경쟁력을확보

전공정중 Asher Furnace는 경쟁력을 확보하였으나시장이 큰 전공정장비 분야는선진국대비 70수준의기술경쟁력을확보

장비업계의 사업영역 확장화 즉 MampA 기술개발 등을 통해 일관공정 체계를 갖추고 수요기업의요구에대해토털 솔루션을제공함으로써시장지배력을확대

반도체공정장비

327

3 기업 분석

가 주요기업비교

세계 반도체 장비 시장은 반도체 소자의 초미세화 및 3D 적층형 공정의 활용으로 현세대

공정장비의기술로는차세대소자의효율적개발이난관에봉착한상황

3D 낸드플래시 DRAM MRAM RRAM PRAM 등 차세대 메모리 소자 개발에 활용할 수 있는고정밀 고균일 고종횡비증착장비 기술개발이중요

차세대 메모리 반도체 제조 수율 향상 및 산포도 최소화를 위해 스마트 APCAEC용 실시간공정진단센서기술 및 프로세스장비및MI 장비가융복합화된 IM 장비 기술개발이시급

식각기술은 대표적인 반도체 제조공정 기술로서 반도체 산업 뿐만 아니라 향후 급격히 성장할것으로 예상되는 나노산업 등의 첨단 산업에 필수적임 이후 중국 등으로 반도체 기술이 점진적으로

이전이 된다고 가정할 때 식각 장비 기술의 국산화는 반도체 기술 선두 유지를 위한 매우 중요한

첨단 기술임

웨이퍼 레벨 Fanout 패키징의 경우 다양한 응용분야에 적용 가능한 특징을 기반으로 급격한

시장확대가예상

기생성분 특성이 우수하여 고속 대용량 데이터 전송이 가능하며 High-end 메모리 제품뿐만아니라 사용 주파수 대역이 높아지고 있는 차세대 이동통신 및 IoT와 같은 새로운 정보통신

서비스에광범위하게적용될것으로예상

Post 스마트폰 시장으로 인식되는 이러한 시장에서의 경쟁력 확보를 위해서는 관련 공정 및 장비기술의후방산업기술력을보강하여 전자산업및서비스의전방산업경쟁력확보전략이시급

패키징 산업이지만 패널을 기반으로 하는 PCB 또는 Display 산업의 공정과 장비 면에서 많은유사성이 존재하고 산업 간 밀접한 관계를 형성하고 있어 기술개발 지원을 통한 시장 진입뿐만

아니라연계시너지가큰분야임

기술개발테마 현황분석

328

구분 해외업체 국내업체 응용분야 비고

전공정

노광ASML 니콘

캐논세메스

빛으로웨이퍼위에

회로모양을그리는

장비

세계시장 60억달러

국내기술수준 10

부품국산화 0

식각Lam TEL

AMATAPTC 세메스

노광에서그려진대로

식각을통해모양을

만드는장비

세계시장 62억달러

국내기술수준 85

부품국산화 50

세정 TEL DNS세메스 PSK

케이씨텍

불순물을깨끗하게

제거하고씻어내는

장비

세계시장 13억달러

국내기술수준 85

부품국산화 65

CMP AMAT 케이씨텍박막표면을균일하게

평탄화하는장비

세계시장 10억달러

국내기술수준 75

부품국산화 60

이온

주입AMAT Axcelis -

미세한가스입자

형태의불순물을

침투시켜전자소자의

특성을만드는장비

세계시장 10억달러

국내기술수준 20

부품국산화 0

증착 AMAT TEL주성 원익IPS

유진테크 테스

웨이퍼위에특정

용도막 (산화막 절연막

등)을증착하는장비

세계시장 67억달러

국내기술수준 90

부품국산화 65

열처리 AMAT TEL테라세미콘

AP시스템

열을이용하여웨이퍼

내물질을균질하게

하거나 증착하는장비

세계시장 6억달러

국내기술수준 90

부품국산화 70

측정

분석

KLA-Tencor

AMAT

오로스테크놀로지

에스앤유프리시젼

웨이퍼내의 물질특성

(두께 성분 이물질

등)을분석하는장비

세계시장 42억달러

국내기술수준 35

부품국산화 30

후공정

패키징

테스코

히타치하이텍

ASM Pacific

세메스

한미반도체

이오테크닉스

웨이퍼에 via 형성

등을통해배선연결

밀봉하는장비

세계시장 20억달러

국내기술수준 90

부품국산화 60

테스트Advantest

Teradyne

엑시콘

유니테스트

칩의불량여부를

판정하는장비

세계시장 20억달러

국내기술수준 80

부품국산화 60

[ 제품분류별주요기업 ]

반도체공정장비

329

국내중소기업사례

휴넷플러스는 프라운호퍼 IAP연구소간 퀀텀닷 원천기술을 활용한 차세대 디스플레이용 소재 부품및기타 관련 제품의공동개발사업화협약체결등다양한분야로사업 확대

울텍은 coating etching annealing 등 다양한 분야의 고효율 저비용 반도체 장비 연구개발 및생산

로체시스템즈는 반도체용 clean 로봇을 비롯 LCD용 clean robot Laser를 이용한 glass cutting시스템등의장비를개발 공급

엠아이반도체는 반도체 제조 및 검사에 사용되는 습식 식각 기술과 로봇시스템을 이용한 자동화장비 제작 기술을토대로사업 전개

큐엠씨는기계 레이저광학 영상처리 자동제어기술을바탕으로공정장비및 검사장비공급 에스엔텍은 대면적 연구용 증착설비 도입 및 연구용 장비를 이용하여 시장에 빠르게 적용 가능한기술 개발

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)휴넷플러스 16647 5557 -31 18 3 54

(주)울텍 7332 1742 -329 20 6 -

(주)로체시스템즈 88640 98858 320 46 4 20

(주)엠아이반도체 3452 2274 241 59 3 232

(주)큐엠씨 11739 11087 477 -335 -36 48

(주)에스엔텍 56684 66644 193 07 1 56

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만원)

기술개발테마 현황분석

330

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

반도체장비는지속적으로미국 유럽 일본기업들이독식

lsquo15년 기준으로 Top 15 업체에미국 4개 유럽 3개 일본 8개사로대부분차지함

출처 VLSI Research 2016

최근중국의 메모리 산업 진입 및 장비middot재료산업육성 본격화에 따라 중국기업의추격이 거센

상황

파운드리인 SMIC는 24 나노 플래시메모리분야 메모리기업인XMC는플래시및 3D 낸드플래시에집중할예정으로향후 3~4년이내에국내기업과경쟁이예상됨

반도체 장비 업체는 식각 장비 기업인 AMEC 이외에 약 15개 공정별 핵심 장비기업을 선정하여정부차원의자금을지원함

중국정부는 반도체 제조의 경쟁력은 설계공정 경쟁력과 핵심 반도체 장비와 소재의 경쟁력에서만들어지는 것으로 이해하고 장비 산업육성에도 막대한 지원을 하고 있음 특히 국유기업인

칭화유니그룹은반도체회사뿐만 아니라장비회사인수에도큰관심을갖고있음

반도체공정장비

331

(2) 국내업체동향

국내 반도체 공정장비 업체는 높은 기술진입 장벽 핵심부품의 낮은 국산화율 원천기술 확보

미비 등으로 세계시장을 선도하는 국내 소자 업체와 비교하여 세계시장 점유율이 매우 낮은

실정

(식각장비 개발) 국내 기업(SEMES APTC)의 점유율은 약 5 내외 해외 선진사 대비 80(RFGenerator Matcher ESC(Electro Static Chuck) 등 관련 부품은 90) 기술 수준을 보유하고

있으나 핵심요소기술 및 노하우 축적이 요구되어 신규업체의 시장진입 장벽이 비교적 높은

분야임(SEMES 매출은 lsquo15년 약 1800억원 rsquo16년 약 2500억원이고 APTC 매출은 lsquo16년 약

400억원)

- 플라즈마 소스 정밀 제어 ESC 등의 지속적인 개선 기술이 개발 중이며 장치 간의 유의차 및

가동시간에따른공정변화최소화등 성능안정화기술이요구됨

- 해외 선진사대비 열악한자본력으로지속적개발 투자 및 인력확보에어려움

(CMP 장비) 케이씨텍이 기술 난이도가 낮은 제품을 일부 양산 공급 중으로 해외 선진사 대비75 기술 수준을 보유 세계시장 본격 진입을 위해서는 다년간의 기술 개발 및 기술 노하우

축적이필요함

- 반도체소자의 미세화 다층화 추세로 전체 공정 내 CMP 장비의 중요도가 높아지는 상황이나

대부분수입에의존

(증착 장비) 테스 원익IPS 유진테크 주성엔지니어링 등이 해외 선진사 대비 90 기술 수준으로세계시장경쟁력보유

- 3D 낸드플래시 제조를 위해서 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 증착 장비 ARC(Anti Reflective

Coating) 증착 장비 ACL(Amorphous Carbon Layer) 증착 장비가 필수적이며 소자의 미세화

다층화로 ALD(Atomic Layer Deposition) 장비시장 증가 추세

- 기존 CVD 공정이 ALD로 대체되고있으며 증착난이도가높아질수록비중은더욱 증가할전망

- 외산장비와 경쟁이 가능한 수준이나 ALD 등 기술 트렌드를 따라잡기 위한 지속적인 장비개발이

필요하며 관련공정분석비용의증가와양산성검증을위한Marathon 테스트가필수적

(MI 장비 개발) 오로스테크놀로지 넥스틴 등 국내 기업은 일부 장비는 개발되어 시장 진입을 하고있으나 3D 반도체관련장비는상용화실적이없음

- MI 장비 산업 분야는 독과점 폐해가 심각하며 국내 소자 업체의 기술 유출 우려가 상존하고 장비

국산화를통한경쟁체제유도가필요(해외업체의평균 Gross Margin이 60에달함)

- 3D 낸드들래시 등 국내 소자업체가 선도하는 3차원ㄴ 반도체 공정에 적합한 계측검사장비가

상용화되어있지않아 차세대공정 기술 개발과양산 수율확보에어려움

- 해외 주요 장비 업체들은 업체별로 특화 영역을 가지고 시장을 거의 독점(막질특성 계측장비는

KLA-Tencor Nanometric이 95 이상 점유 임계선폭 계측장비는 Hitachi 90 이상 AMAT

10 점유 오정렬 측정장비는 KLA-Tencor 거의 100 독점 패턴결함 검사장비는 KLA-Tencor

80 이상 AMAT 20정도 점유)

- 3차원 반도체 공정에 적합한 3차원 프로파일 계측 장비와 패턴 결함 검사장비는 아직 상용화된

제품이 없으나 KLA-Tencor와 넥스틴에서 3차원 공정용 패턴 결함 검사장비를 개발 중임

광학임계선폭(Optical Critical DimensionOCD) 계측 장비의 개발이 시급하나 국내에 확보된

기술은미흡한실정

기술개발테마 현황분석

332

(패키징장비 개발) 첨단 패키징 관련 25D3D 공정기술은 삼성전자와 SK하이닉스가 세계 최고수준이라할수있으나 관련 장비 기술은전무한실정

- 25D3D 관련 공정장비들은 노광 식각 및 증착과 같은 반도체 전공정 영역에 해당하는 기술로

구성되어있기때문에 전술한반도체전공정관련국내 기술력수준은비슷한상황임

- 웨이퍼 레벨 Fanout 공정의 경우 패널 기반으로 진행할 경우 대면적 기반의 PCB 또는 Display

공정 및 장비와 많은 부분에서 유사점이 존재하기 때문에 국내에서 접근하기 비교적 기술적 장벽이

높지 않을것으로판단됨

반도체공정장비

333

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

(식각장비 개발) 10nm 이하의 반도체 소자 3D 낸드플래시 FinFET MRAM 등의 제조에

필요한 식각 공정의 난이도가 점점 높아지고 있어 이를 위한 미세패턴 식각 등의 기술

개발이활발히이루어짐

탄소저감을위한 새로운화학반응 공정기체 중성 빔과 같은 무손상 플라즈마소스 개발 등과 기존공정의개선기술 개발 등의방향으로연구개발이진행 중

향후 반도체 소자의 물리적인 축소는 한계에 도달하며 이에 따른 공정기술 난이도가 점점 높아짐에따라 소재 부분의 RampD에 집중하는 경향이 있음 새로운 소재의 식각 기술 개발과 필요한 물질만

선택 식각할수 있는 무한대 선택비식각 기술의중요성이증대(MRAM 등 차세대 비휘발성 메모리

분야에서새로운박막 재료를식각할수 있는플라즈마소스및 화학 반응공정 기술을요구)

10nm 이하 및 3D 반도체 소자 구조 제조에서 중요한 CD(Critical Dimension) 제어와 양산산포를줄이기위한식각 재현성확보를위한진단 RF 온도등의 정밀 제어기술 개발이필요

미국의 Lam AMAT은 삼성전자 SK하이닉스 인텔 TSMC 등의 제조사를 위한 기술 개발프로그램을 개별적으로 운영하고 있으며 소자에 따라 각각 다른 방식의 식각 기술로 대응하고

있음 또한 최근 고종횡비 식각 기술 등의 대응을 위해서는 반도체 제조사와 공동으로 기술 개발을

진행 중

일본의 TEL은 Dielectric 식각 분야에서 전통적인 시장 강세를 유지하고 있으며 기술 수준은 미국Lam의 95 수준임 Hitachi는 독특한 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 소스를

지속 개량하여 건식 식각 시장의 일부분을 유지해왔으며 저압공정의 수요가 증가함에 따라 저압

특성이좋은 ECR 소스에다른 플라즈마기술을접목하여기술개발중

중국 제일의 건식 식각 장비 업체인 AMEC는 막강한 자본력을 바탕으로 주 고객인 TSMC와 기술개발을하고 있으며 이외에 NMC 등의 중소건식 식각 장비업체가있음

국내에서는 세메스와 APTC에서 제품을 개발하여 양산 진입에 성공하였으나 국내 업체의 자본력은해외선진업체대비열악하여지속적개발비투입과인력 확보가힘든 실정임

(CMP 장비) 반도체 소자의 미세화 및 다층화로 인하여 CMP 공정 기술이 차지하는 비중이

전체 디바이스 제조공정 내에서도 높아지는 추세이며 미국의 AMAT와 일본의 EBARA가

시장및기술을선도함

시스템 반도체 뿌난 아니라 메모리 분야에서도 제품의 성능 향상을 위한 3D 구조의 다층화가이루어지고있으며 배선 선폭역시 10nm 이하의수준으로미세화추세

디바이스 성능 개선을 위한 BEOL(Back-End of Line)에서의 Cu 배선 FEOL(Front-End ofLine)에서의 High-K metal gate 등과 같은 적용 재질의 급변화가 이루어지고 있어 이에 대한

디바이스공정기술에대한 개선미급변화가요구

연마 균일도 설비 가동률 향상 관련 소모재(Pad Conditioner PVA Brush)의 수명 향상 등기능적다변화가요구

기술개발테마 현황분석

334

(증착 장비) 3D 낸드플래시 FinFET 등 3D 구조를 적용하는데 매우 복잡하고 어려운 공정을

사용하게 되면서 증착 장비 및 부품의 친환경 고정밀 고균일 고횡종비 제어 기수에 대해

활발히연구개발이진행되고있은추세

고온 증착 고밀도 플라즈마 증착 기술은 박막 및 소자 신뢰성 저하의 원인이 되기 때문에 3D반도체 제조를 위한 고품질 고성능 박막을 증착하기 위한 저온 증착 공정 및 장비 개발이 활발히

진행

3D 낸드플래시는 64층 이상 적층 트랜지스터 제작을 위한 고균일 PECVD(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition) 증착 기술 과련 공정장비 및 부품 개발을 미국의 AMAT가

선도하고있으며 유진테크 원익IPS TES 등 국내기업들이시장진입을위한 장비 개발을진행 중

패턴의 미세화및 고집적 소자의수율에 큰 영향을 미치는히터 온도의균형을 맞추기위한 고정밀고균일 온도제어가 가능한 세라믹 멀티존 히터 부품은 일본 NGK가 기술을 선도하고 있으며 보부

하이테크 미코 등의 국내 기업들이 기술을 개발하여 삼성전자 SK하이닉스에 납품하기 위한 양산

평가를진행중

고정밀 증착을 위하여 CVD 증착 공정 재료 가스의 초정밀 유량 제어 기술에 대한 연구를국내외에서활발히진행 중

(MI 장비개발)MI 기술과공정장비기술의융합화지속확대추세

미세화 기술은 반도체 소자의 특성 향상 및 제조원가 절감의 핵심요소기술로서 최신의 미세화기술을확보하지못한회사들은경쟁에서도태되고있음

공정의 미세화 3D 적층화된 소자구조 활용 복잡한 나노패턴 설계 등으로 인해 APCAEC가적용된 효율적 공정관리 기술개발을 위해 프로세스 장비와 MI 장비가 융복합된 IM(Integrated

Metrology) 기술 개발을진행

공정진단 센서의 소형화 직접화 지능화를 통해 신 공정 및 장비 상태를 실시간으로 정밀하게 측정및 분석하는 공정진단 센서의 필요성이 강조되고 있으며 웨이퍼 형태 센서 및 외부 툴박스와

실시간통신이가능한공정진단센서를개발하는추세로진행(TEL KLA-Tencor 주도)

(패키징장비 개발) 삼성전자와 TSMC는 3D 제품의 경우는 자체 첨단 패키징 공정을

적용하고 있으며 특히 TSMC는 Fanout 패키징까지 내재화하여 향후 치열한 경쟁이

예상됨

TSMC의 Fanout 패키징 시장 진입과 더불어 삼성전기도 패키징 시장에 직접 진입하기로 결정하고기술개발진행 중

또한 OSAT 진영에서는 가격 경쟁력 제고를 위하여 600mm 이상의 패널 레벨 Fanout 기술의도입을앞당기려고시도

패널 레벨 Fanout 기술의 경우 독일의 프라운호퍼가 기술을 선도하고 있으며 일본 APICYAMADA사와공동으로패널기반 몰딩 공정장비개발

웨이퍼 레벨 Fanout 제품은 JCET STATSchipPAC Nanium 그리고 국내의 Nepes에서 생산하고있으며 최근 합병된 대만의 ASESIPIL 그리고 Amkor에 인수된 일본 J-Device 등이 패널 레벨

Fanout 기술로시장진입을준비중

반도체공정장비

335

25D3D 적층 또는 외부부품까지패키지내부로집적하여 패키지연결 부위를최소화하는동시에내부 연결의 모든 공정을 반도체 공정으로 미세화하는 방향으로 기술 진화 중(고속 대용량 데이터

전송을위해서는회로간짧은 연결 및 연결부분에서의기생성분에의한 손실최소화가필수적임)

패키지 내부에서의 데이터 대용량화 및 고속화는 25D3D 기술로 해결 가능한 반면 패키지외부로의 대용량화 및 고속화는 Interconnection 기생 성분 특성이 우수한 Fanout 기술로 해결

가능

웨이퍼 단위를 기반으로 하는 25D3D 및 Fanout 패키징 증가로 반도체 전공정과 후공정 간경계가 허물어지고 있으며 MoL(Middle of Line) 공정이라는 새로운 부류가 생겼으며 그 중요성

및 시장비중이계속높아지고있는추세

또한 비용 효율면에서도 가장 많은 압박을 받고 있는 패키지 분야에서 가장 최근 기술인 웨이퍼래벨 Fanout 공정에서도 비용 절감을 위하여 면적 효율이 제일 우수한 사각형태의 panel level

공정 도입을계획 중이며 이렇게될 경우 많은공정과관련장비의변화가예상

기술개발테마 현황분석

336

나 특허동향분석

반도체공정장비특허상 주요기술

주요기술

반도체 공정장비는 CMP 세정 공정 기술로 고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 CMP 공정 소재기술로 구분되고 식각 공정 기술은 초미세 고종횡비 식각 기술 초정밀 레이저 식각 기술 신규

플라즈마 소스 기술 무한대 선택비 식각 기술 식각 공정 정밀 제어 기술로 분류되며 증착 공정

기술은 고정밀 고균일 고종횡 증착 기술 저온 증착 공정 기술 고적층 고균일 증착 기술 증착

가스 제어 기술로구분됨

분류 요소기술 설명

CMP 세정

공정

고평탄화 3D 소자용 CMP기술

시스템반도체 메모리등에서의 3D 구조다층화및 배선선폭

10nm이하의미세화추세에따른고평탄화 3D 소자용 CMP

공정장비기술

CMP공정소재 기술연마균일도 설비 가동율향상 관련소모재(Padmiddotconditioner

PVA brush)의수명향상 등 CMP 공정소재 기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

3D 낸드플래시공정등에필요한식각종횡비(Aspect

Ratio)가 100 이상인많은 ion들이 hole 하부식각전면부까지

도달가능한초미세고종횡비식각 기술

초정밀레이저식각기술 정밀식각을위한 ALE(Atomic Layer Etch) 기술

신규플라즈마소스기술

기존 CCP(Capacitively Coupled Plasma)와 ICP(Inductively

Coupled Plasma) 기반기술을결합한플라즈마소스 중성

빔(Beam) 같은 무손상(Damage-free) 플라즈마소스등

초정밀식각을위한 신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술 필요한물질만선택 식각할수있는 무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

10nm 이하및 3D 반도체소자 구조제조에서중요한

CD(Critical Dimension)제어와 양산 산포를줄이기위한식각

재현성확보를위한진단 RF 온도 등의정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

3D낸드플래시 MRAM(Magnetoresistive Random Access

Memory) RRAM(Resistive Random Access Memory

ReRAM) PRAM(Phase-change RAM PC-RAM) 등 차세대

메모리소자의특성 확보를위한 친환경 고정밀 고균일

고종횡비증착 장비기술

저온증착 공정기술3D 반도체제조를위한고품질 고성능박막증착을위한저온

증착공정및장비 기술

고적층고균일증착기술

3D낸드플래시등 64층이상적층 트랜지스터제작을위한

고균일 PECVD(Plasma-enhanced Chemical Vapor

Deposition) 증착 기술및관련공정장비기술

증착가스 제어기술고정밀증착을위한 CVD증착공정 재료가스의초정밀유량

제어기술

반도체공정장비

337

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 공정장비의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

CMP 세정공정고평탄화 3D 소자용 CMP기술

14 23 1 1 39CMP공정 소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각 기술

124 387 147 13 671

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정 정밀제어기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착 기술

75 202 20 15 312저온증착공정 기술

고적층고균일증착기술

증착가스제어 기술

합계 213 612 168 29 1022

국가별 요소기술별 특허동향에서 CMP 세정 공정 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 일본과유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

식각 공정 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 유럽이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

증착 공정 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은 출원량을보유하고있음

기술개발테마 현황분석

338

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

CMP

세정공정

고평탄화 3D 소자용 CMP기술

솔브레인(주)

삼성전자

Cheil

대기업중심

솔브레인(주) 삼성전자

동진쎄미켐등CMP공정소재 기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

삼성전자

Globalfoundries

솔브레인(주)

대기업중심

삼성전자

솔브레인(주)(주)디비하이텍등

초정밀레이저식각 기술

신규플라즈마소스 기술

무한대선택비식각 기술

식각공정정밀 제어기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

삼성전자

Globalfoundries

Semiconductor

Energy

대기업중심

디비하이텍 삼성전자 Dai

Nippon Printing 등

저온증착공정기술

고적층고균일증착 기술

증착가스제어기술

CMP 세정공정기술분야주요출원인동향

CMP 세정 공정 기술분야는 솔브레인(주)가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는삼성전자 Cheil 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를 이루고 있는 것으로

나타남

식각공정기술분야주요출원인동향

식각 공정 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는Globalfoundries 솔브레인(주) 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국 회사들이 주류를 이루고

있는 것으로나타남

증착공정기술분야주요출원인동향

증착 공정 기술분야는삼성전자가가장많은 특허를보유하고있으며그다음으로는 GlobalfoundriesSemiconductor Energy 등이많은특허를보유하고있으며미국회사들이주류를이루고있음

반도체공정장비분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 공정장비 분야의 주요 경쟁기술은 식각 공정 기술이고 상대적인 공백기술은 CMP

세정공정기술로나타남

반도체 공정장비 분야에서 초미세 고종횡비 식각 기술 초정밀 레이저 식각 기술 신규 플라즈마소스 기술 무한대 선택비 식각 기술 식각 공정 정밀 제어 기술로 구성된 식각 공정 기술분야가

가장 경쟁이 치열한 분야이고 고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 CMP 공정 소재 기술로 이루어진

증착공정 기술분야가상대적으로출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

반도체공정장비

339

세부분야 요소기술 기술집중도

CMP 세정 공정고평탄화 3D 소자용 CMP 기술

CMP 공정소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

저온증착 공정기술

고적층고균일증착기술

증착가스 제어기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이 추진되고

있는것으로나타남

식각 공정 기술분야는 대기업을 중심으로 솔브레인(주) 삼성전자 동진쎄미컴 등에서 고선택비식각용조성물소재기술 마이크로파기반초정밀플라즈마에칭기술 등을연구개발하고있음

증착 공정 기술분야도 대기업을 중심으로 디비하이텍 삼성전자 에스케이하이닉스 등에서콘택플러그용 금속증착법 기반 초미세화 증착 공정 기술 균일한 가스 유동 패턴을 위한 증착 가스 제어

기술등이 연구개발되고있음

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

CMP 세정공정고평탄화 3D 소자용 CMP 기술 텅스텐등선택적연마속도조절슬러리소재기술

연마속도향상및연마선택비가능슬러리소재기술CMP 공정소재기술

식각공정

초미세고종횡비식각기술

고선택비식각용조성물소재기술

마이크로파기반초정밀플라즈마에칭기술

초정밀레이저식각기술

신규플라즈마소스기술

무한대선택비식각기술

식각공정정밀제어 기술

증착공정

고정밀 고균일 고종횡증착기술

콘택플러그용금속증착법기반초미세화증착공정기술

균일한가스유동패턴을위한증착가스제어기술

저온증착 공정기술

고적층고균일증착기술

증착가스 제어기술

기술개발테마 현황분석

340

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체공정장비분야의상대적인공백기술분야는 CMP 세정공정관련기술로나타남

반도체 공정장비 분야는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 메모리 SoC 등을 제조하는데 유용하게 사용될수있음

반도체 공정장비는 소수의 반도체 제조업체가 최종 수요자이고 대규모의 장치투자가 필요한 분야로주로 대기업중심으로연구개발및투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 공정장비의 일부 기술 및 핵심 부품 공정 소재 등을 연구개발하여 공정장비제조업체와협업한다면최종수요자인반도체생산업체에납품할수 있는가능성이있음

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 CMP 세정공정 분야의 고평탄화 3D 소자용CMP 기술이나 CMP 공정 소재 기술을 공공연구기관의 기술을 이전받거나 공동으로 연구개발하여

제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

반도체공정장비

341

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

진공플라즈마발생장치및 시뮬레이션

한양대학교플라즈마전자공학연구실(정진욱교수)- 진공 플라즈마발생장치를이용한 PECVD Etch 장비성능개선

충남대학교응용플라즈마물리연구실(유신재교수)- 플라즈마소스개발 플라즈마시뮬레이션및 플라즈마진단기술

부산대학교플라즈마연구센터(이해준교수)- 플라즈마시뮬레이션 플라즈마소스 대기압플라즈마기술

명지대학교터보기계실험실(최민석교수)- 진공챔버 진공펌프및 진공시스템열유체모델링및유동해석

플라즈마공정및 표면처리기술

한국기계연구원플라즈마연구실(이대훈박사)- 저탄소저공해나노촉매-플라즈마하이브리드기술개발

성균관대학교플라즈마공정연구실(염근영교수)- 식각공정기술개발및 원자층식각공정기술개발 반도체공정플라즈마소스개발

성균관대학교나노스케일공정연구실(채희엽교수)- 원자층증착공정기술및 장비기술

CMP공정기술

한양대학교나노바이오전자재료및 공정연구실(박진구교수)- CMP 공정기술 세정기술및 나노임프린트기술

부산대학교 CMP 실험실 (정해도교수)- CMP ECMP CMP 모니터링및 측정장비개발 CMP 시뮬레이션및모델링

기술개발테마 현황분석

342

포토리소그래피및광계측기술

한양대학교나노공정및소자연구실(안진호교수)- EUV 측정검사기술 포토마스크및 펠리클기술 EUV 포토리소그래피시뮬레이션

한양대학교리소그래피연구실(오혜근교수)- 포토리소그래피패터닝기술및 오염방지를위한펠리클기술

명지대학교첨단광응용연구실 (김재순교수)- 광계측 레이저측정기술및 반도체레이저측정 검사장비기술

실시간반도체공정진단기술

명지대학교반도체공정진단연구소 (홍상진교수)- 실시간플라즈마진단기술및 센서기술 APCAEC FDC 알고리즘개발

한국표준과학연구원진공센터 (윤주영센터장)- 진공공정모니터링기술및 ALD 소스평가기술

서울대학교플라즈마응용연구실 (김곤호교수)- 반도체 디스플레이플라즈마응용기술및 실시간플라즈마공정진단기술

연세대학교산업시스템다이니믹스연구실 (김창욱교수)-반도체 디스플레이제조분야의실시간공정이상 진단을위한 데이터마이닝기술

반도체공정장비

343

나 연구개발인력

반도체 공정장비 기술 분야는 반도체 소자기업 및 장비기업에서 주로 연구개발을 진행하고

있음

기관 성명 직급

한국표준과학연구원 강상우 수석연구원

한국기계연구원 강우석 책임연구원

지오엘리먼트 김대현 대표이사

코리아스펙트랄프로덕츠 김영민 이사

엔셀 김해종 이사

에스엔텍 서성만 부장

뉴파워플라즈마 유승희 이사

나노종합기술원 임성규 팀장

프라임솔루션 홍장식 이사

원익IPS 이내일 상무

SEMES 구자명 책임

MKS 한성호 사장

테스 이유영 이사

코스텍 김용섭 전무이사

에이플어스 이도형 대표이사

이테크 박성재 대표이사

[ 반도체공정장비기술분야주요 연구인력현황 ]

