치열해지는 글로벌 반도체 산업… 주복받는 국내 소부장 기업

[세계비즈=권영준 기자] 글로벌 반도체 패권을 둘러싼 주요 국가들의 경쟁이 치열해지고 있는 가운데 소부장(소재·부품·장비) 기업이 해외 의존도를 낮추고 내재화 구축에 적극 나서고 있어 눈길을 끌고 있다.

19일 업계에 따르면 반도체 공급 과잉 및 수요 감소, 재고 증가와 주변 국가들의 빠른 기술 발달 등 다양한 불확실성 요소도 크게 늘어나고 있다. 이에 국내 정부 및 기업은 반도체 상승 사이클로 접어드는 때에 대비하기 위해 발 빠르게 움직이고 있다.

실제 정부는 지난달 30일 국무회의에서 의결된 ‘2023년도 예산안’을 통해 내년 반도체 산업에 1조원을 집중 투자할 계획이라고 밝혔다. 반도체 기술 패권 경쟁에 대응해, 메모리 반도체 초격차 유지 및 시스템 반도체 경쟁력 확보에 주력하겠다는 입장이다. 이에 산업 성장에 큰 축을 담당하는 소부장 기업들이 주목받고 있다.

▲반도체 및 전자부품 신뢰성 분석 기업

큐알티는 반도체 신뢰성을 평가하고 불량 원인을 분석해 제공하는 기술서비스 전문기업이다. 국내외 6개 사업장에서 반도체 기술평가 비즈니스를 전개하며, 연평균 16% 성장세와 함께 국내 1위 전자부품 신뢰성 검증 업체로 평가받고 있다.

주요 사업 분야는 반도체 제품의 신뢰성 평가 및 불량 분석, 반도체 장비 제조 및 판매 등이다. 최첨단 설비를 통해 나노미터 단위 제품 결함 분석 등 반도체 이상 여부를 파악할 수 있는 전방위 분석 서비스도 제공한다.

우주와 대기 중에 존재하는 자연 방사선과 반도체에서 미량 방출되는 알파입자의 반도체 내부 통과로 인한 일시적 오류를 검증하는 ‘소프트에러’ 검사 부분에서는 독보적 위치를 자랑한다. 현재 큐알티는 국내외 1500여 개 기업을 대상으로 신뢰성 검증 서비스를 제공하고 있다.

최근에는 전기차 보급 및 수요가 급증하고 핵심 부품인 배터리에 대한 높은 안전성이 요구됨에 따라 2차전지 소재 분석 서비스로 영역을 확장했다. 전기차 배터리의 안전성 확보와 전반적인 품질 향상을 위해 3D CT를 이용한 배터리 내부의 3차원 비파괴 분석을 비롯, 음극재와 양극재의 물리 및 화학적 특성분석 등 약 30여 항목의 분석 서비스를 제공하고 있다. 또한, 사업 다각화의 일환으로 미국 국방성 군사표준규격 밀스펙(MIL-STD)에 대한 신뢰성 테스트를 제공하는 한국인정기구(KOLAS) 공인시험기관으로써 항공우주 분야에서도 활약 중이다.

큐알티는 30년 이상 쌓아온 반도체 신뢰성 및 분석 서비스 노하우를 기반으로 해당 분야에 특화된 신규 장비 사업을 준비 중이다.

우선, 국내 종합 반도체 제조사 및 팹리스 기업들과 ‘소프트에러 테스트 장비 상용화’를 위한 국책 과제를 수행 중이다. 이는 한국산업기술평가관리원(KEIT)의 차세대지능형 반도체기술개발사업 지원으로 이뤄진다. 캐나다 트라이엄프(TRIUMF), 미국 랜스(LANSCE) 등 세계 최고의 방사선 가속기 연구소와도 공동연구를 진행 중이다. 해당 장비가 상용화되면 기존 해외 의존에 의한 국내 반도체 핵심 기술의 유출을 전면 차단하고, 국제 표준에 근거하는 대체 기술 제공으로 검증 시간 단축 등 반도체 신뢰도를 제고할 수 있을 것으로 기대된다.

큐알티는 무선통신(RF)칩의 신뢰도를 근본적으로 개선할 수 있는 장비 개발 국책과제에도 참여하고 있다. KEIT의 지원으로 진행되는 5G 지능형 수명평가 장비는 무선주파수(RF) 반도체의 성능과 수명을 측정하는 장비다. 해당 장비를 활용하면 RF 소자에 신호를 인가한 상태로 HTOL을 시행할 수 있어 보다 정밀한 평가가 가능해진다. 특히 다수의 소자를 동시에 측정할 수 있어 시간 및 비용 절약이 가능하며, 개별 DUT(Device Under Test)의 제어와 상태 모니터링이 가능한 시스템도 탑재돼, 문제 발생 시점, 위치 등 반도체 신뢰성 평가와 관련된 구체적인 정보를 얻을 수 있다.

