반도체 종류, 기업구분, 반도체 8대공정 밸류체인 : 반도체 소재, 장비 관련주

 

 1. 반도체 종류

 

1.1 메모리 반도체: 데이터를 저장하는 기능

 

▶RAM(Random Access Memory): 무작위 순서로 데이터를 읽고 쓸 수 있는 휘발성 메모리

• DRAM(Dynamic Random Access Memory): DRAM 시장의 70% 이상을 한국 반도체 기업들이 차지, DRAM의 주요 역할은 주기억장치로 CPU로부터 전송된 데이타를 임시보관 후 보조기억장치인 SSD나 하드디스크로 전송함. CPU 발전에 따라 DRAM 성능도 발전하여 DDR (Double Data Rate,한 번의 클럭에서 2번의 데이터를 전송) 등장이후 발전을 거듭하여 공개된 DDR 2, 3, 4세대이후 빅데이터, AI등에 최적화된 초고속,고용량의 차세대 DRAM인 DDR5 개발되어 향후 DDR5로 전환이 본격화 될것으로 예상. PC용 DDR5는 2022년에 양산이 본격임, 모바일 용 DRAM은 LPDDR(Low Power Double Data Rate)
• HBM(High Bandwidth Memory):여러 개의 DRAM을 수직으로 연결해 비메모리 칩과 데이터를 주고받는 데이터처리속도를 향상시킨 고대역폭 메모리로 주로 AI 학습 및 서버 HPC 칩에 사용됨. AI 연산을 위해 CPU 보다 병렬 계산 속도가 빠른 GPU와 GPU용 DRAM인 GDDR이사 사용되었으나 AI연산 데이터 처리중 병목현상이 발생되어 이를 개선하기 위해 DRAM을 수직으로 적층한 HBM이 등장하여 1세대 HBM → 2세대 HBM2 → 3세대 HBM2E → 4세대 HBM3로 발전함. DRAM 적층 간 사용되는 마이크로 범프가 늘어나면서 서로 엉겨 붙는 문제가 발생 하는데 하이브리드 본딩이 해결방안으로 꼽히고 있으며, 고사양 반도체에 적용되는 어드밴스트 패키징 (후공정)기술의 중요성이 높아짐
• SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)

▶ROM(Read-Only Memory:전원이 끊겨도 데이터가 사라지지 않는 비휘발성 메모리

• NAND Flash Memory : USB, SSD(solid state drive) 등 기억장치에 사용. 삼성이 1위
• NOR Flash Memory

1.2 비메모리 반도체 

▶시스템반도체

• CPU (Central Processing Unit): 컴퓨터의 중앙 처리장치
• GPU (Graphics Processing Unit ): 그래픽 처리장치
• NPU (Neural Processing Unit): 신경망 처리 장치
• AP (Application Processor): 모바일기기/스마트폰 중앙처리장치
• DDI (Display Driver IC): LCD (Liquid Crystal Display,액정표시장치), OLED (Organic Light Emitting Diode,유기발광다이오드), TFT (Thin Film Transistor,박막트랜지스터), LED (Light Emitting Diode,발광다이오드) 디스플레이 등 다양한 디스플레이 구동 칩
• AI 반도체 :AI연산 실행에 특화된 시스템 반도체, 1세대 CPU+GPU → 2세대 NPU →3세대 뉴로모픽(Neuromorphic chip , 신소자를 활용해 AI 연산 코어의 집적도와 전력 효율성을 높인 신경 모방 칩) 으로 발전하는 추세, 연산과 기억(메모리) 기능을 통합하는 지능형 반도체(PIM,Processing-In-Memory)개념도 반영되고 있음

▶광소자반도체

• CIS 이미지센서
• LED 이미지센서

 

 2. 반도체 기업구분

 

반도체 생태계

출처:삼성반도체이야기

 

시스템 반도체 생테계

출처:유진투자증권

 

반도체는 IP 제작→팹리스(설계)→디자인하우스(설계)→파운드리(위탁 생산)→OSAT(후공정 외주)를 거쳐 제작

 

2.1  종합반도체 (IDM, Integrated Device Manufacturer)

 

▶반도체 설계 및 생산: 수조원 규모의 웨이퍼(반도체 재료가 되는 얇은 원판) 생산설비인 팹(fab,fabrication facility)보유

• 삼성전자
• SK하이닉스:하이닉스의 매출 비중70%이상이DRAM, 23%이상이 NAND
• Intel (INTC)
• Micron Technology Inc (MU)

