반도체 제조 장비는 반도체의 집적화가 가속화되면서 더욱 지능화되고 고성능을 실현하는 방향으로 지속적인 성장을 보여왔다. 특히 반도체는 스마트폰, 컴퓨터로부터 웨어러블, 자동차, 로보틱스, 산업 자동화에서의 혁신 솔루션에 필수적인 요소가 되었다. 최근에는 빅데이터 분석과 인공지능, 머신러닝 알고리즘의 채용과 응용이 광범위한 산업 분야에서 이루어지면서 반도체에 대한 수요 증대를 가속화하고 있다. 이는 곧바로 첨단의 반도체 장비에 대한 수요로 이어질 전망이다.

반도체 제조 장비 시장은 반도체 수요 증가와 신기술 개발에 따라 성장하고 있는 역동적인 시장이다. 반도체 장비 시장은 글로벌 시장에서 일부 선도업체들이 주축이 되어 시장을 이끌어 가고 있으며, 이들 주요 업체들은 TSMC, 삼성전자와 같은 메인 반도체 업체들과 함께 장비의 효율성과 성능을 개선하기 위해 연구 개발에 지속적으로 투자하고 있다.

반도체 제조 장비는 스마트폰, 컴퓨터, 기타 첨단 제품을 비롯한 다양한 전자 제품에 사용되는 반도체 제조의 핵심 부품이다. 최근 반도체 장비 시장은 반도체 수요 증가와 보다 고도화되고 전문화된 장비를 필요로 하는 신기술 개발에 힘입어 크게 성장했다.

한편 인공지능(AI)과 머신러닝(ML)기술들이 반도체 장비에 적극 채용되면서 반도체 장비 시장은 향후 몇 년간 강력한 성장세를 지속해 나갈 것으로 기대된다.

반도체 장비 시장 현황과 전망

반도체 제조 장비 시장, 2026년 1190억 달러로 성장
포춘 비즈니스 인사이츠(Fortune Business Insights)가 지난 2022년에 발표한 “반도체 제조 장비 시장, 2019-2026” 리포트에 따르면, 전 세계 반도체 장비 시장은 2018년 645억 5천만 달러에서 오는 2026년에 1190억 달러로 성장할 전망이다. 이는 연간 CAGR 8%의 성장을 이어간다는 예상이다.

리포트에서는 웨어러블, 스마트홈, 스마트기기, 의료기기, 차량 등 제품의 혁신이 증가함에 따라 반도체 집적화에 대한 요인이 매우 보편적으로 변화했다고 보았다. 이는 또한 시장 성장으로 이어질 것이라고 분석했다.

특히 전기 자동차, 커넥티드 자동차, 자율 자동차에 반도체 사용이 증가함에 따라 향후 몇 년 동안 시장이 크게 확대될 것이다. 오늘날의 기술 중심 세계에서 반도체는 종종 스마트 홈, 의료 기기, 웨어러블, 스마트 기기 등에서 번거로움 없이 사용할 수 있도록 단일 칩에 통합되는 경향이다. 전 세계적으로 소비자들이 컴팩트한 사이즈의 제품으로 빠르게 기울어지면서 발생하는 현상이다. 이러한 모든 요소는 향후 몇 년 동안 반도체 제조 장비 시장의 성장을 촉진할 것으로 예상된다.

지역 분포 측면에서 반도체 장비 시장은 라틴 아메리카, 북미, 중동 및 아프리카, 아시아 태평양 및 유럽으로 세분화된다. 이 중 아시아 태평양 지역은 2018년에 343억 8천만 달러의 반도체 제조 기계 시장 수익을 창출했으며 앞으로도 지배적인 위치를 유지할 것이다. 이러한 성장은 대만과 중국, 한국에 여러 산업 대기업이 있기 때문입니다. 예를들어 국제무역청(International Trade Administration)은 한국과 일본과 같은 신흥국이 2016년 반도체 장비 수출에서 1위를 차지했다고 밝혔다.

반면 유럽은 유럽연합(EU)이 세계무역기구 정보기술협정(WTO ITA)에 참여하면서 상당한 성장이 예상된다. 포춘 비즈니스 인사이츠의 애널리스트는 “이 지역의 나노전자 생태계에 존재하는 수많은 기관 및 조직이 전 세계 수익을 연간 최대 2,240억 달러로 늘리기 위해 EU와 손을 잡고 막대한 금액을 투자할 것을 제안했다.”고 설명했다. 또한 북미에서는 중국 제조업체와의 치열한 경쟁이 지속되면서 글로벌 시장에서 차지하는 역할이 증가할 것으로 예상된다.

SEMI 보고서, 2022년 전 세계 반도체 장비 판매 사상 최대 전망
SEMI가 지난 2022년말 발표한 자료에 따르면, OEM(주문자 상표 부착 방식) 제조업체의 전 세계 총 반도체 제조 장비 매출이 2022년에 사상 최고치인 1,085억 달러에 도달할 것이라가고 예상했다. 이는 3년 연속 기록적인 수익을 보인 것으로, 2021년 업계 기록인 1,025억 달러에서 5.9% 증가한 것이다. 반면에, 전 세계 전체 반도체 제조 장비 시장은 2023년에 912억 달러로 축소된 후, 프런트엔드 및 백엔드 부문에 힘입어 2024년에는 반등할 것이라고 분석했다.