기술개발테마 현황분석

344

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

반도체 공정장비의 기술이전이 가능한 기관은 한국기계연구원 명지대학교 산학협력단

한국표준과학연구원이있음

분류 요소기술 기관

플라즈마

플라즈마의전자 에너지분포 특성변동모니터링방법 및 장치 서울대학교산학협력단

플라즈마발생 장치및플라즈마처리방법 한국기계연구원

리모트플라즈마발생장치 한양대학교산학협력단

PVD

amp

ALD

승강부재 이를이용하는전자파차단차폐막형성방법및그

장치명지대학교산학협력단

원자층식각방법 성균관대학교산학협력단

표면처리

내플라즈마평가방법 한국표준과학연구원

코팅성능평가장치 한국표준과학연구원

포토리소그

래피

극자외선노광공정용마스크및 그의제조방법 한양대학교산학협력단

위상반전마스크및이의제조방법 한양대학교산학협력단

열방출층을갖는펠리클및 그 제조방법 한양대학교에리카산학협력단

공정진단

광학분광 분석장치및이를 구비한플라즈마처리 장치 연세대학교산학협력단

실시간공정진단이가능한적외선분광분석기 한국표준과학연구원

실리콘관통전극 프로파일평가방법및장치 명지대학교산학협력단

광모니터링을통한 세정종료점검출시스템및 방법 명지대학교산학협력단

플라즈마식각공정에서리크원인을검출하는방법 장치및그를

이용한플라즈마식각장치명지대학교산학협력단

RF 센서장치 명지대학교산학협력단

[ 반도체공정장비요소기술연구기관 ]

반도체공정장비

345

(2) 이전기술에대한세부내용

분류 세부내용

기술명 광모니터링을통한세정종료점검출시스템및방법

기술개요

실제 세정 시간의 적용이 가능하도록 세정 종료점을 검출하여 세정 시스템에

적용하는 세정 종료점 검출 시스템 및 방법에 대한 기술이다 세정 종료점 검출

방법은 플라즈마 세정 공정 동안에 발생하는 빛을 감지하는 단계 감지된 빛에서

가스와 반응물질에 의해 발생되는 부산물과 관련된 피크값들 중 일부를 선택하는

단계와 취득 및 분석된 데이터를 이용하여 세정 종료점을 검출하는 단계를

포함한다

기술이전목적및필요성

3D-NAND Flash 공정은 64 또는 128층 이상의 OxideNitride 박막증착이

필수적이며 과거의 일반적인 PECVD 공정보다 월등히 오랜 시간동안 증착공정을

수행하게 됨에 따라 다음공정을 위한 챔버 세정기술이 매우 중요하다 본 특허는

실시간 공정진단기술을 적용한 플라즈마 증착 챔버 세정공정 모니터링 시스템에

대한특허로세정의종료점검출을용이하게해줄수있다

본 기술은 플라즈마 증착장비의 외부에 설치된 뷰포트 창을 통해 광분광기를

설치하고 이를 통해 실시간을 데이터를 수집하고 별도의 컴퓨터를 통해 취득된

데이터를실시간으로표시해주는기능을포함한다

증착된 막의 두께에 따라 챔버의 외벽에도 동일한 물질이 증착되며 이로 인해

플라즈마 공정조건이 변하게 된다 본 특허 기술을 적용할 경우 효율적인

챔버클리닝공정을통해 3D-NAND공정의생산성향상을기대할수있다

기술의특징및장점

별도의챔버개조없이외부에광케이블을설치하여운영할수있다

기존의공정모니터링에활용되고있는광학분광기를사용해서운용할수있다

복잡한 신호처리 대신 통계적인 알고리즘을 수식화 하여 적용할 경우 다양한

물질을증착하는 PECVD공정으로확대적용할수있다

운영 SW는 자동으로 플라즈마가 발생했을 경우 자동 트리거 기능을 설정하여

운영자의 부재시에도 자동으로 세정 종료점을 알려줄 수 있고 장비와 연동하여

자동화함이가능하다

기술성숙도(TRL) 단계 6

[ 반도체공정장비기술 ]

기술개발테마 현황분석

346

분류 세부내용

활용방안및 기대성과

PECVD공정챔버세정기술및장비재연성확보

3D-NAND증착장비에적용하여생산성확보

식각공정에적용하여식각종점검출로활용이가능

기술이전내용 및 범위

실시간반도체공정진단분광분석기응용기술

다중센서실시간활용이가능한운영 SW기술

다중센서데이터취득을위한 HW기술및데이터분석용 SW

장비통신과연계할수있는 SECSGEM Protocol

관련지적재산권

특허 3건

1) 등록번호 　1013334320000

　2)등록번호 1011179280000

3) 등록번호 　1015933050000

기술

이전

조건

실시권허용범위 통상실시권독점(전용)실시권또는특허이전

계약기간 계약체결일로부터 5년간또는영구이전

기술료조건

(부가세별도)

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)30000 47000 57000

매출정률

사용료()125 375 5

기술전수교육 1개월 12132천원정(부가세별도)

기타특기사항

세부

문의

기술관련명지대학교반도체공정진단연구소홍상진교수

031-330-6374 samhongmjuackr

계약관련명지대학교산학협력단이선영주임

031-330-3875 sylee81mjuackr

반도체공정장비

347

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체공정장비분야키워드클러스터링 ]

기술개발테마 현황분석

348

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

equipment

condition

diagnosis

4~5

1 Enabling CMOS 013μm technology at 018μm equipment

platform on 200mm Semiconductor Manufacturing Industry

2 Equipment condition diagnosis and fault fingerprint extraction

in semiconductor manufacturing

클러스터

02

semiconductor

equipment

Effect

Analysis

4~5

1 Frequency-Domain ILC Approach for Repeating and Varying

Tasks With Application to Semiconductor Bonding Equipment

2 Improving Overall Equipment Effectiveness (OEE) through

integration of Maintenance Failure Mode and Effect Analysis

(maintenance-FMEA) in a semiconductor manufacturer A

case study

클러스터

03

semiconductor

equipment

simulation

4~5

1 Sandglass-type product specification management method for

supporting modular design of semiconductor manufacturing

equipment

2 Simulation model to control risk levels on process equipment

through metrology in semiconductor manufacturing

클러스터

04

semiconductor

equipment

etching

4~5

1 Chemical etching of a semiconductor surface assisted by single

sheets of reduced graphene oxide

2 Dry etching technologies of optical device and III-v compound

semiconductors

클러스터

05

semiconductor

equipment

etch

4~5

1 Elastomer-Polymer Semiconductor Blends for High-Performance

Stretchable Charge Transport Networks

2 Heat flow transport and fluctuations in etched semiconductor

quantum wire structures

클러스터

06

semiconductor

equipment

atomic-level

etching

5~7

1 Quantum confinement of integrated pulse electrochemical

etching of porous silicon for metal semiconductor metal

photodetector

Selective atomic-level etching using two heating procedures

infrared irradiation and ion bombardment for next-generation

semiconductor device manufacturing

클러스터

07

semiconductor

equipment

Laser

annealing

4~5

1 Control of threshold voltage in E-mode and D-mode

GaN-on-Si metal-insulator-semiconductor heterostructure field

effect transistors by in-situ fluorine doping of atomic layer

deposition Al2O3 gate dielectrics

2 Laser annealing of electrodeposited CuInSe2 semiconductor

precursors experiment and modeling

클러스터

08

semiconductor

equipment

deposition

4~5

1 Microwave plasma assisted process for cleaning and deposition

in future semiconductor technology

2 Monolithic integration of metal-ferroelectric-semiconductor

heterostructure using atomic layer deposition

클러스터

09

semiconductor

equipment

deposit

7~8

1 Apparatus for reducing buildup of deposits in semiconductor

processing equipment

2 METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE

SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND EVAPORATION

SYSTEM

클러스터

10

semiconductor

equipment

polishing

5~6

1 Implementation in-situ auto polishing rate optimization for

chemical mechanical planarization process in semiconductor

fabrication industry

2 Fabrication process of semiconductor device and polishing

method

[ 반도체공정장비분야주요키워드및 관련문헌 ]

반도체공정장비

349

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

플라즈마

장비공통

대용량 RF Generator특허논문 클러스터링

전문가추천

RF Matcher특허논문 클러스터링

전문가추천

플라즈마해석기술특허논문클러스터링

전문가추천

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온 중온 고온) 신뢰성및내구성을겸비한 O-ring기술특허논문클러스터링

전문가추천

MFC 유량제어특허논문클러스터링

전문가추천

Etcher ESC특허논문 클러스터링

전문가추천

PECVD 챔버드라이클리닝기술특허논문클러스터링

전문가추천

ALD ALD 가스밸브특허논문클러스터링

전문가추천

AECAPC

실시간공정진단알고리즘특허논문클러스터링

전문가추천

RF generator 소비전력모니터링센서특허논문클러스터링

전문가추천

RF 진단센서특허논문클러스터링

전문가추천

진공척온도측정모니터링센서 특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체공정장비기술분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

350

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

플라즈마

장비공통

대용량 RF Generator구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

RF Matcher구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

플라즈마해석기술구조 다층화 및 미세화에 대응하는플라즈마 응용

공정기술개발

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온 중온 고온) 신뢰성및

내구성을겸비한 O-ring기술

반도체 장비의 밸브라인에 쓰이는 온도구간별

O-ring기술개발

MFC유량제어 반도체공정에필요한MFC 가스 제어기술

Etcher ESC식각 종횡비 100 이상을 내는 온도구간별 식각

공정 기술개발

PECVD 챔버드라이클리닝기술반도체 챔버에 불순물을 제거하는 드라이 크리닝

기술

ALD ALD 가스밸브 ALD가스 유량제어에적합한가스밸브기술

AECAPC

실시간공정진단알고리즘 고정밀 고종횡비증착 기술개발

RF generator 소비전력모니터링센서고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 소비전력 측

정센서

RF 진단센서고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 플라즈마 파

워진단 센서

진공척온도측정모니터링센서 고정밀 고종횡비 증착 기술을 위한 온도 조절 모

니터링센서

[ 반도체공정장비분야핵심요소기술 ]

반도체공정장비

351

나 반도체공정장비기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

352

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술기술

요구사항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

플라즈마

장비공통

대용량 RF

Generator

스텝변화시

안정성()

5

이내

3

이내

1

이내

Haunting

최소화

출력안정성

RFMatcher스텝변화시

정합률()

95

이상

98

이상

99

이상

RFMatching

time

플라즈마해석기술식각공정

해석용툴TSV식각 Oxide식각 Poly식각

식각공정

복합모델포함

진공공정장

비공통

온도구간별 (저온

중온 고온) 신뢰성

및 내구성을겸비한

O-ring기술

진공내압

조건시신뢰성

및오염원

제어

90

이상

95

이상

98

이상

오염원이

최소화된

내구성

MFC 유량제어

미세유량제어

가가능한

MFC

95

이상

98

이상

99

이상

오차범위 1

이내

Etcher ESCDe-chucking

Failure()

5

이하

5

이하

1

이하

오차범위 1

이내

PECVD챔버드라이클리닝

기술

챔버클리닝

주기및

세정효율()

95

이상

97

이상

98

이상

불소계

세정가스사용

최소화기술

ALD ALD 가스밸브최고동작

속도(ms)

500

이하

300

이하

200

이하

Two-way

valve

제어응답속도

AECAPC

실시간공정진단

알고리즘

AIamp빅데이터

를이용한

데이터마이닝

기술

적용공정

1개이상

적용공정

3개이상

적용공정

5개 이상

공정및

장비특성이

반영된진단

알고리즘

RF generator

소비전력모니터링

센서

IoT를이용한

소비전력

모니터링기술

90

이상

95

이상

98

이상

Fab-wide RF

Generator

소비전력감시

시스템구축

RF 진단센서

플라즈마

변위측정

정확도

80

이상

90

이상

95

이상RF 신호정합성

진공척온도측정

모니터링센서

실시간다중

온도측정(점)

30

이상

50

이상

64

이상

열유체해석이

가능한

온도측정

모니터링센서

[ 반도체공정장비분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체센서

반도체센서

정의및 범위

반도체 기술개발에 따른 단일센서 모듈에서 복합센서 모듈로 더 나아가 하나의 칩으로 구성된one-chip 복합센서를의미함

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

산업통산자원부는 5대 신산업 선도 프로젝트를 우선 착수할 것으로 발표(lsquo17년 12월)하면서반도체middot디스플레이분야를그 중 하나의선도 프로젝트로추진예정

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내반도체생산업체가세계시장선도

bull국내에조성된전방위적인건전한반도체산업생태계

bull부품개발을위한원천기술의부족

bull기술개발을위한산학연네트워크기반부족

bull기존기술의특허회피및기술력확보어려움

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull 국산화요청에따른센서산업육성을위한정부투자

bull삼성전자 SK하이닉스의소모품국산화움직임활발

bull국내시장의규모로인한시장접근성우수

bull연구개발에필요한높은개발비용

bull해외선발주자들에의한높은진입장벽

bull중국대만등후발국가의자국업체전폭지원

중소기업의시장대응전략

부품개발부터중장기적로드맵을가지고체계적인접근구축필요 설계다각화middot공정단순화middot품질보증체계구축을통한 국내 글로벌반도체센서 업체로의시장진입

핵심요소기술로드맵

반도체센서

357

1 개요

가 정의및 필요성

반도체 센서란 반도체 기술과 MEMS (Micro-electromechanical systems) 기술을 도입하여

소형화 집적화에 용이한 센서를 의미함 반도체 기술개발에 따른 단일센서 모듈에서

복합센서 모듈로 더 나아가 하나의 칩으로 구성된 one-chip 복합센서로 기술이 진전되고

있음

최근 스마트폰이 발전함에 따라 반도체 센서의 수요와 요구가 많이 늘어나고 있는 추세이며 하나의스마트폰에는 이미지센서 터치센서 마이크로폰 GPS 모션센서 지자기센서 조도센서 근접센서

지문센서등 10종 이상 20개의센서가탑재되고있음

그외에도반도체기술을이용한센서로는적외선센서 분광센서 가스센서 온습도센서 등이있음 자동차용센서는 30종이상 160개의다양한센서가탑재됨

출처스마트제조 RampD중장기로드맵-스마트센서

[ 스마트폰센서 ]

반도체센서는단일센서외에여러개의소자를원칩으로모듈화한 SoC 및 시스템형산업을

포함하는 고부가가치를 창출하는 산업이며 IoT 시대의 도래에 따라 연관 산업의 활용도가

대폭증대되고있는융복합사업임

1980년대 이후 급속히 발전한 MEMS 기술은 종래의 크고 무거운조립식 센서를 반도체 IC와 같이실리콘기판에서집적하여 one-chip화를 가능하게함

증폭회로 ADC(Analog to Digital Conversion)DAC(Digital to Analog Conversion)MCU(Microprocessor Control Unit) 등의 반도체회로와결합한형태로개발가능함

또한 반도체 센서는 마이크로 센서 기술에 반도체 VLSI(Very Large Scale Integration) 기술을결합하여 컴퓨터가 갖는 데이터 처리 능력 판단 기능 메모리 기능 통신 기능 등을 보유할 수

있음

MCU를내장하고 반도체기술과MEMS 기술을기반으로하여 4세대 스마트센서로진화중임

기술개발테마 현황분석

358

반도체 센서 기술은 유middot무선 네트워크 통신을 기반으로 센서들과 홈 서버간의 통신을 통해

상황에맞는동작을수행하는스마트커넥티드시스템을가능하게함

RFID Bluetooth Wi-Fi ZigBee 등의 통신기술 센서의 보상과 데이터 처리기술 사용자 알람기술상황인지를통해알맞은대처를수행하는인공지능기술이포함됨

반도체 기술의 도입으로 센서에 부착된 마이크로프로세서는 원치 않는 노이즈를 걸러내고 신호를디지털화하기 전에 센서에서 발생한 오류를 보상하며 작은 신호를 크게 증폭하여 전송할 수도

있으며 통신 인터페이스를 통해 감지한 정보를 전송하는 역할을 수행 신호를 사전에 처리하여

서버와의보다빠르고많은 정보의통신이가능함

다수의센서로부터정보를종합하여상호보완적으로상황을판단하고유연한대처가가능함

나 범위및 분류

센서는 감지대상 감지방식 집적도 수준 구현 기술 적용분야 등에 따라 다양하게 분류되며

반도체 기술의 적용 스마트폰지능형 자동차 시장 성장 IoT 기술 발전과 더불어 적용

범위가점점확대되고있는기술분야임

이 중 구현 기술에 따라 반도체 센서 MEMS 센서 융복합 센서로 나눌 수 있으나 큰 의미는없으며반도체공정기술을이용함에따라반도체센서라고하기도함

다수의센서로부터정보를종합하여상호보완적으로상황을판단하고유연한대처가가능함

반도체 센서의 핵심요소기술은 MEMS 기술 SoC(System-on-Chip)기술 임베디드

소프트웨어등이있음

반도체 센서를 이용한 대표적인 제품인 스마트폰에는 이미지센서 터치센서 마이크로폰

GPS 모션센서 지자기센서 조도센서 근접센서 지문센서등이탑재되어있음

그외반도체센서로는적외선센서 분광센서 가스센서 온습도센서등이있음

반도체센서

359

2 외부환경분석

가 산업환경분석

센서산업은 센서 제조를 위한 소재산업 소재를 이용하여 고유 기능이 구현된 소자 산업

여러개의소자를사용하여조립한모듈및 시스템형산업을포함하는융복합산업영역임

특히 반도체센서 산업은 칩 패키지 모듈 시스템의 단계를 거쳐 대부분의 산업에 활용되고 있으며IoT 시대의도래에따라 산업적활용도는대폭증가할전망

인간과 기기 간 상호작용 심화에 따라 모든 기기가 지능화되고 소형화middot복합화가 요구되는 상황에서반도체센서산업이절실히요구되는상황임

저가형 센서 단가 경쟁을 통한 후진국형 경쟁 구도를 벗어나 반도체 및 MEMS 공정을 이용하여첨단기기에 사용되는 지능화된 반도체 센서의 개발과 국산화를 통해 세계 시장에서 안정적으로

발전할수 있는전략수립이필요함

세계 센서시장은 IT 융합의 진전으로 반도체 센서 사용이 급증하고 시장이 급성장하고

있으나 국내산업의경쟁력은선진국대비매우취약한상황

IT융합의 진전으로 반도체 센서가 대부분 기기의 핵심부품으로 대두되어 반도체 센서산업의 경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수 요소임

우리나라의 경우 센서 핵심요소기술 수준이 선진국 대비 매우 낮은 수준으로 lsquo13년 기준 글로벌센서시장에서시장점유율은 21 수준에불과함

다품종middot소량 생산으로 응용분야에 따라 재료기술 설계기술 공정기술 등이 다르기 때문에 글로벌전문기업육성에적합하며 주로 대기업인수요기업과의상생협력이중요함

반도체 센서에 사용되는 주요 핵심요소기술인 MEMS 기술 SoC(System-on-Chip)기술

임베디드소프트웨어등의후방산업이필요함

반도체 센서는 마이크로 센서 기술에 반도체 VLSI(Very Large Scale Integration) 기술을 결합하여컴퓨터가갖는데이터처리 능력 판단 기능 메모리기능 통신 기능등을 보유

증폭회로 ADCDAC MCU 저주파 통과 필터 (LPF) 공진기 등의 반도체 회로와 결합한 형태로개발이필요하며 반도체공정 기술이필수적임

기술개발테마 현황분석

360

나 시장환경분석

(1) 세계시장

전 세계 센서 시장은 2017년 836억 달러에서 수요 급증으로 연평균 98 성장하여

2020년 약 1147억달러 (CAGR+98)로 전망됨

[ 반도체센서 분야의세계 시장규모및 전망 ]

국가별 세계 센서 생산 규모에서는 미국 일본 독일이 70 이상을 점유하며 세계 시장을

주도하고 있음 한국은 중국에 이어 7위 수준이며 2025년까지 시장 점유율 5(생산액

5조원)를목표로하고있음

반도체센서 비중은 2010년 14에서 2020년 40로 크게 높아질 것으로 전망됨 (2014

하반기산업전망 유진투자증권 2014 5)

MEMS 센서 CIS 레이더 SoC 등의 반도체센서가전체센서시장의성장을주도하고있음

출처 IC insights 2012 ICT standarizationRoadmap 2010 iSuppliMarket Tracker MEMS 2009 Yole 2010

[ 반도체센서 비중의증가 ]

지역별로 센서시장의 규모를 살펴보면 2014년 기준으로 북미지역이 255억 달러 규모

점유율 32로가장크고 유럽 아시아-태평양지역이그 뒤를잇고있음

센서시장의 성장률을 살펴보면 아시아-태평양 지역이 2019년 기준으로 유럽시장을 제치고 북미에뒤이어두 번째로큰시장을형성할것으로전망됨

(단위 백만달러)

구분 lsquo15 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 CAGR

세계시장 67700 75300 83600 92900 103200 114700 98

출처 지식경제부센서산업고도화를위한첨단센서육성사업기획보고서 201212

반도체센서

361

[ 세계 지역별센서 시장전망 ]

(단위 백만달러)

구분 2012 2013 2014 2019 CAGR

북미지역 22420 23835 25525 37170 78

유럽지역 19715 20980 22395 32450 77

아시아-태평양지역 17240 19300 21310 32570 89

기타지역 8805 9625 10310 13910 62

합계 68180 73740 79540 116100 79

출처 BCC Research GlobalMarkets and Technology for sensors 2013

기술개발테마 현황분석

362

(2) 국내시장

산업통상자원부(이하 산업부)의 보도에 따르면 국내 센서 내수시장은 2017년 약 82억 달러

규모에서 연평균 성장률 105로 성장하여 2020년 99억 달러 규모로 성장할 것으로

전망됨 세계시장에비해고속으로성장중임

[ 반도체센서 분야의국내 시장규모및 전망 ]

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

휴대폰 18590 21912 25198 28977 29176 33552 150

자동차 40481 45935 49931 51275 52385 56942 878

기타 17711 20347 22381 24619 25533 28086 1050

합계 76782 88194 97510 104981 106989 118580 1050

출처 지식경제부센서산업고도화를위한첨단센서육성사업기획보고서(2012) 바탕으로추정

국내 내수시장은 세계 시장보다 높은 성장률이 예상되나 국내 기업의 내수시장 점유율은 105수준으로매우낮은 상황

국내 기업의 생산액은 rsquo12년 기준 133억 달러 규모로 세계 시장에서 차지하는 비중은 19로매우 낮은수준

정부는 lsquo첨단 스마트 센서 육성사업rsquo에 rsquo15년부터 6년간 1508억 원을 투자할 계획이며 rsquo20년 기준42억 달러 생산과 21억 달러수출을달성할것을 목표로설정

반도체 센서 중 하나인 자동차용 센서는 2017년 43억 달러에서 2020년 48억 달러

스마트폰용 센서는 2017년 20억 달러에서 2020년에는 27억 달러로 성장이 예상되며 이

2가지분야가전체센서시장의 70이상을차지하고있음

반도체 센서 국내 생산은 2011년 115억 달러로 세계 시장 16 국내 시장의 24에

불과함 더욱이 센서시장은 IoT 시대의 도래에 따라 소비자의 안전성 편의성 등의 요구

증대로첨단센서비중이높아지고있어센서산업육성이필요함

[ 국내 센서산업시장규모현황 및 전망 ]

(단위 억 달러)

출처지식경제부(2012) ldquo센서산업발전전략rdquo보도자료를기반으로 ETRI 산업전략연구부추정

구분 2012 2013 2014 2020 CAGR

국내내수시장 54 60 657 99 104

국내 생산액 133 153 177 42 155

수출액 76 86 98 21 135

수입액 483 533 578 78 82

세계시장에서국내생산비중() 19 21 22 34 -

국내기업의내수시장점유율() 105 112 120 212 -

반도체센서

363

국내기업은기술력부족으로센서칩을수입해모듈화하는수준임

국내센서기업의평균 매출액은 50억원미만의소규모업체가 63를차지할정도로매우 영세함 생산제품의핵심소자 IC 등은수입에의존하고있어신제품개발과고부가가치창출곤란함 특히 수요가 증가하는 반도체 센서의 경우 이미지 센서를 제외하고 거의 100를 수입하고 있어국내기업의시장점유율은더욱낮아질전망

기술개발테마 현황분석

364

(3) 무역현황

무역현황은 lsquo센서부품rsquo의 무역현황으로살펴보았으며 수출량이급격히늘어나고있는추세임

수출현황은 lsquo12년 22만 7천 달러에서 rsquo16년 238만 7000만 달러 수준으로 10배 가까이증가하였으며 수입현황은 lsquo12년 348만 8000만 달러에서 rsquo16년 426만 9000만 달러 수준으로

증가하여무역수지적자폭이감소한것으로나타남

최근 5년(lsquo12~rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 801로 증가하였으며 수입금액은52로증가한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년(-088)부터 rsquo16년(-028)까지 증가한 것으로 나타나 점차 수출특화

상태로 국내 기업의 수출량이 증가하고 있는 것으로 나타났으며 국내의 센서 제품 관련해

해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 227 2078 16343 3130 2387 801

수입금액 3488 2896 2892 5371 4269 52

무역수지 -3261 -818 13451 -2241 -1882 -

무역특화지수 -088 -016 070 -026 -028 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도

이며 1이면 완전 수출특화상태를 말함 지수가-1이면 완전 수입특화 상태로 수출물량이 전혀 없을 뿐만 아니라 수입만

한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 센서관련 무역현황 ]

반도체센서

365

다 기술환경분석

반도체 센서를 만들 수 있는 파운드리와 팹리스는 50 정도의 큰 비중을 차지하고 있는

산업이며 최근 IoT 시장의 도래로 국내기업에도 새로운 성장의 기회가 도래함 그러나

막대한 팹 건설비용과 설계 IP의 부족으로 중국 대만 등에 추격당하고 있는 실정이며 국내

센서기업의지원인프라는매우미흡한실정임

국내유일의MEMS 팹이었던지멤스가운영어려움으로문을닫은후국내MEMS파운드리

인프라가 사라짐 DB하이텍(옛 동부하이텍)이 MEMS 센서 파운드리 사업을 소규모로

시작했지만 센서 업체 대부분은 양산에 나서려면 수백억원을 들여 자체 팹을 구축하거나

대만이나싱가포르등해외파운드리를돌아다닐수밖에없는실정임

지멤스가 보유했던 장비를 대전 KAIST 나노종합기술원과 포항 포스텍 나노융합기술원 수원

한국과학기술원으로 기증하고 2018년 7월 나노종합기술원 내에 첨단센서 팹이 문을 열면

다소나마 숨통이 트일 것으로 보이지만 지속적인 인프라 확대를 위해서는 신규 장비 투자와

엔지니어가절실한상황

대전 KAIST부설 나노종합기술원은 기존에 셋업된 8인치 기반의 Si CMOS 180nm 반도체

공정기술과MEMS 공정을한번에할 수 있는국내유일한인프라기관임

연구개발동향

모바일 IT 시대가 도래하면서 무엇보다도 초소형의 반도체 센서(CMOS MEMS)가 요구됐으며이후 벌크형 센서와 초소형 센서가 하나의 반도체 칩 안에 집적화된 iMEMS 센서 하나의 칩으로

동시에구현하거나두 가지 센서를하나로통합하는융복합센서(Combo Multi)로 발전해옴

시스템 분야는 소형화와 대량생산화 등의 패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서SiP(System in Package) SoC (system-on-a Chip) 기술로발전하고있음

반도체 센서 기술의 주요 이슈로는 고성능화(기계전기식 광전자 센서) 소형화 (CMOS MEMS센서) 다기능화(복합센서) 저전력화(나노센서) 등이있음

[ 나노종합기술원반도체및MEMS 장비 보유현황 ]

기술개발테마 현황분석

366

최근 자동차 모바일 웨어러블 등에 활용되는 대표적인 핵심 8대 센서에 대한 관심이 집중되어있고국가적차원의지원과산업화가집중적으로진행중

[ 8대 핵심스마트센서분야 ]

센서분야 중분류 주요기능및 적용제품(시스템)

레이더센서 2D레이더영상레이더 bull전방충돌방지시스템자동차군수보안

물체형상인식센서 PMD라이더 FPA 라이더 bull3차원거리측정첨단UIUX 기술게임기 로봇가전

자기IC센서 스마트자기센서 bull회전속도 각도측정배터리감시 전력모니터링

자이로센서 MEMS자이로센서 bull3축자이로센서MEMS패키징9축모션 SoC통합형

압력센서 MEMS압력반도체압력bull자동차용 압력센싱 나노센서 고압고감도 반도체식

압력트랜스듀서

영상센서다파장영상센서초소형

영상센서WDR영상센서

bull적외선가시광 WDR 영상센서 로봇비전용 초소형

영상센서초광대역이종접합영상센서

광센서적외선 Optics Fiber Optics

바이오 Optics

bull적외선 감지건축물 안전진단 전력기기 진단 산업

항공전력 의료

바이오메디컬센서암진단센서마이크로유체칩

모바일용진단칩 Digital X-ray

bull폐암진단 마이크로유체칩 휴대형 저전력소모형

바이오센서디지털 X-ray 바이오센서

센서 기술의 주요 이슈는 센서와 회로 시스템 기술로 구분할 수 있고 센서는 감지방식과

감지구조가 핵심으로 주요 이슈로는 고성능화(기계전기식 광전자 센서) 소형화 (MEMS

센서) 다기능화(복합센서) 저전력화(나노센서) 등

시스템 분야는 소형화와 대량생산화 등의 패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서SiP(System in Package)로 발전하여패키지를층층이쌓는MCP(Multi-Chip Package)가등장

