투자 페이스메이커

반도체 공정을 이해하게 되면 반도체 관련 기업 투자에 큰 도움이 된다.

삼성전자, TSMC 등의 생산업체에 장비를 공급하는 업체를 이해하는데 특히 더 중요하다.

예를 들어 EUV장비를 유일하게 생산하여 매우 넓은 경제적 해자를 보유한 네덜란드의 ASML은 포토공정에 필요한 장비를 생산 및 공급한다. 

반도체 공정은 크게 8개의 공정으로 나뉜다. 용어가 생소하기 때문에 한번에 이해 되지 않을 수 있지만 적당히 감을 잡는 것 만으로도 큰 의미가 있다.

1. 웨이퍼공정

2. 산화공정

3. 포토공정

4. 식각공정

5. 확산공정

6. 박막증착공정

7. 금속공정

8. 테스트 & 패키징 공정

1. 웨이퍼공정

"모래에서 추출한 실리콘으로 잉곳(원통모양)을 만들고 절단 및 연마하여 반도체 생산을 위한 웨이퍼 제작"

웨이퍼는 반도체를 생산하는 판이다. 반도체를 피자라면 웨이퍼는 도우인 셈이다. 

2. 산화공정(Oxidation)

"불순물로부터 웨이퍼를 보호하기 위한 산화막 형성"

가장 널리 사용하는 방식은 열산화 방식이며 이는 습식 산화와 건식 산화로 나뉜다. 건식산화는 순수 산소만을 사용하기 때문에 산화막 성장속도가 느리다는 단점이 있지만 그만큼 미세조정도 편하기 때문에 매우 얇은 막을 만들 수 있다는 장점이 있다. 습식 산화는 산소와 수증기를 사용하기 때문에 건식과 반대로 산화막 생성 속도는 빠르지만 산화층의 밀도가 낮고 질이 떨어지며 두께 또한 건식 대비 5~10배 두껍다.

3. 포토공정

"산화막이 형성된 웨이퍼 위에 반도체 설계 회로를 찍어내는 과정"

즉 반도체 회로의 밑그림을 그리는 과정이다. 포토레지스트(감광성고분자물질, PR)를 얇게 바른후 마스크를 올리고 그 위에 빛을 가하여 원하는 패턴을 그린다. 

포토레지스트는 세가지 물질로 이루어져 있다. Solvent(PR보관시 외부 빛의 노출을 방지할 목적), Resin, Photoactive Compound(PAC, 빛에 반응하는 화합물). 이때 PAC는 Positive PR(빛에 노출된 부분이 노광후 현상액에 씻겨 나감)과 Negative PR(빛에 노출되지 않은 부분이 현상액에 씻겨나감)으로 나뉜다.

포토 공정 과정은 아래 순으로 진행된다.

  PR과정(감광액 도포) -> 노광(빛으로 회로 새기기) -> 현상(노광에 의해 빛에 노출된 부분 혹은 노출되지 않은 부분을 선택적으로 제거하여 회로 패턴 형성)

4. 식각공정(Etching)

"회로의 패턴 중 불필요한 부분을 깎아내는 작업"

식각방식은 습식과 건식으로 나뉜다.

건식 식각은 습식에 비해 많은 비용이 들고 방법이 가다롭지만 수율 증대와 극미세 회로 식각을 위해 건식 채택율이 상승중이다. 건식은 플라즈마를 활용하기 때문에 플라즈마 식각이라고도 한다. 

식각 공정은 곧 수율과 이어진다. 식각이 잘못되어 회로 부분이 끊겨버리면 생산품에 오류가 발생하기 때문이다. 식각에서는 균일도와 식각 속도가 중요하다.

5 확산공정(Diffustion)

"식각 공정을 거친 회로 패턴의 특정 부분에 이온 형태의 불순물을 주입하여 전자 소자의 영역을 만들어주고 가스간 화학 반응을 통해 형성된 물질을 웨이퍼 표면에 증착함으로써 여러가지 막을 형성하는 공정"

즉 전기적인 특성을 갖추기 위한 전초단계로 보면 된다.

