AI(인공지능) 기술 발전을 타고 반도체 소재에 대한 관심이 확대되고 있다.
특히, LLM(거대언어모델) 기반 생성형 AI 기술은 자연어 대화 기능과 높은 범용성을 무기로 단독 이용 뿐만 아니라 다른 시스템 및 AI 기능 개선에도 중요한 역할을 할 것으로 기대되며 GPU(그래픽 처리장치)는 물론 MI(Materials Informatics), 데이터 분석 등 다양한 영역에서 이용될 것으로 전망된다.
반도체 소재 시장 역시 LLM 및 AI 수요 증가와 관련 투자 확대, 반도체 미세화로 변화하고 있으며 일본을 중심으로 한 글로벌 메이저들은 2024년 이후 반도체 회복기에 대비해 생산능력 확대 및 신규 소재 개발을 진행하고 있다.

 

반도체, LLM 수요 타고 기술 개발 “경쟁” 
LLM을 이용한 생성형 AI는 기능성과 범용성에서 주목을 받고 있다.
생성형 AI는 광범위한 데이터를 탑재해 보다 고도의 결과물을 솔루션으로 제공할 수 있으며 특정 용도에 특화된 기존 AI 기술과 조합하면 현실성이 향상된 데이터 처리 및 사람과 대화하는 듯한 자연어 인터페이스 구현이 가능할 것으로 예상된다.
일본 PFN(Preferred Networks)은 LLM을 활용한 이미지 처리 중단 및 오류 데이터에 대한 자기평가와 복수의 AI를 연결한 자율 디지털 시스템을 추진하고 있으며, ChatGPT를 개발한 OpenAI 역시 AIOS로 처리 코어에 AI를 도입한 새로운 컴퓨터를 제창하고 있다.
후지쯔(Fujitsu), NEC 등 IT 메이저들은 신기술 개발에 박차를 가하고 있으며, 애플(Apple)은 이미 스마트폰에 딥러닝용 NPU(신경망 처리장치)를 도입해 디바이스의 화상처리 등 다양한 용도로 이용하고 있다.
또 일본 벤처기업 Grid는 석유화학산업 및 전력기업 등에 선박 배치 계획용 AI 솔루션 제공을 시작하는 등 사회 인프라에 대한 적용을 추진하고 있다. 
AI는 메모리 내부에서 모델을 가동하기 때문에 이용 환경에 맞춘 모델 사이즈가 중요한 것으로 파악된다.
일반적으로 딥러닝 생성형 AI는 용도에 맞추어 튜닝한 모델을 운용하며 전류 데이터를 활용한 이상 검출 등에는 소형 모델을, 자연어 대화 및 고도정보처리에는 대형 모델을 이용하고 있다.

 

엔비디아, AI 학습용 GPU 장악
kB(킬로바이트) 단위 소형 모델에는 스위스 STMicroelectronics가 공급하는 마이크 컨트롤러 및 센서 내장용 이상진단 장치 등이 있으며, LLM은 100GB(기가바이트) 이상에 GPU와 고대역폭 메모리(HBM)를 사용하는 특성상 일반적으로 데이터센터에서 이용한다.
모델 생성은 모델 이용 대비 계산량이 크기 때문에 임베디드 시스템용 AI는 이미 학습시킨 모델과 같은 이용성이 편리한 서비스가 요구된다.
LLM 학습은 병렬 GPU 클러스터를 장시간 가동해 TB(테라바이트) 단위의 데이터를 이용하기 때문에 작성 난도 및 코스트가 대단히 높은 편이다.
OpenAI에 따르면, ChatGPT는 10TB대 문자정보를 이용해 6000개의 GPU를 약 12일 가동한다.
따라서 주로 미국 메타(Meta), 구글(Google) 등 IT 메이저들이 공급하고 있으며 국내기업은 네이버의 하이퍼클로바X가 대표적이다.
일본은 NTT가 2024년 3월부터 서비스를 제공하며, PFN도 독자 LLM 개발을 추진하고 있고 산업기술종합연구소와 도쿄(Tokyo)공업대학, 국립정보연구소 등은 민·관·학 프로젝트를 추진할 예정이다.
AI 학습에는 미국 엔비디아(NVDIA)가 공급하는 GPU가 주로 사용되며 엔비디아의 프로그래밍 환경 CUDA와 함께 표준을 형성하고 있다.
엔비디아는 반도체 제조에 최첨단 노드를 사용하고 있으며 2022년 개발한 H100은 타이완 TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing)의 4나노미터 프로세스를 채용했다.
엔비디아의 대항마로 GPU는 AMD, CPU는 인텔(Intel), FPGA(Field-Programmable Gate Array)는 자일링스(Xilinx) 등이 중장기 점유율 확보를 위해 AI 성능 강화를 활발하게 추진하고 있다.

