반도체 산업의 '퀀텀점프'를 이끌어 낼 450mm 웨이퍼 공정 전환이 가시화되고 있다. 삼성전자에 반도체 업계 1위를 맹추격당하고 있는 인텔이 먼저 칼을 뽑았다.

25일 반도체업계에 따르면 인텔은 오는 5월 차세대 반도체 웨이퍼 공정인 450mm 기술을 적용한 반도체를 시험 생산한다. 인텔은 이에 필요한 반도체 생산 장비 도입을 마친 것으로 알려졌다.

현재 반도체 생산은 웨이퍼의 직경 300mm 공정으로 이뤄지고 있는데 450mm로 1.5배 확대될 경우 웨이퍼 한 장에서 얻을 수 있는 칩의 수를 두 배 이상 늘릴 수 있어 생산 효율성이 획기적으로 높아진다.

↑미국 실리콘밸리 인텔 박물관에 전시된 인텔의 반도체 웨이퍼 변화.

인텔의 450mm 웨이퍼를 이용한 반도체 생산은 우선 22나노급 공정에 시험 적용될 것으로 보이고 최종적으로는 10나노급 공정에도 활용될 것으로 관측된다.

인텔은 450mm 웨이퍼 공정에 대비해 60억~80억 달러를 투자해 미국 오레건주 힐스보로에 D1X라는 공장을 설립했다. D1X는 450mm 웨이퍼 호환으로 건설됐다. 인텔이 450mm 웨이퍼 공정으로 시험 생산에 나서면 공동개발에 참여하고 있는 삼성전자나 대만 TSMC 등 보다 한발 앞서게 된다.

삼성전자 (85,300원 3300 4.0%)와 인텔, TSMC 3사는 2008년 반도체 업계의 지속적인 성장과 생산 비용 구조의 효율화를 위해 2012년을 목표로 450mm 웨이퍼 규격 전환에 협력하기로 합의한 바 있다.

삼성전자는 미국 반도체 장비 기업 등과 450mm 웨이퍼 공정 전환에 대비해 클리너, 증착기(CVD), 반송기 등의 시제품을 개발해 사전 테스트를 진행하고 있다. 삼성전자는 오는 2013년쯤 450mm 공정을 도입한다는 계획이다.

TSMC는 450mm 웨이퍼 공정에 기반한 14나노급 반도체 칩 시험생산 시기를 2013~2014년으로 예상하고 있다. 2015년 전후로 450mm 시스템LSI 파운드리(위탁생산) 라인 건설을 추진하고 있다.

반도체 업계가 450mm 웨이퍼 공정 전환에 주력하는 이유는 웨이퍼의 크기가 반도체 생산성과 직결되기 때문이다. 웨이퍼의 직경이 커지면 웨이퍼 한 장당 생산할 수 있는 칩의 수가 늘어나기 때문에 제조 원가가 낮아지는 효과가 있다. 이는 반도체 제조업체의 생산원가에 직결돼 가격 경쟁력을 크게 높일 수 있다. 업계는 450mm 공정이 정착되면 칩 제조비용을 30% 가량 낮출 것으로 내다보고 있다.

미세화 공정의 한계를 넘어야 하는 절박한 상황도 450mm 웨이퍼 도입을 부추기고 있다. 삼성전자를 비롯한 반도체 업체들은 10나노급 반도체 칩 양산을 눈앞에 두고 있다. 하지만 기술적 한계로 인해 제조공정을 10나노급 이하로 낮추는 것은 사실상 불가능하다. 더 이상 미세화를 통해 생산원가를 낮추기 어려워 웨이퍼 대형화에서 돌파구를 찾을 수밖에 없다.

다만 업계는 인텔이 450mm 웨이퍼 공정 전환의 신호탄을 쏘더라도 2015년에 가서야 양산에 들어갈 것으로 예상하고 있다.