반도체 특히 메모리 반도체를 만들기 위해서는 반드시 도움을 받아야만 하는 미국업체가 있다.
게다가 다른 업체로 대체도 안 된다.

왜 그런지 자세히 설명하겠다.

https://asia.nikkei.com/Economy/Trade-war/China-set-to-produce-first-locally-designed-DRAM-chip

But like the world's leading semiconductor manufacturers it still needs to use equipment from US companies such as Applied Materials, Lam Research, KLA-Tencor, as well as materials from Dow Chemical and electronic design automation tool providers from Cadence and Synopsys.

그러나 세계 유수의 반도체 업체들과 마찬가지로 여전히 어플라이드 머티어리얼즈, 램리서치, KLA-텐코와 같은 미국회사가 공급하는 장비, 그뿐만 아니라 다우 케미컬이 공급하는 반도체 소재 그리고 케이던스와 시놉시스에서 공급하는 전자 설계 자동화 툴을 사용해야 한다.


기사 내용이 어떤 것이냐 하면 반도체 업체들이 '메모리 반도체'를 만들기 위해서는

반드시

어플라이드 머티어리얼즈
램리서치
KLA-텐코

에서 공급하는 제조 장비를 사용해야 하고


다우 케미컬

에서 공급하는 반도체 소재를 사용해야 하고


케이던스
시놉시스

에서 공급하는 설계 자동화 툴을 사용해야 '메모리 반도체'를 만들 수 있다고 한다.

모두 미국 회사고 미국 정부의 통제를 받는다고 한다.
일본도 문제지만 미국이 더 큰 문제인데 미국 것은 대체가 아예 불가능하다고 한다.


좀더 자세히 설명한다.

삼성반도체, 하이닉스는 사실상 미국의 통제하에 있다.

삼성반도체
하이닉스

미국 기업이 아니고 한국 기업인데 미국의 통제하에 있다니???
아마 이상하게 생각될 거다...

왜 그런지 자세히 설명한다.

둘 다 반도체 만드는 기업이라는 것은 다들 알 거다.
반도체는 맨손으로 만들 수 없고 각종 소재부터 시작해서 여러 장비 그리고 개발, 설계, 제작 등에 필요한 소프트웨어 도구 등 많은 것들이 필요하다.

한국기업들이 모든 것을 자급자족하고 원천기술부터 모든 것을 독자적으로 해결할 수 있다면 좋겠지만
모든 것을 자급자족하고 다른 나라의 도움 없이 원천기술부터 시작해서 모든 것을 해결할 수 있는 나라는
지구상에서 미국이 유일하다.

삼성반도체
하이닉스

한국 경제를 책임지는 반도체를 만드는 회사고 반도체 경기에 따라서 한국경제가 호황이냐 불황이냐가 갈린다.

다음에 언급하는 협회와 기업들은 한국이 반도체 만들 때 없어서는 안 될 대체가 불가능한 미국 기업들이자 미국 단체다.


설계, 개발, 제작 소프트웨어 분야

Cadence Design Systems
케이던스 디자인 시스템즈
본사 - 미국 캘리포니아 산호세

Mentor Graphics
멘토 그래픽스
본사 - 미국 오레곤 윌슨빌

Synopsys
시놉시스
본사 - 미국 캘리포니아 마운틴뷰


반도체 개발 및 설계할 때 회로 안정성 검증, 디지털 및 아날로그 로직 형성, 회로 내 개별 트랜지스터 동작 상태 시뮬레이션, 집적회로 배치를 위한 기판 레이아웃 설계, 제작 공정 시뮬레이션 등등해서 개발부터 설계, 제조 과정에 이르기까지 반드시 필요한 소프트웨어 도구를 공급하는 업체다.
대체가 불가능한 회사들이고 위 3개의 업체 중 하나라도 지원을 받지 못하면 반도체 개발 및 설계 그리고 제조 공정 업그레이드는 불가능하다.