 

반도체 침체 속에도 AI 투자는 활성화
최근 AI 전용 반도체 개발이 활발해지며 반도체 소재 시장도 영향을 받고 있다.
PFN은 네트워크 제어회로 등을 외부화해 면적당 계산효율 향상 및 에너지 절약을 추진하는 MN-Core를 개발하고 있다.
범용 칩으로부터 커스터마이즈 칩으로 이행하는 트렌드가 확대되면 포토마스크 수요 및 프로세스 다양화 등 반도체 소재 시장에도 파급 효과가 발생하고 HBM용 실리콘 관통전극(TSV)과 같은 고도 후공정 기술 수요가 증가할 것으로 예상하고 있다.
계산처리 뿐만 아니라 전력제어 등에서도 AI의 중요성이 확대되고 있으며, 특히 파워반도체는 자동차산업과 같은 수준으로 SiC(탄화규소), GaN(질화갈륨) 등 화합물 반도체 활용이 주목받고 있다.
독일 인피니언(Infineon) 및 일본 롬(Rohm), 도시바(Toshiba), 미국 텍사스 인스트루먼트(TI) 등은 이산화탄소(CO2) 배출량 감축 관점에서도 전력제어용 AI의 중요성을 인정하고 성장영역으로 평가하고 있다.
반도체산업은 2023년 조정기를 겪으며 스마트폰, 컴퓨터를 비롯한 일반 가전제품 및 제조 투자까지 침체됐으나 하이퍼스케일러가 데이터센터 투자를 AI에 집중하는 등 AI 관련 시장은 활발했던 것으로 평가된다.
장치 분야에서는 테스터 분야의 최대 메이저인 일본 아드반테스트(Advantest)의 HBM용 DRAM 판매가 호조를 나타내는 등 AI가 반도체 시장을 견인하고 있다.

 

화학기업, 업무환경 개선에 AI 활용
최근 화학·소재산업을 포함해 반도체 공급망 전체가 디지털로 연결될 것이 요구됨에 따라 화학기업들의 AI 활용이 본격화되고 있다.
미츠비시케미칼(Mitsubishi Chemical)은 경영 기본방침 가운데 하나로 ICT(정보통신기술), IoT(사물인터넷), AI 기술을 활용한 이노베이션 가속화를 내걸고 DX(디지털 트랜스포메이션)의 일환으로 측정 곤란한 데이터를 추측하는 AI 활용을 추진하고 있다.
레조낙(Resonac), JSR 역시 DX를 추진하는 가운데 AI를 데이터 분석 등에 적극 활용하고 있고, 후지필름(Fujifilm)은 독자적인 생성형 AI를 MI에 도입해 새로운 소재를 발굴하고 있으며 경영정보 등 고도 분석에서  사용 가능한 시스템을 추진하고 있다.
에네오스(Eneos)와 PFN의 합작기업 PFCC(Preferred Computational Chemistry)는 제1원리 계산을 AI 기술로 시뮬레이션하는 범용원자 레벨 시뮬레이터 Matlantis를 제공하고 있으며 JX금속(JX Nippon Mining & Metals) 등 다수의 수요기업들이 활용을 확대하고 있다.
벤처들도 사업을 확대하고 있다.
다이셀(Daicel), 아데카(ADEKA) 등 화학 메이저에게 MI 서비스를 제공하는 MI-6는 2023년 대형 MI 이벤트를 개최했으며 인식·예측 커스텀 AI를 공급하는 Laboro.AI 역시 생산 스케쥴 최적화 등을 제안했다.
AI 활용을 위한 기반 형성의 중요성도 증가하고 있다. 이용환경을 고려한 분석용 데이터 수집 및 자동화 가능한 업무형태, 네트워크를 안전하게 이용하기 위한 보안 등 DX 없이는 업무개선의 폭이 제한되고 있다.
미국 가트너(Gartner)는 AI 상용화를 위해서는 학습 데이터의 진정성 및 결과값의 타당성을 보증하는 것이 중요하다는 판단 아래 AI의 TRiSM(Trust·Risk·Security Management)을 강조하고 있다.
델(Dell)은 생성형 AI의 인프라를 모두 포용하는 전략을 앞세워 서버에서부터 컴퓨터, 보안에 이르는 일관대응을 무기로 시장을 공략하고 있으며, JSR과 TEL(Tokyo Electron)의 DX를 지원하는 미국 엔서트는 DX가 소프트 도입이 아니라 업무 시스템 및 사고 자체를 디지털로 전환하는 것임을 강조하고 있다.

