마이크로투나노, D램·HBM 프로브카드에서 자율주행 센서까지

D램 EDS용 프로브카드 장벽 넘어 중장기 HBM 프로브카드, MEMS 파운드리 확장

[아이뉴스24 고종민 기자] 마이크로투나노가 올해 4분기 D램 EDS(Electrical Die Sorting)용 프로브카드(Probe Card)를 통해 해외 업체에서 독점하고 있는 하이엔드 제품(D램, HBM 등 영역)군의 대응에 나선다.

기반 기술은 초소형 정밀기계 시스템(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)이다. 또한 프로브카드는 반도체 전공정 마지막 단계에서 웨이퍼 내 칩들의 성능을 전기적 신호로 테스트하는데 사용되는 소모성 부품이다. 프로브카드 니들팁(Needle Tip)을 웨이퍼와 정밀하게 정렬하는데 MEMS 기술이 활용된다. 프로브카드가 자동화테스트장비(ATE)에 부착돼, 가공이 끝난 반도체 웨이퍼의 내구성·전기적 불량 검사를 돕는다.

분야별로 보면 온도 변화에 따라 정상 작동 유무를 확인하는 웨이퍼번인(WFBI) 테스트용과 전기 신호를 흘려 양품, 불량품을 걸러내는 EDS용으로 나뉜다. 마이크로투나노는 D램용 프로브카드 중에서도 비교적 낮은 기술 난도를 요하는 WFBI 제품 개발을 완료하고 2020년부터 SK하이닉스에 소량 공급을 하고 있다. EDS가 개발 난이도는 높지만 WFBI와 기본 구조는 동일한 만큼 품질 검증 통과 가능성은 높이 평가한다.

마이크로투나노가 SK하이닉스로부터 D램 EDS(Electrical Die Sorting)용 프로브카드(Probe Card) 양산 퀄(검증)을 진행 중이다. [사진=마이크로투나노]

◇ D램 EDS로 2024년 반등 모색, 고객사 양산 품질 검증 진행

6일 금융투자업계에 따르면 올해 마이크로투나노의 전체 실적 전망은 부정적인 상황이지만 2024년 반등을 목표로 사업 계획이 진행 중이다.

올해 상반기 낸드 메모리(이하 낸드)·D램 업황 부진에 따른 실적 부진이 두드러졌지만 최근 시장에선 D램 시장 진입을 시작으로 반등의 계기가 될 것으로 예상한다. 또한 MEMS를 기반으로 한 파운드리 사업부가 압력센서(자동차 브레이크 압력 감지, 자율주행 필수품), 마이크로니들(이스라엘 공동 개발, 초속효형 인슐리주사 니들) 등의 사업 영역 확장 기대감도 존재한다.

SK하이닉스 낸드용 프로브 카드 관련 시장 규모는 1000억원 가량으로 추정된다. 납품사는 마이크로투나노(점유율 40%), 티에스이, AMST(비상장)다. SK하이닉스의 D램 프로브카드는 미국 폼팩터(FormFactor)와 일본 마이크로닉스재팬(MJC) 2곳에서 납품한다. 시장에선 SK하이닉스 D램 프로브 카드 시장 규모는 1000억원 수준으로 보고 있으며 HBM 등 고부가가치 메모리 시장 확대로 성장 잠재력을 가지고 있다.

마이크로투나노는 현재 D램 EDS용 프로브카드, SK하이닉스 제작 사양기반 CIS용 프로브카드 개발 완료했다. 내부에선 올해 중으로 D램 EDS용 프로브카드의 양산을 목표로 하고 있다.

마이크로투나노 관계자는 “(NDA 사항으로 고객사를 공개할 순 없지만) 고객사 개발품으로 제작은 마친 상태”라며 “고객사의 퀄(인증)에 따라 양산과 공급 여부가 나올 것”이라고 말했다. 이어 “D램 EDS용 프로브카드는 국산화 니즈가 큰 시장”이라며 “고객사의 퀄 수준에 맞추기 위해 최선을 다하고 있다”고 설명했다.

프로브카드의 초기 매출은 보통 삼성전자, SK하이닉스 등 종합반도체(IDM), TSMC 등 파운드리 업체들의 신규 라인 셋업 과정에서 신규 장비 도입 시 발생한다. 테스트 장비가 도입되고, 고객사(칩메이커)가 프로브카드 업체에게 추가 발주를 내는 구조다. 또한 칩세대·스펙 변화에 따른 교체 수요가 있다. 또 수명(사용 연수 종료, 통상 3∼5년)이 끝남에 따른 교체 매출이 있다. 통상 A사의 프로브카드가 납품된 라인의 경우, 특별한 경우를 제외하곤 A사의 제품의 교체 수요가 안정적으로 유지된다.