2.2 IP 기업 (Intellectual Property, chipless)과  팹리스(Fabless)

 

▶ 반도체 설계전문: 기초도면격의 반도체 설계 블럭을 팹리스나 IDM에 제공하고 그에 따른 라이선스료를 받는 IP기업과 다품종 소량샌상 형태로 반도체 칩 개발에 주력하며, IP 사용에 따른 라이선스료를 받는 것이 아니라 설계외의 모든 반도체 공정을 외주 (아웃소싱) 한 후 생산된 칩의 소유권이나 영업권을 소유하여 자사 브랜드로 판매는 팹리스가 있음

• 오픈엣지테크놀로지 -반도체 IP 설계를 전문, 경쟁사 대비 3.4배 우수한 AI반도체 효율
• 칩스앤미디어 - 반도체 칩 제조사에 비디오 IP를 라이선싱
• 텔레칩스 - IP개발 및 라이센싱/ 칩스앤미디어를 계열회사로 두고 있음
• 자람테크놀로지 - 시스템 반도체 설계 전문기업
• 넥스트칩 - ARM과 반도체 공동개발 강세
• 에이디칩스 - 반도체 설계, 시스템 반도체 설계 및 유통
• 어보브반도체 - 초저전력 기술, MCU 설계 팹리스
• 제주반도체 - 저전력·저용량 메모리 반도체 제품 설계전문 업체
• LX세미콘 - 팹리스 시스템 반도체 기업
• Qualcomm
• NVIDIA
• Broadcom
• AMD(Advanced Micro Devices)
• MediaTek

2.3 디자인 하우스 (DSP, Design Solution Partners)

 

▶ 팹리스(설계)와 파운드리(생산)사이의 재설계: 팹리스가 개발한 설계도를 파운드리 생산 공정에 맞춰 제조용 칩으로 최적화하는 디자인서비스

• 가온칩스 - 반도체 IP 설계전문, 삼성전자 ARM 파트너 부각
• 알파홀딩스
• 에이디테크놀로지 -삼성전자, 삼성전자 디자인하우스 협력 업체,삼성전자 M&A 기대감
• 코아시아 - ARM공식디자인 파트너(AADP), 자율주행용 ADAS 인공지능 프로세서 개발추진

삼성전자 디자인솔루션파트너 (DSP_230815)

출처:삼성반도체 DSP멤버 소개

2.4 파운드리 (Foundry) 

▶반도체 위탁 생산 전담 기업

• 삼성전자
• SK하이닉스
• DB하이텍 - 웨이퍼 수탁 생산 및 판매를 담당하는 Foundry 사업과 디스플레이 구동 및 Sensor IC 등 자사 제품을 설계, 판매하는 Brand 사업을 운영하고 있음
• KEC - SiC 전력 반도체 개발 성공
• TSMC

 

 3. 반도체 8대공정 밸류체인: 반도체 소재관련주, 반도체 장비관련주

 

▶반도체 제조 8대공정 

• 전공정 #1 웨이퍼제조 공정, #2산화 공정, #3포토 공정, # 4식각공정, #5 증착 공정, #6금속배선까지의 공정으로 웨이퍼를 가공하여 위에 회로를 그려 칩을 만드는 과정
• 후공정 : #7EDS공정, #8패키징 &테스트공정