반도체 연구 지원 분야

JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council) 협회
본부 - 미국 버지니아 알링턴

한국기업이 메모리 반도체 개발에 필요한 미국 연구기관의 지원을 받는 창구 역할


반도체 장비 분야

KLA-Tencor
KLA-텐코
본사 - 미국 캘리포니아 밀피타스

반도체 제작 공정을 제어하고 노광 공정을 거처 나온 미세 회로가 새겨진 웨이퍼를 정밀하게 검사하는 장비 공급, 대체 불가

Lam Research
램리서치
본사 - 미국 캘리포니아 프리몬트

식각(또는 에칭) : 노광 공정을 거처 나온 웨이퍼의 표면에서 회로패턴을 제외한 불필요한 구간을 선택적으로 제거하는 공정
증착 : 웨이퍼 상에 전기의 흐름과 관련된 절연막 또는 전도성막을 형성시키는 공정

반도체 제작 과정에 필요한 여러 공정 중에서 핵심 공정에 속하는 위의 2가지 공정에 필요한 장비 공급, 대체 불가

Applied Materials
어플라이드 머티어리얼즈
본사 - 미국 캘리포니아 샌타클래라

이온주입 : 실리콘 상의 미세회로가 원하는 기능 특성을 가지도록 회로패턴 간의 연결부에 이온화된 불순물을 주입하는 공정
금속화 : 웨이퍼의 표면에 형성된 회로패턴들이 서로 연결되도록 금속선을 형성시키는 공정

반도체 제작 과정에 필요한 여러 공정 중에서 핵심 공정에 속하는 위의 2가지 공정에 필요한 장비 공급, 대체 불가


반도체 소재 분야

Dow Chemical
다우 케미컬
본사 - 미국 미시간주 미들랜드

반도체 제작에 필요한 소재 및 공정에 필요한 약품을 공급하며 대체 불가능하다.


메모리 반도체 원천기술 분야

IBM
본사 : 미국 뉴욕 아몽크
메모리 반도체의 핵심 원천기술과 제조 공정에 대한 원천기술을 가졌고 대체 불가능하다.


모두 미국 국무부의 대외정책에 따라야 하는 기업들이고 통제하에 있다.
따라서 자연적으로 삼성반도체와 하이닉스도 미국 국무부의 영향을 받고 있다.


노광장비로 유명한 네덜란드 업체인 ASML이 있는데 이 회사는 EUV 노광장비를 만들 수 있는 유일한 업체이고
이 회사가 만드는 제조 장비에 탑재되어 있는 소프트웨어는 자체 개발한 것도 있지만
핵심 부분에 미국 IBM의 소프트웨어와 록히드마틴의 소프트웨어가 있다.

록히드마틴???

F-22, F-35 같은 전투기 만드는 회사 아니냐 하고 의문을 가지는 사람도 있을 텐데

록히드마틴은 전투기 개발 및 제조뿐만 아니라

마이크로소프트의 윈도나 애플의 맥OS 같은 수준의 운영체제 소프트웨어를
만드는 게 가능할 정도로 소프트웨어 개발 능력이 엄청난 회사다.

참고로 독일, 미국, 일본에서 공급하는 여러 과학기술 실험장비에는 알게 모르게
록히드마틴의 핵심 소프트웨어가 들어가 있다.
록히드마틴은 장비 제어 소프트웨어 기술력이 세계 최고 수준이다.

네덜란드 ASML도 미국 기술이 없으면 장비를 완성하는 게 불가능한 현실이다.


덧붙여서 한국의 가전기업으로 삼성과 LG가 유명한데
고급기술 개발을 필수적으로 요구하는 고급가전(영상기기와 오디오기기 포함)을 안 만들고
싸구려만 만들 거라면 필요가 없지만 그렇지 않으니 아래의 협회가 반드시 필요하다.

전기전자공학자협회(IEEE)
본부 : 미국 뉴저지 피스카타웨이

만약 IEEE의 회원자격을 박탈당하고 이용이 금지되면
삼성과 LG의 가전 분야 고위 간부들은 미 국무부로 싹싹 빌러 가야 된다.

고급가전의 대명사인 독일 밀레나 지멘스도 IEEE에 절대적으로 의존하고 있다.



위에 네덜란드 ASML이라는 업체가 언급되었는데 어떤 업체인지 이야기한다.

반도체 만들 때 손으로 만들 수 없고 제조 장비가 필요하다.
가장 핵심적이고 전체 생산 공정을 좌우할 정도로 중요한 장비가 리소그래피라고 불리고 노광장비인데
아래는
삼성반도체가 필요로 하는 핵심장비를 독점 공급하는
네덜란드의 반도체 장비 생산업체인 ASML의 모습이다.



























아래는 완성을 앞둔 EUV 노광 장비의 모습





아래는 제작이 완료된 EUV 노광 장비의 모습



삼성이 반도체 만들 때 없어서는 안 될 핵심장비인 EUV-리소그래피라는 노광 장비를 독점 공급하는
아니 전 세계에서 유일하게 만들 수 있는 업체가 네덜란드에 있는 ASML이라는 곳이다.
부가 장치까지 포함한 한 세트당 가격이 무려 2000억 원에 육박한다.

