▼ 케이씨텍 투자자 필독 REPORT
반도체 평탄화 장인 : 케이씨텍(281820) - 반도체 CMP, 세정장비, Wet-station, Coater, CMP Slurry
반도체 공정에 대해 알아보자. 1. CMP 장비·소재 국산화 수혜주! -. 케이씨텍은 2017년 케이씨로부터 인적분할로 설립되어 반도체, 디스플레이 장비 및 소재 사업 부분을 영위함. 1) 동사는 반도
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케이씨텍 - 차세대 메모리의 CMP 공정 수는 더 늘어날 것 (느낌이블로그)
안녕하세요 느낌이입니다.
최근 몇 주 동안 SK하이닉스, 삼성전자와 함께 코스닥 반도체 섹터의 상승이 눈에 띄었는데요.
실제로 후공정 및 AI 반도체 펩리스 기업들에서 슈팅이 나와준 종목들이 많이 있죠.
하지만 동일 반도체 섹터 내에서도 가는 종목들만 계속 가는 종목 장세가 너무 심했었습니다.
그럼 반도체 섹터 내 가는 종목들 중, 더 갈 종목은 무엇일까요?
함께 보시죠.
반도체 칩을 만드는 기초 공사, CMP
1) 반도체 칩은 웨이퍼 위에 회로와 소자를 여러 층으로 쌓아 올리면서 만들어지는데, 이때 각 층의 두께를 균일하게 쌓으려면 CMP 공정으로 웨이퍼 표면을 사포질 하듯 갈아내야함.
2) 만약 CMP 공정이 없다면 쌓아올리는 각 층마다 굴곡이 심해질 것이며, 결국 단차로 인해 반도체 내 전기 신호가 끊어지거나 원활하게 흐르지 못하게 될 것임.
3) 반도체 제조 공정을 진행 할수록 웨이퍼 표면에 입혀진 박막에는 굴곡이 발생할 수 밖에 없으며, 따라서 이 굴곡을 매번 평탄하게 만들기 위해서는 수많은 CMP 공정이 필수적임.
4) 구체적으로 CMP 공정은 화학 및 기계적 요소를 통해 웨이퍼를 연마하여 표면을 평탄화시키는 과정이며, 연마에 사용되는 CMP 패드는 사포처럼 거친 표면의 성질을 갖고 있어 물리적으로 웨이퍼를 갈아낼 수 있음.
5) 또한 CMP 공정에서 사용되는 소재인 슬러리(Slurry)는 화학적으로 웨이퍼를 연마하기 위해 용액을 도포하는 것으로 화학첨가물을 포함한 수용액과 미립자로 분산된 연마입자로 구성되어 있음.
6) 마지막으로 CMP 패드 컨디셔너(Pad Conditioner)는 웨이퍼를 연마하는 과정에서 마찰로 굴곡진 패드가 마모되는 것을 최소화하고 패드 위에 남은 웨이퍼 잔여물이나 슬러리 등을 제거해 패드 돌기를 유지하는 역할을 함.
7) 최근 반도체 고성능화, 미세화에 따라 CMP 공정의 역할과 중요성이 더 커지고 있으며, 고성능 반도체 칩일수록 웨이퍼 위에 더 많은 층을 증착하고 더 미세한 회로를 새기기 때문임.
8) 시스템 반도체 뿐만 아니라 메모리 반도체 마찬가지로 세대를 넘어갈수록 CMP 연마 횟수는 증가할 것이며, 더 정밀한 공정 기술력이 요구될 것임.
9) 또한 HBM의 점유율이 늘어날수록 CMP 공정의 수혜는 커지는데, 이는 DRAM을 수직으로 쌓아 올리는 HBM 특성상 CMP 공정을 통해 DRAM 칩의 두께를 최소화 해야되기 때문임.
10) 게다가 HBM 생산 과정에서 TSV 공정이 진행되면 웨이퍼 표면에 구리층을 쌓게되는데, 이를 평탄화 하기위해 또 CMP 공정이 필요하며 결국 HBM 생산량이 늘어날수록 CMP 공정 횟수는 가파르게 증가하게 됨.
차세대 메모리는 왜 CMP 공정 수가 늘어나는가?
1) 메모리반도체 DRAM의 미세화 한계극복을 위한 연구가 활발한 가운데, 최근 3D DRAM 기술의 개발방향이 드러나고 있음.
2) 이전에 제정된 DRAM 제조 규격 DDR5는 640억개 이상의 셀을 칩 속에 넣도록 정해졌는데, 이는 DDR4의 약 3배 되는 숫자로 향후 DRAM 셀은 지금보다 훨씬 더 미세해질 것임.