▲국내 최초 핵심소재 국산화 성공

네패스는 반도체 후공정 전문기업이다. 1990년 크린크리에티브(현 네패스) 설립한 후 1992년에 반도체 및 디스플레이용 핵심소재를 국내 최초로 국산화에 성공했으며, 2000년 이후부터 반도체 부품 사업으로 영역을 확장해 최첨단 패키지 사업과 시스템 반도체 테스트 사업을 영위하고 있다. 네패스아크, 네패스야하드, 네패스라웨, 네패스하임 등 총 9개의 계열사를 보유했으며, 한국을 비롯해 미국, 중국, 일본, 인도네시아 등에 영업소를 뒀다.

반도체 제조는 얇은 실리콘 위에 회로를 새겨 칩을 제작하는 ‘전공정’과 제작된 칩을 기판과 금속선 등으로 패키징 하는 ‘후공정’으로 나뉜다. 네패스는 과거 검은색 지네 모양의 반도체가 갖는 구조, 발열 등의 문제를 해결하기 위해 2000년대에 반도체 두께가 0.44mm에 불과한 ‘웨이퍼 레벨 패키징(WLP)’ 기술을 개발했다. 해당 기술은 국내외 반도체 제조사들이 자사의 칩을 보내 패키징을 의뢰할 만큼 독보적인 기술력을 인정받았다. 기판과 구리선 없이 칩 바로 아래 얇은 금속막을 입혀 레이저로 회로도를 인쇄하고, 미세한 금속 돌기를 사용해 전기신호를 주고받을 수 있기 때문에 반도체 크기가 작아지고 가벼우며 발열이 줄어든다.

네패스는 최첨단 기술력 유지를 위해 연구 개발 및 설비 투자에 아끼지 않고 있다. 지난해 첨단 후공정 서비스를 제공함으로써 국내에서 모든 공정이 이뤄질 수 있도록 세계 최초로 충북 괴산 청안에 600mm PLP 공장을 준공했다. 현재 전년 대비 5배 규모 증설을 진행 중이다.

▲AI 스마트가전 상용화 나서

딥엑스는 세계 최고 수준의 전력 대비 성능비로 AI 반도체의 원천기술을 연구개발하는 기업이다. 2018년 글로벌 시장에 AI 하드웨어 솔루션을 공급할 목표로 설립됐으며, 설립 1년 만에 독자 기술력을 바탕으로 인공신경망처리장치(NPU)를 개발했다. 딥엑스는 AI 반도체에서 중요한 기술 3가지인 최신 AI 알고리즘 지원, AI 정확도, 소비전력 대비 연산 성능에서 세계적 수준의 기술을 구현하고 있다.

딥엑스가 독자 개발한 NPU ‘딥엑스 시리즈’는 체급별 AI 연산 성능과 다양한 기능 조합이 가능한 만큼 글로벌 엣지 NPU 경쟁 기술과 비교해도 최상위에 오를 수 있는 기술력을 인정받았다. 기본단위로 정수형 8비트를 사용해, AI 알고리즘에 적용했을 시 부동소수점 32비트를 사용하는 고성능 그래픽처리장치(GPU)에도 뒤떨어지지 않는 AI 정확도를 자랑한다. 현재 스마트 센서, 자율주행로봇, ICT 인프라, 자동차 부품 등 20여 개의 글로벌 기업 대상으로 PoC(사업화 검증)을 진행하고 있으며, 올 4분기부터는 삼성전자 파운드리에서 AI 반도체 4종을 순차적으로 출시할 예정이다.

딥엑스는 얼마 전 광주광역시와 광주테크노파크가 지원하는 ‘AI가전사업 육성을 위한 상용화 지원플랫폼 구축사업’에 AI 반도체 및 보드 개발 지원 업체로 최종 선정된 바 있다. AI 반도체 개발 기업 중 최초로 일반 가전에 추론기능과 제어기능을 탑재한 AI 스마트가전 상용화에 나서며 원천기술의 경쟁력을 입증했다. 더불어 중소벤처기업부와 삼성전자 파운드리가 개최한 ‘팹리스 챌린지 대회’에서 우수 기업에 선정되는 등 AI 프로세서 기술에서 국내 산업의 기술 독립을 촉구하고 있다.

young0708@segye.com