 

포토레지스트, EUV부터 NIL까지…
포토레지스트는 첨단제품 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
TSMC가 3나노미터 로직칩 양산을 시작했으며 1.5나노미터 소재 개발 테스트 개시, 인텔의 프로세스 도입 및 DRAM 적용, 건식공정에서 고해상도화가 예상되는 금속 레지스트 등 다양한 이슈가 이목을 끌고 있으며 상용화가 시작될 나노 임프린트 리소그래피(NIL)도 주목받고 있다.
포토레지스트는 일본기업의 점유율이 압도적으로 높은 영역이며 EUV(극자외선)는 TOK, 신에츠케미칼(Shin-Etsu Chemical), JSR, 후지필름, 스미토모케미칼(Sumitomo Chemical) 등이 글로벌 시장의 80-90%를 장악하고 있다.
일본은 원료 분야에서도 감광소재 글로벌 1위 도요고세이(Toyo Gosei)와 불화아르곤(ArF) 레지스트 모노머 점유율이 70%에 달하는 OOC(Osaka Organic Chemical), 미츠비시케미칼, 다이셀 등 유명 메이저를 보유하고 있으며 2023년 6월 DIC가 캐나다기업을 인수해 화학증폭형 EUV 레지스트 수지 사업을 확대하는 등 증설 투자가 활발하다.
메모리용은 삼성전자와 SK하이닉스에 이어 미국 마이크론(Micron)도 EUV 도입 준비를 추진하고 있으며, 스미토모케미칼이 DRAM용 불화아르곤 포토레지스트의 강점을 살려 점유율 확대를 계획하는 등 시장이 확대될 것으로 기대된다.
금속 레지스트는 미츠비시케미칼의 자회사 젤레스트(Gelest)와 JSR의 자회사 인프리아(Inpria)가 유명하며 TOK 등도 개발 의사를 밝힌 바 있다.
불순물 관련 과제가 있으나 광흡수율 및 미세화 등에서 경쟁력이 있어 2028년 이후 2나노미터보다 발전된 첨단 영역에서 도입이 가능할 것으로 기대된다.
NIL은 2023년 캐논(Canon)이 5나노미터 프로세스 대응장치를 출시했으며 Dai Nippon Printing(DNP)이 마스터 몰드 사업화를 발표하는 등 상용화를 앞둔 것으로 평가되며 막대한 전력을 소비하는 EUV 노광장비 대비 이산화탄소 배출량을 10분의 1 수준으로 대폭 감축 가능할 것으로 예상된다.