앞으로는 SoC 형태의 MEMS와 CMOS를 직접 집적하는 iMEMS가 등장할 것이며 나노 기술이접목되면서소형화및 멀티 센서로진행될것으로전망

반도체센서

367

3 기업 분석

가 주요기업비교

반도체센서기술은미국 독일등선진국을중심으로연구가활발하게진행되고있음

국내 기업은 반도체 센서에 대한 기술력 부족과 가격경쟁력 취약으로 인해 미국 독일 일본 등선진기술보유국과가격경쟁력을앞세운중국의중간에위치한상태임

우리나라의 경우 핵심요소기술의 수준이 선진국 대비 매우 낮은 수준으로 특히 수요가 급증하는반도체센서는국내 수요의대부분을수입에의존함

구분 국외업체 국내업체 응용분야

압력모토로라 덴소 보쉬 델

파이 인피니언 TIKEC 케피코

자동차 의료

자동화공정 가정사무기기

모바일기기

가속도Analog Device 보쉬

덴소 모토로라 TI VTI

현대오토넷 케피코

마이크로인피니티 카스

자동차 자동화공정

가정사무

각속도보쉬 Silicon Sensing

System 파나소닉 지멘스

현대오토넷 케피코

마이크로인피니티 카스

자동차 자동화공정

가정사무

토크

보쉬 BI-Tech TRW

SSI-TechHella발레오

Koyo NSK

대성전기 LG

이노텍

자동차 자동화공정

가정사무

레벨 Hella AISHIN WABCO 현대오토넷자동차 자동화공정

가정사무

유량유속

Intelligent Controls Mc-

Millan Namco Controls

Hanatek

아이에스텍 두온시스템자동차 자동화공정

의료 환경

온도

Sensivision Kamstrup

AuxitrolTemperature

Specialists

오토닉스 코닉스

엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

습도Sensivision Able Instru-

mentsampControl엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

광

Gems Sensors EN-

DRICH Mikoelektronik

Gmbh

고덴시 KEC의료 환경 자동화공정

가정사무 보안

이미지

Agilent OmniVison

Toshiba Sharp Sony

Kodak Micron Mas-

tusita Nikon Mistubishi

삼성전자 매그나칩

한성엘컴텍

자동차 의료 환경

자동화공정 가정사무

보안 모바일기기

온도

Sensivision Kamstrup

AuxitrolTemperature

Specialists

오토닉스 코닉스

엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

습도Sensivision Able Instru-

mentsampControl엠에스티

자동차 의료 자동화공정

가정사무

[ 주요반도체센서별제작업체및 응용분야 ]

기술개발테마 현황분석

368

국내중소기업사례

픽셀플러스는 보안 자동차 메디컬 바이오 등 다양한분야에서 활용 가능한이미지센서를 전문으로연구개발하고생산하는 fabless 업체

크루셜텍은 초소형 입력장치 OTP와 모바일 기기에 최적화된 지민인식 모듈 새로운 방식의 TSP정전식터치스크린을세계최초로개발하여소프트웨어와함께솔루션형태로공급

드림텍은글로벌표준의자체 보유반도체패키징시설과공정기술개발및 설비운영에숙달된인력통해 가격 경쟁력을갖춘고품질의센서제공

실리콘화일은 CMOS 이미지센서개발 기술 보유기업 레이언스는 CMOS wafer 설계 기술 섬광체 핵심요소기술을 자체 보유한 국내 유일한 이미징솔루션기업

테라셈은 Image sensor package 등의 제품을필두로한영상관련 반도체전문기업

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)픽셀플러스 109697 73444 -309 -101 -9 181

(주)크루셜텍 277603 316831 227 16 0 61

(주)드림텍 30493 29550 131 01 -2 -

(주)실리콘화일 34438 982 -　 58 174 -

(주)레이언스 188528 91088 108 205 17 96

(주)테라셈 18049 17467 -625 -247 -25 51

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

반도체센서

369

나 주요업체별기술개발동향

Bosch Freescale Analog Device ST micro Hitachi 등 글로벌 기업들이 반도체 센서

RampD를주도함

자동차용 센서의 경우 Bosch Freescale Analoge Device BEI Tech 등 현재 약 40개 이상의글로벌기업이경쟁하고있으며 가격 신뢰성 크기 정밀도등이 주요경쟁요소임

스마트폰용 반도체 센서의 경우 Analog Device ST Micro Freescale Hitachi Bosch 등 약15개 이상의글로벌기업이경쟁하고있으며 가격 정밀도 크기 등이 주요경쟁요소임

인텔 코닝 하니웰 제록스 등의 업체에서는 lsquoMEMS Industry Grouprsquo을 신설하는 등

시장성을 높이 평가하고 있으며 Nova Sensor Motorola Delphi 등의 업체에서 MEMS

기술을이용한센서를생산 판매중

회사명 국가 설립연도 관련동향

프랑스

이탈리아1987

bull2014년MEMS 시장매출 3위

bull애플아이패드에어와 HTC원에MEMS마이크공급

bull최근차량용가속도센서(AIS3624DQ) 출시

독일 1886

bull2014년MEMS 시장매출 1위

bull주력시장은차량용MEMS 센서임

bull애플아이폰 5S 5C아이패드에어가속도센서공급

bull최근 가속도 및 자이로스코프를 통합한 6축 센서를 양산 소니 삼성

전자 HTC에 공급하고있음

미국 2003

bull애플아이폰 6 시리즈에모션센서공급

bull2013년아나로그디바이스(ADI)의 MEMS 마이크사업 인수

bull2013년한국에디자인 RampD센터설립

bull자이로스코프 센서를 활용해 관련 애플리케이션과 기기의 개발을 돕

는 모션앱스라는소프트웨어플랫폼개발

미국 1993

bull2012년 모바일 디바이스 부문 3축 가속도계 MEMS센서 시장 점유

율 2위

bullMicro-Amp Magnetic Gyro(KMX61G)가 2013 센서 엑스포 amp 컨

퍼런스에서 2013년최우수혁신상수상

미국 1954 bullMEMS마이크로폰센서의시장 선도기업

[ 국외중요 기업 동향 ]

기술개발테마 현황분석

370

국내센서산업의경우삼성전자등 일부대기업을제외하고는대부분의기업이영세함

상당수의기업이수입된센서를기반으로제품의후가공 조립 패키징에의한모듈생산 중

회사명 국가 설립연도 관련동향

한국 2001

bull항법센서 전문기업으로 로봇청소기와 자동차 내비게이션 등 민수용

항법 시장에진출

bull국산 무인기(드론)와 유도탄 개발에 자체 개발한 군수용 항법센서와

시스템적용을목표로기술 개발진행중

bull군수 분야 국산화가 필요한 MEMS(자이로 가속도계 압력센서)와 관

성측정장치(IMU) 개발에역량을집중

한국 2005bull삼성전기에서분사한MEMS 관성센서전문업체

bull유도무기항법및탐색기안정화용자이로 가속도계개발생산

한국 1998bullMEMS 블로메타타입적외선센서개발

bull방산업체로민수 수출 방산용적외선센서 양산

한국 1997

bull국내산업용센서 제어기기부문 1위기업

bull근접센서 포토센서 광화이버센서 압력센서를 포함한 다양한 센서를

제공

한국 1982bull산업용자동제어시스템및전기 전자제품수입제조 판매업체

bull기술제휴를통해타이머 근접센서등을 국산화하고있음

한국 2006bullAPS TPS SLS 등 자동차용변위센서개발및공급

bull자율주행자동차대응을위한 IR 센서 및 카메라기술 개발중

한국 2010 bull국내유일의스마트폰용나노분광센서개발

한국 2005 bull스마트폰 헤드셋 이어폰용마이크로폰센서 개발및양산

한국 2001 bull스마트폰용광입력장치및지문인식기술보유

한국 2010 bull2015년세계 최초로스마트폰용 3D 터치칩개발

[ 국내 중요기업 동향 ]

반도체센서

371

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

반도체 센서 기술의 주요 이슈는 센서와 시스템 기술을 하나로 융합할 수 있고 이를 소형화

다기능화 저전력화하는것이핵심목표임

패키지 분야의 이슈가 크며 벌크 시스템 형태에서 SiP(System in Package)로 발전하여 패키지를층층이쌓는MCP(Multi-Chip Package)가등장

SoC (System-on-a-Chip) 형태의 MEMS와 CMOS를 직접 집적하는 iMEMS가 등장할 것이며나노 기술이접목되면서소형화및 멀티 센서로진행될것으로전망

스마트폰응용분야

스마트폰은 기존 가속도나 각속도 지자기 오토포커스 지능 인식 센서 등이 이미 탑재됐으며스마트폰으로 직접 영상을 쏘는 피코 프로젝터(Pico Projector) 헬스케어 기능을 위한 바이오

케미컬 자외선을측정하는 UV 센서 홍체 인식 센서등이 탑재

향후 에너지저장이나적외선(IR) 센서 라이다(LIDAR) 등이 탑재될전망

자동차분야

가속도와각속도등의관성 센서와압력 센서 IR 센서 RF 센서가다양하게탑재됨

[센서의첨단화가미래산업의스마트화견인]

기술개발테마 현황분석

372

나 특허동향분석

반도체센서특허상 주요기술

주요기술

반도체 센서는 Photo Diode 집광 기술분야로는 집광 방식에 따라 마이크로 렌즈 집광 기술광도전막 집광 기술 후면조사 집광 기술 공유형 집광 기술로 구분되고 신호 처리 기술은 반도체

센서 암전류 제거 기술 반도체 센서 고정패턴잡음(FPN) 제거 기술 반도체 센서 기타 잡음 제거

기술로 분류되며 센서 기기 기술은 반도체 센서 컬러필터 기술 전기화학적 바이오센서 기술로

구분됨

분류 요소기술 설명

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈집광 기술

컬러필터상에 마이크로렌즈(microlens)를 형성하여광감지부

이외의영역으로입사하는빛의경로를바꿔서광감지부로

모아줌으로광감도를높여주는집광기술

광도전막집광기술마이크로렌즈없이화소의전체면적이수광부가되도록하는

방식의집광 기술

후면조사집광기술

화소위에배치되어있는 금속배선의방해로인하여

외부로부터입사된빛이 포토다이오드에충분히집광되지

못하는현상을해결하기위한포토다이오드를빛이입사하는

방향에가능한한가까이배치하는배면조사(Back Side

Illumination BSI) 방식의집광 기술

공유형집광기술

4개의화소에있어서각각트랜스퍼게이트만별도로가지며

나머지 3개의트랜지스터는공유함으로수광 면적을넓히는

집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술누수전류가주원인으로빛의축적시간 동안꾸준하게포토

다이오드에축적되는암전류를제거하는잡음제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거

기술

공정상의불균질성으로인해획득된영상에나타난

얼룩(FPN)을 제거하는기술

반도체센서기타 잡음제거기술

인접픽셀간커플링노이즈 이미지데이터의샘플링과

관련되는 kTC 잡음 이미지신호를증포하기위해사용되는

회로와관련되는 1f 잡음 이미지센서의출력을시간적으로

변화하는랜덤노이즈 이미지센서의픽셀 출력에서픽셀

리셋에기인한리셋노이즈등을제거하는기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

각화소에필요한파장의빛만통과시켜이를 포토다이오드에

입사시킨신호를조합해서컬러영상을만드는것으로

포토다이오드위에 적층되는유기물질등으로구성된컬러필터

관련기술

전기화학적바이오센서기술바이오신호를획득전송및분석하는기술로전기화학적인

신호를종합적으로처리할수있는 기술

반도체센서

373

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체센서의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

16 7 10 1 34광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술

16 60 24 11 111반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

전기화학적바이오센서기술 9 11 10 2 32

합계 41 78 44 14 177

국가별 요소기술별 특허동향에서 Photo Diode 집광 기술분야는 한국이 가장 많은 비중을 차지하고있으며 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

신호 처리 기술분야은 미국이 가장 많은 특허출원 비중을 보이고 있으며 일본이 상대적으로 적은특허출원을나타내고있음

센서 기기 기술분야도 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며 유럽이 상대적으로 적은 출원량을보유하고있음

주요기술별출원인동향

세부

분야요소기술

기술

집중도주요출원인 국내특허동향

Photo

Diode

집광

마이크로렌즈 집광기술

디비하이텍

SEMICONDUCTOR

ENERGY

RENESAS

ELECTRONICS

대기업중심

디비하이텍 삼성전자

경북대학교 연세대학교등

광도전막집광기술

후면조사집광기술

공유형집광 기술

신호

처리

반도체센서 암전류제거 기술

Mitsubish Electric

DENSO

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

대기업중심

디비하이텍 Mitsubish

Electric 오스테오시스

전자부품연구원

한국전자통신연구원등

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거

기술

반도체센서 기타잡음제거 기술

센서

기기

반도체센서 컬러필터기술

삼성전자

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

디비하이텍

대기업중심

삼성전자 디비하이텍

한국전자통신연구원등전기화학적바이오센서기술

기술개발테마 현황분석

374

Photo Diode 집광기술분야주요출원인동향

Photo Diode 집광 기술분야는 디비하이텍이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는SEMICONDUCTOR ENERGY RENESAS ELECTRONICS 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국

회사들이주류를이루고있는 것으로나타남

신호처리기술분야주요출원인동향

신호 처리 기술분야는 Mitsubish Electric이 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는DENSO TAIWAN SEMICONDUCTOR 등이 많은 특허를보유하고 있는등 일본 회사들이주류를

이루고있는것으로나타남

센서기기기술분야주요출원인동향

센서 기기 기술분야는 삼성전자가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는 TAIWANSEMICONDUCTOR 디비하이텍 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 한국국 회사들이 주류를

이루고있는것으로나타남

반도체센서분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 센서 분야의 주요 경쟁기술은 신호 처리 기술이고 상대적인 공백기술은 Photo Diode

집광기술과센서기기기술로나타남

반도체 센서 분야에서 가장 경쟁이 치열한 분야는 신호 처리 기술이고 센서 기기 기술 분야가상대적으로출원이가장 활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

Photo Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN) 제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술

전기화학적바이오센서기술

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체센서

375

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 글로벌 대기업 중심으로 활발하게 연구개발이

추진되고있는것으로나타남

경쟁이 치열한 신호처리 기술분야는 대기업을 중심으로 디비하이텍 Mitsubish Electric오스테오시스 등에서 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의 픽셀을 더하거나

평균하여 센싱 감도를 향상시키기 위한 고정 패턴 잡음 제거 기술 저조도 환경 하에서 향상된

품질의이미지를출력할수 있는 잡음제거 기술 등을연구개발하고있음

상대적으로 경쟁이 덜 치열한 Photo Diode 집광 기술분야도 대기업을 중심으로 디비하이텍삼성전자 등에서 마이크로 렌즈 위치 상관없이 입사광 각도 일정 유지하기 위한 포토레지스트 패턴

구현 기술 3차원 구조의 다결정 화합물 반도체 이미지센서용 포토다이오드 기술 반도체 센서용

저항 및 커패시터구조기술등이 연구개발되고있는것으로나타남

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

Photo Diode

집광

마이크로렌즈집광기술

sect 마이크로 렌즈 위치 상관없이 입사광 각도 일정 유지

하기위한포토레지스트패턴구현기술

sect 3차원 구조의 다결정 화합물 반도체 이미지센서용 포

토다이오드기술

sect 반도체센서용저항및커패시터구조기술

광도전막집광 기술

후면조사집광 기술

공유형집광기술

신호

처리

반도체센서암전류제거기술 sect 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의

픽셀을 더하거나 평균하여 센싱 감도를 향상시키기

위한고정패턴잡음제거기술

sect 저조도 환경 하에서 향상된 품질의 이미지를 출력할

수있는잡음제거기술

반도체센서고정패턴잡음(FPN)

제거 기술

반도체센서기타잡음 제거기술

센서

기기

반도체센서컬러필터기술 sect 산화물 반도체 나노섬유 기반 전기화학 바이오센서

기술

sect 실리콘나노선기반바이오센서기술

sect 산화실리콘및그래핀기반바이오센서기술전기화학적바이오센서기술

기술개발테마 현황분석

376

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체센서분야의상대적인공백기술분야는센서기기관련기술로나타남

반도체센서분야는광센서 온도센서 압력센서바이오센서등매우다양한분야에유용하게 사용될 수있음

반도체 센서는 최종 제품은 대규모의 장치투자가 필요한 분야로 주로 대기업 중심으로 연구개발 및투자가이루어지고있는분야임

하지만 중소벤처기업도 바이오 센서 분야 등에서 핵심 부품 공정 소재 등을 연구개발한다면시장진입이가능한분야라고판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않는 센서 기기 기술을 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 Photo Diode 집광 기술은 경북대학교 연세대학교 등과 신호 처리 기술은 전자부품연구원한국전자통신연구원 등과 센서 기기 기술은 한국전자통신연구원 등과 기술도입 또는 공동으로

연구개발을추진하는것을우선적으로고려해볼 수 있을것으로판단됨

반도체센서

377

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

전자부품연구원(센터장이대성 차철웅박사)

스마트센서연구센터를 설립해 나노MEMS기반 스마트센서 차세대 입력디바이스 및 내츄럴 UIUX집적광학센서 및 소자 환경바이오센서 및 소자 무선전력 등 자립형 디바이스 기술 스마트센서

응용시스템을개발중

센서산업고도화를위한첨단센서육성사업을통한센서 기업 지원과제수행 이미지센서 압력센서 홀센서의테스트인터페이스기술 표준평가기술개발

UNIST 스마트센서연구센터(센터장김재준교수)

센서인터페이스 스마트센서소자및 소재 웨어러블스마트센서등 3개 분야를융합 연구 자동차 모바일 산업방재등분야별로특화된사업중심의기술개발

나노종합기술원 (나노구조기술개발부김희연부장)

나노종합기술원이보유하고있는 CMOS와MEMS 기술을이용한센서 플랫폼구축사업 국내유일의MEMS 센서 공정지원 (8인치 웨이퍼) CMOSMEMS 일괄공정기술개발 WLP (Wafer level Package) 3D flexible package 유연소자개발등센서구현기술연구

한국표준과학연구원 (강상우센터장)

반도체공정용온도센서 압력센서 열전소자원천기술개발 측정설계및 성능검증기술확보 플라즈마식각및 증착 모니터링센서개발 및 교정기개발

한국전자통신연구원 (융합부품본부이진호본부장 이강복실장)

IT 융합관련반도체센서 개발 반도체공정을이용한광센서 방사선센서 고입자센서기술개발

한국광기술원 (노병섭센터장)

광센서용광원출력기술 평가기술 평가 데이터베이스구축기술개발

기술개발테마 현황분석

378

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

센서산업고도화전문기술개발(산업통상자원부)- 주력산업 및 차세대 신성장 산업의 경쟁력 강화를 위해 국내 일반센서 중심의 산업구조를 첨단센서

중심으로고도화

- 산업기술 경쟁력 강화를 위해 산middot학middot연이 공동활용할 수 있는 핵심 산업기술 분야의 장비middot시설

조성을지원

- 부품무역및제조창업기반구축 특수목적형자동차튜닝 클러스터 스마트제조혁신기반구축

- 주력신성장산업의 첨단센서 제품에 공통으로 적용되는 핵심센서 원천기술 개발 및 센서산업

생태계조성을위한 RampBD 협력네트워크구축

민관합동스마트공장추진단- 보급사업을 통해 2015년 말까지 1240 개의 스마트팩토리 구축을 지원했고 2020년까지 전체

중소제조기업의 13에 해당하는 1만 개의 스마트팩토리를보급한다는계획

- 추진단이 진행하는 사업은 크게 세 가지로 보급 및 확산사업 지원 사업 RampD 지원 사업 표준진단

서비스로이루어져있음

- 스마트공장 RampD 로드맵을 수립해 설계 자동화 품질 고도화 SW 통합운영 개방형 산업 IoT

플랫폼등 스마트공장보급과연계한 6대 RampD 과제를진행

- 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발 자발적진단 지원

제조업혁신 30 전략 실행대책(관계부처합동)- 생산 현장의스마트화를통해획기적인생산성middot경쟁력제고

- 개인맞춤형 유연생산을 위한 스마트공장 고도화와 융합신제품 생산에 필요한 8대 스마트 제조기술

개발추진

- 스마트공장 자동화 설비 지능형로봇 자율 공정 시스템 등에 복합센서 연결 및 데이터 수집middot제어

등에 활용

- 출연연장비활용middot공동연구확대

K-ICT 스마트디바이스육성방안(과학기술정보통신부 산업통상자원부)- 제조업혁신 30전략실행대책의후속조치

- 성장성middot경쟁력 등을 고려해 10대 스마트 디바이스 부품middot모듈기술 및 스마트 센서 핵심 성능 구현을

위한 공정middot회로설계기술개발

- 스마트 디바이스 제품 개발middot제작middot테스트를 위한 단계별 맞춤형 지원 및 공통 시설middot장비 등 제작

지원 환경구축

- 투자유치middot마케팅진행 및 해외시장진출지원

- 스마트 디바이스 분야의 석middot박사급 전문인력 양성 및 디바이스 제작 프로그램 개발middot보급 등

저변확대

IoT 서비스적용스마트센서사업 품목 도출(과학기술정보통신부)- IoT센서 ROIC 등 2개분야로각 과제당 30~40억5년(3+2년) 지원

- 나노인프라연계 2015년 45억 확정

반도체센서

379

중소기업대상시설및 장비지원

연구장비공동활용지원사업(전자부품연구원)- 전자부품연구원이 보유한 연구장비의 중소기업 공동활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고 및

중소기업기술경쟁력향상기반과이용요금을절약함

점단센서산업화지원센터기업지원사업(전자부품연구원)- 센서관련기업의단기 수시 기술개발을요구받아컨소시엄내개별기관이개발지원

- 산업현장에서발생하는기술애로사항의해소지원

DC전기전자기기성능평가및기술지원서비스(전자부품연구원)- 전자부품연구원의산업혁신인프라및성능평가 시험 인증전문인력활용

- DC전기전자관련기업의경쟁력고취와고부가가치글로벌제품개발및 기술력재고

광주에너지변환 저장용소재부품사업역량강화를위한일반기술지원사업(전자부품연구원)- 경제협력권산업육성사업비RampD사업 광주지역에너지연관기업대상

- 산업현장에서발생하는기술애로사항의해소지원

경제협력권산업육성사업(KAIST부설나노종합기술원)- 대전에본사 공장 연구소가있는광전자융합산업관련제품생산기업

- 시제품제작 기술지도 신뢰성향상 제품고급화 특허컨설팅지원

연구장비공동활용지원사업(KAIST부설 나노종합기술원)- 나노종합기술원이보유한연구장비를활용할경우 이용금액의 60~70를정부에서지원

시제품제작을위한 시설및제작장비공동활용(K-ICT 디바이스랩)- 지역 인프라와 K-ICT 디바이스랩의장비와시설현황을공유하고연계활용 추진

- 旣 구축된 시제품 제작 지원시설을 연계middot활용 및 웨어러블 특화 장비(유연소재 3D프린터 등) 추가

구축을통해 웨어러블특화시제품제작

첨단스마트센서거점센터구축사업((재)경북IT융합산업기술원)- 경북지역내중소기업중스마트센서기업및 업종다각화희망기업대상

- 스마트센서관련제품개발및 조기상품화를위한시제품설계 지원

- 회로설계 전자기파간섭해석 소비전력해석 SW 지원

- 수혜기업기업부담금없음

중소기업전용연구시설(Rental Lab) 제공(한국생산기술연구원)- 공동연구수행및 장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공

- 연구원인프라(인력 장비등)를 활용한근접 지원

- 지원내용은크게시설지원 장비지원 기술및공동연구지원으로구성되어있음

공통서비스인프라구축middot운영 사업(한국전자통신연구원)- 정보통신 중소기업이 RampD 및 상용화 제품 개발에 필요한 애로기술 지원 시험 측정장비 지원 및

고주파시험시설을활용한시험지원등에대한 통합기술을지원

기술개발테마 현황분석

380

- 시험지원은 고주파 부품 모듈 등의 고주파 특성 PIMD 신뢰성 시험지원 및 민간 시험시설 공동

활용을통한 민간시험시설을지원

- 장비지원은고가의시험middot측정장비를 IT 중소기업에게임대

연구장비공동이용클러스터사업(중소벤처기업부)- 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수 있도록지원

경기도나노공동연구플랫폼지원사업(한국나노기술원)- 경기도내 15개 기업을선정 나노기술개발을위해장비지원

반도체센서

381

나 연구개발인력

기관 성명 직급

전자부품연구원 이대성 선임연구원

전자부품연구원 차철웅 선임연구원

전자부품연구원 신규식 책임연구원

전자부품연구원 장진모 책임연구원

전자부품연구원 박승철 수석연구원

전자부품연구원 김지철 선임연구원

전자부품연구원 홍유찬 선임연구원

전자부품연구원 이성규 책임연구원

나노종합기술원 김희연 책임연구원

나노종합기술원 강일석 선임연구원

나노종합기술원 이종권 선임연구원

나노종합기술원 윤석오 선임연구원

나노종합기술원 양충모 선임연구원

나노종합기술원 임성규 책임연구원

나노종합기술원 박재홍 선임연구원

나노종합기술원 박종철 선임연구원

나노종합기술원 이석재 책임연구원

나노종합기술원 이문근 선임연구원

나노종합기술원 이태재 선임연구원

나노종합기술원 이경균 선임연구원

한국광기술원 노병섭 책임연구원

한국광기술원 김영호 선임연구원

표준과학연구원 강상우 책임연구원

표준과학연구원 김태완 선임연구원

표준과학연구원 이효창 선임연구원

한국전자통신연구원 이강복 수석연구원

한국전자통신연구원 정주연 수석연구원

한국전자통신연구원 정영도 책임연구원

한국전자통신연구원 손경준 책임연구원

한국전자통신연구원 김영우 책임연구원

한국전자통신연구원 곽봉섭 연구원

한국전자통신연구원 권순근 연구원

한국기계연구원 허신 수석연구원

한국기계연구원 김동훈 책임연구원

한국기계연구원 박철훈 책임연구원

[ 반도체센서 분야주요 연구인력현황 ]

기술개발테마 현황분석

382

다 기술이전가능기술

반도체 센서의 요소기술은 반도체 공정 MEMS 센서 웨이퍼레벨 패키지 Flexible hybrid

기술 웨이퍼형공정진단센서시스템등이있음

기술이전이 가능한 기관은 나노종합기술원 한국표준과학연구원 한국전자통신연구원

전자부품연구원이있음

분류 세부내용

기술명 bull정전감도향상보호막을가진정전방식지문센서의제작기술

기술개요

bull본 기술은 정전방식의 지문센서에 관한 기술로써 특히 mutual 방식 혹은

self 방식의 지문센서 방식에 무관하게 지문이 센싱 전극 상판에 형성된

보호막에 닿을 때 발생하는 정전용량의 변화량의 크기를 높임으로써

지문센서 소자의 신호 읽음에 있어 그 민감도를 높여서 지문인식의

정확도를 높일 수 있는 지문센서 센싱 전극상에 형성하는 보호막 기술에

관한것임

기술이전목적 및

필요성

bull지문센서는 IoT 시대에 필요하는 수많은 소자 사용에 있어서 본인 인증이

매우 간단한 대표적인 소자임 향후에는 모든 기기의 사용 시 본인 인증을

요구할 것으로 판단되므로 관련 소자의 성능 향상은 매우 중요한 기술로

판단됨 본 기술은 다양한 구조의 플렉시블 지문센서에 까지도 적용

가능하여초연결시대의보안에매우필요한기술로판단됨

bull정전방식 지문센서의 맨 상부 레이어의 경우 지문의 물리적 접촉으로부터

소자를 보호하여 소자 내구성을 높이면서도 높은 정전 감도로

지문인식도를 높여야 함 특히 곧 도래할 유연전자시대의 보안용

지문센서의경우유연성까지확보해야함

bull본 기술은 정전 감도 향상 보호막을 가진 정전방식 지문센서의 제작과

관련된기술을제시함

기술의특징및장점

bull본 기술은 최상부에 배치되는 정전감도 향상 보호막을 단차도포율(step

coverage)이 우수한 ALD(atomic layer deposition) 방법으로 형성할

경우 전극간의 공간을 메워주고 매우 얇은 박막을 형성하여도(예를 들어

알루미나의 경우 30 nm) 전기적 리키지(leakage) 특성이 적어 절연

특성이그어떠한증착법보다우수하고 전기적크로스토킹(cross talking)

영향이 확연히 줄어 정전 센싱 시 노이즈를 방지하고 인식율이 현저하게

개선됨

bullALD로 증착할경우 전기적 리키지특성이 우수하여얇은 박막을 사용해도

되고 이로 인하여 터치 센서의 센싱 전극 상의 전체 정전용량이 커지는

유리한효과도있음

bull정전감도 향상 보호막이 얇아지면 전체소자 시스템이 얇아지므로 휘는

반경도커져다양한용도로사용가능하다는장점을가질수있음

기술성숙도(TRL) bull단계 7

[ 정전 감도 향상보호막을가진정전방식지문센서의제작기술 ]

반도체센서

383

활용방안및기대성과

bull본 기술은 플렉시블 지문센서의 내구성을 높이면서도 인식도를 높일 수

있으므로 단순히 휴대폰 모바일 기기뿐만이 아니라 본인 인증이 필요한

모든 제품 예를 들어 신용 카드 의약품 복용 기타 중요 물건의 개폐

확인등을필요로하는모든물건에확대적용이가능함

bull디스플레이(베젤리스 포함) 및 모바일 보안 시장(핀테크) 등의 거대 시장이

주요시장으로시장성이충분함

기술이전내용및범위bull특허명세서

bull정전방식지문센서상에하드코팅막형성노하우기술제공

관련지적재산권

bull특허 정전감도향상보호막을가진정전방식지문센서

(출원번호 10-2016-0179290)

bull정전방식지문센서상에하드코팅막형성노하우기술문서

기술

이전

조건

실시권

허용범위bull비독점적통상실시권

계약기간 bull계약체결일로부터 5년간

기술료조건

(부가세별도)