하지만 EUV-리소그래피에서 가장 핵심 중의 핵심부품인 노광 레이저 출력기(Lithography Light Source Generator)는 미국업체인 Cymer, LLC.(사이머)에서 공급한다.
Cymer, LLC.의 노광 레이저 출력기가 없다면 고철 덩어리에 불과하다.
유일한 공급업체다.














반도체 생산에서 핵심장비는 네덜란드의 ASML이 독점하고 있고 핵심부품은 미국 Cymer, LLC.가
독점하고 있다.
저 2개의 회사가 아니면 또 다른 반도체 생산국이자 경쟁국인 일본, 대만도 마찬가지로 제대로 된 최신형 반도체의 생산이 불가능하다.
아이폰이며 삼성 갤럭시 스마트폰, CPU, GPU, 삼성의 메모리 반도체, 디지털카메라의 대형 광학 센서 등등해서
모든 IT산업 자체가 지금처럼 존재하는 게 불가능하다.


흔히들 착각하는 게

한국은 반도체 강국이다.
삼성의 반도체 기술력은 압도적이다.

이렇게 생각하는 사람들이 많은데

반도체 장비가 아닌 반도체 기술력 그 자체를 보면
진실은 삼성 반도체의 핵심은 미국 IBM이 쥐고 있다는 것이다.


출처
https://money.cnn.com/news/newsfeeds/articles/prnewswire/NY07868.htm



IBM 리서치 연합은 5나노 기술구현에 필요한 새로운 트랜지스터 기술을 개발

7나노 기술적용 샘플칩을 발표한 지 채 2년이 지나지 않아서 과학자들은 또 다른 큰 진전을 이뤘다.

IBM, 글로벌파운드리, 삼성 그리고 장비업체로 구성된 리서치 연합은 5나노 칩을 가능케 하는
실리콘 나노시트 트랜지스터를 구현할 수 있는 생산 공정을 업계 최초로 개발해냈다.

IBM 리서치는 나노시트 반도체 기술을 10년 이상 연구해왔다.


IBM, 삼성, 글로벌 파운드리로 이뤄진 IBM 리서치 연구연합이 차세대 반도체를 생산할 때
필요한 새로운 5nm(나노미터) 게이트 올 어라운드 펫(GAA FET) 생산 공정 기술개발에 성공했다.


(사진. 5nm 공정으로 만들어진 웨이퍼)

IBM을 중심으로 삼성, 글로벌 파운드리 등이 참여하고 있는 IBM 연구연합이 새로운 GAAFET 기반의 5nm 공정 개발 기술을 공개했다.

3세대 Tri gate(3D 트랜지스터, 3차원 적층 구조의 트랜지스터 배열 기술) 구조 이후
4세대 기술인 GAA 구조를 실제로 구현에 성공
EUV 노광기술 기반으로 제조되며
10nm 기준 성능 효율은 40%, 전력효율은 75% 증가한단다.

즉, 성능은 40% 더 좋아지고 전력 소비는 75% 줄어든다는 얘기.



(5nm 공정의 GAA 구조의 단면촬영 사진)

IBM의 나노시트 기술을 적용하면 손톱만 한 크기의 반도체 칩에 300억 개의 전자 스위칭 회로 구성이 가능해진다.



(IBM이 개발한 나노시트 기술)


https://youtu.be/JPLv04O1VjE

동영상 - 연구에서의 큰 진전 : 5나노 트랜지스터 기술


https://youtu.be/ny5qenUddY4

동영상 - 5나노 트랜지스터 기술 : 그들은 어떻게 달성했나?


IBM 기술을 이용해서 삼성은 대량 양산에 들어간다.
특히 이 기술은 5나노 보다 미세한 공정에서 본격적인 사용이 예정되어 있다.

반도체 산업에서 생산 분야는 기본적으로 자본 투입(적절한 시기에 대량의 자본 투자)과
얼마나 우수한 생산 장비를 보유하고 있느냐
그리고 운영노하우가 얼마나 뛰어난가에 따라서 승패가 갈린다.

즉, 돈빨 장비빨 그리고 운영노하우 이 3박자가 필요한데
삼성은 이 3가지를 잘하고 있기 때문에 반도체 생산에서 두각을 나타내고 있는 것이다.