D램 프로브카드는 그동안 국내 업체에 불모지였다. 삼성전자의 경우, 국내 업체에서 D램용 EDS 프로브카드의 소량 납품 또는 품질 인증 직업을 진행하는 수준이다.

SK하이닉스도 마이크로투나노와 다른 경쟁업체들이 품질 인증을 진행하고 있다. 칩세대·스펙 변화에 따른 교체 수요가 D램 EDS용 프로브카드 국산화 기업들의 기회다. 고객사 양산 검증을 통화할 경우, 수백억원대의 신규 매출을 기대할 수 있다.

낸드와 달리 D램이 불모지인 이유는 기술력 때문이다. 낸드 테스트 핀(Pin)은 약 4~6만개 정도이며, D램은 약 10만개 이상을 요구한다. 차세대 기술로 꼽히는 MEMS가 필수이며 SK하이닉스는 D램 프로브카드 국산화를 진행하면서 마이크로투나노를 포함한 복수의 업체를 국산화 개발 기업으로 선정했다. 국산화 진행 이유는 신규 개발 대응, 가격, 납기, 애프터서비스(A/S) 등을 꼽는다.

엔비디아가 불러 일으킨 HBM(D램을 다단으로 쌓은 고성능 메모리) 증설 흐름이 SK하이닉스의 D램 전체 생산 능력 확충으로도 연결되고 있어, 마이크로투나노 입장에선 호재다. 대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 SK하이닉스가 연초 계획대비 올해 연간 D램 생산능력(CAPEX)를 15% 가까이 늘릴 것으로 전망된다. 당초 SK하이닉스가 예정하고 있던 D램 생산능력 수준은 35억 달러(약 4조 5000억원) 수준이지만 이를 40억 달러(약 5조 1000억원)까지 높인다는 계산이다.

HBM의 최하단 D램의 경우 별도의 패키징이 이뤄지지만, 그 위에 쌓이는 D램은 일반 공정에 쓰이는 EDS용 프로브카드를 사용한다. 아울러 마이크로투나노도 HBM용 프로브카드 개발을 검토하고 있으며, EDS용 프로브카드의 진입 후 이어질 수순으로 예상한다.

◇ MEMS 파운드리로 확장 중

마이크로투나노는 지난 2002년 MEMS 파운드리 서비스(Foundry Service, 생산 대행)를 시작했다. 현재는 자동차 브레이크 관련 압력 센서, 의료기기용 마이크로니들 등 다양한 어플리케이션을 대응하고 있다.

MEMS는 센서, 액추에이터, 전자회로, 기계요소부품 등 복수의 기능을 갖는 디바이스(소자)를 하나의 실리콘(Si) 기판이나 유리 기판 상에 미세가공기술에 의해 집적화한 시스템(장치)이다.

중요한 개념이 MEMS 프로세스다. MEMS 프로세스는 반도체 제조 프로세스와 같은 과정, 미세가공기술을 구사하는 것이다. 일반적으로 소형·경량·양산성·저비용 등이 특징이다. 프로브카드의 경우처럼, 기존 방식으로 제작되던 디바이스를 MEMS 방식으로 전환, 경쟁력 높은 매력적인 상품이 개발된다.

마이크로투나노는 MEMS 솔루션을 통해 미세바늘을 활용한 의료기기, 전장부품(압력센서) 등으로 사업 영역을 확대 중이다.

MEMS 센서 시장만 국한 해도 시장 잠재력은 크다. 시장조사업체 욜디벨롭먼트에 따르면 세계 MEMS 센서 시장 규모는 2019년 115억달러에서 오는 2025년 177억달러(약 21조원)로 지속 성장할 전망이다. 자율주행차 개발이 앞다퉈 진행 중이고, MEMS 센서는 자율주행차의 고도화(자동차 에어백 센서, 브레이크 센서 등)에 필수적이다.

회사 관계자는 “고객사의 MEMS 파운드리 증설 요구가 나오고 있는 가운데, 현재까진 사업 초기 단계”라며 “향후 일정에 따라 생산능력 확대를 고려하고 있다”고 강조했다. 그러면서 “중장기적인 관점에서 사업 확장이 이어질 것”이라고 강조했다.

/고종민 기자(kjm@inews24.com)