반도제 제조 공정	중요 키워드
	웨이퍼(Wafer):실리콘(Si, 규소), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등으로 만든 단결정 기둥을 얇게 썬 원판 잉곳(실리콘기둥)만들기 → 잉곳절단하여얇은웨이퍼로만들기→웨이퍼표면연마
	800~1,200℃의 고온에서 얇고 균일한 실리콘 산화막을 형성시키는 열산화:건식산화(산소) ,습식산화(산소+수증기)
	포토마스크,감광액(PR, Photo Resist),극자외선(EUV)노광장비, 현상 :컴퓨터 시스템(CAD, computer-aided design)을 이용해 웨이퍼에 그려 넣을 회로를 설계 →미세 회로를 형상화해 포토마스크(Photo Mask)제작→웨이퍼 표면에 빛에 민감한 물질인 감광액을 골고루 바름→노광장비(Stepper)를 사용해 회로 패턴이 담긴 마스크에 빛을 통과시켜 웨이퍼에 회로를 찍어냄→웨이퍼에 현상액을 뿌려 가며 노광된 영역과 노광 되지 않은 영역을 선택적으로 제거해 회로 패턴을 형성
	건식 식각(Dry Etching): 반응성 기체, 이온등을 이용해 제거, 습식보다 비싸고 까다롭지만 미세회로에 수율이 높음  습식 식각(Wet Etching): 용액을 이용 화학적인 반응으로 제거 파츠(Parts): 식각공정에서 사용되는 소모성부품
	증착공정(Deposition):웨이퍼 위에 원하는 분자 또는 원자 단위의 박막을 입히는 일련의 과정 이온주입공정(Ion Implantation):순수한 반도체는 규소로 되어있어 전기가 통하지 않으므로 이온을 넣어 전류를 흐르게 하는 전도성을 갖게 함 , 인(P), 비소(As)등 15족 원소를 주입하면 n형 반도체, 붕소(B) 등13족 원소를 주입하면 p형 반도체가 됨
	금속 배선(본딩)공정에서 사용되는 대표적인 금속 :알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 텅스텐(W)
	EDS공정의 4단계:웨이퍼완성 마지막단계 테스트 1단계 – ET Test & WBI(Electrical Test & Wafer Burn In) 2단계 – Hot/Cold Test 3단계 – Repair / Final Test 4단계 – Inking 프로브 카드(Probe Card): 웨이퍼 상태의 칩의 기능과 성능을 검사하기 위한 핵심 장치
	패키징 공정단계 1단계 – 웨이퍼절단 2단계 – 칩 접착 3단계 – 금선 연결 4단계 – 성형(Molding) 공정 5단계 –패키지 테스트 OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly And Test) :반도체 패키징 및 테스트 외주

 

반도체 제조공정별 밸류체인 2020

출처: 이베스트 산업분석 반도체 2020.09.17 

▶▶전공정_#1. 웨이퍼제조 소재부품/장비

• 원익QnC - 웨이퍼 보호 및 이송 용기로 사용되는 석영유리( Qartz Ware)  제작 세계 1위 
• 티씨케이 -웨이퍼 잉곳 생산 장비용 부품, 고순도 흑연을 국내 최초로 국산화
• 저스템 - 반도체 오염제어 솔루션 세계 1위, 웨이퍼 보관 용기 수율 향상 시스템, 삼성, SK납품중

▶▶전공정_#2. 산화 공정 소재부품/장비

• AP시스템 -급속 열처리 장비 RTP(Rapid Thermal Processing) 삼성전자와 공동개발
• 예스티 -열처리(Furnace, 퍼니스) 장비 공급
• 피에스케이-드라이 클리닝 장비,반도체 PR strip 강자 신규 장비 국산화 성공 기대감

▶▶전공정_#3. 포토 공정 소재부품/장비

• 에스앤에스텍 - 설계된 회로 패턴을 석영을 가공해 만든 유리판 위에 그려 놓은 것을 포토마스크 국산화 성공, EUV 펠리클 양산 기대감, 삼성전자가 지분 8%보유
• 에프에스티 -포토마스크를 이물질로 보호하는 펠리클을 판매, 삼성전자가 지분 7%보유
• 동진쎄미켐 -감광액(PR, Photo Resist) 국내최초로 개발성공 /삼성SDI가 동사가 생산하는 탄소나노튜브(CNT)도전재 사용
• 와이씨켐 -세계 최초로 KrF 및 ArF 포토레지스트용 린스액을 개발 및 상용화 성공
• 이엔에프테크놀로지 - 반도체 및 디스플레이 소재인 프로세스 케미칼(식각액, 신너, 현상액, 박리액 등), 반도체포토레지스트 용 핵심원료인 화인케미칼(포토레지스트용 원료 등), 칼라페이스트, 반도체 CMP용 Slurry 등 제조.판매
• 오로스테크놀로지 -웨이퍼 오버레이 계측 장비
• 피에스케이 -포토레지스트 제거 장비,드라이 클리닝 장비,반도체 PR strip 강자 신규 장비 국산화 성공 기대감
• 파크시스템스- 첨단 나노계측장비인 원자현미경(Atomic Force Microscope)을 개발 및 생산, 반도체 미세화 핵심 수혜주