3) 결국 메모리 반도체 업계에서는 트랜지스터의 집적도를 높이기 위해 비트 라인(Bit Line)을 수직으로 세우는 구조인 3D DRAM 개발을 미래에 나아갈 방향으로 잡고 있음.
3) 3D DRAM 연구는 크게 비트 라인을 수직으로 세우는 방법과 워드 라인을 수직으로 세우는 방법 두 가지로 나뉘는데, 현재 70% 이상의 연구가 비트 라인을 수직으로 세우는 방법으로 진행 중임.
4) 메모리 반도체 기업들이 차세대 메모리 개발에 나선 이유는 DRAM의 미세화 한계 때문이며, 기존 DRAM 개발은 회로 선폭을 줄여 트랜지스터 집적도를 높이는 방식으로 진행됐었음.
5) 그러나 최근 회로 선폭이 10nm 이하로 줄어들면서 커패시터 전력 노출 등 물리적 한계에 직면한 상황이며, 칩 메이커들이 연구 중인 3D DRAM은 DRAM을 가로로 눕힌 뒤 수직으로 적층하는 컨셉의 메모리 반도체임.
6) 기존 DRAM이 하나의 웨이퍼 평면에 트랜지스터를 집적하는 구조인 반면에, 3D DRAM은 여러개의 층에 트랜지스터를 쌓는 구조임.
7) 따라서 이러한 구조를 채택하면 트랜지스터 간 간격이 넓어져 누설 전류와 간섭 등을 줄일 수 있으며, 더 많은 트랜지스터를 집적시킬 수 있고 EUV 공정을 여러번 적용하지 않기 때문에 가격적인 측면에서도 유리할 것으로 전망됨.
8) 또한 DRAM 구조 위에 또 DRAM 구조를 쌓아햐 하기 때문에 각 레이어를 평탄화 시키는 CMP 공정은 절대적으로 더 필요할 수 밖에 없음.
9) 게다가 3D NAND 마찬가지로 Logic/DRAM 공정 미세화와 배선 증가, 계단공정 추가로 인하여 CMP 공정 확대 수혜가 제일 먼저 예상됨.
10) 3D NAND가 고단화 될수록 연결해야 하는 배선이 늘어나기 때문에, 배선 형성을 위한 텅스텐 CVD 및 CMP 공정, 패턴 형성을 위한 KrF PR공정 등이 추가되기 때문임.
11) 결국 메모리반도체에서 공정이 미세화되고 집적도가 높아질 수록 가장 큰 수혜를 받는 공정은 EUV가 아닌 CMP 공정이라는 뜻임.
12) 추가적으로 현재 SK하이닉스와 마이크론의 3D DRAM 구조는 거의 동일하나, SK하이닉스의 경우 게이트올어라운드(GAA) 공정을 적용하지 않는 정도의 차이가 있는 상황임.
13) 현재 두 기업의 3D DRAM 연구는 개념적 단계이기 때문에 GAA 공정 차이로 인한 구체적인 성능 차이는 알려지지 않은 상태임.
반도체 평탄화 장인정신을 가진 기업
1) 케이씨텍은 2017년 11월 1일을 분할기일로 하여 주식회사 케이씨로부터 인적 분할되어 설립되었으며, 2017년 12월 5일 한국거래소 유가증권시장에 재상장됨.
2) 케이씨텍의 주력 제품은 반도체 장비 및 소재, 디스플레이 장비가 있으며, 2021년부터 주가에 유의미하게 영향을 끼치는 요인은 반도체 평탄화 공정용 소재로 사용되는 슬러리 국산화였음.
3) 케이씨텍이 주력 반도체 장비 및 소재 분야에서 일본 반도체 소부장 기업들인 Ebara Corporation, Hitachi Chemical, Tokyo Electron, Shibaura Technology과 경쟁 관계로 한일 무역분쟁 때 주가가 수혜를 입었었음.
4) 케이씨텍은 반도체 CMP 세정 장비, 디스플레이 Wet Station/Coater 장비, 반도체 Slurry 및 디스플레이 소재 등의 라인업을 갖추고 있음.
5) 동사는 2023년 3분기까지의 매출액 2,155억원에서 반도체 부문(장비, 소재)이 72%로 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 실제로 1,549억원의 매출이 반도체 부문에서 발생했었음.
6) 케이씨텍의 주요 고객사로는 삼성전자와 SK하이닉스, LG디스플레이, BOE, CSOT 등을 두고 있으며, 2020년에는 삼성전자로부터 약 207억원(지분율 4.9%) 규모의 지분투자를 받는 등 기술력을 입증받았었음.