SEMI 사장 겸 CEO인 Ajit Manocha는 “기록적인 팹 건설로 인해 전체 반도체 제조 장비 매출이 2년 연속 1,000억 달러를 넘어섰다. 여러 시장에서 떠오르는 애플리케이션은 이번 10년 동안 상당한 반도체 산업 성장에 대한 기대를 설정했으며, 이는 생산 능력을 확장하기 위해 추가 투자가 필요하게 될 것이다.”라고 말했다.

웨이퍼 가공, 팹 시설, 마스크/레티클 장비를 포함하는 웨이퍼 팹 장비 부문은 2022년에 8.3% 늘어나 948억 달러에 달할 것으로 예상된다. 반면에, 2023년에는 16.8% 감소한 788억 달러가 될 것으로 예상되지만, 2024년에는 924억 달러로 17.2% 증가할 전망이다.

전체 웨이퍼 팹 장비 수입의 절반 이상을 차지하는 파운드리 및 로직 부문의 장비 판매는 최첨단 노드와 성숙한 노드 모두에 대한 수요가 여전히 강세를 보이면서 2022년에는 전년 대비 16% 증가한 530억 달러에 달할 것으로 나타났다. 파운드리 및 로직 투자는 2023년에 감소할 것으로 예상되어 해당 부문 전체의 매출이 9% 감소할 것이라는 예상이다.

메모리 및 스토리지에 대한 기업 및 소비자 수요가 약해짐에 따라 DRAM 장비 매출은 2022년에 10% 감소한 143억 달러, 2023년에는 25% 감소한 108억 달러, NAND 장비 매출은 4% 감소한 190억 달러, 2022년에는 4% 감소할 것으로 예상된다. 2023년에는 36%에서 122억 달러로 증가할 것으로 나타났다.

어려운 거시 경제 및 반도체 산업 상황은 백엔드 장비 부문 판매 감소를 촉발할 것으로 예상된다. 반도체 테스트 장비 시장 매출은 2021년에 30%의 견조한 성장을 기록한 후 2022년에는 2.6% 감소한 76억 달러, 2023년에는 7.3% 감소한 71억 달러가 될 것으로 나타났다. 2022년에는 61억 달러로 14.9%, 2023년에는 53억 달러로 13.3% 감소한다. 백엔드 장비 지출은 테스트 장비와 조립 및 패키징 장비 부문에서 각각 15.8%와 24.1%의 성장으로 2024년에 개선될 것으로 분석됐다.

주요 반도체 장비 공급업체
반도체 장비는 글로벌 시장에서 어드반테스트(Advantest), 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials), 램리서치(Lam Research), ASML, 도쿄 일렉트론(Tokyo Electron), KLA(KLA Corporation) 등 일부 주요 업체가 장악하고 있다고 해도 무방하다. 이들 회사는 반도체 제조에 사용되는 대부분의 고성능 핵심 장비를 책임지고 있으며, 장비의 효율성과 성능을 향상시키기 위해 연구 개발도 지속적으로 추진하고 있다.

반도체 제조 장비 기술 동향

반도체 제조 장비 시장은 첨단 제조 공정의 개발, 첨단 재료의 채택, 장비 설계에 인공 지능과 머신 러닝의 통합을 비롯한 몇 가지 주요 기술 동향에 의해 주도되고 있다.

반도체 제조 장비 시장의 주요 기술 동향 중 하나는 극자외선(EUV) 리소그래피 및 다중 패터닝과 같은 첨단 제조 공정의 개발이다. 이러한 공정을 통해 5G 통신 및 사물 인터넷(IoT) 장치와 같은 많은 최신 응용 분야에 필요한 더 작고 복잡한 반도체 장치 생산이 가능하다.

실리콘 카바이드(Silicon carbide; SiC) 및 질화 갈륨(Gallium nitride; GaN)과 같은 고급 재료의 채택도 새로운 반도체 장비 개발을 주도하고 있다. 이 소재는 최근 들어 시장이 급격하게 성장하고 있는 전기 자동차 및 재생 에너지 시스템과 같은 응용 분야에서 수요가 높은 고성능, 고전력 반도체 생산을 가능하게 하는 고유한 특성을 가진다.

마지막으로 장비 설계에 인공지능과 머신러닝을 접목해 반도체 장비의 효율성과 성능을 향상시키는 데 도움을 주고 있다. 예를 들어 머신러닝 알고리즘을 사용하여 장비 성능을 최적화하고 반도체 장치의 결함 수를 줄이는데 활용이 가능하다.

반도체 제조 장비 미래 전망

아이씨엔 미래기술센터 오승모 수석연구위원은 “향후 웨어러블, 스마트 홈, 스마트기기, 의료기기, 로보틱스 및 자율자동차 등에서의 기술 혁신이 증가함에 따라 반도체 집적화는 더욱 강화되고 그 수요가 증가할 것이다.”라고 전망하고, “특히 전기 자동차, 자율운전 자동차는 물론 산업분야에서의 지능화 솔루션, 스마트 물류 시스템, 모빌리티 및 우주 항공 분야에 이르기까지 반도체 사용이 급격히 증가함에 따라 관련 시장은 지속적으로 성장해 나갈 것이다.”라고 말했다.

5G 통신, 사물인터넷(IoT) 기기 등 첨단 제품 수요 증가와 신기술 개발로 반도체 수요가 지속적으로 증가하고 있어 반도체 장비 시장의 미래는 밝다. 또한, 반도체 장치의 소형화 추세는 첨단 제조 공정 및 장비에 대한 수요를 주도하여 시장 규모를 더욱 확대할 것으로 기대된다.