경상기술료

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)50000 100000 200000

매출정률

사용료()3 25 2

기술전수교육 bull12개월 필요경비지급

기타특기사항 bull소요경비일체부담하에시제품제작지원

세부

문의

기술관련

bull기술개발발표당시

bull나노구조개발팀강일석

042-366-1735

iskangnnfcrekr

bull현재

bull나노구조개발팀강일석

042-366-1735

iskangnnfcrekr

계약관련

bull기술개발발표당시

bull전략정책팀이광연

042-366-2024

gyleennfcrekr

bull현재

bull전략정책팀이광연

042-366-2024

gyleennfcrekr

기술개발테마 현황분석

384

분류 세부내용

기술명bull실시간 반도체 공정 상태 진단을 위한 웨이퍼형 공정진단 센서 시스템

개발

기술개요

bull 반도체및 디스플레이제조 공정(플라즈마middot비플라즈마 증착 건middot습식 식각

세정 등) 내부 상태를 실시간으로 측정하고 그 결과를 공정 및 장비

최적화에활용하기위한진단센서시스템

bull웨이퍼형 공정진단 센서는 실공정에 직접적으로 침투하여 공정 내부의

온도상태진단하는장치를말함

bullOn-Wafer상에 다수 배치된 온도 측정 센서를 통해 반도체 공

정제어인자의 분포 및 시간에 따른 변화와 장소의 이동에 따른 변화값을

직접 분석할 수 있도록 자체 전원을 갖는 무선 웨이퍼 반도체공정

모니터링시스템

bull실공정시 제조가 진행 중인 웨이퍼와 함께 삽입되어 공정 내부의 온도와

플라즈마 상태를 실시간으로 측정할 수 있는 모듈이 결합되어 있는 상태

센싱시스템

bull공정상태 (온도) 진단의 신뢰성 확보를 위한 센서 자체교정이 가능한

기능을포함하고있는시스템

기술이전목적 및

필요성

bull 반도체 및 디스플레이 소자의 제조 기술 발전 속도가 공정장비의 발전

속도보다 빠르게 증가하고 있고 공정 상태를 실시간middot직접적으로 정교하게

측정이가능한공정진단기술니즈가점점커지고있으며 선택사항이아닌

필수사항이라는인식이높아지고있음

bull 20 nm 이하 급 반도체 소자의 집적도 향상 구현을 위하여 국내 주요

수요처에서 공정 수율 향상을 위한 보다 엄격한 공정 관리에 대한

필요성이급증함 특히실공정에서의위치별공정상태확인을통하여공정

이상 유무를 실시간으로 관리하고 이를 분석할 수 있는 지능형 장비 및

공정제어가가능한진보된공정진단센서를요구하고있음

bull 본 주요 핵심요소기술의 경우 대부분 미국 및 일본에 의존하고 있고

KLA-Tenkor 기업의 독점적 제품 공급에 따른 높은 가격이 형성 되어

있음 국내수요기업의보호를위하여기술차별성으로기존제품의한계를

극복한 차세대 센싱 제품을 통한 국산화로 경쟁력 확보 및 내수 시장

확대가반드시필요함

bull 반도체 및 디스플레이 장비 진단에 사용되는 무선 웨이퍼 센서 시스템에

필수적인 배터리가 실공정시 온도 변화에 취약하므로 높은 온도에서 활용

한계를 극복하기가 어려운 상황임 수요기업을 중심으로 배터리가 없는

웨이퍼센서시스템의필요성이지속적으로요구되어지고있는상황임

bull기존 광학기를활용한 간접적반도체공정 진단 센서 시스템은위치별차

이 측정과 측정 정확성에 한계가 있어 실공정에 영향을 주지 않는

범위에서실시간middot직접적공정진단센서시스템개발이요구되고있음

기술의특징및장점

bull 145 이상에서 온-웨이퍼 센서를 사용한 실시간 공정 온도 정량 분석

가능

bull 무선 통신기반 반도체 공정온도 실시간 모니터링이 가능한 온-웨이퍼

진단센서모듈

bull 실시간 플라즈마 상태의 불연속 현상을 실시간으로 모니터링 가능한

온-웨이퍼기술

[ 실시간반도체공정상태 진단을위한 웨이퍼형공정진단센서시스템개발 ]

반도체센서

385

분류 세부내용

bull온-웨이퍼센서측정능력평가를위한표준절차서확보

bull온-웨이퍼온도센서교정기술개발 (정확도 plusmn008 )

기술성숙도(TRL) bull단계 5

활용방안및기대성과

bull사용자편의성을위한서비스

bull차량용 시트등에 적용하여 사용자와 사용자의 상태에 따라 차량내의

다양한 환경조건들을 사용자에 최적화된 상태로 제어하는 서비스로써

최근에 고급 승용차내의 운전차 인식 시스템 혹은 특장차의 실내환경

제어등의용도로개발중

bull재난안전대응장비관리

bull일상적인 관리와 주기적인 교체가 필요한 재난대응 장비의 모니터링을

위하여 다중센서 모듕을 활용한 움직임 및 교체주기 파악등의 서비스에

활용가능

bull스마트홈및가전제품에적용

bull센서 허브 플랫폼을 활용하여 생체신호 모니터링이 가능하며 심전도 맥박

및 체온에 대한 모니터링을 통해 개인의 건강정보를 관리하는 제품에 응용

가능

bull착용형 IoT 디바이스에적용제품에적용

bull별도의 가속도 자이로센서등을 활용하여 개인의 움직임을 관찰하고

활동량을 모니터링하여 생활습관을 교정하고 운동량을 측정하는 착용형

디바이스제품에활용가능

bull대기환경실내오염등환경용 IoT 디바이스제품에적용

bullCo2 Co 및 수질센서등 다양한 환경센서들과 연계하여 실내외 환경 및

대기환경 모니터링을 통해 오염환경을 개선하고 피드백을 하는 환경관리용

IoT디바이스에활용가능

기술이전내용및범위

bull다층저항식다점온도측정센서

bull온도웨이퍼센서신뢰성검사장치기능

bull열전효과를이용한온도웨이퍼센서전력공급기능

bull온도웨이퍼센서저전력소모기능

관련지적재산권

bull특허 2건

1) 방열기능을갖는웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-2017-0148919)

2) 온도측정웨이퍼센서의교정장치및그방법

(출원번호 10-2017-0148920)

3) 다층저항식다점온도측정웨이퍼센서및그제조방법

기술개발테마 현황분석

386

분류 세부내용

(출원번호 10-2017-0044617)

4) 매립형온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-2017-0024524)

5) 열전효과를이용하는온-웨이퍼전력공급장치및그제조방법

(출원번호 10-2016-0136445)

6) 온도측정웨이퍼센서의신뢰성검사장치

(출원번호 10-2016-0070335)

7) 다층저항-열전식온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(등록번호 10-1746560)

6) 다층저항식다점온도측정웨이퍼센서및그제조방법

(출원번호 10-1746558)

기술

이전

조건

실시권

허용범위bull비독점적통상실시권

계약기간 bull계약체결일로부터 5년간

기술료조건

(부가세별도)

경상기술료

구분 중소기업 중견기업 대기업

착수기본료

(천원)28000 57000 57000

매출정률

사용료()125 375 5

기술전수교육 bull1개월 12132 천원정(부가세별도)

기타특기사항 bull해당사항없음

세부

문의

기술관련

bull기술개발발표당시

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

bull현재

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

계약관련

bull기술개발발표당시

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

bull현재

bull기술이전센터배성수

042-868-5417

ssbaekrissrekr

반도체센서

387

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체센서 분야 키워드클러스터링 ]

기술개발테마 현황분석

388

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

sensor

image

sensor

4~5

1 A low-voltage complementary metal oxide semiconductor

image sensor using pulse-width-modulation scheme for

biomedical applications

2 A new approach to light up the application of semiconductor

nanomaterials for photoelectrochemical biosensors Using

self-operating photocathode as a highly selective enzyme

sensor

클러스터

02

semiconductor

sensor

bio

8

1 Contact angle and biocompatibility of sol-gel prepared TiO2

thin films for their use as semiconductor-based cell-viability

sensors

2 Bioinspired solar water splitting sensitized solar cells and

ultraviolet sensor based on semiconductor nanocrystal

antennagraphene nanoassemblies

클러스터

03

semiconductor

sensor

design

8

1 Design for optimized coupling of organic semiconductor laser

light into polymer waveguides for highly integrated

biophotonic sensors

2 Design of portable digital microscope by using

complementary-metal-oxide- semiconductor image sensor for

biomedical applications

클러스터

04

semiconductor

bio-sensor

biochip

8

1 Bacteria inside semiconductors as potential sensor elements

Biochip progress

2 Detection of charged proteins with a bio-sensor device using a

semiconductor-on-insulator structure

클러스터

05

semiconductor

biosensor8

1 Flexible NWs sensors in polymer metal oxide and

semiconductor materials for chemical and biological detection

2 High performance GdTixOy electrolyte-insulator-semiconductor

pH sensor and biosensor

클러스터

06

semiconductor

sensor

bio-imaging

5~6

1 Integrated bio-imaging sensor array with complementary

metal-oxide- semiconductor cascode source-drain follower

2 Kelvin probe force microscopy for characterizing doped

semiconductors for future sensor applications in nano- and

biotechnology

클러스터

07

semiconductor

sensor

biological

4~5

1 Label-free electrical detection of cardiac biomarker with

complementary metal-oxide semiconductor-compatible silicon

nanowire sensor arrays

2 Metal-insulator-gap-insulator-semiconductor structure for

biological sensors

클러스터

08

semiconductor

sensor

biochemical

7~8

1 Monolithic Integration of a Silicon Nanowire Field-Effect

Transistors Array on a Complementary Metal-Oxide

Semiconductor Chip for Biochemical Sensor Applications

2 Nanostructured semiconductor based biochemical sensors

클러스터

09

semiconductor

sensor

biodegradable

5~6

1 Enzymatically catalyzed degradation of biodegradable polymers

investigated by means of a semiconductor-based field-effect

sensor

2 Novel semiconductor materials for the development of

chemical sensors and biosensors A review

클러스터

10

semiconductor

sensor

organic

8

1 Organic Field-Effect Transistors VII and Organic Semiconductors

in Sensors and Bioelectronics

2 Organic semiconductors in organic thin-film transistor-based

chemical and biological sensors

[ 반도체센서분야 주요 키워드및 관련문헌 ]

반도체센서

389

(2) 요소기술도출

산업middot시장 분석 기술(특허)분석 전문가 의견 타부처로드맵 중소기업 기술수요를 바탕으로

로드맵기획을위하여요소기술도출

요소기술을 대상으로 전문가를 통해 기술의 범위 요소기술 간 중복성 등을 조정middot검토하여

최종요소기술명확정

분류 요소기술 출처

인지형스마트

디바이스

생산공정서비스상황이치 인지용디바이스센서기술 특허논문클러스터링

자율교정을위한인지형스마트디바이스(영상)센서 기술특허논문클러스터링

전문가추천

스마트디바이스(영상)센서용내장형 OS기술특허논문클러스터링

전문가추천

이벤트처리 분석

수집데이터고속 필터링연관매칭기술특허논문클러스터링

전문가추천

메모리기반의비정형데이터고속 분석기술

특허논문클러스터링

전문가추천

센싱정보링크 이종센서변환 및 연결기술

특허논문클러스터링

특허논문클러스터링

Factory-Thing

자원관리소프트웨어정의 FCM제어기술

특허논문클러스터링

[ 반도체센서 분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

390

(3) 핵심요소기술선정

확정된 요소기술을 대상으로 산학연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에적합한핵심요소기술선정

핵심요소기술선정은기술개발시급성(10) 기술개발파급성(10) 단기개발가능성(10) 중소기업

적합성 (10)을 고려하여평가

분류 핵심요소기술 개요

인지형스마트

디바이스

생산공정서비스상황이치인지용

디바이스센서기술

공정별상황과생산품의위치 상태를

인지하는기술 개발

자율교정을위한인지형스마트

디바이스(영상)센서기술비정형적상황에대한센싱 모니터링기술

스마트디바이스(영상)센서용내장형

OS기술다기능성스마트디바이스경량 OS기술

이벤트처리 분석

수집데이터고속필터링연관매칭기술 수집데이터분류 매칭기술 개발

메모리기반의비정형데이터고속분석

기술비정형데이터고속처리기술 개발

센싱정보링크 이종센서변환및연결기술 이종센서의정보변환및연결기술개발

Factory-Thing

자원관리소프트웨어정의 FCM제어기술 생산디바이스의유연성확보 기술개발

[ 반도체센서 분야 핵심요소기술 ]

반도체센서

391

나 반도체센서기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

392

다 연구개발목표설정

분류 핵심요소기술기술요구사

항

연차별개발목표최종목표

1차년도 2차년도 3차년도

이벤트

처리 분석

수집데이터고속

필터링및연관매칭

기술

물리적

매칭률()

90

이상

95

이상

98

이상

수집데이터

분류 매칭

기술개발

메모리기반의

비정형데이터고속

분석 기술

데이터

분석률()

90

이상

95

이상

98

이상

비정형데이터

고속 처리기술

개발

센싱정보

링크

이종센서정보 변환

및 연결기술

연결

성공률()

95

이상

98

이상

이종센서의

정보변환및

연결기술개발

Factory-Th

ing

자원관리

소프트웨어정의

FCM 제어기술

FCM의

데이터처리

성공률()

95

이상

99

이상

생산

디바이스의

유연성확보

기술개발

인지형

스마트

디바이스

자율교정을위한

인지형스마트

디바이스(영상)센서

기술

동작교정

성공률()

95

이상

98

이상

비정형적

상황에대한

센싱모니터링

기술

생산공정

서비스상황위치

인지용

디바이스(영상)센서

기술

생산공정

상황 인지율

()

95

이상

98

이상

공정별상황과

생산품의위치

상태를

인지하는기술

개발

스마트

디바이스(영상)센서

용내장형 OS기술

OS완성율

()

90

이상

95

이상

99

이상

다기능성

스마트디바이스

경량 OS기술

[ 반도체센서 분야핵심요소기술연구목표 ]

기술개발테마현황분석

반도체화학소재

반도체화학소재

정의및 범위

반도체 화학 소재는 반도체에서 사용되는 다양한 소재들을 일컬으며 전구체(Precursor)

화학적기계적연마(CMP)슬러리포토레지스트(Photoresist)등이있음

정부지원정책

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화 개발사업rdquoldquo성능평가협력사업rdquo ldquo수급기업투자펀드사업rdquo등의상생협력프로그램을통해육성

산업통산자원부는 5대 신산업 선도 프로젝트를 우선 착수할 것으로 발표(lsquo17년 12월)하면서반도체middot디스플레이분야를그중하나의선도프로젝트로추진예정

중소기업시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

bull국내반도체생산업체가세계시장선도

bull국내에조성된전방위적인건전한반도체산업생태계

bull소재합성을위한원천기술의부족

bull기술개발을위한산학연네트워크기반부족

bull기존기술의특허회피및기술력확보어려움

기회(Opportunity) 위협(Threat)

bull국산화요청에따른소재산업육성을위한정부투자

bull삼성전자 SK하이닉스의소모품국산화움직임활발

bull국내시장의규모로인한시장접근성우수

bull연구개발에필요한높은개발비용

bull해외선발주자들에의한높은진입장벽

bull중국대만등후발국가의자국업체전폭지원

중소기업의시장대응전략

소재개발부터중장기적로드맵을가지고체계적인접근구축 필요 원료다원화middot공정단순화middot품질보증체계구축을통한 국내글로벌반도체업체로의시장진입

핵심요소기술로드맵

반도체화학소재

397

1 개요

가 정의및 필요성

ALD 전구체

ALD(Atomic Layer Deposition) 전구체는 반도체 소재로 사용되는 유기금속화합물로

원자기상증착(ALD)에 사용되는 전구체이며 기질 표면에서의 화학적 흡착과 탈착과정을

이용하여 단원자 층의 두께 제어가 가능한 새로운 개념의 증착 방법으로 낮은 온도에서

단결정으로박막을성장시키며 원자층 제어가가능하다는특middot장점을보유한제품

ALD(Atomic Layer Deposition)는 원자층 증착법으로 ALD 금속이 포함된 원료와 반응

가스를교차하여주입함으로써박막을성장시키는프로세스

ALD의 기본원리는 AX와 BY라는 기체 형태의 물질을 원료로 이용하여 AB라는 고체 물질로

된 박막을 증착하고 부산물로 기체 형태의 XY를 생성하는 경우를 예로 들어 제조 순서에

따른 ALD 공정은다음과같음

AB

AX

BY

XY

가)

다)

라)

마)

나)

[ALD 공정단계]

이상과 같이 AX 공급 여분 제거 BY 주입 여분 제거 공정 각각을 일정 주기로 되풀이하여

원자층을 한층씩 쌓아서 원하는 두께와 조성의 박막을 제조하게 되며 여분의 가스를

제거하는데는주로아르곤(Ar) 등의불활성가스를흘려주는방법이이용

기술개발테마 현황분석

398

ALD는 증착과정에서 원료 공급 단계에서 원료의 공급이 충분하다면 박막의 성장 속도는

원료 공급 주기의 횟수에만 비례하기때문에 박막의 두께를 Aring(옹스트롬 Angstrom 1 Aring=1nm) 단위로정밀하게제어할수있어다음과같은장점을지님

단차피복성(step coverage 높이 차이가나는 부분들을균일하게증착하는특성)이 우수하여복잡한3차원구조도균일하게증착가능

박막의두께와조성을정밀하게조정가능 불순물이적고핀홀 등의결함이없는양질의박막제조가능 대면적을균일한속도로증착할수있어 지름 300mm 웨이퍼에적용가능

지금까지 반도체 소자 제조에 물리기상증착법인 PVD(Physical Vapor Deposition) 또는

화학기상증착법인 CVD(Chemical Vapor Desposition) 기술이 이용되었으나 이러한 기술은

선폭 90 nm(나노미터) 이하의초고집적소자제조에적용하는데한계가발생

반도체 소자의 초 미세화로 인한 얇은 증착 두께의 필요성 및 적층 소자 3차원 구조 소자

기술 필요 등이 크게 증가하여 ALD 공정의 비중이 크게 확대됨 특히 3D NAND의 48단

공정에서는 기존에 CVD를 사용했던 여러 공정들이 ALD로 대체되었으며 향후 64단 이후

공정은난이도가더욱증가해 ALD의비중이더 커질것으로전망됨

원자증착인 ALD의 경우 복잡한 형상의 3차원 구조에서도 뛰어난 균일도를 가지는 나노

두께의박막증착이가능하기때문에나노급반도체소자제조에필수적인증착기술

또한 플라스틱 기반을 가지고 있는 기판에 대해 우수한 도포성과 낮은 공정온도를 가지고

있어 Flexible Display에 실용화가능성을높이는데필요

다만 ALD 박막제조기술의 경우 공정시간이 길어 양산성이 낮다는 기술적 단점이 있어 이를

극복하기위한연속생산 ALD기술이최근연구중

최근 반도체 초미세화로 증착 두께가 얇아지고 있어 ALD 공정 적용 단계가 많아짐에 따라

ALD 전구체에대한기술적중요도가지속적으로확대

ALD 공정은 원자층 증착 기법으로 박막 내 불순물의 양을 줄일 수 있지만 사용되는

선구물이 유기 화합물로 구성되어 있기 때문에 완벽하게 오염을 줄이기는 어려움 이러한

박막에오염을최소화하기위해우수한특성의전구체를선택하는것이중요

적용되는 소자 또는 층에 따라서 하부막 손상 계면반응 확산 등을 방지하기 위하여 증착

온도가 낮은 공정이 요구되기도 하고 증착된 박막의 성질을 극대화하기 위하여 증착온도를

가능한 한 높인 공정이 요구되기도 함 이에 저온반응이 가능한 저온용 전구체 고온에서도

ALD 증착이가능한고온용전구체를선택적으로적용하여야함

반도체화학소재

399

또한 각각의 소자 및 다양한 적층 구조 박막에 필요한 소재의 다양성 요구가 증가함에 따라

이에 대응한 최적화된 전구체가 필요하여 전구체에 대한 기술적 중요도가 가파르게 확대되고

있음

ALD 전구체의이상적인조건은다음과같음

높은증기압(반응증착실내부로용이한원료 전달) 고순도화가용이할것 증착온도내에서열분해가일어나지않을것 넓은온도영역에서자기제한적특성유지 우수한박막조성 및 순도(탄소나산소 등의 오염을배제) 액체화합물 반응가스와의원활한반응성 반응성이없는부산물의생성과제거가용이할것 단차피복성확보

ALD 전구체는 위에서 열거한 다양한 조건을 만족하기 위한 화합물 디자인 및 합성 및 분석

기술 이에 필요한 유기 리간드 합성 기술이 필요함 이와 함께 실제 박막 증착 시 우수한

전구체인지를 확인하기 위한 증착테스트 및 이에 대한 결과 피드백을 통한 전구체 개량

등을 필요로 함 이렇듯 전구체의 화학 합성부터 증착 및 소자 공정까지 전반적인 공정을

통해야최적화된전구체를개발middot생산할수 있음

[ ALD 전구체개발 및 생산 Process ]

기술개발테마 현황분석

400

[ ALD 응용분야 ]

CMP 슬러리

화학적기계적연마(CMP) 슬러리란 반도체 표면을 화학적 또는 기계적 방법으로 연마하여

평탄화 하는 CMP공정에 사용되는 연마 재료로서 화학첨가물을 포함한 수용액과 미립자로

분산된연마입자로구성

CMP공정에는 CMP 패드 슬러리 컨디셔너로 이루어진 3가지의 소모품이 사용되며 이중직접적으로평탄화에관여하는소모품은패드와슬러리임

CMP 공정은 웨이퍼 표면을 기계적middot화학적인 방법을 이용하여 평탄화 하는 공정으로서

반도체 공정에서 발생하는 웨이퍼 표면의 요철을 감소 시켜 주어 공정 효율과 수율을 향상

시키는 공정으로 표면을 효율적으로 연마하기 위하여 연마 입자와 여러 종류의 화학

첨가제가포함되어있는슬러리가필수적

CMP 슬러리는 기계적연마를 담당하는연마 입자와화학적 반응을담당하며연마입자가 잘

분산되도록 해주는 분산제 산도 조절제 및 여러 가지 케미컬들의 혼합액으로 텅스텐막질

구리막질 등의 금속 막질 연마제로 SiO2 입자가 사용되고 있으며 일반적으로

실리콘옥사이드(SiO2) 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의절연박막에는 CeO2 입자가사용

현재가장많이사용되고있는것은 CeO2인 세리아슬러리로서전체시장에서가장큰 비중을차지

현재 반도체 선폭이 감소하고 고집적화 되면서 요구되는 슬러리 입자의 크기도 작아지고

있으며 금속 재료의 CMP 공정이 늘어남에 따라 이에 적합한 새로운 재료의 슬러리 개발

요구

CMP 공정이 평탄화 공정뿐만아니라 배선공정에까지사용됨에따라 소모품인슬러리의사용

량 역시점차증가되는추세

반도체화학소재

401

웨이퍼의 대구경화가 진행되면서 CMP 슬러리 특성에 따라 웨이퍼 위치에 따른 연마율의

차이 가 나타나는 바 Removal selectivity를 유지하면서 연마율 산포를 개선할 수 있는

새로운슬러리의개발이필요

또한 최근 반도체 재료로 새롭게 사용되는 물질이 늘어남에 따라서 산화막이 아닌 재료의

평탄화를위해서는화학반응을일으키는슬러리약액의조성이중요해지고있는실정

질화막 구리 텅스텐등의 비 산화막의 평탄화를 위해서는 연마입자가 작용을 할 수 있도록 막질을산화시켜주는슬러리약액의조성이매우 중요

최근 슬러리 제조업체들은 연마작용을 하는 슬러리 원액뿐만 아니라 점차적으로 다양한 막질

및 반도체 구조에 대응하기 위한 여러 종류의 첨가제 상품화를 시도하고 있음 특히 화학적

기계적 반응을 동시에 지니고 있는 첨가제는 학문적 원리에 근거한 원천기술이 중요하므로

대학에서도많은연구가진행중

포토레지스트

포토레지스트(Photoresist 감광약품)는 설계된 반도체 회로를 웨이퍼 위에 전사시킬 때 빛의

조사여부에 따라 달리 감응함으로서 미세회로 패턴을 형성할 수 있도록 하는 노광공정용

감광재료로반도체 Chip 및 TFT-LCD 등에사용

포토레지스트를 일정한 파장의 빛에 노출시키면 그 부위에 광화학 반응이 일어나

포토레지스트의 화학적 성질이 특정 용매에 대한 용해도가 급격하게 변화하여 빛을 받은

부분만 녹거나(Positive Photoresist) 빛을 받지 않은 부분만 녹아(Negative Photoresist)

조사된패턴을남게해주는화학재료

출처 산업통상자원부

[ 감광제의기능 ]

기술개발테마 현황분석

402

반도체용 포토레지스트는 여러 가지 성분이 녹아 있는 용액의 형태로 되어 있는데 이를

공정에 적용하기 위해서는 일정한 양의 용액을 실리콘 웨이퍼 위에

회전도포(Spin-coating)하여 수백 나노에서 수마이크론 단위의 얇은 필름을 형성 시킨 후

노광기로옮겨사용

포토레지스트의 기본 구성은 Resin(내식각성) Solvent(Covering) Sensitizer(광반응)

Additive(특성개선)로포토레지스트의각소재의역할은다음과같음

Resin(수지) 포토레지스트의주성분을이루는고분자화합물 감광제 빛을 받으면성질이변하는화합물 PAC Photo Active Compound (i-line Resist에 주로 사용) PAG Photo Acid Generator (화학증폭용 Resist에 주로 사용) 첨가제 성능 향상을위해 첨가 Solvent(용제) 액체 상태로유지하기위하여고형분을녹이는용제

포토레지스트의 일반적인 요구 특성은 소재가 빛에 대해 얼마나 민감한지 정도 노광부와

비노광부의용해성에대한차이 반도체의생산성과관련된 포토스피드 열적안정성 접착성

식각공정시저항성등이요구

포토레지스트는 리소그라피(Lithography-반도체 노광공정 기술) 공정에서 사용되는 감광성

수지이며반도체디바이스의미세화를가능케해주는재료

포토레지스트는반도체소자의미세화에의해사용되는광원의파장이점차로단파장으로변화중 광원에 따라 포토레지스트의 종류가 결정되며 점차로 투과도가 좋으며 식각 시 저항성 감도 및해상도가좋은포토레지스트에대한요구가증대

반도체화학소재

403

나 범위

(1) 제품분류관점

ALD 전구체

전구체는박막을증착하기위한화학증착공정용원료로증착을원하는주요원자를중심으로

기화특성을향상시키기위한리간드(Ligand)1)로결합되어있는구조

전구체를 구성하는 리간드는 반응성이 높고 금속원자와 결합력이 상대적으로 낮아 어떠한

반응기체와 만나더라도 완벽히 원하는 리간드로 교체가 이루어 질 수 있도록 아민류나

알킬류와 같은 리간드를 사용 이 외에도 원형알킬류(Cp) 알콕시류 아미딘류 등의 다양한

리간드를사용함

박막 증착에 사용되는 핵심원소는 실리콘(Si) 알루미늄(Al) 지르코늄(Zr) 루테늄(Ru) 니켈(Ni)티타늄(Ti) 코발트(Co) 텅스텐(W) 탄탈럼(Ta) 등 20가지가존재

전구체는 용도에 따라 확산방지막(Diffusion Barrier)용 전구체 전극(Electrode)용 전구체

하드마스크(Hardmask)용 전구체 Gap-Fill용 전구체 커패시터용 High-k 전구체

게이트(Gate) 산화막용 High-k 전구체등으로구분

확산방지막 전구체의 확산방지막은 금속배선 형성 시 금속원소나 타 불순물 원소가 절연막으로확산되어오염되는것을방지하기위한용도로사용되며 이를 위해 Ti(N) Ta(N) Ru 등이 사용

전극용 전구체의 전극용 소재는 전자를 보관하는 커패시터의 전극물질로 사용되는 경우가대부분이며 접촉저항이 낮은 금속재료가 필요하므로 TiN Ru Nb 등이 사용되고 TiN Ru 등

전극의금속재료가확산방지용재료와동일한경우 전극용전구체도혼용이가능

최근에는 반도체 소재로 금속을 배선 등에 사용하는 경우가 증가하여 이를 위해 W Co CuTa등의다양한금속전구체에대한경쟁이산업체에서시작되었음

하드마스크용 전구체의 하드마스크는 하드마스크용 박막의 경우 초창기에는 실리콘산화막과질화막을 사용했으나 최근에는 미세패턴 제작이 용이하고 식각내성이 우수한 비정질 탄소

박막(Amorphous Carbon Layer ACL)이사용

Gap-Fill용 전구체의 반도체 소자 간 간섭(Cross-Talk)을 막기 위해 절연막이 필요하며 실리콘산화막(SiO2) 실리콘나이트라이드(SiN) 등이 주로 사용

커패시터용 High-k 전구체 소자의 미세화로 커패시터를 3D로 제조해야 하는 경우 증착 특성이우수하고유전율이높은물질(HfO2 Al2O3 ZrO2 등)이 필요