7) 또한 케이씨텍은 반도체 CMP 공정과 관련된 소부장 중에 슬러리 소재와 슬러리 장비를 공급하고 있으며, 그중에서 가장 주목하는 분야는 슬러리 소재임.
8) 반도체 슬러리가 연마하는 대상 또는 평탄화하는 대상이 어떤 성분이냐에 따라 절연막용 슬러리, 메탈 계열용 슬러리 등으로 구분함.
9) 케이씨텍의 주력제품인 세리아 슬러리(Ceria Slurry)는 Non-metal 슬러리로 80~300nm 크기의 고체입자와 초순수 및 Chemical 이 혼합되어 만들어진 현탁액이며, 연마 대상의 막질을 화학적, 기계적으로 연마하는 역할을 담당함.
10) 또다른 주력제품인 실리카 슬러리(Silica Slurry)도 마찬가지로 Non-metal 슬러리이며, 반도체 CMP 공정 중에서 Metal Contact 및 Plug & Poly 공정에 사용되는 슬러리임.
10) 물론 동사는 슬러리 장비 분야에서도 국산화를 위해 많은 공을 들였으며, 2013년에 처음으로 거의 100억원대 규모의 슬러리 장비 매출을 시현하기 전까지 연구개발 비용 부담 등으로 매년 60억원 이상의 손실을 기록했었음.
11) 이처럼 케이씨텍은 갖은 노력 끝에 슬러리 장비 국산화에 성공해 매출을 시현했지만 주식 시장에서는 여전히 슬러리 장비보다 슬러리 소재에 대한 관심이 더욱 크며, 이는 슬러리 소재의 진입 장벽이 두껍고 높았기 때문임.
12) 오랜 기간 동안 슬러리 소재 시장에서 Entegris 등의 상위 기업들이 촘촘하게 특허를 걸어 놓아 케이씨텍과 같은 국산화 선도 기업들이 유의미한 규모의 매출을 달성하기 어려웠기 때문임.
13) 그럼에도 케이씨텍은 2021년 기준으로 반도체용 슬러리 소재로 1,100~1,200억원 수준의 매출을 달성한 것으로 추정되며, 이러한 규모의 매출 달성이 가능했던 이유는 동사의 슬러리 아이템 다양화 덕분임.
14) 또한 케이씨텍은 Non-metal 계열 슬러리 소재 국산화로부터 출발해 Metal 계열 슬러리 소재 국산화에도 성공함.
▼ CMP 공정 진행 영상
HBM 개화에 맞춰 제품군 다각화 기대
1) 지난해 말부터 메모리 반도체 가격 상승세가 이어지면서, 글로벌 메모리 반도체 기업의 CAPEX가 회복될 것이라는 기대감이 커지고 있음.
2) 특히 HBM의 선두를 달리고 있는 SK하이닉스향 장비 기업들은 지난해 지연된 장비 발주가 올해 재개될 것으로 고대하는 상황임.
3) SK하이닉스는 지난해 CAPEX를 2022년 대비 50% 이하 수준으로 집행한 것으로 파악되는데, 아마 올해 메모리 반도체 기업들의 투자는 DRAM 관련 선단 공정과 HBM에 집중될 것으로 예상됨.
4) 실제로 DRAM 선단 공정과 HBM 관련 장비 발주가 본격화되고 있으며, 특히 삼성전자가 HBM CAPA 확장에 나서면서 HBM 후공정 장비 대규모 발주에 나서고 있음.
5) 앞서 언급했듯 HBM 생산이 늘어나면 CMP 공정 횟수도 증가해 여기에 투입되는 소재, 부품, 장비 업체들의 공급 물량도 늘어날 수 밖에 없음.
6) 국내 유일 CMP 장비 제품군을 보유하고 있는 케이씨텍은 CMP 장비와 CMP 슬러리를 삼성전자와 SK하이닉스 등에 공급하고 있으며, 고 SK하이닉스와 CMP 슬러리를 공동으로 개발했던 이력도 있음.
7) 하지만 케이씨텍 주력 제품은 버핑용 CMP이며, 텅스텐 CMP 장비도 일부 하고 있지만 구리 배선 제거가 필요한 CMP 장비는 아직까지 해외 장비 기업이 공급하고 있는 상황임.
8) 케이씨텍의 CMP 장비 제품군 확대에 따른 추가 수혜가 남아있는 상황이며, 실제로 동사는 어플라이드머티리얼즈(AMAT)와 에바라(EBARA)사가 장악하고 있는 CMP 장비의 국산화를 선도하고 있는 상황임.
