반도체 식각 부품 고도화…4조원 시장 잡는다

실리콘 파츠 기술 혁신
CMTX 구미공장 가보니
단결정 실리콘 잉곳 개발 성공
전기적 특성·수명 등 향상된
초대형 파츠 제품 본격 생산
600억 투자해 공장 증축나서
내년 생산량 두 배로 끌어올려

초대형 단결정 실리콘 잉곳이 생산된 모습. CMTX

경상북도 구미시 5공단에 있는 씨엠티엑스(CMTX, 박성훈·박종화 공동대표) M캠퍼스. 지난 14일 찾은 이곳에서는 실리콘 파츠 생산 전 공정을 수직계열화한 모습을 볼 수 있었다. 이날 현장에서 만난 박종화 CMTX 공동대표는 "설계부터 생산, 원재료 생산 기술과 실리콘 가공 기술까지 전 공정을 다룰 수 있는 기업은 애프터마켓에서는 사실상 CMTX가 유일하다"고 강조했다. 애프터마켓이란 장비 제조사 등을 거치지 않고 반도체 제조 기업에 직접 부품을 공급하는 구조다.

CMTX는 2013년 설립된 반도체 식각 공정용 실리콘 파츠 전문 생산 기업이다. 실리콘 파츠란 반도체 식각 장비 내부 또는 반응 체임버의 내벽이나 구성 요소로 사용되는 소모성 부품이다. 실리콘 전극·특수링, 하부링 등으로 구성된다.

웨이퍼 위에 미세 회로 패턴을 만드는 식각 공정에서 실리콘 파츠 등의 부품은 다양한 가스와 화학물질로 인한 마모가 발생하다 보니 정기적으로 교체해야 한다.

식각용 실리콘 파츠 시장은 빠르게 성장하고 있다. 글로벌 시장조사업체 QY리서치에 따르면 2023년부터 2031년까지 연평균 7.01%씩 성장해 2031년에는 27억7100만달러(약 4조1300억원) 규모에 달할 전망이다.

최근 CMTX는 초대형(지름 600㎜) 단결정 실리콘 잉곳 개발에 성공해 부품 생산에 본격 나서고 있다. 반도체 팹에 실리콘 부품을 직접 공급하는 애프터마켓 업계에서는 세계 최초다.

최종 생산된 실리콘 파츠 부품을 검수하고 있는 모습. CMTX

반도체 초집적화로 식각 공정에서 실리콘 부품의 전기적 특성 향상과 수명 연장이 중요한 과제로 떠올랐는데, CMTX가 주목받는 이유는 이 같은 특성을 구현할 수 있는 단결정 실리콘 부품을 대형화했기 때문이다.

그동안 600㎜급의 실리콘 부품은 단결정보다 성능이 떨어지는 다결정으로 주로 만들었는데, 이를 대체할 수 있어 소재·부품 경쟁력을 끌어올렸다는 평가다. CMTX는 실리콘 잉곳 자회사인 '셀릭'을 통해 초대형 단결정 실리콘 잉곳 성장 기술을 개발하는 데 성공했다.

정밀 가공 기술도 CMTX의 경쟁력으로 꼽힌다. 회사는 공정 균일성을 확보하기 위해 실리콘 전극에 뚫는 가스홀의 직경 편차를 15마이크로미터(㎛) 이하로 구현하는 기술도 확보했다. 전극 하나에는 직경 0.35~0.75㎜ 크기의 가스홀이 약 2000개 뚫려 있는데, 미세한 편차만으로도 공정가스의 압력과 유량이 달라져 식각 균일도에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 최근 반도체 업계에서는 수백 단의 3D 낸드 적층 구조를 구현하기 위해 식각 기술이 더욱 중요해졌다.

CMTX의 경쟁력은 연구개발(R&D) 역량에서도 드러난다. 그간 애프터마켓의 부품사는 반도체 제조 기업의 요구에 맞춰 교체용 부품을 제공했기 때문에 R&D 역량보다는 생산 능력이 중요했다. 이에 따라 차세대 공정을 위한 선행 R&D가 뒤처지는 경우가 많았다.

CMTX는 애프터마켓 기업임에도 소재·공정에 대한 R&D 역량을 키웠고 결과는 대성공이었다. CMTX처럼 실리콘 원재료인 잉곳부터 최종 제품 생산 공정까지 내재화해 국내외 글로벌 반도체 제조 기업에 납품할 수 있는 곳은 손에 꼽을 정도다.

실적도 빠르게 성장하고 있다. CMTX는 2022년부터 2025년까지 연평균 104.8%의 매출 성장률을 기록했다. 반도체 업황이 침체됐던 2022~2023년에도 성장세를 이어갔으며 지난해에는 매출 1606억원과 영업이익 516억원을 기록해 전년 대비 각각 47.7%, 118.6% 증가했다. CMTX는 올해 매출이 2000억원에 달할 것으로 전망하고 있다.

총 600억원을 투자해 건설 중인 구미 M캠퍼스 내 1만5000㎡ 규모의 신공장(B동)도 내년부터 가동할 예정이다. 공장이 완공되면 CMTX의 생산 능력은 두 배 이상 늘어나게 된다.

[구미 양세호 기자]