다양한 소재의 ALD 공정을 위해 각 소재용 전구체에 해당하는 반응가스 역시 전구체와 함께고려해야할사항임

1) 착화합물에서중심금속 원자에전자쌍을제공하면서배위결합을형성하는원자나원자단

기술개발테마 현황분석

404

ALD 전구체로는아래표와같은전구체들이각용도에맞게사용되고있음

Si기반 전구체들의 특징은 산소 기반으로 분위기를 조성해 줄 경우 Oxide 막질(SiO2)과 같은절연막이되며 질소 분위기일경우 SiON이나 Si3N4와 같은질화막을형성

High-K 역시 기존 SiO2 대신 ZrO2나 HfO2를 사용하는 방식으로 최종적으로 ZrO2 막질을형성하기 위해서는 거대 원형 Penta 계열 리간드가 부착되어 있는 전구체가 사용되며

Zirconium계열전구체의경우산소 분위기에서최종적으로 ZrO2막이형성

대분류 중분류 세부제품

전구체

확산방지막전구체

Ru(EtCp)2 C16H22Ru Ti(N(CH3)2)4 (TDMAT) TiCl4

Ta(NC(CH3)3)(N(C2H5)2)3 (TBTDET)

Ta(NC(CH3)3)(N(CH3)(C2H5))3 (TBTEMT) 등

하드마스크(Hardmask)용전구체 C6H12 C3H6 C4H12Si C3H10Si 등

Gap-Fill용 전구체[SiH2-NH]n (polysilazane) H2Si(N(CH3)(C2H5)2)2

HSi(N(CH3)2)3 (TDMAS) Si(N(CH3)(C2H5))4 등

DPT용 전구체 Si2Cl6 (HCDS) H3Si(N(CH(CH3)2)2) (DIPAS) 등

커패시터및게이트용 High-k

전구체

Hf(N(CH3)(C2H5))4 (TEMAHf)Zr(N(CH3)(C2H5))4

(TEMAZr)

(CH3)3Al (TMA) CpZr(NEt2)3 CpHf(NEt2)3 등

금속용전구체WF6 WCl5 Ru(EtCp)2 C16H22Ru CpCo(CO)2

Cu(CH3COCHCN(C2H5)CH3)2 등

[ 적용기술에따른분류 ]

CMP 슬러리

CMP 공정에 사용 되는 슬러리를 제품 분류 관점에서 분류하면 절연 박막(dielectric)용

슬러리와전도박막(electric)박막용슬러리로분류

절연 박막에는 실리콘옥사이드(SiO2) 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의 박막이 있고 전도박막은대부분금속박막(Copper Tungsten titanium Aluminum등)이 사용

금속 박막의 경우 산화막이 금속보다 기계적 강도가 낮기 때문에 산화제를 사용해 표면을

산화시킨 뒤 연마제를 이용해 기계적으로 연마하는 방식을 사용함 이를 위해 과산화수소

질산철등과같은산화제가슬러리에포함

반도체화학소재

405

기술개발

테마제품분류관점 세부기술

CMP

슬러리

절연박막

(dielectric)

용 슬러리

Oxide용

슬러리

bull SiO2 박막을효과적으로연마할수있는슬러리

bull수율확보를위한고성능고연마율기술확보필요

STI 공정용

슬러리

bull연마 입자 특성만으로는슬러리성능을유지할수 없어서추가적인첨

가제필요

bull SiO2 와 Si3N4 막사이의고선택비유지를위한첨가제확보필요

bull첨가제의정적 동적안정성확보필요

bull경계면단차생성방지기술확보

ILD 공정용

슬러리

bullGate또는금속막의절연체도포후평탄화진행

bullOver 또는 under polishing 방지기술필요

금속박막

(electric)용

슬러리

Cu슬러리

bull 효과적인 연마를 위한 oxidant inhibitor surfactant chelating

agent 등 다양한첨가제조성최적화기술필요

bull Corrosion방지를위한첨가제조성최적화필요

bullOrganic defect scratch 개선을위한슬러리성분최적화기술확보

W 슬러리

bull Plug(via) 또는 line용배선의금속 residue 제거

bull Erosion dishing EOE방지기술필요

bullW seam확장문제해결을위한첨가제확보필요

Barrier

금속 슬러리

bull금속 막과 실리콘옥사이드막 사이에존재하여두접합면이파괴되는

현상을방지

bull금속박막별적합한 barrier 소재선정기술필요

bull초미세박막의증착기술필요

[ 제품분류관점 기술범위 ]

포토레지스트

포토레지스트는 파장에 대응한 제품별로 KrF포토레지스트 ArF포토레지스트 이머전

ArF포토레지스트 EUV포토레지스트등으로분류

포토레지스트는 지금까지 미세화를 위한 노광 장치의 광원의 단파장화와 새로운 리소그라피

프로세스의 도입에 대응해 왔으며 현재 더블패터닝이나 EUV 노광이라는 차세대 리소그라피

기술에대응하는포토레지스트의개발도착실하게진행되고있음

노광 광원의 단파장화는 436 nm(g선) 365 nm(i선) 248 nm(KrF 엑시머 레이저) 193

nm(ArF 엑시머 레이저)로 진행되어 온 가운데 일반적으로 포토레지스트 같은 유기재료는

노광 파장이 짧아지면 광흡수가 크게 됨 그 결과 노광 시에 포토레지스트 중에 형성되는

광학상이 변형되는 바 이것을 피하기 위하여 노광 파장에 맞추어 베이스 수지를 개량하고

광흡수를억제해왔음

g선이나 i선의 세대에서는 베이스 수지에 노보락 수지를 사용했고 KrF 세대에서는 노광

파장에서의 노보락 수지의 광흡수가 크게 되기 때문에 이 파장에서의 광흡수가 작은

폴리히드로키시스틸렌(PHS)수지로 바꾸었음 이어서 ArF세대에서는 베이스 수지 중의 벤젠

고리의 노광 파장에서 광흡수가 크게 되어 벤젠고리를 포함하지 않는 아크릴 수지를

기술개발테마 현황분석

406

베이스로아다만탄등의환상화합물(지환식화합물)을측면사슬에붙여서에칭내성을높인

수지를사용하고있음

노광이 KrF 엑시머 레이저로 바뀌는 때에는 포토레지스트에 또 하나 큰 변경을 추가한 가운데

광강도의 저하에 대응하기 위하여 종래의 포토레지스트와 비교하여 고감도의 화학 증폭형

포토레지스트를 도입함 이 포토레지스트는 광산 발생제(PGA)로 부르는 감광제를 포함 빛을

흡수하면 감광제가 산을 발생하고 이 산이 촉매가 되어 베이크 공정에서 수지 측면 고리에

차례로 수산기가 생기고 포토레지스트가 알카리 현상액에 녹게 됨 하나의 산이 촉매 되어

복수의 수산기 생성 반응을 요구하기 때문에 포토레지스트의 고감도산과 고 콘트라스트화가

가능하게됨화학증폭형포토레지스트는ArF세대에서도계속채용되고있음

KrF 포토레지스트는현재사용되고있는포토레지스트중가장큰 비중을차지

이전에 사용하던 g-line 또는 i-line 용 포토레지스트에 비해서 변화된 광강도의 저하에 따른 손실을보완하기위하여감도가높은 화학증폭형레지스트를도입

KrF용 레지스트는 광산발생제(PAG Photoacid Generator)인 감광제를 포함하고 있기

때문에 빛의 흡수 시 산을 발생시키고 발생된 산이 촉매작용을 통하여 유기수지 표면에

수산기를발생시켜알칼리현상액에녹도록설계

하나의 산이 촉매작용을 통하여 다량의 수산기 생성반응을 유도하므로 KrF용 레지스트는 고감도 및고대조비를갖는공정이가능하게되어미세패턴화를지원가능

ArF 포토레지스트 공정은 패턴 미세화에 따라서 점차로 KrF 포토레지스트보다 비중이 커지고

있으며 특히 Immersion 포토레지스트는그중요도가더욱증대

DRAM 기준의 30 nm공정을 본격적으로 도입하고 있는 생산업체에서는 ArF Immersion에 대한수요가매우 큰 비중을차지

ArF 포토레지스트는 특히 제조공정중의 불순물 관리가 가장 중요한 부분이며 모든

제조공정은클린룸에서진행하며반드시수십 nm수준의필터로여과과정을거쳐서생산

미세 패턴화를 성공적으로 구현하기 위해서는 LWR(Line Width Roughness)를 억제해야 하며 그편차는 10 이내로조절

식각 시 공정마진을 확보하기 위해서 식각내성을 증가시킬 수 있는 조성의 변조를 동반하고 있으며패턴유지를 위해 도포두께가 점차로 감소되며 보다 넓은 식각공정도를 확보하기 위해서 하드 마스크

공정이도입

EUV용 포토레지스트는 삼성전자와 SK하이닉스의 주문에 의해 네덜란드의 ASML 사가 가장

먼저상용화장비를도입하므로조만간현실화될가능성이매우높은상황

EUV 포토레지스트를사용한노광공정은 20 nm 급 공정을위한 가장 적격한노광 공정으로판단

반도체화학소재

407

현재 1 nm급수준의광원으로는 EUV X-ray EB(Electron Beam) 등이 연구진행 중 포토레지스트는매우미세한패턴에사용되므로약액속의먼지나금속등의불순물을가급적

감소시켜야하므로제조에서불순물을혼입되지않도록원료 프로세스관리시행

대분류 중분류 세부제품

포토레지스트

KrF 포토레지스트 248 nm파장용레지스트

ArF 포토레지스트

(immersion 포함)193 nm파장용레지스트

EUV 포토레지스트 1 nm 급 파장용레지스트

[ 적용기술에따른분류 ]

(2) 공급망관점

ALD 전구체

원자층증착기술로가장많이증착하는물질은산화물 질화물 황화물등이며 금속원소같은

단일원소증착에도적용

원자층증착 공정은 나노스케일의 두께 제어가 가능하고 우수한 단차 도포성과 균일한

피복성을 지닌 박막을 성장시킬 수 있는 증착법으로서 차세대 메모리반도체 소자인 DRAM

Flash Memory RRAM및 PRAM에핵심증착기술로응용

대분류 중분류 세부제품및 분야

원자층증착 공정(ALD)전구체

원자층증착공정(ALD) 소재 산화물 질화물 황화물외

원자층증착

공정(ALD)전구체HCDS DIPAS High-k 등

원자층증착공정(ALD)

응용분야DRAM 플래시메모리 RRAM PRAM등

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

CMP 슬러리

현재 가장 많이 사용되던 세리아 슬러리의 경우 안정적인 상태로 50 nm 급의 입자 분포를

유지 할 수 있으나 금속 계열 CMP를 진행 하는 알칼리 또는 산성의 pH에서 안정적인 분산

상태유지어려움존재

실리카 입자의 경우 알칼리 또는 산성의 pH에서 안정적인 분산 상태를 유지 할 수 있으나

입자의 크기를 작게 만드는 것이 어려움 존재하는 바 이에 따라 작은 크기의 실리카 입자를

기술개발테마 현황분석

408

제조 하는 기술과 안정적인 분산 상태를 유지하는 기술이 요구되고 있으며 금속 CMP에

사용될수 있는새로운재료의개발또한요구되고있음

기존에 입자를 합성하는 방법으로 사용되던 고상법 액상법의 제조법을 개선시키는 연구와

새로운합성법인초입계법등이새롭게연구진행중

슬러리제조 후 CMP 공정에공급되기전까지슬러리의안정성을유지하고공정마진확보를

위한공급방식 유통방식이필요

또한 슬러리를 제조 한 후 슬러리의 안정성이 유지 되는지 여부의 모니터링과 유지 기간의

확보 제조 LOT간의편차최소화등의기술요구됨

구분 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Particle size (nm) 50 40 30 30 20 10 7

pH

Oxide ceria 5 ~ 7 중성

Oxide silica 10 이상의알칼리

metal silica 2이하의산또는 11 이상의알칼리

Defect size (nm) 35 30 25 20 15 8 5

[ 슬러리요구 조건 로드맵 ]

기술개발

테마공급망관점 세부기술

CMP

슬러리

입자합성기술고상법합성기술 액상법합성 기술 초입계법합성 기술 입자

형상 제어기술

제조장비기술입자합성재현성확보 대량양산장비 확보 제조 LOT당 제조

일관성확보

슬러리안정화기술 분산안정화기술 pH 안정화기술 공정마진 유지기술

슬러리가공기술 유체 고체제어 기술 화학약품제어기술 입자분산도유지기술

평가관리기술입자크기분포 측정기술 입자형상측정 기술 안정성모니터링

기술 슬러리물성 측정분석기술

[ 공급망관점 기술범위 ]

반도체화학소재

409

포토레지스트

포토레지스트의 공급망 관점에 따른 주요제품 분류는 크게 KrF 포토레지스트 ArF

포토레지스트 EUV포토레지스트로나뉘어짐

KrF 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 PFOSPFAS 미사용 High Aspect Ration 구현 열적안정성구비 GKR TDUR 등이있음

ArF 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 High Throughput 고해상도의 넓은 공정 윈도우GAR FAiRS TARF 등이 있음

EUV 포토레지스트에 속하는 제품 및 기술로는 고정밀 해상도 넓은 공정 윈도우 FEP FEN 등이있음

대분류 중분류 세부제품및기술

포토레지스트

KrF 포토레지스트PFOSPFAS 미사용 High Aspect Ration 구현

열적안정성구비 GKR TDUR

ArF 포토레지스트High Throughput 고해상도의넓은공정윈도우

GAR FAiRS TARF

EUV 포토레지스트 고정밀해상도 넓은공정 윈도우 FEP FEN

[ 공급망단계별주요제품분류 ]

기술개발테마 현황분석

410

2 외부환경분석

가 산업환경분석

(1) 산업의특징

ALD 전구체

전구체는 개발이 어려운 소재로 진입 장벽이 높으나 납품이 개시될 경우 장기적으로 안정된

매출 발생 가능하고 고가의 소재로 상대적으로 대규모 설비가 필요하지 않아 수익성이 높은

품목

반도체박막재료부문으로반도체재료산업의경우대부분설비가동을위한소모성원재료로

구성되어있기때문에제조장비에비해산업경기영향을적게받음

전구체 산업은 합성 정제 충전이라는 프로세스로 진행되며 개발된 전구체의 경우

장비업체나소자업체의평가를받기전까지그특성을확인할수없음

ALD 전구체 제조업체의 핵심 경쟁력은 박막의 물성이 해당 공정에 적합하도록 메카니즘을

화학적으로 시뮬레이션하여 실제 공정장비에서 적용이 원활하도록 설계하는 것이며 또한

소재의 안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술뿐 아니라 소자 업체의 공정

변경에신속하게대응할수있는사후관리능력까지필요

메모리 소자 및 비메모리 소자인 로직 소자를 포함하는 반도체 소자 및 이를 제조하기 위한

소재부품과관련한기술들이집적된분야가반도체공정관련산업으로분류

전구체 관련 산업은 상기의 반도체 공정관련 산업 중 전체의 70 가량을 차지하고 있는 전공정산업에해당되고이중에서증착관련한산업은 15 내외를차지하고있는산업분류에해당

반도체 제조 공정은 광학계 및 증착 식각 과정을 거쳐 소자를 웨이퍼 상에 구현하는

전공정과제조된소자를조립하고검사하는후공정으로크게분류

전공정은 웨이퍼 상에 소자를 제조히는데 필요한 공정으로서 노광공정 식각(Etching)공정증착공정 열처리공정 이온주입공정 세정및건조공정등을포함

소형화 및 휴대성이 강화된 첨단 전자기기의 수요증가에 따른 반도체 소자의 미세화 요구로 전공정중 증착공정의비중이증가하는추세

2000년대부터 지속적으로 진행된 반도체 미세화로 인해 회로 구현의 난점 누설 전류의

발생 동작 속도 저하 등으로 최근에는 공정개선에 대한 기술적 한계에 부딪혀 미세화

진행속도가현저히줄어들었으며 그에따른박막재료의중요성이확대

반도체화학소재

411

CMP 슬러리

슬러리산업은 전방산업 보다는 후방 산업과의 연계가 더 두드러지는산업으로 후방산업인

반도체제조산업의요구조건에맞추어산업이변형되는경우가많음

슬러리 제조에는 화학적인 요소 (입자 합성기술 분산 안정제 입자 안정제 pH안정제 표면

보호제 산화제 등등)와 기계적인 요소 (입자 크기 분포 조절 입자 형상 조절 입자 밀링

기술등)가 동시에필요하므로복합적인기술을요하는산업

메모리 반도체 소자 뿐만 아니라 시스템 반도체 소자도 미세화 됨에 따라 CMP 공정의

요구치가 증대되면서 슬러리 성능 요구치 역시 높아졌고 이에 따라 높은 수준의 기술력을

요구

국내 반도체 생산 업체에서 원가 절감 및 기술 개발의 편의성을 위해 소모품의 국산화에

대한요구가증가하면서공동개발 기술교육등이진행중

기술적 요구 수준이 높고 제조 기술의 노하우가 많이 필요한 산업으로 신규 기업의 시장

진입이 어려운 편이며 시장 규모는 반도체 소모품 중 가장 크지만 성장률은 낮은 편에

속하여신규기업진입어려움존재

포토레지스트

반도체 제조 공정에서는 노광 공정이 매우 중요하며 공정 핵심 소재인 포토레지스트는 생산

원가에서차지하는비중도높아기술 산업적인중요도가높음

반도체 종류에 따라 차이는 있으나 메모리 반도체 생산 공정에서 원가 비중이 30 생산 시간은60 정도로매우 큰 비중을차지

반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련

공정이가능한광원의개발과함께포토레지스트도개발중

포토레지스트 시장의 주 공급자는 주로 산업 초기부터 시장에 참여해온 유기 감광재료

업체들로 편성되어 있으며 해당되는 업체로는 JSR TOK Dow Chemical Shinetsu

Sumitomo Chemical AZEM 등으로구성

메모리 반도체 분야는 삼성전자 SK하이닉스가 세계 시장점유율 70 이상을 차지하는 등

세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있기 때문에 포토레지스트 공급 업체들은 한국 시장을

중요하게생각

기술개발테마 현황분석

412

(2) 산업의구조

ALD 전구체

전방산업으로서 전구체의 주요 시장은 반도체 분야이나 디스플레이 태양전지재료 분야로

확대중

전방산업인 반도체 산업은 반도체 제조업체들의 미세화 전략에 따른 Bit Growth와 반도체

수요 가격 설비투자 등에 영향을 받는 가운데 최근 반도체 미세화공정화의 흐름과 3D

핀펫(FinFET) 등 신기술이도입되면서전구체사용량증가및 수요다양화추세

후방산업은전구체소재 원부재료 장비및부대설비로구성

원재료의대부분을미국 일본 유럽 중국 등 일부 주요 선진국으로부터수입에의존하고있어재고확보 등 리스크존재

후방산업 ADL 전구체 전방산업

전구소재소재 원부재료및

부대설비금속 또는유전체증착을위한 반응용물질

반도체 디스플레이

태양전지재료

[ ALD 전구체산업구조 ]

CMP슬러리

슬러리 산업은 전방 산업으로 나노입자 합성기술 화학첨가제 공급 산업 슬러리 원재료 공급

산업 등이 있고 후방 산업으로는 메모리 반도체 제조 시스템 반도체 제조 로직 소자 제조

등이존재

후방 산업인 반도체 제조 산업의 발전에 맞춰 동시에 기술 발전이 이루어져야 하며 다른

소모품 (패드 컨디셔너 등)와의 조합 및 최적화가 매우 중요하므로 동시에 연구되는 경우가

다수

후방 산업인 반도체 제조업체에서 장비 개발 기술 개발을 위해 슬러리 기술개발 업체로

기술자를 파견하거나 공동개발 기술이전 자금지원 등을 하는 경우가 많아 후방 산업과의

기술적연계가높음

전방 산업 중 세리아 슬러리 원재료 공급 산업은 대부분 중국에 의존하고 있어 수입

의존도가높은상태

반도체화학소재

413

전방산업 CMP 슬러리 후방산업

나노입자 합성기술

화학첨가제공급산업

슬러리원재료공급산업

절연박막용슬러리

금속박막용슬러리

메모리반도체

시스템반도체

로직소자

[ CMP 슬러리의산업구조 ]

포토레지스트

주요전방산업은반도체 디스플레이 LED이며이외에리드프레임의정밀가공에서도포토에칭

공정에중요하게사용되고있으며 다층인쇄회로기판(PCB)의정밀제조에서도사용

후방산업 포토레지스트 전방산업

원부재료 장비및설비KrF ArF amp ArF immersion 및

EUV 용 포토레지스트디스플레이 반도체 LED

[ 포토레지스트중심의산업구조 ]

기술개발테마 현황분석

414

나 시장환경분석

(1) 세계시장

반도체 화학 소재의 세계시장 규모는 반도체 산업의 확장에 따라 연평균 10의 증가율을

보이며 2021년에는 185억달러의시장을형성할것으로전망

2015년 이후로 중국에서 국가 단위로 반도체 산업을 지원하게 되면서 중국 후발 업체들의

기술력이 급격하게 증가하고 있으며 투자금액 역시 큰 폭으로 증가하여 중국 업체들과의

경쟁이불가피한상황

(단위 백만달러)

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

세계시장 11450 12550 13800 15240 16850 18535 100

자료 Techcet CA LLC 토러스투자증권 메르츠종금증권 리서치센터 반도체 중소기업기술로드맵(2015) SEMI(201507)

자료를바탕으로전망치추정

[ 반도체화학 소재 세계시장규모및전망 ]

특히 반도체용 전구체 소재에서는 미세화 및 적층 소자 기술 양쪽 모두에서 증착 공정

Step이증가하면서시장성장세를견인전망

2015년 후지카메라에서 보고된 반도체용 전구체 및 특수가스 예상 시장규모 자료에서는

CVDALD기반에서 전극 배리어메탈 전구체와 Gap fill소재 및 고유전율 절연체등의 시장의

규모가점점증가할것으로내다보고있음

품목별로 세리아CMP슬러리와 함께 금속계 슬러리의 성장도 두드러지고 있는 가운데금속

박막으로는 텅스텐과 구리가 대표적이며 기존의 알루미늄 박막을 높은 전도도와 저손상을

앞세워대체하고있어텅스텐과구리박막용슬러리의사용량이증가

2000년대부터 진행되고 있는 반도체 공정 미세화에 따른 반도체 노광공정에서 ArF

포토레지스트 KrF 포토레지스트등의소요량이증가

반도체화학소재

415

(2) 국내시장

국내 반도체 화학 소재 시장규모는 2016년 8701억 가량으로 추산되며 연평균 성장률은

200로 국내 시장의 고성장을 유지하여 2020년에는 2조원 규모의 시장으로 성장할

것으로예상

(단위 억 원 )

구분 lsquo16 lsquo17 lsquo18 lsquo19 lsquo20 lsquo21 CAGR

국내시장 8701 10227 12052 14235 16849 20218 20

자료 메르츠종금증권 리서치센터lt201304gt SEMI(201507) 반도체 중소기업기술로드맵(2015) 자료 바탕으로 전망치

추정

[ 반도체화학 소재국내 시장규모및 전망 ]

반도체 전구체는 반도체의 성능과 직결되기 때문에 반도체 공정 기술의 발전과 더불어

지속적인성장이가능한사업

국내 전구체 시장을 이끌고 있는 산업으로는 반도체 분야로 메모리 반도체 선두업체인

삼성전자와 SK하이닉스가 25 nm급 미세공정을 적용한 D램에서 23 nm급 및 21 nm급

D램으로 주력제품이 전환되었고 최근 18 nm D램 본격 양산을 시작했으며 낸드플래시는

20 nm급 미세 공정에 이은 16 nm급 미세공정과 3D NAND(Vertical 낸드플래시)를

적용한제품을생산중인바 메모리반도체분야에영향력증가전망

반도체 시장의호황이 지속되고 삼성전자와 SK하이닉스의D램 시장점유율이60-70에

달하고있어국내CMP슬러리시장이동반성장중

삼성전자의비메모리반도체투자확대로CMP슬러리수요가크게늘어날것으로예상

또한 최근 용도가 확장되고 있는 세리아 슬러리와 함께 반도체 제조사들의 구리배선공정

도입으로 인하여 연마용 슬러리 시장은 폭발적으로성장할 것으로 예상되며 특히 Cu 및 Cu

barrier 슬러리의경우는매년높은성장률을기록하며성장세를유지할 것으로전망

기술개발테마 현황분석

416

(3) 무역현황

반도체 화학 소재로 품목 단위의 무역현황을 분석하는데 한계가 있어 수출품목 중

기타유무기화합물 조제점결제(주물의 주형용 또는 코어용의 것에 한한다) 따로 분류되지

아니하는 화학품과 화학공업이나 연관공업에 따른 조제품(천연물만의 혼합물을 포함한다)

포토레지스트 품목의 무역현황을 살펴보았으며 수출량에 비하여 수입량이 다소 큰 폭으로

감소하는추세

반도체 화학 소재의 수출현황은 lsquo12년 14억 4539만 달러에서 rsquo16년 14억 1282 달러로 조금감소하였으나 거의 그대로 유지하고 있으며 수입현황은 lsquo12년 32억 164만 달러에서 rsquo16년 22억

7836만달러로약 10억달러 정도 크게감소하였으나 여전히무역수지적자기조를지속

최근 5년(lsquo12-rsquo16년)간 연평균 성장률을 살펴보면 수출금액은 shy06로 조금 감소하였고 수입금액은shy11로많이감소한것으로나타남

무역특화지수는 lsquo12년부터 rsquo16년까지 shy038에서 shy023로 변화를 보이며 국내 기업의

수출량은크게변동이없는것으로나타났으나수입량이크게감소하였음

(단위 천 달러)

구분 lsquo12 lsquo13 lsquo14 lsquo15 lsquo16 CAGR

수출금액 1445390 1090568 1179027 1427510 1412820 -06

수입금액 3201644 2977806 2728985 2629419 2278363 -11

무역수지 -1756254 -1887238 -1549958 -1201909 -865543 -

무역특화지수 -038 -046 -040 -030 -023 -

무역특화지수 = (상품의 총수출액-총수입액)(총수출액+총수입액)으로 산출되며 지수가 0인 경우 비교우위는 중간정도이며

1이면완전수출특화상태를말함지수가-1이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻

자료 관세청수출입무역통계HS-Code(6자리기준)활용

[ 반도체화학 소재관련 무역현황 ]

반도체화학소재

417

다 기술환경분석

(1) 기술개발트렌드

ALD 전구체

ALD(Atomic layer deposition 원자층 증착)는 반도체 및 디스플레이 소자 제조 시 물질을

원자 단위로 미세하게 증착시킬 때 사용되는 기술로 단차피복성(step coverage)이 우수하여

복잡한 3차원 구조를 균일하게 증착할 수 있고 박막의 두께와 조성을 정밀하게 조정할 수

있으며 불순물이적고핀홀등의결함이없는양질의박막제조가가능함

기존반도체 소자 제조에는 CVD(Chemical Vapor Deposition) PVD(Physical Vapor Deposition)기술이 이용되었으나 이러한 기존의 기술은 선폭 90 nm(나노미터 1 nm=1x10-9 m) 이하의

나노급초고집적소자제조에적용하기에는한계를보유

ALD(Atomic layer deposition) 공정은 대부분 400 이하의 낮은 온도에서 이루어지고 또한뛰어난 균일도와 나노 두께의 박막 증착이 가능하여 점차 증가하고 있는 복잡한 3차원 구조의

반도체및 나노급초고집적반도체소자의수요가증가함에따라그 중요도가상승중

ALD 전구체는 금속 금속산화물 및 질화물 등의 반도체 박막재료를 형성하는 ALD 공정에

사용되는 유기금속화합물 또는 무기화합물로 기질 표면에서의 화학적 흡탈착 과정을

이용하여단원자층의두께제어가가능하도록박막을형성함

ALD는 박막 형성에 필요한 원소를 번갈아 공급하여 기판 위에 한 원자층씩 흡착되도록 하는

기술로 지난 70년대 초 핀란드에서 세계 최초로 개발되어 70년대 말에는 미국에서도 관련

연구개발이진행

ALD는 80년대 초반에 대면적 전계발광 표시 소자(ELD electroluminiscent display) 제조에적용된 적이 있으나 실리콘 반도체 소자 제조에 적용하기 위한 기술을 연구하기 시작한 것은

우리나라가최초로 90년대중반부터 ALD 장비와공정 기술의연구가활발히진행 중

ALD 원천특허는 특허기간이 만료되어 공개기술로 전환된 상태이며 이 기술을 바탕으로1990년대부터 우리나라 기업들이 반도체 소자 제조에 ALD를 활용하는 방안에 대한 연구를 시작한

뒤현재는로열티를받고기술을수출하는 ALD 관련기술의선진국으로기술을선도

반도체 소자 제조장비와 공정은 미국이나 일본 등의 선진국에 비해 관련 연구가 늦어 원천기술보유가 쉽지 않았으나 ALD 공정 및 장비는 국내에서 최초로 반도체 소자 제조공정에 적용시키기

위한연구를시작하여현재상당 수준까지개발이진행

2000년대 초 특허출원의 약 70 이상을 내국인이 차지하고 있으며 우리나라가 기술개발의종주국 위치를 유지하면서 생산성이 증가된 장비가 개발되어 나노급 반도체 소자 개발 및 양산

경쟁에서다른나라의기업들보다우위를확보

기술개발테마 현황분석

418

한국 소자 업체의 세계 시장 점유율에 비해 반도체 제조 공정에 적용되는 ALD 전구체 등의

핵심소재의국산화율은아직 미국 유럽 일본등의소재강국에비하여뒤쳐져 있으나기존

기업에서 꾸준히 관련 연구를 진행하면서 점점 성장하고 있으며 최근에는 다수의 전구체

기업들이설립되었음

ALD 전구체는 반도체 소자에 필요한 다양한 소재를 형성하기 위해 필요하므로 매우 다양한

종류의 전구체가 필요함 특히 반도체 공정 미세화 등에 따라 새로운 ALD 전구체의

필요성이대두되고있음

확산방지막 및 전극용 전구체 하드마스크용 전구체 Gap-Fill용 전구체 DPTmiddotQPT용 전구체커패시터및 게이트용 High-k 전구체 금속용전구체등