 

고순도약품, 한국‧타이완 투자 확대 트렌드
일본은 고순도약품 생산능력을 확대하고 있다.
세정공정은 1000개 이상에 달하는 최첨단 반도체 제조 프로세스의 30-40%를 차지하며 세정공정에서 사용하는 고순도약품에 대한 현지생산 수요가 증가함에 따라 메이저 파운드리가 로컬 공급기업으로부터 조달하는 비중을 확대하고 있다.
다만, 미세화에 따른 파티클 억제, 검출 한계 추구 등 고도의 니즈에 대응하는 공급기업은 한정적이며 대다수 공급기업들은 커스텀제품 등 기술 개발을 통해 고순도화 및 용도 최적화를 추진하고 있다.
스미토모케미칼은 중국에서 고순도 황산 및 과산화수소, IPA(Isopropyl Alcohol)를 현지 메이저에게 공급하고 있으며 한국에서는 고순도 암모니아(Ammonia)와 IPA 생산량을 확대하고 실리콘(Silicone) 웨이퍼 박막화 공정용 접착제 제거제를 확대 적용할 계획이다. 미국에도 투자할 예정인 것으로 알려졌다.
미츠비시케미칼 그룹은 오카야마(Okayama)사업장에서 GBL(γ-Butyrolactone) 생산을 10% 확대해 2024년 7월까지 생산능력을 2만톤으로 끌어올릴 계획이다.
타이완 법인인 Mitsubishi Chemical Taiwan은 2022년 1.5배 증설한 고순도 황산 가동률을 순조롭게 올리고 있으며 원제 판매와 반도체 제조장치용 부품 세정 서비스를 타이완 역내 3위까지 성장시켰을 뿐만 아니라 2023년 7월 본사 인근에 신규 사업장을 건설하고 신속 대응체제도 갖춘 것으로 평가된다.
도소(Tosoh)는 요카이치(Yokkaichi) 사업장에서 생산하는 원제 용기용 HDPE(High-Density Polyethylene)의 일본 생산체제를 강화하고 있다. 2024년까지 디보틀넥킹 등을 통해 분석기술을 강화하고 2024년 이후 활성화될 글로벌 설비투자에 따른 중장기 수요 확대에 대응할 계획이다.
고순도약품의 그린화 작업도 추진되고 있다.
나가세(Nagase)와 나가세켐텍스(Nagase ChemteX), 미국 Sachem은 2025년 고순도 현상액 TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) 수거·재생 사업을 개시할 예정이다.
3사 합작기업 SNTech를 통해 히가시오사카시(Higashiosaka)에 재생능력 5000톤 공장을 신규 건설하며 장기적으로 재생능력을 1만톤으로 확대할 계획이다.

 

봉지재, 반도체 조정에도 신소재 경쟁 “치열”
봉지재는 반도체 시장 조정국면에도 불구하고 개발이 활발하다.
점유율 1위인 스미토모베이클라이트(Sumitomo Bakelite)는 2023년 타이완 가오슝(Kaohsiung) 소재 자회사를 통해 신규 공장을 완공했으며 2024년 중반 양산을 시작하고 생산능력도 확대할 계획이다.
스마트폰 및 서버용 고열전도성 MUF(Molded Under Fill) 수요와 탄소중립 대응에도 주목하고 있으며 저온성형이 가능한 신소재를 개발해 수요기업에게 제안을 추진하고 있는 것으로 알려졌다.
일본화약(Nippon Kayaku)은 아사(Asa) 공장에서 에폭시수지(Epoxy Resin) 신규 양산공장 건설을 추진하고 있으며 2025년 여름 가동해 리지드 기판과 봉지재 수요를 흡수할 계획이다.
아울러 2023년 9월에는 최종공정을 담당하는 새로운 중량생산 플랜트를 가동했으며 신제품 시험생산 등 수요기업에 대한 제안 체제를 강화했다.
미츠비시케미칼은 2023년 2월 규슈(Kyushu) 사업장에서 특수 에폭시수지 설비를 가동했으며 범용제품으로부터 스페셜티 이행을 추진하는 가운데 성장영역에서 생산량 확대에 매진하고 있다.
DIC는 특수 페놀수지(Phenolic Resin)를 봉지재용 에폭시수지 중간제품·경화제로 공급하고 있으며 고내열·저온습 등 기본적인 특성을 유지하면서 다른 수지를 저유전화하는 특성을 부여하는 기능을 홍보하고 있다.
에폭시 외에도 수지 소재 시장은 활성화되고 있다.
MGC(Mitsubishi Gas Chemical)는 에폭시 대체재로 시안산염(Cyanate) 모노머 열경화성수지 Cytester의 용도 개척을 추진하고 있으며 내열성 및 주입성에 강점을 보유한 그레이드를 반도체 언더필용으로 공급하고 있다. 차세대 패키징에 대비한 솔루션도 강화할 계획인 것으로 알려졌다.
도요잉크(Toyo Ink SCHD)는 반도체 소재 사업 진출을 본격화하고 신규 개발한 절연보호시트 Liotelan을 액상 봉지재 대체제로 제안하고 있으며 고집적화에 따른 공간 절약 니즈와 개별부품에 대한 실드 니즈를 공략해 사실상 표준화한다는 목표를 수립했다.