6. 박막증착공정(Thin Film deposition)

" 식각 및 확산공정을 마친 웨이퍼에 1마이크로미터 이하의 얇은 막을 씌워 전기적인 특성을 입히는 공정. 즉 부도체인 실리콘 웨이퍼가 전기적인 특성을 갖게 되는 단계"

박막을 증착하는 방법은 두 부류로 나뉜다. PVD(Physical Vapor Deposition)과 CVD(Chemical Vapor Deposition).

대부분의 반도체 공정에서는 CVD를 사용한다. 특히 PECVD는 플라즈마를 사용해 저온 공정이 가능하고 두께 균일도를 조절할 수 있으며 대형 처리가 가능하기 때문에 가장 널리 이용된다.

7. 금속공정(Metalization)

"금속 배선 공정으로도 불리며 회로에 금속을 깔아주는 단계"

단일층 재료로는 알루미늄(Al)과 구리(Cu) 등을 사용하고 다층구조로는 티타늄(Ti)과 텅스텐(W) 사용한다.

8. 테스트 & 패키징 공정

"생산된 반도체를 점검하고 포장하는 공정"

SK하이닉스의 2분기 실적이 발표됐다. 간단한 기업 및 사업소개와 함께 실적 리뷰를 해보고자 한다. 따로 배경지식이 없는 분들도 이해할 수 있도록 작성하였다.

곧 본 포스팅을 해설하는 유튜브 영상도 올릴 예정이다.

1. 기업 소개
2. 실적 요약
3. 가이던스

1. 기업 소개

개요

주가 추이

사업 개요

• 시장규모 약 150조에 달하는 메모리 반도체 시장의 핵심 기업 중 하나

<글로벌 메모리반도체 시장 규모>

• 메모리반도체 시장의 핵심 상품은 D램과 낸드플래시이며 각각의 비중은 약 56%, 41% 정도이다
• 하이닉스는 D램 매출 비중이 높다 약 73%의 매출이 D램에서 발생한다

• D램 시장에서 하이닉스의 점유율은 약 23%로 삼성전자에 이은 2위이다
• 낸드시장은 D램 시장대비 경쟁이 치열한데 하이닉스의 점유율은 12.3%로 4위이다. 그러나 현재 완료단계인 인텔 낸드사업부 인수 후에는 점유율이 약 20%가 되어 2위 업체가 된다

• 현재 하이닉스는 D램에서는 EUV장비를 도입한 1anm제품 양산, 낸드에서는 176단 제품 양산을 준비중이다

2. 실적 Review: 컨센서스 부합

• 매출: 전년 동기(2020.2Q) 대비 20% 성장 
• 영업이익: 전년 동기 대비 42% 성장

• Q: DRAM 빗그로스 한자릿수 중반 성장 NAND 빗그로스 한자릿수 초반대 성장
   ->  PC, 그래픽, 컨슈머향 제품의 견조한 수요에 더해서 서버향 제품의 수요 회복세가 맞물리면서 빠르게 개선
• P: DRAM 가격 전분기 대비 10% 후반대 상승 NAND 가격 전분기 대비 약 10% 상승

<디램 가격 추이>

3. 가이던스 분석

시장전망 by SK하이닉스

• D램 수요 성장률 상향 조정 (연간 +20% 초반대)
• 낸드 수요 성장률 상향 조정 (연간 +30% 중후반대)
        ->기업용 PC 수요가 하반기 PC 수요 견인할것
        ->5G 모바일 모델 확산과 하이엔드 시장 확대로 모바일 수요도 양호할 것
        -> 서버 시장 신규 데이터센터 투자 확대로 하이퍼스케일러 고객 수요 증가할 것. CPU 신모델 출시로 교체수요 본격화될것

투자(CAPEX)전망 by SK하이닉스

• 공급 업체들의 D램 재고가 실제 가져야 하는 것보다 상당히 낮은 수준에 머물러 있음. 따라서 증가하는 수요를 따라가기 위해서는 내년 생산분을 위한 캐팩스가 필요. 이를 위해 1분기에 발표했던 내년 캐팩스의 올해중 조기집행은 계획대로 진행중임. 전체적인 캐팩스 규모는 4분기 수요 변화에 따라 크게 변화 없는 수준으로 집행될 것.

주요이슈

• 인텔 낸드 사업부 인수 하반기 승인 기대. 총 8개국 중 7개국은 승인, 중국만 남음