ALD 전구체에 사용되는 적합한 리간드들의 설계 및 합성 기술 이를 이용한 ALD 전구체 개발기술이필수

안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술 소자 업체의 공정 변경에 신속하게 대응할 수있는 사후 관리능력 필요

ALD 전구체는 향후 ALD 공정이 적용될 반도체의 게이트 유전막 게이트 스페이서 커패시터 금속등에적용될것으로예상

번호 기술명 기술내용

1 게이트유전막

열산화막에의한게이트산화막대체분야

30 nm 이하의 공정에는 3Å 이하의 EOT(Equivalent oxide thickness)가 요구되나 기존

열산화막공정은두께감소로인한유전막의누설전류증가로더이상적용이어려움

따라서 높은 유전도를 갖는 Al2O3와 HfO2 유전막의 정밀제어가 가능한 ALD가 기존

공정을대체하고있음

2 게이트스페이서

반도체소자가고집적화가됨에따라게이트채널길이감소

길이 감소에 따라 게이트 특성도 감속하고 있는데 이를 저온에서 이온 주입층 확산을

방지해채널길이를일정하게유지할수있는ALD공정이많이적용되서사용중

3 커패시터

미래의 반도체 시장을 주도하기 위해서는 20 nm급 이하의 초집적화된 소자

제조공정기술의확보가매우중요

20 nm 이하 공정의 전극재료 유전재료를 증착하기 위해선 ALD 공정이 적극 활용될

것으로예상

4 금속

초고밀도 미세회 기술과 새로운 재료의 사용이 요구되는 30 nm 이하의 고집적 소자는

금속전극및게이트전극등의증착기술에관한중요성이증대

따라서 단차 피복성 문제로 기존의 주를 이루고 있었던 PVD 방법이나 CVD 방법이

문제가제기되고있고 ALD로변화를추진

출처최첨단반도체에서의ALD증착기술황철주

[ ALD 전구체적용분야 ]

반도체화학소재

419

기존 단점인 생산성을 보완하고 미세화 되는 차세대 반도체 소자의 특성 손상 및 저하

문제를극복하고저온에서최고의막질을형성할수 있는 ALD장비개발진행

ALD 관련 유망기술로는 생산성을 향상시키는 플라즈마 ALD 배치타입 ALD 기술 및 균일성 및정밀도를높이는샤워헤드 저온 원자층증착기술등이 있음

번호 기술명 기술내용

1플라즈마 ALD

(plasma enhanced ALD)

두 번째원료공급 시 플라즈마를적용하여원료분해와첫번째 원료와의

반응을촉진하여전체 증착주기를단축하는플라즈마ALD(Plasma Enhanced

ALD PEALD) 방법

2

배치타입 ALD 장치

(batch-type ALD

apparatus)

배치타입(batch type)으로 한 증착장비로여러장의웨이퍼를동시에

처리하여장당평균처리 시간을단축이가능한기술

3종횡비

(high aspect ratio)

높은종횡비(Aspect Ratio)에서 100 단차피복성(Step Coverage)을

충족시키는기술

4금속장벽층

(metal barrier layer)우수한막질을지닌메탈층을활용한원자층증착기술

5샤워헤드

(shower head)

기판주위에자기장을걸어대면적균일성을증진시키는자기 ALD와 원료를

샤워헤드방식으로기판에고르게분사하는기술

6단차피복성

(step coverage)

높이차이가나는부분들은균일하게증착하는특성으로복잡한 3차원 구조도

균일하게증착이가능한기술

7두께균일성

(thickness uniformity)

복잡한형상의 3차원구조에서도뛰어난균일도를지닌나노 두께의박막

증착이가능하여나노급반도체소자제조의필수적인증착기술

8밸브제어장치

(valve control device)각 공정주기의시간을최소화하여전체공정 속도를증가시키는기술

9

자기제한증착과정

(self-limiting deposition

process)

반응물-표면의반응만일어나고 반응물-반응물간의 반응이일어나지않는

반응으로원자단위로증착이가능한기술

10저온원자층증착

(low temperature ALD)

식각공정이불필요하도록 ALD공정의선택적증착특성을이용하여유연성

폴리머인 PEN 기판상에 AZO 투명전극패턴을직접 형성하는기술

출처원자층증착장비 KC리포트나노융합산업협력기구외

[ ALD 관련 주요유망기술 ]

반도체 소자의 크기가 감소함에 따라 반도체 소자에 사용되는 박막은 원자 단위로

제어되면서 단차 피복성이 우수한 특성을 가져야 하며 또한 계면에서 확산과 산화가

일어나지않게하기위해서증착온도가낮은공정을요구

그 결과 향후 반도체에 사용되는 박막은 높은 증착률의 요구보다는 매우 정밀하고 얇은 박막이요구되기 때문에 ALD 공정을 위해서 요구되는 증착 시간은 문제가 되지 않고 따라서 반도체

시장에 ALD 공정의수요가더 높아질것으로판단

기술개발테마 현황분석

420

CMP 슬러리

CMP(Chemical Mechanical Polishing)는배선단차를낮추고평탄화하는공정

CMP 공정은 Platen위에 굴곡이 있는 Pad가 있고 그 위에 CVD 공정을 거친 Wafer를 Head라는장치에부착시켜Wafer에압력을가하면서회전시키는방식

여기에 Slurry 용액이 투하되면서 CVD 막질을 화학적(Chemical) 기계적으로(Mechanical)연마하는(Polishing) 공정

자료 메리츠종금증권리서치센터

[ CMP 공정개념도 ]

1980년대 말 미국 IBM은 기계적 제거가공과 화학적인 제거가공을 하나의 가공 방법으로

혼합한 CMP(Chemical Mechanical Polishing)라는새로운연마공정을개발

CMP는 PECVD와 RIE 공정과함께 submicron scale의칩제조에있어서반드시필요한공정 ILD(Interlayer Dielectric 층간절연막) CMP와 metal CMP는 디바이스 층의 모든 표면에서계속적으로 적용되어야 하며 3차원의형상정도를 얻기 위해서각 층의 광역적인평탄화를 형성하는

것이 CMP의주된 역할

CMP는 이러한 기계적인 작용과 화학적인 작용이 동시에 작용하여 서로 상호작용을 일으키는연마공정

CMP 공정에서 웨이퍼는 패드와 슬러리에 의해서 연마되어지며 패드가 부착된 연마 table은단순한회전운동을하고 head부는 회전운동과요동운동을동시에행하며일정한압력으로가압

헤드부의 자체하중과 인가되는 가압력에 의해 웨이퍼 표면과 패드는 접촉하게 되고 이 접촉면사이의 미세한 틈(패드의 기공부분) 사이로 가공액인 슬러리가 유동을 하여 슬러리 내부에 있는

연마입자와 패드의 표면돌기들에 의해 기계적인 제거작용이 이루어진 후 슬러리 내의 화학성분에

의해서는화학적인제거를수행

CMP 공정에서 패드와 웨이퍼간의 가압력에 의해 디바이스 돌출부의 상부에서부터 접촉이이루어지고 이 부분에 압력이 집중되어 상대적으로 높은 표면제거 속도를 가지게 되며 가공이

진행되어갈수록이러한요출부는줄어들어전 면적에걸쳐 균일하게제거

기존의 기계적인 연마방식은 가공 변질층이 형성이 되는데 이러한 변질층은 반도체칩 상의 결점이되며 화학적인 연마는 변질층이 생성되지는 않지만 평탄화된 형상 즉 형상정밀도를 얻을 수가

없으며단순히평활한면을 형성

반도체화학소재

421

출처 메리츠종금증권리서치센터

[ CMP 공정- 평탄화 + 단차 조절 ]

CMP 슬러리는 화학적기계적연마(CMP) 슬러리는 반도체 소자를 제조할 경우 웨이퍼 상에

형성된다양한배선의단차를낮추고평탄화하는공정에사용되는분말을의미

화학적기계적연마(CMP) 슬러리는 굴곡이 있는 웨이퍼 면의 평면성을 향상시키고 배선 및 박막의표면을균일하게하며돌출부를선택적으로제거하는연마슬러리로사용

현재가장많이사용되고있는것은 CeO2인 세리아슬러리로서전체시장에서가장큰 비중을차지

절연층 CMP 슬러리는 반도체 공정 중 ILD(Interlayer Dielectric) 공정과 STI(Shallow

Trench Isolation)공정에사용

과거에는 소자분리를 위하여 LOCOS 공정을 이용하였으나 소자의 고집적화가 보편화되기시작하면서 STI공정이적용

출처 Asahi Glass

[ CMP 공정- 평탄화 + 단차조절 ]

STI 공정에서 CMP에 의한 평탄화를 달성하기 위해서는 상부막으로 사용되는 질화막에 대한

선택비의엄밀한관리가요구

기종의 평탄화용 슬러리로 사용되었던 실리카 슬러리는 질화막에 대한 연마 선택비가 매우 낮으며패턴 농도에따라서사전에 etch back 공정을도입해야하는단점 발생

위와같은추가공정에의해서 선택비가 감소하며모서리 부분에서의 rasing 현상에의한 문턱전압의증가를가져오는결과초래하여 이와 같은단점을극복하기위하여세리아를슬러리로적용

기술개발테마 현황분석

422

Ceria Slurry는 고유의 화학적 특성으로 인하여 좋은 연마능과 질화막에 대한 높은 선택비를

나타내고있는상황

기존 STI 공정에는수백나노의 Silica를 KOH용액에 분산시킨 용액으로 절연막인 SiO2와 화학반응을통해반도체막질을박리하는 Oxide CMP Slurry를 사용

하지만최근에는 STI 전용 CMP Slurry인 Ceria Slurry가 Oxide CMP Slurry를 대체 Ceria Slurry는 CeO2를 계면활성제인 첨가제와 섞어 사용 Ceria Slurry는 Nitride와 Oxide간선택비가매우높아 원하는단차에서 CMP 공정을멈출 수 있는장점을보유

금속 CMP 슬러리는주로배선용인텅스텐 알루미늄 또는구리의인터커넥션재료의연마를

위하여 사용하며 그밖에는 컨택용 금속과 비아 플러그 형성 시 또는 이중의 상감공정

(damascene)을 위하여사용

텅스텐의 화학적기계적 연마 시에는 산화제가 포함된 슬러리를 사용하며 실리카 알루미나가포함된슬러리는과산화수소 질산철등과 같은 강산화제를혼합하여사용

텅스텐 박막의 화학적기계적 연마과정은 산화제에 의한 텅스텐 박막의 산화로 형성된 산화텅스텐을기계적인 연마를 수행함으로써 진행 이는 산화텅스텐이 텅스텐 박막보다 기계적인 강도가 현저하기

낮기때문에가능

출처 한양대학교국가지정연구실

[ Ceria CMP Slurry Process ]

강산화제가 포함된 슬러리의 경우는 강력한 산화반응에 의한 연마 선택비가 매우 크게

나타나므로 표면의 거칠기가 증가하는 단점이 존재하며 이러한 단점을 보완하기 위해서는

슬러리의농도에대한세밀한관리가필요

Cu의 화학적기계적 연마공정은 이중 상감공정을 통해 진보 되었으나 이 공정을 거치면서 Cu박막의 표면에 많은 결함들의 발생을 수반하게 되어 이에 대한 해결책 제시가 가장 큰 기술적

이슈로등장

반도체화학소재

423

포토레지스트

포토레지스트(Photoresist)란 노광에 의한 광화학적 반응을 이용하여 포토마스크의

미세패턴을반도체웨이퍼상에형상화할수 있는감광성화학약품의지칭을의미

포토레지스트는 빛에 반응하여 특성을 변화시키는 유기물로서 반도체 공정을 위해 소자패턴을구현하기위하여웨이퍼상에 도포되는감광성물질을의미

노광 시 사용되는 광원과 패턴구조를 형성하는 방법에 따라서 다양한 포토레지스트가 존재하며 노광후현상액에의해불필요한부분이제거되는특성을보유

포토레지스트는 반도체를 제조하기 위해 반드시 거쳐야 하는 리소그래피 공정에 사용되는

감광성유기물을의미

Lithography(리소그래피)란 litho(돌)과 graph(그림 글자)를 뜻하는 말의 합성어로 석판화를 그리는것으로 어원을 찾을 수 있으며 오늘날의 오프셋인쇄의 근본이 된 기술로서 1798년 독일의

A제네펠더가발명

출처 포토레지스트기술동향한국과학기술정보연구원

[ 포지티브와네가티브포토레지스트 ]

현재 반도체 생산에 사용되는 포토리소그래피 기술은 미세회로를 구현하고자 하는 기판 위에

포토레지스트가코팅된상태에서마스크를통해노광하는방식으로진행

1813년 N Niepce (France)가 감광성을 갖는 천연 Asphalt를 최초로 발견하였음 이후 1959년Minsket al 이 위 개념의 합성 감광성 재료로 폴리비닐계 물질을 논문에 발표하였으며 Eastman

Kodak사가 (KPR kodak photo resist) 감광성 수지의 개발 상품명을 포토레지스트로 명명하여

이후포토레지스트라는용어가사용

포토레지스트는 빛에 의해 경화되며 노광 후 현상액에 의해 노출된 부분이 제거되는 포지티브포토레지스트와반대로노출되지않은부분이제거되는네거티브포토레지스트로분류

기술개발테마 현황분석

424

포토레지스트 재료는 광 및 전자선으로 반응하는 고분자 화합물로 KrF 포토 리소그래피용

ArF 포토리소그래피용 F2 포토리소그래피용 EB-EUV 리소그래피용레지스트가존재

KrF 레지스트는 제막 및 현상을 수계에서 하는 포지티브형 레지스트가 합성되어 높은 에칭 저항성고해상도를보유

KrF 레지스트는 스핀 코팅 후의 고분자 박막의 건조 가열 시에 탈탄산반응이 일어나 수불용의레지스트막이 생성됨 노광 후의 가열로 보호기의 탈리가 일어나므로 알칼리 현상으로 포지티브형

패턴이됨

ArF 리소그래피용 레지스트 재료는 방향환을 함유하지 않는 것이 기본 구조로 노보르넨무수말레인산공중합체 노보르넨말레인산에스테르 공중합체 지환 구조를 측쇄로 하는 메타크릴레이트 고분자를

중심으로하는레지스트재료가포지티브및네가티브형으로연구중

EB-EUV 리소그래피용 레지스트는 화학 증폭형 및 비화학 증폭형의 EB 레지스트가 연구 진행중으로고감도 고플라스마에칭내성을보유

포토레지스트는 반도체 소자의 미세화에 의해 사용되는 광원의 파장이 점차로 단파장으로

변화

포토레지스트는 436 nm의 g-line에서 365 nm의 i-line을 거쳐서 최근에는 248 nm 의 KrF엑시머레이저와 193 nm의 ArF 엑시머레이저로광원이진화

나노크기의 반도체 소자의 미세화가 더욱 진전됨에 따라서 포토레지스트는 자외선을 이용한EUV까지광원의단파장화가진행

광원에 따라 포토레지스트의 종류가 결정되며 점차로 투과도가 좋으며 식각 시 저항성 감도 및해상도가좋은포토레지스트에대한요구가증대

KrF 포토레지스트는현재사용되고있는포토레지스트중가장큰 비중을차지

이전에 사용하던 g-line 또는 i-line 용 포토레지스트에 비해서 변화된 광강도의 저하에 따른 손실을보완하기위하여감도가높은 화학증폭형레지스트를도입

KrF 용 레지스트는 광산발생제(PAG Photoacid Generator)인 감광제를 포함하고 있기

때문에 빛의 흡수 시 산을 발생시키고 발생된 산이 촉매작용을 통하여 유기수지 표면에

수산기를발생시켜알칼리현상액에녹도록설계

하나의 산이 촉매작용을 통하여 다량의 수산기 생성반응을 유도하므로 KrF 용 레지스트는 고감도및고대조비를갖는공정이가능하게되어미세패턴화를지원가능

ArF 포토레지스트 공정은 패턴 미세화에 따라서 점차로 KrF 포토레지스트보다 비중이 커지고

있으며 특히 Immersion 포토레지스트는그중요도가더욱증대

반도체화학소재

425

ArF 포토레지스트는 특히 제조공정중의 불순물 관리가 가장 중요한 부분이며 모든

제조공정은 클린룸에서 진행하며 반드시 수십 nm 수준의 필터를 이용하여 여과과정을

거쳐서생산

미세 패턴화를 성공적으로 구현하기 위해서는 LWR(Line Width Roughness)를 억제해야 하며 그편차는 10 이내로조절

식각 시 공정마진을 확보하기 위해서 식각내성을 증가시킬 수 있는 조성의 변조를 동반하고 있으며패턴유지를 위해 도포두께가 점차로 감소되며 보다 넓은 식각공정도를 확보하기 위해서 하드

마스크공정이도입

EUV용 포토레지스트는 삼성전자와 SK하이닉스의 주문에 의해 네덜란드의 ASML 사가 가장

먼저상용화장비를도입하므로조만간현실화될가능성이매우높은상황

EUV 포토레지스트를사용한노광공정은 20 nm급공정을위한가장 적격한노광 공정으로판단 현재 1 nm 급 수준의광원으로는 EUV X-ray EB(Electron Beam) 등이 연구 진행중

출처 인사이트세미콘

[ EUV 포토공정개념도 ]

기술개발테마 현황분석

426

(2) 기술환경분석

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체

장비재료산업의육성정책을적극추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등

세부사업 추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체

상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의 전략적 추진으로 시스템 반도체분야 글로벌 역량을

강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에

역점을두어진행

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화

개발사업rdquo ldquo성능평가 협력사업rdquo ldquo수급기업 투자펀드사업rdquo등의 상생협력 프로그램을 통해

육성

산업통상자원부는 2017년 반도체 산업 정책 방향에서 파워반도체와 시스템 반도체 설계

소재 및 공정 인력양성 등 4대 분야에 올해 총 438억7000만원을 투자한다고 발표 지난해

예산 416억원보다 55늘었고 235억원은신규로기획

파워반도체는 신소재를 이용해 저전력을 만드는 것으로 사물인터넷(IoT) 가전 전기자동차신재생에너지 등 저전력middot고효율 반도체에 사용되며 이에 대한 수요 증가에 대응하기 위해

원천기술개발하고상용화하는데 48억8000만원이투입

4차 산업혁명에 따른 IoT 인공지능 등 차세대 반도체 수요가 증가에 맞춰 유망 시스템반도체 등설계기술을개발하기위해서는 17년신규로 98억원편성

기업의 원천기술 확보와 대학의 연구역량 강화를 위해 정부와 기업 공동투자로 미래 반도체소재middot공정 원천기술을개발하는데에는 220억원지원

정부는 반도체 협회 내 시스템반도체 지원센터를 설립하고 스타트업부터 해외진출까지 맞춤형 지원시행

최근 산업통산자원부는 ldquo새 정부의 산업정책 방향rdquo 보고에서 5대 신산업 선도 프로젝트를

우선착수할것으로발표 (lsquo17년 12월)

반도체화학소재

427

분야 주요내용

미래모빌리티사회 ∙ rsquo20년고속도로자율주행∙ rsquo22년전기차보급 35만대전기middot자율주행차

초연결사회 ∙ 빅데이터 인공지능연계 IoT 가전 기술개발∙ 가전 건설 통신 자동차 의료 등 융합플랫폼구축IoT 가전

에너지전환 ∙ 분산형발전확대를계기로에너지신산업창출∙ 첨단전력인프라구축 분산전원연관산업육성 등에너지신산업

수명연장과고령화 ∙ 빅데이터+AI 기반신약및의료기기middot서비스개발∙ AI 기반스마트헬스케어핵심요소기술개발바이오middot헬스

4차산업혁명두뇌와눈 ∙ 후발국격차 5년이상 확보 (글로벌 No1)∙ 대규모적기투자및차세대기술확보병행추진 (차세대메모리middot파워반도체 플렉서블디스플레이등)반도체middot디스플레이

주력산업과 신산업 대기업과 중견middot중소기업 수도권과 비수도권이 균형 있게 발전하는산업middot기업middot지역혁신 등 3대분야 혁신 계획

후발국 격차 5년 이상 확보(글로벌 No1)를 위해 대규모 적기투자 및 차세대 기술확보 병행 추진(차세대메모리middot파워반도체 플렉서블디스플레이등)

반도체middot디스플레이부분에서는반도체장비middot소재패키지개발추진반도체middot디스플레이대기업-소재middot장비middot부품중견기업공동 RampD추진

반도체 부분의 경우 대기업 생산라인을 활용 중소기업 성능평가검증 지원 대-중소기업 소재middot장비공동개발등 지원 중소기업전용반도체성장펀드(2000억원) 운용예정

중middot장기 인력수급 전망을 통해 5대 선도 프로젝트 중심으로 신산업 분야 석middot박사급 혁신인재 육성추진 (6000명 simrsquo22년)

지능형반도체미래형자동차웨어러블스마트디바이스첨단센서임베디드 SW등

rsquo18년 1분기까지업종별middot기능별로세부이행방안을마련하여실질적성과 창출에매진 예정 lsquo중견기업 비전 2280rsquo lsquo투자유치 지원제도 개선방안rsquo과 함께 자동차 IoT 가전 등 분야별 혁신성장이행방안수립추진

조선가전바이오middot헬스로봇반도체middot디스플레이철강화학섬유패션자동차

선제적첨단기술투자를통한 초격차확보 추진예정

기술개발테마 현황분석

428

3 기업 분석

가 주요기업비교

ALD 전구체

반도체 박막재료 분야는 미세화의 성공 여부를 결정짓는 선도기술이므로 진입 장벽이 높아

적용 초기에 진입하는 것이 유리한데 그런 측면에서 국내 메모리 반도체 시장은 신규

개발하는소재들의진입에유리한환경

국외전구체 시장은주로 다국적 화학 소재기업이 대부분을차지하고있으며 이들은전구체

단일 품목뿐만 아니라 반도체 및 디스플레이 공정에 필요한 전반적인 화학 소재를 생산하여

소자업체에공급

국외의 경우 미국의 Air Product사 ATMI사 및 ADEKA 프랑스의 Air Liquid사 등에서

전극재료 고-저 유전물 및 SOD 관련된 CVDALD 전구체 기술을 DuPont 사에서는

저유전물관련전구체기술을강점으로확보

Air Liquide는 산업용가스 및 전자재료 글로벌기업으로 하이-K(고 유전상수 유전체)

기판공정(FEOL) 및 배선공정(BEOL)용 금속 BEOL 용 유전체 등에 사용되는 70여종의 전구체

포트폴리오를구성중

Adeka의 반도체용 화학물질들로는 식각용 가스 ALDCVD 전구체 등이 있고 고유전율페로일렉트릭 전극 배선 저유전율물질등 거의 모든부분의 ALDCVD 전구체물질들을보유

ATMI는 박막 재료 및 그와 관련된 CVD 공정 처리를 위한 진보된 시스템과 가스 검출을모니터링하기 위한 생명 안전 시스템을 제공하는 회사로 1986년 설립 당시는 CVD 공정용 반도체

재료에 중점을 두고 있으나 현재 ATMI는 미국 유럽 아시아에 걸쳐 반도체 및 평판 재료 공급

업체

Dow Corning은 실리콘을 이용한 사업 확대를 목표로 1943년 다우 케미컬과 코닝글래스웍스 의50대 50 합작으로 설립 미국 미시간주 미들랜드에 본사를 두고 있으며 전 세계에 41개의 주요

생산 기지 및 물류시설이 있는 다국적 기업으로 현재 실리콘 산업의 선두 업체로 실리콘 소재 제품

공급 능력을 보유하고 있으며 실리콘 화학을 이용해 접근하기 용이한 저유전율용 CVD 전구체에

중점을두어관한 연구 제조 및 판매 중

이외에 영국의 Epi Chem사는 여러 분야에서 경쟁력 있는 기술을 보유하고 있으며

Sigma-Aldrich 악조노벨등이전구체시장의성장과함께시장에진입각축

일본의 경우는 고순도 화학이 고유전막 재료 CVD 전구체 관련 기술을 보유하고 있으며

Sumito Chemical 및 TOSOH 등에서도 CVD 전구체를생산

반도체화학소재

429

세계 반도체 전구체 시장은 일본 미국 등의 소수 기업이 주도권을 차지하고 있으나 최근

국내업체의시장진입도활발

국내 증착소재업체에서 우수한 특성을 지닌 전구체의 개발이 활발히 이루어지고 있고 또한

개발된 소재의 특성 파악을 위해 여러 가지 평가 기술과 실제 증착효율을 극대화 시킬 수

있는공정개발도원활히진행중

국내의 대표적 CVD 및 ALD 전구체 기술 보유 기업은 디엔에프와 유피케미칼로 High-k amp

Low-k와 배선을 위한 Metal 전구체 및 SOD(Spin on Dielectric) 분야에서 국외에 비해

기술 경쟁력을 보유하고 있으며 한솔케미칼 원익머티리얼즈 등에서 부분적 개발이

진행되고 있음 교육기관으로서는 한양대학교 인하대학교 등에서 부분적으로 진행되며

화학연구소또한소규모연구소를운영

특히 디엔에프는 2003년부터 국내middot외 반도체 제조 업체 및 장비 업체와 공동개발을 시작하였고이를 바탕으로 2005년 Al 배선재료를 시작으로 Hardmask용 ACL 재료 Gap fill용 SOD 재료

등의 순서로 제품을 다각화 2012년 납품 시작한 DPT 재료는 현재까지 높은 시장점유율을 유지

중이고 2013년 하반기부터 본격적으로 공급 시작한 High-k 전구체는 DRAM 제조 공정의 핵심인

Capacitor용 재료로 DRAM 미세화적용 중

2015년 SK그룹으로 편입된 반도체 소재 기업인 SK머티리얼즈가 일본의 트리케미칼과 합작법인을만들고 프리커서 분야로 사업을 확장 중인 가운데 일본 트리케미칼사는 반도체 태양전지 광섬유

등에 사용되는 고순도 화학물질을 개발 및 제조 판매하는 업체이며 반도체 제조에 가장 많이

쓰이는지르코늄계프리커서를세계최초로양산하는등 높은 기술력을보유

그러나아직까지반도체제조공정에서 핵심요소기술력을좌우하는소재의국산화율은아직도

미국과일본에비해미흡한상황

중소기업입장에서의증착소재시장 진입 장벽을낮추기위해대량생산시스템의개발과개발된

생산 시스템에서 생산되는 제품을 실시간으로 진단하기 위한 측정기술이 반드시 필요하지만

그 수준이 낮고 지원 전문연구자가 부족하기 때문에 생산수율을 향상시키고 일정한 품질의

전구체를생산하기위한기술개발은아직까지미흡

국내 전구체 업체들의 글로벌 시장 진입을 위해 증착소재의 합성에 대한 기술노하우 축적이

필요하고 생산된 화학 증착소재의 품질관리를 위하여 샘플링을 하여 연구소 내에서

전구체의품질관리시스템을구축하여측정결과를분석및 DB화요구되는실정

기술개발테마 현황분석

430

구분 경쟁환경

소재 High-K DPTQPT HCDSSOH (Spin-on

Hardmask)

SOC (Spin-on

Carbon)

SOD (Spin-on

Dielectric)

소재

설명

두꺼운

Capacitor에서높은

Capacitance 실현을

위한고유전율물질

신공정(저온공정

등)에적합한

고반응성및

고안정성의소재

SiN 증착(LPCVD)

SiO2 증착(CVD

ALD)에주로

쓰이는공정소재

포토레지스트

하부에적용 후속

에칭공정에대한

보호막역할수행

포토레지스트

하부에적용 후속

에칭공정에대한

보호막역할수행

트랜지스터

캐패시터 셀 간

절연막으로

사용되는소재

해외

기업Adeka Air Liquide

Air Liquide Air

Product

Air Liquide Dow

Corning Evonik

Nova-Kem

JSRAZEM Nissan

Chem Shin-EtsuAZEM

국내

기업

디엔에프

유피케미칼

솔브레인

한솔케미칼

디엔에프

유피케미칼

한솔케미칼

디엔에프

덕산테코피아

한솔케미칼

삼성SDI

동진쎄미켐

디엔에프

영창케미칼

동진쎄미켐

디엔에프

솔브레인

[ 주요 전구체분류별기업 ]

CMP 슬러리

텅스텐 CMP 슬러리는미국의 Cabot Microelectronics가 시장점유율 1위로기술적인특허를

대부분 취득해 국내기업의 시장진입이 쉽지 않은 상태이며 대부분의 금속 CMP 슬러리는

미국 Cabot Microelectronics와 일본 히타치가 시장을 선점하고 있어 국산화가 어려운

상황

국내 슬러리 제조 업체로는케이씨텍 솔브레인 동진쎄미켐 삼성 SDI LTCAM 등이 있으며

최근 케이씨텍에서는 세리아 슬러리개발에 성공해 삼성전자에 납품하고 있고

LTCAM에서는 Cu bulk 슬러리를개발하여 SK 하이닉스에납품중

국내 슬러리 제조업체는 대부분 중소 중견 기업으로 삼성전자와 SK 하이닉스와의 기술적

연계를맺고제품을개발하는경우가대부분

해외 기술 선도 기업과의 특허 분쟁이 일어나고 있으며 향후 기술 개발에 있어 특허 전쟁이

일어날가능성이높음

반도체화학소재

431

구분 경쟁환경

제품분류연마입자 연마막질

세리아 실리카 옥사이드 텅스텐 구리

주요품목및

기술

고상법세리아

액상법세리아

초임계법세리아

흄드(Fumed)

