"웨이퍼 공급 정체"…반도체 기업, AI칩 생산차질 빚을까

지난해부터 웨이퍼 출하량 하락세
"복잡한 공정 등에 생산 기간 길어져"
"메모리 기업, AI 칩 생산 차질 우려"

[서울=뉴시스]삼성전자 평택 캠퍼스 반도체 공장 내부.(사진=삼성전자 제공) photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이지용 기자 = 전 세계적으로 인공지능(AI) 반도체에 대한 수요가 몰리는 가운데 반도체 제조에 필수적인 '웨이퍼'의 공급 속도가 정체될 수 있다는 전망이 제기됐다.

AI 반도체를 생산하려면 기존보다 더 많은 웨이퍼가 필요하지만 반도체 및 웨이퍼의 제조 공정이 까다로워지면서 웨이퍼 생산·공급 속도까지 지연될 수 있다는 분석이다.

2일 국제반도체장비재료협회 및 업계에 따르면 최근 전세계 실리콘 웨이퍼 출하량은 정체 국면에 접어들고 있다. 올해 1분기 실리콘 웨이퍼 출하량은 28억9600만 제곱인치로, 지난해 3분기(32억1400만 제곱인치), 지난해 4분기(31억8200만 제곱인치)에 이어 꾸준히 감소세다.

웨이퍼는 실리콘으로 만들어진 얇고 둥근 원판으로 반도체 칩을 만들기 위한 필수 소재다.

최근 웨이퍼 제조기업들의 제조 공정 기간이 늘고 있는 것이 출하량 정체의 주 배경으로 꼽힌다. 2020~2024년 기준 웨이퍼 제조 공정 기간은 연평균 14.8%씩 증가했다.

고대역폭메모리(HBM) 등 AI 반도체에 필요한 웨이퍼 수요가 커지면서 공정이 더 복잡해지고, 품질 관리, 고객 요구 사항 등은 더 까다로워졌다. 같은 시간을 들이더라도 생산량아 줄어들 수 밖에 없는 것이다.

협회는 "웨이퍼 면적 당 장비 투자는 2020년 이후 150% 이상 급증했다"며 "하지만 복잡한 공정 등으로 처리량은 크게 늘지 않은 반면 처리 시간은 길어지고 있다"고 전했다.

HBM은 D램과 달리 여러 개의 D램 다이를 쌓아 만드는 만큼 훨씬 더 많은 웨이퍼가 필요하다. 이에 기존 8인치(200㎜) 웨이퍼에 비해 더 큰 12인치(300㎜) 웨이퍼가 쓰인다. 또 HBM과 같은 첨단 AI 반도체에 쓰이는 웨이퍼는 더 얇고, 실리콘 소재의 순도가 더 높아져야 한다.

웨이퍼의 제품 품질에 따라 반도체 성능이 좌우될 수 있는 만큼, 반도체 제조기업들은 웨이퍼 제조기업들에게 양질의 웨이퍼를 원활하게 공급 받아야 한다.

삼성전자와 SK하이닉스 등 메모리 기업들은 HBM 생산 비중을 공격적으로 늘리고 있어, 웨이퍼 공급이 정체할 경우 반도체 생산 전반에 차질을 빚을 수 있다.

SK하이닉스의 D램 매출에서 HBM이 차지하는 비중은 40% 정도로 추정되며, 앞으로 이 비중은 더 높아질 전망이다. 삼성전자의 D램 매출 중 HBM 비중은 아직 10%대로 관측되지만, HBM 중 최신 5세대 'HBM3E'의 비중은 하반기에 90% 후반까지 커질 것으로 보인다.

메모리 기업들은 HBM 뿐 아니라 LPDDR5X, GDDR D램 등 AI 구동에 핵심인 반도체 제품군의 비중도 늘리고 있어, 향후 원활한 웨이퍼 공급 여부는 더 중요해질 수 밖에 없다.

업계 관계자는 "앞으로 안정적인 웨이퍼 수급 여부가 반도체 기업들의 생산 속도에 영향을 줄 수 있다"고 전했다.

☞공감언론 뉴시스 leejy5223@newsis.com