 

표면처리약품, 반도체 회복 대비해 투자 확대
표면처리약품 시장은 반도체 시장 회복에 대비해 투자가 확대되고 있다.
도금, 에칭 등 표면처리약품 시장은 디지털 사회 확대와 반도체 수요 증가의 영향으로 줄곧 확대됐으나 2022년 가을 이후 계속되는 반도체 시장침체의 영향으로 표면처리약품 생산기업의 영업실적은 부진했다.
다만, 개발투자 및 설비투자는 시장침체에도 불구하고 위축되지 않았으며 2024년부터 빠른 속도로 회복해 2025년에는 2022년 상반기를 웃도는 높은 성장률을 기록할 것으로 예상된다.
또 2023년부터 생성형 AI가 반도체 시장에 호재로 작용해 표면처리약품 시장 확대에 기여하고 있다.
도금 및 에칭약품은 반도체 패키징 기판과 인쇄회로기판(PCB)에 사용되며 기판 배선형성에 필수적이다.
주요 수요처는 로직 반도체 메이저인 타이완과 메모리 반도체 메이저인 한국이며 레거시 반도체를 대량생산하는 중국 역시 볼륨존으로 평가된다.
일본은 TSMC의 구마모토(Kumamoto) 진출을 비롯한 글로벌 반도체 생산기업의 신규 투자가 잇따르고 있어 시장 확대가 확실시되며 표면처리약품 메이저 JCU는 구마모토에 2025년 4월 완공을 목표로 신규 공장과 연구소를 건설하고 있고 경쟁기업인 MEC도 기타규슈(Kitakyushu)에 신규 공장 건설을 결정하고 2025년 완공할 계획인 것으로 알려졌다.
반도체 미세화 및 적층화 등 기술 트렌드는 개발 측면에도 영향을 미치고 있다.
Uyemura는 차세대 패키징 내의 유리 코어 시드층 형성 및 차세대 패키징 기판에 대응하는 저응력 무전해 구리도금액 개발에 주력하고 있으며 레조낙, MEC, Panasonic Connect 등과 함께 차세대 반도체 실장기술 컨소시엄 Joint2에 참여하고 있다.

 

고순도가스, 일본기업 증설 잇따라…
고순도가스 시장은 2024년 시장 회복에 기대를 걸고 있다.
반도체용 고순도가스는 에칭, 성막, 세정 등 건식공정에서 투입되며 반도체 부진의 영향을 크게 받았으나,  2024년 후반 회복에 대비해 영업 노력을 강화하는 등 기반 다지기에 전념하고 있다.
에칭용 고순도가스 글로벌 탑티어 레조낙은 중국에서 판매체제 강화를 추진하고 있으며 청두(Chengdu) 소재 합작기업을 통한 판매 확대는 물론 미래 성장에 대비해 베이징(Beijing) 주변에 4번째 중국 판매기지를 설치할 방침이다.
미국에서도 텍사스에 고순도가스 물류·창고기지를 운영하고 있으며 영업담당 인력을 늘려 텍사스·애리조나의 왕성한 설비투자 수요를 흡수할 계획이다.
스미토모세이카(Sumitomo Seika)는 한국 자회사 스미세이케미칼을 통해 2023년 초 고순도 디클로로실란(Dichlorosilane) 생산 확대에 이어 여름에는 고순도 일산화탄소(CO) 공장을 신규 건설했으며 2025년 매출을 2021년 대비 2.25배로 확대한다는 목표로 사업을 강화하고 있다.
간토덴카(Kanto Denka)는 저GWP(지구온난화지수) 에칭가스를 개발하고 일본 미즈시마(Mizushima) 공장에서 2024년 완공을 목표로 생산설비를 신규 건설하고 있다.
다이요닛폰산소(Taiyo Nippon Sanso)는 타이완 신주(Hsinchu) 자회사를 통해 가스 생성장치 등을 제조하는 신규 공장을 건설했다.
본사에 4층 신동을 건설하고 2023년 11월부터 전면 가동을 시작했으며 현지의 기기 생산능력을 2배로 확대해 질소, 산소, 아르곤, 수소 등 고순도가스 생성장치 수요 증가에 대응할 계획이다.
일본 운송기업 Nissin은 반도체 공장용 사업을 확대하고 있다. 구마모토현에서 용지를 취득해 창고를 건설했으며, 홋카이도(Hokkaido)에도 자회사 Hokkaido Nissin이 보유한 도마코마이(Tomakomai) 사업장 부지에 일반·위험물 창고를 건설했다.
고압가스 보관능력을 활용해 TSMC 구마모토 사업장 및 라피더스(Rapidus) 홋카이도 치토세(Chitose) 사업장 가동에 대응한 것으로 판단된다.
 