실리카

콜로이달(Colloid

al) 실리카

SiO2 박막용

TEOS 박막용

SiN4 박막용 STI

공정용

ILD 공정용

W박막용고

선택비슬러리

W 박막용저

선택비슬러리

Via 공정용

BC DC 막질용

Cu bulk 슬러리

Cu barrier

슬러리

CU damascene

공정용

해외기업

3M 케봇

마이크로일렉트

로닉스 히타치

Versum

materials

3M 케봇

마이크로일렉트

로닉스 BASF

3M 히타치

Versum

materials

케봇

마이크로일렉트

로닉스

BASF 케봇

마이크로일렉트

로닉스

국내기업

케이씨텍

솔브레인

동진쎄미켐

삼성 SDI

에이스나노켐

동우화인켐

케이씨텍

솔브레인

동진쎄미켐

삼성 SDI

동우화인켐LTCAM

[ 제품분류별기업 ]

기술개발테마 현황분석

432

포토레지스트

포토레지스트 시장의 주요 공급자는 일본의 Sumitomo Chemical TOK Shin-Etsu JSR

FFEM 및 미국의 Dow Chemical로 구성

TOK공업은 반도체middotLCD 핵심소재인 포토레지스트와 미세가공 분야 선두권 업체로 반도체 최첨단공정인 불화아르곤(ArF) 노광(리소그래피)용 포토레지스트는 세계 1위 유지 최신 반도체 공정인

ArF 엑침용 노광기의 포토레지스트를 상용화했고 곧 상용화될 차세대 자외선(EUV) 노광 공정용

포토레지스트도개발완료 단계

JSR은 광 파장 248nm(KrF) 193nm(ArF) Immersion 노광용의 고해상도 Photoresist 고감도부터초고해상도까지 폭 넓은 용도의 g선 i선 Photoresist등 다양한 요구에 대응할 수 있는 제품 라인업

구축 2015년 벨기에 반도체 연구기관 IMEC와 EUV 노광 공정용 PR 양산을 위해 합작사 `EUV

RMQC(Resist ManufacturingampQualification Center NV)`를 설립

국내 공급자는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이

여의치못했으나 2012년이후점차로시장에진입하기시작

동진쎄미켐은 국내 유일의 반도체 포토 공정용 PR(Photo Resist) 소재 업체로 KrF PR이 주력상품인 가운데 차세대 Bottom up 방식 포토 공정인 DSA 포토레지스트도 개발 진행 중

DSA(Directed Self Assembly)는 고분자 공중합체로 특성이 다른 고분자 간에 자발적으로 패터닝이

되는구조

금호석유화학 나노미터(nm) 단위의 반도체 미세회로 제작에 필수적인 고성능 193nm 파장용포토레지스트(ArF Photoresist) 기술과 세계 6위의 생산능력을 확보하고 있음 2015년에는

비메모리 임플란트 포토레지스트 기술 개발 및 상업화에 성공했고 현재 고집적 평면 반도체의

한계를 극복할 수 있는 3D 낸드 메모리용 포토레지스트 제품을 중점적으로 연구 중 이를 통해

삼성전자와 SK하이닉스등고객과의협력관계를확대예정

구분 기업환경

제품 KrF 포토레지스트 ArF 포토레지스트

(immersion 포함)EUV 포토레지스트

주요품목 및

기술

PFOSPFAS 미사용

high aspect ration 구현

열적안정성구비

GKR

TDUR

high throughput

고해상도

넓은공정윈도우

GAR FAiRS

TARF

고정밀해상동

넓은공정윈도우

FEP FEN

해외기업

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

Fuji Film

TOK

JSR

Sumitomo

DOW corning

Shinetsu

AZEM

국내기업

동진쎄미켐

금호석유화학

이엔에프테크놀로지

동진쎄미켐

금호석유화학-

[ 제품분류별기업 ]

반도체화학소재

433

국내중소기업사례

화백엔지니어링은 DES 반도체 표면처리 사업을 필두로한 반도체 제작에 필요한 화학 약품 및소재 제작 기업

코미코는 반도체 공정에 사용되는 화학 세정분야 전문 기업으로서 CVD Sputter 등 반도체 전공정에 대하여 분야를 확대하고 있으며 LCD를 비롯한 PDP 유기 EL 등 디스플레이 사업으로 진출

중

덕산테코피아는 반도체 및 디스플레이 핵심소재로 사용되는 박막증착 유기금속화합물을 합성 정제생산하여 미세공정을요구하는다양한제품에사용되는초고순도 chemical 생산

에이스나노켐은대학민국유일반도체용콜로이달실리카상용화에성공한나노소재 전문 회사 유피케미칼은 21세기형 반도체에 사용할 수 있는 배선재료 유전체재료 확산방지막 및 접착막증착용 Precursor 등의국산화개발성공한반도체화학 재료기업

디엔에프는반도체 디스플레이용전자화학소재개발에 참여하고있으며 기능성 코팅제 균일 나노입자 기타나노화학소재기업으로성장기반마련

국내업체 자산총계 매출액매출액

증가율영업이익율

당기

순이익율

RampD

집중도

(주)화백엔지니어링 11780 5522 29 -81 -13 83

(주)코미코 81157 44079 140 164 24 74

(주)덕산테코피아 57490 19190 63 123 12 45

(주)에이스나노켐 15352 9538 297 107 15 -

(주)유피케미칼 65670 61498 23 253 13 53

(주)디엔에프 93855 58221 -186 208 18 88

[ 주요 중소기업비교 ]

(단위 백만 원)

기술개발테마 현황분석

434

나 주요업체별기술개발동향

(1) 해외업체동향

ALD 전구체

ALD(Atomic layer deposition)전구체는 주로 Air Liquide Dow Corning Evonik

Nova-Kem 등 유럽 및 미국 기업이 기존 화학물질에 대한 기술을 기반으로 특수화학물질

분야로진출함에따라시장을선도

Air Product사와 Air Liquid사 등에서반도체 재료 관련된 CVDALD 전구체 합성 기술을 DuPont사에서는 저유전물 관련 CVD 전구체 합성 기술을 강점으로 확보하고 있으며 Sigma Aldrich

(SAFC) 악조노벨 고순도화학 트리케미칼재팬 어드밴스드케미칼사등이전구체시장을형성

Air Liquide는 ALD 전구체를 생산하는 주요기업으로 하이-K(고 유전상수 유전체) 기판공정(FEOL)및 배선공정(BEOL)용 금속 BEOL 용 유전체 등에 사용되는 70여종의 전구체 기술 포트폴리오를

보유

Air Liquide는 현재 ALD 관련 30개에 달하는 신기술 품목을 글로벌 반도체기업과 협력을 통해시험테스트를진행중

[ ALD 전구체(DPT) 재료를이용한반도체하이케이캐패시턴유전막재료 ]

ALD 전구체 시장은 소자의 미세화가 진전되면서 기술적 중요도가 지속적으로 확대되고

있으며전구체는반도체제조에서매우중요한요소

반도체 공정용 전구체(Precursor)는 1) 원하는 물성의 박막 형성 2) 높은 증착 속도 3) 우수한경제성(높은 공정 수율) 4) 낮은 기화온도에서의 높은 증기압 5) 기화온도에서의 열적 안정성 6)

작은 화학적 반응성 7) 저독성 8) 화학적 고순도 9)경제적이고 용이한 합성방법(높은 합성 수율)

10) 증착 온도에서의완전한열분해등 다양한조건을요구

공급 업체의 핵심 경쟁력은 박막의 물성이 해당 공정에 적합하도록 메카니즘을 화학적으로시뮬레이션하여실제공정장비에서적용이원활하도록설계하가필요

반도체화학소재

435

또 소재의 안정적 공급을 위한 높은 수준의 합성 및 정제 기술뿐 아니라 소자 업체의 공정 변경에신속하게대응할수 있는사후 관리 능력까지필요

따라서 신규 Player의 진입이 매우 까다로우며 반면 납품이 개시될 경우 장기적으로 안정된 매출흐름을기대할수 있는 산업적특성 보유

ALD 공정은 주로 전구체를 사용하는데 참고로 전구체는 Si나 메탈 원소에 각종 리간드

(Ligand)를 부착하여 CVD공정에서증착 Gas로 활용하는물질를의미

즉전구체에있는 각종 리간드는 최종적으로는 떨어져나가고 Si나 메탈만남게 되어 원하는 물질로막질을증착

해당 전구체로는 HCDS (Hexa-Chloro-Di-Silane) DIPAS (Di-Isoprophyl-Amino- Silane) 등이있으며결과적으로합성되는 Layer는 Si기반전구체지칭

HCDS는 SiN 증착(LPCVD) SiO2 증착(CVD ALD)에 주로 쓰이는 전구체로 공급기업은 AirLiquide Dow Corning Evonik Nova-Kem 디엔에프 덕산테코피아 한솔케미칼등이존재

DIPAS는 EUV 노광 장비의 지연으로 DoubleQuadruple Patterning 필요에 사용되는 전구체로공급기업은 Air Liquide Air Product Evonik Nova-Kem 디엔에프 유피케미칼 한솔케미칼등이

존재

출처 반도체산업 NH투자증권

[전구체(희생막용) HCDS] [전구체(DPT용) DIPAS]

CMP 슬러리

CMP패드와 더불어 CMP공정의 핵심제품으로서 히타치 캐보트 쓰리엠 다우케미칼 등의

주요 해외 제조업체에서 STI CMP슬러리 텅스텐 CMP슬러리 구리 CMP 슬러리 등을 생산

중

2012년 15개 정도의 슬러리 공급업체가 전체 시장 중 약 9천만 달러를 차지하고 있으며 패드분야는 16개이상의공급업체가약 6천만달러의시장을확보하고있는것으로조사

그 밖의 부재로서는 패드 컨디셔너가 약 2천 5백만 달러를 PCMP 클리너는 7천 5백만 달러를기록하는 등 대략 화학적기계적연마(CMP) 슬러리 분야의 총 소요품 시장은 약 20억 4천만 달러에

이르는것으로조사

반도체 집적도가 높아지면서 반도체 웨이퍼 회로의 불필요한 박막연마 공정에서 높은 정밀도가요구되는소비추세변화

기술개발테마 현황분석

436

차세대 웨이퍼 연마기술인 화학적ㆍ기계적 연마 공정이 최근 메모리 양산라인에까지 확대

도입되고 있는 가운데 이와 관련한 각종 CMP 소모품에 대한 국내외 업체들의 시장 공략이

본격화진행

출처 Chemical Mechanical Planarization FM Doyle DA Dornfeld JB Talbot

[ CMP Slurry Application ]

최근 주목받고 있는 CeO2 입자를 통한 Shallow Tranch용 STI Ceria Slurry 주요

생산기업으로는 Hitachi Showadenki Nitta Mitsui 사가존재

주로일본기업에의해 시장이선도

Al2O3 Mn2O3 SiO2 입자를 통한 W Al Cu 제거용 금속 슬러리 주요 공급업체로는

DOW chemical Hitachi Rodel EKC Sumitomo 사가존재

금속 CMP 슬러리는주로텅스텐 구리 등과 같은배선용금속층에적용 이중 상감공정에서의 불량발생은 주로 금속 찌꺼기의 잔류 스크래치의 발생 핀-홀의 발생마이크로크랙의발생등으로분류되며이를해결하기위한슬러리의개발이요구

SiO2 ZrO2 Al2O3 Mn2O3 입자를 통한 산화막 제거용 절연층 슬러리 주요 생산업체로는

Cabot Fujimi JSR Sumitomo EKC 사가존재

고집적 반도체 소자를 구현하기 위해서 미세 패턴화가 진행되며 이에 따른 노광조건이 더욱까다로워 지고 있어 표면의 굴곡으로 인한 focus fail을 극복하기 위해서는 화학적기계적

연마공정이필수적

절연막으로 사용되는 ILD의 경우는 지나치게 두꺼워질 경우 소자의 신뢰성에 문제를 야기 시킴에따라서이를해소하기위한절연층 CMP 슬러리가요청되는추세

집적도의 증가로 소자간의 간격이 더욱 좁아지고 있기 때문에 소자간의 분리가 매우 중요한 기술적난제로 등장하고 이러한 문제를 해결하기 위해 도입된 STI 공정은 상부에 잉여로 증착된 절연막을

반드시제거

반도체화학소재

437

최근 용도가 확장되고 있는 Ceria 슬러리와 함께 반도체 제조사들의 구리배선공정 도입으로

인하여 연마용 슬러리 시장은 폭발적으로 성장할 것으로 예상되며 특히 Cu 및 Cu barrier

슬러리의경우는매년높은수요가유지될것으로전망

슬러리 분야는 주로 Cu와 Cu barrier가 전체 시장의 절반 정도를 차지하고 있으며 텅스텐이 20내외를 STI와 절연막에대한슬러리가나머지를차지하고있는구도

STI 연마용 슬러리와 Cu 용 슬러리는 지속적으로 그 시장이 성장하는 반면에 텅스텐용과

ILD용은시장의확장세의변화가정체

실리카 슬러리 분야는 고급 제품을 중심으로 미약하나마 시장이 조금씩 재생되고 있지만

여전히슬러리분야는세리아를기본으로하여다양한응용들이도입중

슬러리시장에새로운 공급자가등장하거나기존의공급자들이퇴출되는현상은거의 발생하지 않은상황

포토레지스트

포토레지스트주요해외제조업체로는 JSR TOK 다우케미칼 신에츠등이있으며 현재가장

미세한 광원 파장용 제품인 193 nm용 ArF 포토레지스트 및 이머전 ArF 포토레지스트 등의

제품을생산중임

포토레지스트산업은반도체소자의기술개발조건에매우 민감하게적용 반도체 소자는 집적도 및 성능 개선을 위해서 끊임없이 패턴의 미세화를 추구하며 관련 공정이가능한광원의개발과함께 포토레지스트도개발중

상기한이유로포토레지스트 시장의주 공급업체는반도체 산업의초기부터 시장에진입한업체들을중심으로시장을선도

Fuji Film TOK JSR Sumitomo DOW corning Shinetsu AZEM 등의 주요업체가

포토레지스트관련소재 제품서비스를공급중

248 nm 노광용 PFOSPFAS 미사용 high aspect ration 구현 열적 안정성 구비 GKRTDUR이가능한 CDNSTB기간망 KrF 포토레지스트제품생산중

193 nm 노광용 high throughput 고해상도 넓은 공정 윈도우 GAR FAiRS TARF이가능한 ArF 포토레지스트 (immersion 포함) 제품생산중

1 nm 이하급 광원용 고정밀 해상동 널은 공정 윈도우 FEP FEN이 가능한 EUV포토레지스트제품생산중

기술개발테마 현황분석

438

포토레지스트시장은반도체패턴미세화공정기술의진보와함께발전하고있지만현시점에

최대수익을얻는반도체소자및 LCD 의 수요에가장크게의존

LCD 산업에서 요구되고 있는 포토레지스트의 제품 그레이드는 반도체 공정에서 요구되는그레이드보다낮지만물량 면에서는매우큰시장을형성

따라서공급자들의주력으로는 KrF 포토레지스트를중심으로시장을유지

포토레지스트 시장은 반도체 소자의 지속적인 시장수요가 존재하므로 그 규모는 점차로 확대

성장할 것으로 전망되고 있으며 포토레지스트의 종류별로는 현재의 KrF 포토레지스트에서

점차로 ArF Dry amp Immersion 포토레지스트로변화할것으로전망

현재 KrF 포토레지스트 시장은 일본의 TOK와 Shin-Etsu 가 시장의 60 이상을 미국의

Dow가 25정도를확보하고있어 3개의공급사가전체시장의 45 이상을장악

ArF 포토레지스트는 주로 40 nm 이하의 미세 공정기술을 적용한 반도체 소자의 제작에

사용

ArF 포토레지스트는 ArF Immersion 포토레지스트와함께동반성장 중 패턴의 미세화가 더욱 진행 될수록 ArF Immersion 포토레지스트는 그 수요가 더욱 증가할 것으로예상

ArF 포토레지스트는 현재 Immersion과 dry 제품 2가지를 합쳐서 KrF 포토레지스트 시장의 절반규모를 차지하고 있으나 금액기준으로는 ArF 포토레지스트의 시장이 더욱 빨리 성장하는 것으로

판단

서브 20 nm 크기의 광원을 이용한 소자 제작을 위한 광원은 EUV X-ray lithography 또는

전자빔리소그래피를활용하여이용가능

(2) 국내업체동향

ALD 전구체

다품종 생산이 필요한 전구체 시장에서 우리나라 업체들의 공격적인 진입이 두드러지고

국내업체들로는 한솔케미컬을 위시하여 디엔에프 덕산테코피아 등이 고유전율 박막용

전구체 금속배선용전구체등을생산

반도체벨류체인중 전구체소재는공정장비보다국산화가늦은현재 시장 진입초입단계 반도체 미세공정 전화 기술의 발전 단계에서 소재에 대한 의존도 보다 장비에 대한 의존이 더 높아공정장비의국산화가더 빠르게진행

반도체화학소재

439

국내는 2008년부터 ACL(Amorphous Carbon Layer) 공급해온 디엔에프가 독보적인 지위를

보유

디엔에프사는 2007년 설립하여 2013년까지 300억 원의매출을기록 반도체 전구체 시장의 높은 진입장벽으로 인해 수년간 퀄리피케이션 테스트 및 양산 적용하는데오랜기간이소요되어예상보다낮은매출을기록

현재 꾸준한 RampD 투자로 DPT 전구체 HCDS 전구체 High-K 전구체를 생산하고 있으며 이를기반으로 2014년에만 616억 원의 매출을기록

국내 반도체 업체(삼성 하이닉스 등)의 NAND FLASH 메모리의 구조적 변화에 따른 전자재료의사용량증가

DPT(더블패터닝)용 전구체는 미세패턴 구현을 위한 핵심재료로 DPT를 사용하는 Layer 증가DPT에서 QPT(쿼드러플패터닝)으로의 전환에 따라 전구체 사용량은 지속적으로 증가하고 있는

추세로매출의절반을차지

HCDS(헥사클로로디실란)제품은 공정의 온도가 비교적 낮기 때문에 Low-K로 불리며 일반적으로SiN(실리콘 질화막) SiO(실리콘 산화막) 형성용 전구체로 DRAM 및 NAND Flash용 절연체로

사용되어 3D NAND 전환 및 적층수증가에따라판매 증가 예상

High-K제품은 DRAM 메모리의 캐패시터(콘덴서) 유전막으로 사용됨 전하를 일시적으로 저장하는캐패시터를 둘러싸고 전하를 흘러나오지 못하게 하는 역할을 수행하는데 20~30nm 미세공정용

전구체를 2013년 3분기부터주요고객사에공급

향후 IoT 시장 성장 SSD 수요 증가에 따른 데이터 처리 속도 및 탑재 용량 확대로 메모리 반도체시장 성장은 가속화 될 전망이며 이로 인한 DRAM 업황 개선 및 3D NAND 투자 본격화로 동사

주력 제품들에대한수요증가가예상

디엔에프 외 ALD 전구체 진입 주요 기업은 한솔케미칼 원익머트리얼즈 SK머티리얼즈

유피케미칼 덕산테코피아 솔브레인 SK트리켐 메카로 오션브릿지등이존재

이중원익머트리얼즈 덕산테코피아 솔브레인은기업지분 인수를통해 외형확대를시도 하지만 ALD 전구체 시장의 각종 테스트 및 높은 진입장벽과 퀄리피케이션 테스트 등으로 인해디엔에프의독보적지위는최소 2~3년간유지될것으로예상

전구체 시장이 확대되고 전망이 매우 밝을 것으로 예상되면서 SK에서 일본의 트리케미칼과 함께SK트리켐을설립하였음

CMP 슬러리

국내 CMP 슬러리 제조업체로는 제일모직 케이씨텍 솔브레인 동진세미켐 등이 있으며 STI

CMP슬러리 텅스텐 CMP슬러리를 주요 제품으로 개발하여 생산 중이나 아직 미세배선용

구리 CMP슬러리는기술개발이필요함

산화막제거용절연층슬러리는제일모직 케이씨텍 네패스 동진세미켐등국내 제조기업이존재

기술개발테마 현황분석

440

W Al Cu 제거용금속슬러리는동진세미켐 금호석유화학등에의해생산 중 Shallow Tranch 용 STI용 슬러리는케이씨텍 삼성코닝등의국내기업존재 이외 제일모직은 Fumed Silica 금속연마용 슬러리를 개발 중이며 특징으로는 Fumed silica용슬러리를생산중

비메모리 생산라인에 주로 사용되던 CMP 기술이 최근 들어 메모리 생산라인으로까지 확대

채용됨에 따라 CMP 장비와 함께 향후 급성장할 것으로 예상되는 연마포(패드)와

연마액(슬러리)등 CMP관련소모품시장선점을위한업체간 경쟁도치열

최근 국내 반도체 시장은 메모리 시장의 규모에 비해 비교적 규모가 작았던 시스템 LSI 공정

분야에서도소자의패턴미세화가진행됨에따라서소재국산화에대한요구가급증

삼성전자 시스템 LSI사업부는 지금까지 미국 쓰리엠이 독점 공급하던 특수 세리아 CMP 공정을최근 범용 공정으로 전환 이는 국내 전문 중견ㆍ중소기업이 반도체 슬러리 시장에 확대 진입할 수

있는 기회가될것으로예상

포토레지스트

포토레지스트 주요 국내 제조업체로는 동진세미켐 이엔에프테크놀러지 테크노세미켐

금호석유화학 등이 있으며 ArF포토레지스트 및 이머전 ArF포토레지스트 등의 제품을

국산화하여생산중

국내 제조업체는 지금까지 세계시장의 주요 공급업체들의 높은 진입 장벽으로 시장진입이 여의치못했으나 2012년 이후점차로시장에진입하기시작

국내 기업은 KrF ArF 포토레지스트 관련 생산 판매한 실적은 보유하고 있으나 신기술인

EUV 관련 실적은 없는 것으로 조사되어 EUV 포토레지스트의 경우 아직 국내기업이 점유

또는진출하지못한분야로분석

국내 기업은 248 nm 노광용 PFOSPFAS 미사용 high aspect ration 구현 열적 안정성 구비GKR TDUR이 가능한 CDNSTB기간망 KrF 포토레지스트제품을동진세미캠 금호석유화학등에서

생산 중

193 nm 노광용 high throughput 고해상도 넓은 공정 윈도우 GAR FAiRS TARF이 가능한ArF 포토레지스트 (immersion 포함) 제품은 금호석유화학 동진세미캠만이 제품의 일부분을

SK하이닉스에 공급하는 정도에 그치고 있으나 국내 시장이 상당한 규모를 가지고 있으므로 조만간

더많은 생산업체들이시장에참여할것으로예측

반도체화학소재

441

4 기술개발현황

가 기술개발이슈

반도체 산업에서 DRAM 공정난이도증가 V-NAND 적용 등으로 Pattern이 복잡해짐에 따라

보다 섬세한 증착 공정인 ALD의 사용 비중이 증가할 것으로 전망 이외에 Cross-point

메모리 소자와 같은 뉴 메모리(RRAM PCRAM STT-MRAM 등)도 개발되면서 메모리

소자의종류와구조가다양해지고있음

출처 NH투자증권리서치본부

3D NAND 단수가 4864단으로부터 70~90단으로 확대될 것으로 판단 (2018~2019년에는 100단이상으로 단수가 높아질 것으로 예상) rarr 증착에칭 및 CMP 공정 난이도 및 스텝수 증가(2D

NAND 대비 CVD는 25배 CMP는 3배이상공정 스탭 증가 고단화될수록전세대제품대비 30

수준의공정증가)

DRAM의 경우 1x nm 이후 1y nm 도입까지 상당시간이 소요될 것으로 예상되는데 Capacity의Aspect Ratio를높이고전구체물질 개발필요

Logic은 7 nm 공정부터 EUV(Extreme Ultraviolet)를 도입할 것으로 예상되며 FinFET 공정난이도는확대

출처 LAM Research NH투자증권리서치본부

[ EUV 도입시점 로직및메모리 ]

기술개발테마 현황분석

442

현재 DRAM을 생산하는 주요기업의 주력 미세공정은 25 nm으로 25 nm DRAM 의 커패시터유전막의두께는 3Å 수준으로원자층 2개 정도 두께

25 nm DRAM 커패시터 유전막 공정에는 이미 ALD가 적용되고 있으며 향후 20 nm 이하공정에서는일부 Oxide나 Nitride 절연막등에도 ALD가확대 적용이예상

DRAM의 경우 공정 미세화에 따른 Aspect Ratio 증가가 전망되며 이로 인해 전구체 수요 확대가전망됨 DRAM 공정 미세화에 따라 캐피시터 공간을 늘려야 하는데 그러기 위해서는 더 높게

쌓아야하기 때문임 다른 방법으로는 고유전체와 같은 새로운 물질개발이 필요하여 이에 맞는

전구체를검토하고있음

Logic 및 DRAM 미세공정 난이도 증가에 따라 EUV 도입 전망 그렇지만 DPT QPT와같은 MultiPatterning 공정은 EUV와 함께사용될것으로예상

- 삼성에서는 QPT(Quadruple Patterning Technology)를 이용한 10 nm 급의 미세패턴을 통한

DRAM을개발middot생산

- 이후 10 nm 이하의 공정에도 DPT(Double Patterning Technology)QPT와 EUV 기술 사용 예상

rarr EUV용 포토레지스트개발필요 및 사용량증가 전망

로직의 경우도 10 nm급에서는 3D FinFET 공정을 사용하지만 10 nm 이하에서는 EUV기술에DPT나 QPT를 적용하여 저전력 설계를 진행하고 있으며 Gate내 유전율을 높이기 위해 High-K

전구체 수요도 증가할 전망 2020년까지는 FinFET 구조에 나노와이어를 추가할 것으로 예상됨

이후 Gate all around 및 수직 나노와이어방식등의 적용이예상됨

출처 ASML NH투자증권리서치본부

출처 AppliedMaterials

[ 로직 공정 ]

3차원 구조에서도 균일한 증착도를 보이는 ALD 공정의 특징에 따라 3D NAND 반도체에도

ALD적용공정이확대될것으로예상

3D NAND는 레이어를 여러 번 증착하고 채널을 형성하기 위해 홀을 에칭하는 공정으로 구성되어있는데형성된소자들을연결하는워드라인은금속을증착해서생산

3D NAND는 단 수가 올라갈수록홀의종횡비가올라가식각이어려워지고컨택과라인형성을위한미세한금속증착도요구

반도체화학소재

443

3D NAND의 경우 Control Gate로 메탈인 텅스텐을 사용하기 때문에 텅스텐 CVD 공정 확대가예상되며이에따라 전구체인WF6 역시사용량이증가할전망

따라서 2016년 시작된 48단 공정에서는 기존에 CVD를 사용했던 여러 공정들이 ALD로대체되었으며향후 64단 이후 공정은난이도가더욱증가해 ALD의비중이더 커질것으로전망

출처 ASMI 미래에셋증권 Solid State Tech

이와 같이 ALD는 다중패턴(DPR QPT) 3D NAND 로직(FinFET) 등에 사용되고 있으며

최근에는 특정 부분에만 선택적으로 박막을 필요로 하는 lsquo선택적 영역 증착(Selective Area

Deposition)rsquo에서각광받고있음

다중패턴 증착된 막은 최종 패턴의 임계치를 의미하기 때문에 매우 균일하고 평평해야 함 이에원자층수준의증착이가능한 ALD가 유용하게사용됨

3D NAND 3D NAND의 3차원 구조는 미세 공정을 제어할 수 있는 고도의 기술을 필요로 함ALD는 3D NAND의 홀 측면에 절연막을 형성함으로써 미세 공정을 효과적으로 제어함 특히 금속

ALD는 대체게이트단계에서좁고평평한측면에워드 라인(Word Line)을 채우는데활용

로직(FinFET) FinFET 공정에서 트랜지스터 게이트 측면에 ALD를 이용해 3차원 핀 구조에서컨트롤게이트를분리시킬수 있는얇은 스페이서층을증착

선택적 영역 증착(Selective Area Deposition) 최근에는 특정 부분에만 선택적으로 박막을 필요로하는 lsquo선택적 영역 증착rsquo 분야에서 원자층 증착법이 각광받고 있음 이에 많은 연구자들이 원하는

위치에 절연막과 금속막을 증착할 수 있는 방법을 개발하고 있으며 이는 새로운 패터닝 기술이 될

것으로기대됨

기술개발테마 현황분석

444

출처 RAM Research Tech Briefing

온도에민감한 Flexible 및 OLED 공정에도적용가능

ALD 공정을 통한 금속을 포함한 원료와 반응 가스를 교차하며 주입해 원자 단위로 박막을성장시켜 균일도가 높고 치밀한 박막을 넓은 면적으로 성장시킬 수 있고 유기물을 분자층 단위로

성장시키는 분자층증착(MLD) 기술과 함께 사용하면 낮은 온도에서도 다층의 수분middot산소 투과

방지막을형성가능

ALD 공정은 유기발광다이오드176(OLED) 박막봉지 공정에 도입하여 유기물을 수분과 산소로부터차단하는효과가증대되어플렉시블 OLED 패널 수명과성능 향상예상

최근에는 태양전지 연료전지 이차전지 촉매 등의 분야에서도 ALD 공정을 이용하여

기존보다 우수한 특성을 보여주어 관련 산업 분야에서도 추후 ALD 공정을 적용할 것으로

예상

QPT 3D NAND FinFET등반도체 3차원구조로의변화로 CMP공정의중요성이점차확대

QPT 3D NAND FinFET등반도체 3차원구조로의변화로 CMP공정중요성이확대 CMP는 CVD공정다음 스텝으로 CVD공정이늘게되면 자연스럽게 CMP공정도증가 CVD로 막질을 형성하게 되면 CMP로 평탄화 하거나 단차를 낮춰야하기 때문 3차원 구조는CVD공정스텝이증가하기때문에 CMP 스텝도증가