▶▶전공정_#4. 식각공정 소재부품/장비

• 솔브레인-삼성전자향 NAND 소재 업체, 식각액
• 이엔에프테크놀로지 -식각액
• 티이엠씨-에칭 공정용 특수 가스
• 후성 -에칭 공정용 특수 가스
• 원익머티리얼즈-에칭 공정용 특수 가스
• 원익QnC -웨이퍼 보호용 용기 부품 쿼츠
• 비씨엔씨 -웨이퍼 보호용 용기 부품 쿼츠
• 티씨케이 -식각 장비 챔버 부품 SiC Ring
• 하나머티리얼즈-식각 장비 챔버 부품 SiC Ring
• 케이엔제이-식각 장비 챔버 부품 SiC Ring
• 월덱스-식각 장비 챔버 부품 SiC Ring
• 에이피티씨-식각 장비
• 유니셈 -유해가스 제거용 스크러버 장비
• GST-유해가스제거용스크러버장비

▶▶전공정_#5 증착 공정 소재부품/장비

• 디엔에프
• 레이크머티리얼즈
• 덕산테코피아
• 원익머티리얼즈
• 한솔케미칼
• 오션브릿지
• 솔브레인-삼성전자향 NAND 소재 업체, 증착용 전구체
• 지오엘리먼트 - 전구체 보관 용기부품 캐니스터, EUV공정 확대 수혜 기대
• 제이아이테크 -  증착의 핵심 재료인 전구체(프리커서)를 주력 사업으로 영위
• 미코 -균일 온도 유지 세라믹 히터
• 솔브레인 -세정액,연마제
• 이엔에프테크놀로지 -연마제,세정액
• 동진쎄미켐-연마제
• 뉴파워프라즈마 -플라즈마 세정기 부품
• 원익QnC -세정 사업
• 코미코 -세정 사업
• 원익IPS (ALD, CVD 증착 장비)
• 유진테크 (ALD,CVD 증착 장비)
• 주성엔지니어링 -ALD,VD 증착 장비, ALD 기술이 반도체뿐만 아니라 디스플레이, 태양광 분야로 확대 전개
• 테스- CVD 증착 장비, 반도체 장비 제조 사업(전공정 핵심장비 CVD, ETCH장비 제조 등) 등을 영위하는 업체. 전공정 중에서 박막 형성을 위해 사용되는 증착장비인 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 건식식각장비인 Gas Phase Etch & Cleaning 장비를 생산하여 국내 반도체 소자 업체에 공급중
• HPSP -어닐링 장비,전 세계에서 유일하게 고압 수소 어닐링 장비를 생산, 판매하는 기업
• 케이씨텍 -연마,세정 장비
• 피에스케이
• 디바이스이엔지 -FOUP 오염 제거 장비
• 제우스 -세정 장비

▶▶전공정#6금속배선 소재부품/장비

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반도체 제조 후공정순서

출처: 이베스트 반도체후공정  2023.05.31

 

▶▶후공정_#7EDS공정 소재부품 소재부품/장비

• 마이크로투나노 - 웨이퍼 상태의 칩의 기능과 성능을 검사하기 위한 핵심 장치인 프로브 카드(Probe Card) 제조
• 샘씨엔에스 - 프로브 카드(Probe Card)의 메인보드를 연결시켜주는 공간변형기(STF, Space TransFormer), 세라믹 STF 국산화 선도
• 타이거일텍 - 프로브 카드용 PCB
• 와이아이케이-웨이퍼 EDS 테스트 장비, AI 수요 증가 기대감 속 고효율 NAND 웨이퍼 테스터 본격 양산 사실 부각 급등, 매출의 95% 이상이 삼성전자, 지분 11.7%를 삼성전자가 보유
• 디아이 - 웨이퍼 테스트 장비, 삼성전자위주 매출 
• 테크윙 -웨이퍼가 프로브카드에 균일한 각도로 접촉할 수 있도록 이동시켜주는 핸들러 장비인 '프로브 스테이션'을 신사업으로 추진