CMP, 슬러리·클리너 수요 급증
일본은 CMP(화학적 기계연마) 소재 생산능력을 확대하고 있다.
CMP 소재는 실리콘 웨이퍼와 산화막, 금속배선 등 평탄화 공정에서 사용된다. 특히, 지립과 원제가 포함된 CMP 슬러리와 연마 후 잔류물 제거용 포스트 CMP 클리너가 주목받고 있다. 
CMP 소재 시장은 반도체 조정국면에서도 로직 칩의 시장 견인과 회복에 대비한 증설계획을 추진하고 있다.
첨단 로직·메모리 슬러리용 초고순도 콜로이달 실리카(Colloidal Silica) 탑티어 Fuso Chemical은 2023년 4월 가시마(Kashima) 사업장에서 신규 라인을 완공했으며 8월부터 양산을 시작했다.
아울러 2024년 9월 교토(Kyoto) 사업장 증설 설비 가동과 2025년 7월 가시마 사업장 No.2 투자 완료를 통해 생산능력을 2022년 대비 1.5배로 확대하는 프로젝트를 추진하고 있는 것으로 알려졌다.
세리아(Ceria) 슬러리 탑티어인 레조낙은 신규 그레이드 Nanoceria를 개발했다. 2024년부터 양산할 예정이며 스크래치 발생이 적은 점이 강점으로 고속연마제품도 몇 년 안에 출시할 계획이다.
최첨단 로직 칩용 점유율 탑티어인 AGC 역시 타이완에 연구개발(R&D) 센터를 신설해 메모리칩 사업 확대는 물론 일본 요코하마(Yokohama) 테크니컬센터와 2기지 체제로 점유율을 확대할 계획이다.
구리 다마신(Damascene) 공정에 강점을 보유한 후지필름은 미국 인테그리스(Entegris)로부터 반도체용 프로세스 케미칼 사업 인수를 완료했으며 CMP 슬러리와 클리너 세트 솔루션 활용을 확대할 방침이다.
2024년 타이완 신주 증설 및 구마모토 사업장 가동을 예정하고 있으며 2026년 생산능력을 기존의 1.5배로 확대할 계획이다.
실리콘 웨이퍼 제조용 연마재의 사실상 표준으로 평가되는 Fujimi Incorporated는 일본 기후현(Gifu)에 공장용지를 준비하고 있으며 타이완과 미국에서 기존 공장을 증설할 예정으로 글로벌 증설을 통해 장기적인 첨단제품 확대에 안정적인 공급으로 대응할 것으로 판단된다.