HBM4 개발 본격화와 하이브리드 본딩 시대 개막
1) 현재 삼성전자와 SK하이닉스 등 글로벌 메모리 기업들이 6세대 고대역폭메모리인 HBM4 시장 선점을 위한 기술 개발에 목숨을 걸고 있음.
2) 따라서 국내 반도체 소부장 기업들도 글로벌 메모리반도체 업체들의 HBM4 양산 계획에 발맞춰 생산에 투입될 제품 공급을 준비하고 있는 상황임.
3) HBM4에서는 하이브리드 본딩에 필요한 장비와 소재를 보유한 기업들의 제품이 삼성전자와 SK하이닉스 라인에 투입될 것으로 예상됨.
4) 하이브리드 본딩은 HBM 내 DRAM과 DRAM 사이를 연결했던 범프를 없애고 DRAM 과 DRAM을 바로 접착시키는 차세대 패키징 기술임.
5) HBM은 DRAM과 DRAM을 수직으로 적층해 개발한 제품으로 DRAM의 층 수가 늘수록 제품 크기가 커지게 되는데, 하이브리드 본딩은 DRAM 사이의 범프를 제거해 HBM 제품의 두께를 줄일 수 있는 핵심 기술임.
6) 하이브리드 본딩 초기 단계인 반도체 칩 표면 가공 시, 칩의 두께를 줄이기 위한 CMP 공정이 필수적으로 적용되는데 이에 따른 CMP 슬러리 투입량도 늘어날 것으로 예상됨.
7) 향후 HBM 12단 이상 제품부터 하이브리드 본딩은 필수적이며, 또한 하이브리드 본딩은 후공정에서 한 번도 하지 않았던 CMP와 같은 공정이 추가되는데 이를 위해 전공정 수준의 프로세스 컨트롤이 필요한 상황임.
8) 실제로 업계에서는 하이브리드 본딩이 단순 후공정이 아니라고 평가하고 있으며, CMP와 플라즈마 적용이 필요하고 클린룸 등 환경에서 공정이 진행되기 때문임.
9) 향후 케이씨텍의 CMP 장비 제품군 확대에 대한 수혜는 전공정 뿐만 아니라 후공정에서도 입을 것으로 예상되며, 더 나아가 슬러리에 소재에 대한 매출 상승 속도도 더 가팔라 질 것으로 예상됨.
2차전지 사업확장과 기대되는 2024년
1) 케이씨텍은 작년 LG에너지솔루션 향으로 단일 베터리 패키징 장비 퀄을 받았으며, 동사의 패키징 장비는 파우치 배터리를 만들 때, 안에 배터리 소재를 집어넣고 압력 프레싱과 탭웰딩을 하면서 배터리 외관을 만들어주는 장비임.
2) 이러한 배터리 패키징 장비를 기존에는 시스템알앤디라는 기업이 LG전자 소재생산기술원(PRI)을 통해 납품했었음.
3) 배터리 조립 공정 장비 중에 단일 장비로는 가장 비싼 게 패키징 장비인데, 배터리 패키징 장비는 라인당 1대의 장비가 들어가기 때문에 대당 150억 이상의 가격을 자랑함.
4) 케이씨텍의 신규 베터리 패키징 장비는 LG에너지솔루션의 합작 신공장에 납품될 가능성이 높으며, 최소 올해 상반기 내 LG엔솔-스텔란티스 합작 공장에 수주 공시가 나올 것으로 예상됨.
5) 케이씨텍의 배터리 패키징 장비가 몇 대 들어갈진 알 수 없지만, 반도체 75%, 디스플레이 25% 매출 비중을 내고 있는 동사에는 질 높은 사업 다각화 아이템이 되어줄 것으로 예상됨.
6) 2024년 메모리 반도체 전공정 장비 투자는 상당히 보수적일 전망이지만, 그럼에도 케이씨텍의 2024년 컨센서스는 매출액 3,052억원과 영업이익 451억원으로 상당히 높은 수준임.
7) 이는 CMP slurry의 실적 성장과 CMP 장비의 수요처 증가, 2차전지 사업 다각화가 반도체 전공정 장비 부문의 CAPEX 부진을 상쇄시킬 것으로 예상하기 때문임.
8) 오랜 기간 강보합세를 보여오던 케이씨텍의 주가는 최근 CMP slurry의 성장성이 부각되어 반등하기 시작했으며, CMP slurry 및 CMP 장비 국산화, 2차전지 신사업이라는 동사의 중장기 포인트는 아직도 유효함.
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