▶▶후공정_#8_1패키징 소재부품 소재부품/장비

패키징

• 해성디에스-리드프레임,서브스트레이트
• HLB이노베이션-리드프레임
• 삼성전기 -PCB - 서버-전장용 FC-BGA
• LG이노텍-PCB - RF-SiP 기판, FC-BGA
• 심텍 -모듈 PCB, FC-CSP, BIB
• 대덕전자 -PCB - FC-BGA, MLB
• 코리아써키트 -PCB - FC-BGA, HDI
• 이수페타시스 -PCB - MLB, 전자제품의 핵심부품인 인쇄회로기판(PCB)를 생산,특히 MLB(Multi Layer Board)라고 하는 고다층PCB를 전문적으로생산, 엔비디아, 마이크로소프트(MS), 인텔, 구글 등을 고객사로 확보, AI 반도체 수혜주로 급등★
• 엠케이전자 -본딩와이어, 솔더볼,반도체 패키징 소재인 본딩와이어와 솔더볼을 납품하는 소재 기업, 챗GPT 연관 반도체 부품 관련 대만 특허 등록 완료
• 덕산하이메탈 -마이크로 솔더볼,엔비디아가 사용하는 MSB 사용량 증가 기대 장비
• 한미반도체 -MSVP, TC 본딩 장비,인공지능 연산에 필수적인 고성능 GPU에 동반되는 HBM(High Bandwidth Memory)를 붙여주는 본딩 장비 고객사에 납품 중★
• 이오테크닉스 -레이저 Dicing, Drilling ,마킹
• 태성 -인쇄회로기판(PCB) 자동화 설비 전문,;AI 필수 플립칩 볼 그리드 어레이 생산 시설 증축완료
• 오로스테크놀로지-SV 공정용 오버레이 장비,반도체 공급난 속 국내 유일 웨이퍼 계측기술 보유 부각.검사장비
• 코세스-솔더볼 어태치)
• 프로텍- 마이크로 솔더볼 어태치, 레이저 본딩,한국기계연구원과 반도체 후공정(패키징)의 생산성을 100배 이상 높일 수 있는 핵심 장비 기술을 개발
• 레이저쎌 -레이저 리플로우
• 피에스케이솔딩스 -Fluxless 리플로우
• 에스티아이 -Mass 리플로우
• 네패스- 포트레지스트, 현상액, 패키징 및 테스트의 반도체 사업과 반도체/디스플레이 제조에 사용되는 전자재료사업/ 자회사 네패스라웨, 세계 최초 'PI 대체' FOPLP 패키지 상용화★

▶▶후공정_#8_2 테스트 소재부품 소재부품/장비

• 리노공업 -테스트 핀, 테스트 소켓
• ISC -테스트 러버 소켓, 반도체 디바이스의 불량 여부를 판별하는 테스트 소켓을 공급, 고객사는 글로벌 반도체 기업 400여 곳, 러버 소켓 글로벌 점유율 80%이상,고부가 제품(서버 및 AI용 등 HPC칩) 위주 러버 소켓 확대 전망, 최대주주 변경 (SKC 피인수) 유상증자를 통해 조달한 2,000억원 중 1,000억원을 증설에 투자할 예정 ★
• 티에프이-테스트 러버 소켓,테스트 보드
• 티에스이 - 테스트 러버 소켓
• 오킨스전자-번인 소켓
• 펨트론 - 반도체 후공정 검사 솔루션 세계 최고 속도의 웨이퍼 검사 능력과 고속 및 고해상도, 높은 정확도
• SFA반도체 - 반도체 산업의 후공정 분야인 반도체 조립 및 TEST제품을 주력으로 생산하고 있으며, 삼성전자, Micron, SK하이닉스 등 세계 유수의 반도체 업체들에게 최첨단 반도체 패키징 솔루션을 제공
• 윈팩- 엔비디아 세계최초 HBM3 SK하이닉스에 공급-> 패키징 테스트 SK와 협력 부각 강세
• 유니테스트 -메모리 모듈,컴포넌트 테스터,번인 테스터,파이널 테스터
• 엑시콘-DRAM,SSD,번인 테스터,파이널 테스터
• 네오셈 -SSD,컴포넌트 테스트,번인 테스터
• 디아이 -번인 테스터,반도체 검사보드
• 테크윙 -테스트 핸들러
• 제이티 -테스트 핸들러,번인 소터
• 바이옵트로 -FC-BGA 보드 테스터
• 인텍플러스 -SSD,메모리 모듈 외관 테스터
• 기가비스 -자동광학검사기,자동광학수리기

 

반도체 후공정 장비업체 VALUATION

 

반도체 후공정 국내기판 업체 VALUATION

반도체 후공정 프로브카드 소켓업체 VALUATION

반도체 후공정 소재/ OSAT 패키징.테스트 업체 VALUATION

출처: 이베스트 반도체후공정  2023.05.31

 

2.5 유통 

 

• 매커스 - 삼성전자 - 자일링스의 총판은 매커스
• 미래반도체 - 삼성 반도체 전문 유통, 삼성전자와 메모리 AS서비스 대행 계약, 세계 유일 메모리 AS센터 운영
• 에이디칩스 - 반도체 설계, 시스템 반도체 설계 및 유통 사업을 진행 중인

 

 

 

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