 

CCL, 글로벌 시장 1조2523억엔으로 성장
5G(5세대 이동통신) 고주파 대역 추가와 6G 상용화로 저유전 기판·소재 시장 확대가 예상된다.
후지키메라 종합연구소(Fuji Chimera Research)에 따르면, 다층기판용 저유전 동장적층판(CCL) 글로벌 시장은 생성형 AI용등 서버 채용에 이어 자동차용 밀리파 레이더와 게이밍 PC, 노트북 등으로 용도가 확대돼 2035년에는 1조2523억엔으로 2022년 대비 7.8배로 커질 것으로 예상된다.
아울러 요구 스펙 향상의 영향으로 신규 저유전 소재 개발도 확대될 것으로 전망된다.
다층기판용 저유전 CCL 글로벌 시장은 2023년 AI 서버 스위치 및 루터용으로 초 저전송로스 그레이드 수요가 빠르게 증가함에 따라 1766억엔으로 10.2% 증가한 것으로 추정된다.
저유전 CCL용 수지는 유연성과 인성 등 기능 부가 목적으로 사용된다. 
글로벌 시장은 AI 서버용 등 데이터 전송 효율화가 확대돼 2023년 200억엔대로 22.0% 증가했으며 2035년에는 1670억엔으로 10.2배까지 확대될 것으로 예상된다.
일본 산업기술종합연구소는 2020년 6G 상용화를 위한 세라믹 디바이스 스펙 로드맵을 책정하면서 300GHz 6G 운영에 요구되는 특성을 비유전율 2.0 이하, 유전정접 0.0025 이하로 설정했다. 
이에 5G 유전체용 불소계 수지 베이스 저유전소재로는 스펙 달성이 어려울 것으로 예상됨에 따라 신규 소재 개발이 추진되고 있다.
산업기술종합연구소 화학 프로세스 연구부문은 세라믹계 필러를 약 10% 배합한 COP(Cycloolefin Polymer)가 6G 운용에 요구되는 성능수치를 만족하는 것을 확인했으며 앞으로 고주파 대역의 비유전율 및 유전정접의 관계성 등 메커니즘 해명을 추진하는 동시에 동박과 밀착성이 좋은 소재 구조 창출 등을 추진해 상용화에 기여할 계획이다.

 

스퍼터링, 미세화 확대로 신규 소재 수요 증가
스퍼터링은 진공증착법의 일종으로 나노레벨의 금속박막을 고정도로 형성 가능해 반도체의 절연체 및 도체의 기능부여에 활용된다.
박막 형성소재인 스퍼터링 타겟은 배선미세화 확대에 대응하기 위해 주류인 구리에서 새로운 합금으로 재질이 확대되고 일부 프로세스에서는 화학적 기상증착법(CVD)과 함께 활용돼 신규 소재 개발이 진행될 것으로 예상된다.
반도체 스퍼터링 공정은 진공상태의 장치 내부에서 스퍼터링 타겟에 아르곤 이온을 충돌시켜 분출시킨 타겟 원자 또는 분자를 실리콘 웨이퍼나 유리 등의 기판 위에 부착시키고 박막을 형성하는 방식으로 진행된다.
반도체용 글로벌 점유율 1위인 JX금속은 산업계 표준인 순도 99.9999% 이상의 구리 타겟을 주력으로 구리합금, 티타늄, 탄탈럼 등 다양한 라인업을 공급한다.
주력인 구리 타겟은 실리콘 웨이퍼와의 친화성이 높아 직접 부착시키면 확산되는 문제가 있어 배리어층으로 탄탈럼 타겟을 병용하며 배선 미세화에 대응해 배리어층 박층화에 기여하는 새로운 합금 개발을 추진하고 있다. 랩 레벨에서 구리 알루미늄 합금 등에 대한 성과가 있는 것으로 알려졌다.
CVD는 스퍼터링과는 상이한 성막공법으로 화학반응을 이용해 미세한 요철 형상에 균일한 막을 만들 수 있는 점이 특징이다.
스퍼터링을 포함한 물리적 기상증착법(PVD)에 비해 원료와 반응 생성물의 독성 및 가소성에 대한 대응과 배기가스 대책이 필요해 현재까지는 채용이 한정적이나 반도체 고성능화로 3D 실장 등 다층화가 확대되는 가운데 일부 프로세스에서 CVD를 채용할 가능성이 높아지고 있다.
JX금속은 티타늄 생산에서 염화기술을 보유한 계열사 Toho Titanium과 협업해 CVD 소재로 사용하는 염화금속 소재 개발을 추진할 계획이다. (윤우성 기자: yys@chemlocus.com)