또한수십 Layer를 형성해야하기때문에 CMP로 단차를낮추는수요증가 예상 특히 3D NAND에서는 Oxide Buffing 공정과 텅스텐 CMP 공정이 확대되고 CMP 소재인 슬러리역시 사용량이 증가할 전망 (Oxide Buffing CMP 및 텅스텐 CMP 공정 증가 rarr 슬러리사용량

확대)

반도체화학소재

445

나 특허동향분석

반도체화학소재특허상 주요기술

주요기술

반도체 화학 소재는 공정 소개 기술에 있어서 CMP용 소재 기술 Gas (Dry 공정) 소재 기술 HardMask 소재 기술 Precursor 소재 기술로 구분되고 Anti-reflection Coating(ARC) 소재 resist

소재로분류됨

분류 요소기술 설명

공정소재

CMP용소재 CMP슬러리 연마패드등 CMP용소재기술

Gas (Dry 공정) 소재

반도체 공정 중 증착공정 후 쳄버 내부 잔류물 제거용 가스

식각공정용 가스 증착공정용 가스 등 반도체 공정에 사용되는

특수가스소재기술

Hard Mask 소재

3D 낸드 플래시와 같이 On Stack이 계속 증가함에 따라 다층

절연막의 식각 등에 견딜 수 있는 고선택비 하드 마스크 형성

기술등하드마스크소재기술

Precursor 소재금속 ALD용 전구체 고안전성 및 고반응성 Si 전구체 등 전구체

소재기술

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC)

소재

CVD 공정에서사용되는 SiOxNy α-Carbone 등 무기 ARL 스핀

코딩 공정에서 사용되는 Novolac Resin 등 유기 ARC 등 노광

소재기술

resist 소재포지티브형 레지스트 네거티브형 레지스트 광원별 레지스트 등

포토레지스트소재기술

세부분야별특허동향

주요기술별국가별특허동향

반도체 화학 소재의 요소기술별 주요 국가별 특허정보 데이터 입수하였으며 최근 10년간의특허데이터를비교분석함

분류 요소기술 한국 미국 일본 유럽 계

공정소재

CMP용소재

138 603 163 30 934Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC) 소재

36 218 51 15 320resist 소재

대면적Working Size 소자접합 기술

합계 174 821 214 45 1254

국가별 요소기술별 특허동향에서 공정 소재 기술분야는 미국이 가장 많은 비중을 차지하고 있으며유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음

노광 소재 기술분야도 미국이 가장 많은 특허출원을 나타내고 있으며 유럽이 상대적으로 적은특허출원을보이고있음

기술개발테마 현황분석

446

주요기술별출원인동향

세부분야 요소기술기술

집중도주요출원인 국내특허동향

공정소재

CMP용 소재

GLOBALFOUNDRIE

S

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

MICRON

대기업중심

에스케이하이닉스 Lam

Research TAIWAN

SEMICONDUCTOR

서울대학교

한국생산기술연구원등

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC)

소재

GLOBALFOUNDRIE

S

TAIWAN

SEMICONDUCTOR

MICRON

대기업중심

에스케이하이닉스 Tokyo

Electron TAIWAN

SEMICONDUCTOR

서울대학교 연세대학교등resist 소재

공정소재기술분야주요출원인동향

공정 소재 기술분야는 GLOBALFOUNDRIES가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR MICRON 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있음

노광소재기술분야주요출원인동향

노광 소재 기술분야는 GLOBALFOUNDRIES가 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 그 다음으로는TAIWAN SEMICONDUCTOR MICRON 등이 많은 특허를 보유하고 있는 등 미국 회사들이

주류를이루고있음

반도체화학소재분야의주요경쟁기술및 공백기술

반도체 화학 소재 분야의 주요 경쟁기술은 공정 소재 기술이고 공백기술은 노광 소재 기술로

나타남

반도체 화학 소재 분야에서 공정 소재 기술분야가 경쟁이 치열한 분야이고 노광 소재 기술분야가아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남

세부분야 요소기술 기술집중도

공정소재

CMP용 소재

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재Anti-reflection Coating(ARC) 소재

resist 소재

50건이상 30~49건 20~29건 10~19건 10건미만

반도체화학소재

447

최신국내특허기술동향

국내 특허동향을 살펴보면 모든 기술분야가 대기업 중심으로 연구개발하고 있으며 일부

공공연구기관에서도연구개발하고있는것으로나타남

공정 소재 기술분야에서 대기업 중심으로 연구개발이 집중되고 있으며 텅스텐 등 금속 원자층에칭용 가스 소재 기술 증착 공정용 화학물질 전구체 소재 기술 초박막 원차층 초정밀 증착용

가스 소재 기술등을 연구개발하고있음

노광 소재 기술분야도 대기업 중심으로 엘지이노텍 에스케이하이닉스 Tokyo Electron TAIWANSEMICONDUCTOR 등이 집중적으로 연구개발하고 있으며 패턴 붕괴 방지용 표면활성입자 기반

포토레지스트 소재 기술 탈가스 감소 및 대역외 방사선 흡수를 위한 신규 포토레지스트 첨가제

소재 기술 등을연구개발하고있음

중소기업특허전략수립방향및 시사점

반도체화학소재분야의공백기술분야는노광소재기술로나타남

반도체화학소재분야는연마공정포토리소그래피공정등의다양한반도체제조공정상에서유용하게사용될수 있음

대규모의 장치투자가 들어가는 분야는 아니지만 최종 수요자가 국내외 소수의 반도체 생산업체이기때문에 중소벤처기업의 시장 진입이 쉽지 않은 분야이지만 다양한 소재 분야에 대한 연구개발 및

특허확보전략의방향으로판단됨

향후 중소기업은 상대적으로 경쟁이 치열하지 않은 노광 소재 분야에 있어서 공공연구기관의 기술을이전받거나공동으로연구개발하여제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨

특히 공정 소재 관련 기술은 서울대학교 한국생산기술원 등과 노광 소재 기술은 서울대학교연세대학교등과협력하여기술도입 또는 공동으로연구개발을추진하는것을우선적으로고려해볼

수있을 것으로판단됨

분류 요소기술 최근핵심요소기술동향

공정소재

CMP용 소재

sect 텅스텐등금속원자층에칭용가스소재기술

sect 증착공정용화학물질전구체소재기술

sect 초박막원차층초정밀증착용가스소재기술

Gas (Dry 공정) 소재

Hard Mask 소재

Precursor 소재

노광소재

Anti-reflection Coating(ARC) 소재sect 패턴붕괴방지용표면활성입자기반포토레지스트

소재기술

sect 탈가스감소및대역외방사선흡수를위한신규

포토레지스트첨가제소재기술resist 소재

기술개발테마 현황분석

448

5 연구개발네트워크

가 연구개발기관자원

(1) 연구개발기관

ALD 전구체개발기술분야주요연구개발기관

한국화학연구원박막재료연구센터(센터장정택모)- 주기율표 상의 다양한 ALD 전구체 개발 연구를 진행하고 있으며 이와 함께 개발한 전구체의 ALD

공정 개발 연구와 이를 이용한 다양한 기초적인 소자화 연구도 진행하여 ALD 전구체 설계 합성

특성분석 공정등전반적인기술개발 연구를진행

- 관련 중소기업과의협력을통한기술 지원

한국표준과학연구원- ALD 전구체의증기압을측정할수있는 증기압측정 장치를개발

- 진공 기술에대한 교정 및 시험 (ALD 공정및장비 개발 기술지원)

디엔에프- Barrier Metal Electrode Material Gap Fill Material High-k Low-k Metallization Metal

등의 반도체소자 내 핵심소재(전구체)를 개발 및 납품

- Wafer Patterning 공정에 사용되는 Etch Hard Mask Film DPT Material PRAM GST용

Material 등을 개발 및 납품

유피케미칼- TMA TEMAH TEMAZr MPA 및 TiCl4 등의 다수제품을국내외반도체양산 라인에공급

- 차세대반도체용전구체화합물개발

한솔케미칼- CVDALD에 사용되는다양한실리콘및 금속전구체생산

원익머트리얼즈- 반도체용 CVDALD 전구체및 특수가스개발및생산

오션브릿지- CVDALD에 사용되는 Si Ti Zr Hf 등의 전구체생산 및 납품

메카로-MOCVD ALD 공정용박막증착에사용되는전구체생산

SK머티리얼즈 SK트리켐- Zr Si 전구체생산

반도체화학소재

449

CMP슬러리개발기술분야주요연구개발기관

한양대학교첨단반도체소재소자개발연구실 (박재근교수)- 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리개발 연구

- nano-wet ceria 슬러리개발연구

케이씨텍- 다양한입자크기를갖는 Ceria(CeO2) 슬러리및 Additive 생산

-W CMP 슬러리 Cu barrier metal 슬러리생산

솔브레인- ILDIMD STISOD W Cu 슬러리생산

동진쎄미켐- 다양한 CMP 슬러리생산

에이스나노켐- ILD IMD STI Buffing용 CMP 슬러리생산

LTCAM- Bulk Cu CMO슬러리생산

포토레지스트개발기술분야주요연구개발기관

인하대학교재료합성연구실 (이진균교수)- EUV와 E-beam lithograph용 레지스트개발연구

동진쎄미켐- 포토레지스트생산

금호석유화학- ArF 및 KrF 포토레지스트생산

이엔에프테크놀로지- ArF 포토레지스트용핵심원료(모노머 폴리머) 생산

동우화인켐- gampi-Line 레지스트와 Krf ArF 포토레지스트생산

영창케미칼- Bump i-Line KrF transparent TSV thick 포토레지스트생산

기술개발테마 현황분석

450

(2) 연구개발자원

정부지원프로그램

정부는 반도체산업의 고도화를 위하여 메모리반도체 외에 시스템 반도체 화합물 반도체장비재료산업의육성정책을적극 추진

반도체산업 부문에서 기술개발 인력양성 시스템 반도체 및 장비ㆍ재료산업 육성 등 세부사업추진과 더불어 시스템IC 2010 사업의 후속 시스템 반도체 상용화기술개발(시스템IC 2015) 사업의

전략적추진으로시스템반도체분야글로벌역량을강화 (2014년 산업통상자원부)

국내ㆍ외 수요기업과의 연계 강화를 통해 국제 경쟁력을 갖춘 장비ㆍ재료 선도 기업 육성에 역점을두어진행

원천기술 확보 및 국산 장비ㆍ재료의 신뢰성 향상을 위한 ldquo반도체장비 원천기술상용화 개발사업rdquoldquo성능평가협력사업rdquo ldquo수급기업투자펀드사업rdquo등의상생협력프로그램을통해육성

산업통상자원부 및 중소벤처기업부에서는 다양한 사업(산업핵심 소재부품 산학연협력

특구육성사업등)을 통해전구체관련중소기업의전구체개발 연구를지원

중소기업대상시설및 장비지원

중소벤처기업부에서는 대학 및 연구기관이 보유한 첨단 연구장비를 공동활용할 수 있도록 지원하는연구장비공동활용지원사업을운영

- 중소벤처기업부 산하 중소기업기술정보진흥원을 통해 대학 및 연구기관이 보유한 연구장비를

소프트웨어의 중소기업 공동 활용을 지원하여 국가장비 활용도 제고와 중소기업 기술경쟁력

향상을도모

- 지원내용은 RampD장비 이용료에 대해 온라인 바우처 방식으로 중소기업당 3000만원 ~ 5000만원

내에서연구장비사용료를지원하며 창업기업은최대 70 일반기업은최대 60를지원

한국생산기술연구원에서는 중소기업의 기술개발 지원을 위하여 뿌리산업기술연구소에서 개발형실험실을제공하고 있어 중소기업에서 기술개발에 필요한 실험장비 등을 공동으로 사용할 수 있는 인프라를

제공하며 뿌리기업의 애로사항을 지원하기 위해 시제품 개발 middot 제작 제조공정 고도기술 지원 등 문제

해결형현장밀착지원을수행하며효율적인지원체계운영

- 한국생산기술연구원은 890여 종의 장비를 42개 개방형실험실을 통해 공개하고 중소기업이 시험

검사 시제품제작 등 목적에맞게 기업이활용할수 있도록 24시간개방middot운영

- 수요기업이 필요로 하는 장비 및 공동middot공용실험실을 권역별 개방형 실험실 현황에서 검색 및

확인하시고실험실운영 담당자와사용가능여부확인후내원하여이용

- 시흥진주김제광주고령부산울산원주순천대구 등 10개 지역 뿌리기술지원센터에 지역산업과

연계한기반을구축하여문제해결형현장밀착지원추진과상시기술지원체계마련

- 지역별 특화 분야를 선정하여 지역특허산업을 육성하며 예를 들어 시흥은 열처리 표면처리 진주는

항공부품 초정밀성형가공 김제는특수주조등을지원

반도체화학소재

451

출처 한국생산기술연구원지역뿌리기술사업단

[ 지역뿌리기술센터위치및 특화분야 ]

한국과학기술연구원에서는 특성나노 연구지원을 위하여 특성분석센터에서 보유하고 있는 장비전문인력 신뢰성평가기술 등의 인프라를 활용하여 나노관련 연구를 수행하는 과정에서 필수적인

분석 새로운분석기술을제공및 특성분석평가기술교육을수행

- 한국과학기술연구원 특성분석센터에서는 첨단 분석 장비를 이용하여 유기무기 화학분석 초미세표면분석 나노구조분석및프로티움분석과관련된원내외분석을지원

- 또한 분석 기술전반에 대한 축적된 기술을 통해 분석장비 사용교육 및 연구장비 엔지니어

양성교육을진행

출처 한국과학기술연구원

[ 한국과학기술연구원특성분석센터시험분석의뢰절차 ]

한국화학연구원에서는 화학분석 연구지원을 위하여 화학분석센터 화학 소재연구본부에서는 첨단분석장비를 활용한 기초 및 응용 연구 분야의 산학연 분석지원 및 산학연 연구자 대상의 개방

운영하는범용분석장비에대한기기 원리 시료 전처리 결과해석 등 기기분석실무교육수행

- 화학분석센터에서는 보유하고 있는 크로마토그레레피 NMR을 이용한 정량분석 및 XRD SEM

등을 활용한물질구조분석수행

- 화학 소재연구본부에서는 마이크로파반응기 다층막시스템 표면에너지 구배 시스템 다중-박막

시피터 등 정보전자용 화학 소재 및 차세대 전지용 화학 소재 개발에 필요한 첨단장비를 구비하여

시험분석서비스를제공

기술개발테마 현황분석

452

나 연구개발인력

ALD 전구체 개발 기술 분야는 한국화학연구원에서주로 연구개발을진행하고있으며 이외에

한양대학교 인하대학교등에서부분적인연구를진행

한국화학연구원을제외한대부분의 ALD 전구체인력은 ALD전구체회사에집중되어있음

이에반해 ALD공정의경우에는많은학교및 출연연등에서꾸준하게연구하고있음

연구부분 기관 성명 직급

ALD 전구체개발 한국화학연구원 정택모 센터장책임연구원

ALD전구체개발 한국화학연구원 김창균 책임연구원

ALD전구체개발 한국화학연구원 박보근 책임연구원

ALD공정개발 한양대학교 박진성 교수

ALD공정개발 서울대학교 황철성 교수

ALD공정개발 세종대학교 이원준 교수

ALD공정개발 한양대학교 전형탁 교수

ALD공정개발 연세대학교 김형준 교수

ALD공정개발 영남대학교 김수현 교수

CMP슬러리소재개발 한양대학교 박재근 교수

포토레지스트소재개발 인하대학교 이진균 교수

[ ALD 전구체및공정 개발 기술분야 주요 연구인력현황 ]

반도체화학소재

453

다 기술이전가능기술

(1) 기술이전가능기관

ALD 전구체 요소 기술은 크게 재료 공정 장비 총 세 개의 분류로 구분되며 그 중

재료에서는 금속 ALD용 전구체 확산방지막 및 전극용 전구체 하드마스크용 전구체

Gap-Fill용 전구체 DPTmiddotQPT용 전구체 커패시터및게이트용 High-k 전구체등이있음

ALD 전구체개발기술이전이가능한기관은한국화학연구원등이있음

분류 요소기술 개요 기관

재료

금속 ALD용 전구체소재 기술

배선재료 확산방지막재료 게이트금속 재료

등의 전도성소재를전도성박막위에만선택적

증착하기위해 사용되는전구체소재

한국화학연구원

커패시터및게이트용 High-k

전구체소재기술

DRAM커패시터및게이트에사용되는 high-k를

위한 전구체소재한국화학연구원

반도체산화물전구체소재 기술 메모리및투명 소자에적용 가능한전구체소재 한국화학연구원

전구체평가기술 증기압 순도등합성된전구체의물성평가 기술한국화학연구원

한국표준과학연구원

[ ALD 전구체기술 및 연구기관 ]

CMP 슬러리 요소 기술은 절연박막용 슬러리(Oxide용 슬러리 STI 공정용 슬러리 ILD

공정용 슬러리)와 금속박막용 슬러리(Cu 슬러리 W 슬러리 Barrier 금속 슬러리) 등이

있음

분류 요소기술 개요 기관

재료W CMP 슬러리소재 기술 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리소재 한양대학교

Ceria 슬러리소재기술 Nano-wet Ceria 슬러리소재 한양대학교

[ CMP 슬러리기술 및 연구기관 ]

포토레지스트 요소 기술은 KrF 포토레지스트 ArF 포토레지스트 EUV 포토레지스트 등이

있음

분류 요소기술 개요 기관

재료 EUV포토레지스트소재기술EUV와 E-beam lithograph용 레지스트소재

(고불소계용제에용해 amp 높은유리전이온도)인하대학교

[ 포토레지스트기술및 연구기관 ]

기술개발테마 현황분석

454

(2) 이전기술에대한세부내용

금속 ALD용전구체소재기술

배선및 확산방지막재료에사용되는전구체소재 개발 기술- 미세한 구리배선의 확산방지막과 씨앗층을 스퍼터링법으로 형성하는 데에는 한계가 있기 때문에

단차피복성이 우수한 ALD가 구리 배선의 확산방지막에 적용되기 시작 미세한 구리배선을

형성하는 데에는 구리배선의 확산방지막과 씨앗층(seed layer)을 모두 ALD로 형성하는 것이 가장

유리함

- 액체이며 우수한 증기압(ge1 Torr60 )을 갖는 Cu Ru Ta Mn 등의 확산방지막과 씨앗층(seed

layer) 등으로 사용 가능한 전구체 개발 및 이를 이용한 박막 증착을 통한 응용 가능성

확인(확산방지막및씨앗층으로의특성우수)

최근에는게이트및 3D NAND로 사용 가능한W 전구체의개발연구 진행

커패시터및게이트용 High-k 전구체소재기술

DRAM 커패시터 및 게이트 소재로 사용되는 4족 전이금속 전구체(Ti Zr Hf) 및 Sr 전구체 개발기술

- MO2 (M = Ti Zr Hf) 박막용 우수한 열안정성 및 높은 증기압을 갖는 전구체 개발(기술적

집적도의한계를극복하고양산성의향상기대)

- FinFET에 사용이매우 유망한 HfO2용 전구체합성 기술 확보

- 유전 상수 100 이상인 SrTiO3(STO)용 스트론튬전구체원천기술확보

반도체산화물전구체소재기술

디스플레이및 투명 소자 에너지소자 등에 사용가능한고이동도인듐소재 개발- 범용 전구체인 TMI보다녹는점이낮거나액체이며열안정성이우수한 In 전구체개발 기술

- ge30 cm2Vs의고이동도를갖는 In 산화물소재 및 소자 형성기술 개발

p-type 산화물전구체개발 기술- 열안정성이우수하고높은증기압을갖는 p-type SnO용 Sn 전구체대량합성 기술 개발

- p-type SnO 산화물반도체 ALD 합성기술 개발

- 이를 이용한 p-type SnO 박막트랜지스터(TFT) 형성 기술

- 추후 이를 이용한 np형 TFT소자및투명 로직 소자형성 가능

반도체화학소재

455

CMP슬러리소재기술

W CMP 슬러리소재 개발- 나노스케일 ZrO2 기반W CMP 슬러리소재개발 연구

Ceria 슬러리소재개발- Nano-wet Ceria 슬러리소재(poly-Si stop CMP 슬러리 Si3N4 stop CMP 슬러리) 개발연구

EUV 포토레지스트소재기술

EUV와 E-beam lithograph용 레지스트소재개발- 고불소계 용제에 용해가 가능하며 높은 유리전이온도를 지니는 EUV 레지스트 소재 및 이를 이용한

패턴화공정 개발

- 고불소계 용제에 대한 뛰어난 용해성과 고해상도가 가능한 E-beam 레지스트 소재 및 패턴화 공정

개발

기술개발테마 현황분석

456

6 기술로드맵기획

가 중소기업핵심요소기술

(1) 데이터기반요소기술발굴

[ 반도체화학소재 분야 키워드클러스터링 ]

반도체화학소재

457

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

01

semiconductor

material

CMP

8

1 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v

material in the presence of a cmp composition comprising a

compound containing an n-heterocycle

2 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing of elemental

germanium andor si1-xgex material in the presence of a

cmp composi-tion comprising a specific organic compound

3 A process for the manufacture of semiconductor devices

comprising the chemical mechanical polishing of elemental

germanium andor Si1-xGex material in the presence of a

CMP composi-tion having a pH value of 30 to 55

클러스터

02

semiconductor

material

bond

8

1 High thermal resistance bonding material and semiconductor

structures using same

2 Semiconductor device structures comprising a polymer bonded

to a base material and methods of fabrication

클러스터

03

semiconductor

material

etching

process

8

1 Chemical amplification type positive resist composition resist

laminated material resist pattern forming method and

method of manufacturing semiconductor device

2 Composition for etching a metal hard mask material in

semiconductor processing

클러스터

04

semiconductor

material

precursor

8

1 Apparatus for handling liquid precursor material for

semiconductor processing

2 Head for vaporizing and flowing various precursor materials

onto semiconductor wafers during chemical vapor deposition

클러스터

05

semiconductor

material

resist

8

1 Gamma radiation sensitive resist materials for semiconductor

lithography

2 Apparatus for measuring sheet resistivity of semiconductor

materials and diffused layers

클러스터

06

semiconductor

material

chemical

5~6

1 Catalytically Doped Semiconductors for Chemical Gas Sensing

Aerogel-Like Aluminum-Containing Zinc Oxide Materials

Prepared in the Gas Phase

2 Characterization of semiconductor resist material during

processing

클러스터

07

semiconductor

material

bulk

4~5

1 Bulk and surface properties of new materials based on AIIS

semiconductor composites

2 Bulk crystal growth and high-resolution x-ray diffraction results

of LiZnP semiconductor material

클러스터

08

semiconductor

material

absorber

4~5

1 A Semiconductor Memory Having Both Volatile and

Non-Volatile Functionality Comprising Resistive Change

Material and Method of Operating

2 Apparatus and method for forming chalcogenide

semiconductor absorber materials with sodium impurities

클러스터

09

semiconductor

material

mask

5~6

1 Electric element memory device and semiconductor integrated

circuit formed using a state-variable material whose resistance

value varies according to an applied pulse voltage

2 Eliminating undercutting of mask material when etching

semiconductor topography by native oxide removal

[ 반도체화학소재 분야 주요키워드및 관련문헌 ]

기술개발테마 현황분석

458

No 주요키워드 연관도수치 관련특허논문제목

클러스터

10

semiconductor

material

ceramic

4~5

1 Corrosion-resistive ceramic materials and members for

semiconductor manufacturing

2 Formation of doped regions andor ultra-shallow junctions in

semiconductor materials by gas-cluster ion irradiation

반도체화학소재

459

(2) 요소기술도출

분류 요소기술 출처

ALD

전구체

금속및유전체용 ALD용전구체

소재기술

특허논문클러스터링

전문가추천

저온고온 Si 화합물 ALD용 전구체소재 기술특허논문클러스터링

전문가추천

전구체평가기술특허논문클러스터링

전문가추천

외부대기차단 air barrier 기술특허논문클러스터링

전문가추천

샤워헤드제어기술특허논문클러스터링

전문가추천

CMP

슬러리

Abrasive Particle 종류 입자합성및분산기술특허논문클러스터링

전문가추천

금속 CMP용 Chemical 첨가제활용기술특허논문클러스터링

전문가추천

연마입자분산제및 pH 제어첨가제기술특허논문클러스터링

전문가추천

CMP슬러리재생기술특허논문클러스터링

전문가추천

포토레지스

트

포지티브형 PR Resin PACPGA 용해억제제기술특허논문클러스터링

전문가추천

네거티브형 PR Resin PACPGA기술특허논문클러스터링

전문가추천

Dry Immersion 및 차세대 ArF용 Resist 기술특허논문클러스터링

전문가추천

[ 반도체화학소재 분야 요소기술도출 ]

기술개발테마 현황분석

460

(3) 핵심요소기술선정

분류 핵심요소기술 개요

ALD

전구체

금속및유전체용 ALD용전구체

소재기술

금속배선재료 barrier 재료등의전도성소재를선택적

증착 즉전도성박막위에만증착하기위해 사용되는

전구체소재

저온고온 Si 화합물 ALD용전구체소재

기술

저온(50이하)에서 Si 및 Si 산화물 Si 질화물등 Si

화합물을고성장증착 가능한전구체소재

전구체평가기술 증기압 순도등합성된전구체의물성평가기술

외부대기차단 air barrier 기술

장비의신뢰성및안정성을위하여외부대기와

반응기체의분리및접촉을차단하는고도의 air barrier

기술

샤워헤드제어기술기생플라즈마억제 증착속도제어 등을위한샤워 헤드

제어기술

CMP

슬러리

Abrasive Particle 종류 입자합성및

분산기술

배선형성용 메탈 CMP 슬러리의 연마입자의 합성 및 슬러

리내 분산기술

금속 CMP용 Chemical 첨가제활용기술 배선형성용메탈 CMP 슬러리의화학적첨가제활용기술

연마입자분산제및 pH 제어첨가제

기술

소자분리용 산화막 CMP 슬러리의 연마입자 분산제 및 pH

제어첨가제기술

CMP슬러리재생기술CMP 공정 중 사용된 CMP 슬러리를 재사용하기 위한 회

수 및 재생기술

포토레지스

트

포지티브형 PR Resin PACPGA

용해억제제기술포지티브형레지스트용용해억제제관련기술

네거티브형 PR Resin PACPGA기술 네거티브형레지스트용수지 관련기술

Dry Immersion 및 차세대 ArF용 Resist

기술WetH2O용 Resist 및 High Fluid용 Resist 합성기술

[ 반도체화학 소재분야 핵심요소기술도출 ]

반도체화학소재

461

나 반도체화학소재기술로드맵

최종 중소기업 기술로드맵은 기술시장 니즈 연차별 개발계획 최종목표 등을 제시함으로써

중소기업의기술개발방향성을제시

기술개발테마 현황분석

462

다 연구개발목표설정

로드맵 기획 절차는 산학연 전문가로 구성된 로드맵 기획위원회를 통해 선정된핵심요소기술을대상으로기술요구사항 연차별개발목표 최종목표를도출

분류 핵심요소기술 기술요구사항연차별개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

ALD

전구체

금속및

유전체용

ALD용 전구체

소재 기술

금속유전체증착

소재

금속유전체

증착소재

개발

금속유전체

증착소재

성능개선

금속유전체

증착소재

양산화

전도성박막위에만

증착하기위해

사용되는

금속유전체전구체

소재개발

저온고온 Si

화합물 ALD용

전구체소재

기술

저온고온에서

증착소재

저온고온에

서증착소재

개발

저온고온에서

증착소재

성능개선

저온고온에

서증착소재

양산화

저온고온(50~60

0이하)에서

고성장증착 소재

개발

전구체평가

기술

증기압 순도 등

합성된전구체별

물성평가

평가기술

설계

평가기술

분석

평가기술

표준화

고신뢰성전구체

생산

외부대기차단

air barrier 기술

외부대기와

반응기체의분리및

접촉차단율 ()

60-80 80-95 95이상장비의신뢰성및

안정성확보

샤워헤드제어

기술

기생플라즈마

억제 증착속도

제어율()

50-70 70-90 90이상박막두께균일도

향상

CMP

슬러리

Abrasive

Particle 종류

입자 합성및

분산기술

Sphericity 08 09 095 입자균일성향상

금속 CMP용

Chemical

첨가제

활용기술

Within wafer

non uniformity

()

10 5 2웨이퍼평탄도

향상

연마입자

분산제및 pH

제어첨가제

기술

Removal rate

(nm)300 400 500 연마 효율증대

CMP 슬러리

재생 기술

불순물정도

(ppb)100 10 1

슬러리사용량

절감

포토레

지스트

포지티브형 PR

Resin

PACPGA

용해억제제

기술

포지티브형

레지스트용수지

광산 용해억제제

포지티브형

레지스트용

수지 광산

용해억제제

개발

포지티브형

레지스트용

수지 광산

용해억제제

성능개선

포지티브형

레지스트용

수지 광산

용해억제제

양산

포지티브형

레지스트용수지

광산 용해억제제

개발

네거티브형 PR

Resin

PACPGA기술

네거티브형

레지스트용

수지광산발생제

네거티브형

레지스트용

수지광산발

생제개발

네거티브형

레지스트용

수지광산발생

제성능개선

네거티브형

레지스트용

수지광산발

생제양산

네거티브형

레지스트용

수지광산발생제

개발

Dry

Immersion 및

차세대 ArF용

Resist 기술

Dry Immersion

및 차세대 ArF용

합성

Dry

Immersion

및 차세대

포토레지스트

개발

Dry

Immersion 및

차세대포토레

지스트

성능개선

Dry

Immersion

및 차세대

포토레지스트

양산

Dry Immersion

및

차세대포토레지스

트개발

[ 반도체화학소재 분야 핵심요소기술연구목표 ]