고급 반도체 제조에서는 칩 생산에 없어서는 안 될 핵심 화학물질인 고순도 이산화탄소(CO2)가 부족합니다. 이전에 업계는 육불화텅스텐(WF6) 공급 감소의 영향을 막 경험했습니다. 이제 두 번째 핵심 물질인 CO2도 잠재적인 공급 위기를 겪었고, 앞으로 몇 달 안에 첨단 공정 생산 능력이 강화될 것이라는 시장의 우려를 불러일으켰습니다.
보고서는 국내 언론 '디일렉'을 인용해 국내 석유화학 기업의 가동률 하락과 중동 원유 수급 전망의 불확실성 지속으로 주요 정유·석유화학 부문에서 CO2 원료 생산량이 감소했다고 전했다. Raw CO2는 일반적으로 정유소, 석유화학 플랜트, 수소 생산 산업에서 부산물로 생성됩니다. 따라서 상류의 원유 및 화학물질 생산량의 변동은 하류의 고순도 CO2 공급에 직접적인 영향을 미칩니다.
첨단 반도체 제조에서는 고순도 CO2가 주로 중요한 세척 공정에 사용됩니다. 웨이퍼 표면의 잔류물과 오염 물질을 액체 형태로 용해하거나, 칩 구조 내부 깊숙이 박혀 있는 작은 입자를 가스 형태로 날려버릴 수 있습니다. 용해 및 박리 효과의 이러한 특성은 CO2를 웨이퍼 표면과 구조의 청결을 보장하고 수율과 신뢰성을 향상시키는 핵심 매체로 만듭니다.
한 가스 공급업체 담당자는 “원자재 자체가 부족해 고객이 원하는 물량을 공급할 수 없다”며 현재 원자재 상황이 모든 고객의 요구를 충족할 수는 없다고 <더일렉>에 직설적으로 말했다. 그는 또한 단기적으로 CO2 생산량을 빠르게 늘릴 수 있는 현실적이고 실행 가능한 방법이 거의 없다고 말했습니다. 이러한 배경에서 다운스트림 반도체 제조업체는 재고를 소비하기 시작했고, 공급망 각 링크의 보안 중복성은 지속적으로 압축되었습니다.
보고서는 삼성전자, SK하이닉스 등 국내 주요 칩 제조사들이 보통 최소 2주 이상 CO2 재고를 유지하고 있지만, 이러한 공급 부족 속에 고순도 CO2 재고가 총 1개월 정도 안전선 아래로 떨어졌다고 지적했다. 현재 삼성전자는 월 1,800~2,000톤 정도의 고순도 CO2를 소비하고, SK하이닉스는 월 600~700톤 정도를 소비한다. 고대역폭 메모리(HBM)와 3D NAND에 대한 글로벌 수요가 강력하다는 점을 감안할 때 이러한 소비량을 쉽게 압축하기는 어렵습니다.
두 회사의 웨이퍼 생산라인은 여전히 안정적으로 가동되고 있지만, 업계 관계자들은 CO2 부족 현상이 너무 오래 지속될 경우 고급 패키징 칩 생산 능력에 상당한 영향을 미칠 수 있다고 경고하고 있다. 전 세계적으로 인공지능 컴퓨팅 파워에 대한 수요가 급증하는 가운데, 첨단 패키징 및 메모리 칩 공급이 줄어들게 되면 칩 가격은 더욱 오를 수 있으며, 이는 서버, PC, 모바일 기기 등 단말기를 통해 기술 산업 전체에 전달될 것입니다.
이번 CO2 공급 부족은 기존 WF6 가스 상황과 일치하는데, 이로 인해 중국의 텅스텐 원료 수출 감소로 인해 일본의 관련 가스 생산이 중단될 뻔했습니다. 핵심 소재의 연속적인 공급 변동은 첨단 반도체 제조가 복잡한 화학 물질과 에너지 업스트림에 크게 의존한다는 현실을 부각시켰습니다. 또한 원자재 공급원의 다각화와 지역적 위험 헤징 측면에서 글로벌 칩 공급망의 취약한 연결고리를 노출시켰습니다. 업계에서는 중동의 원유 상황이 조속히 규명되지 않고, 우리나라의 정유·화학 가동률 회복이 어렵다면 고순도 CO2 부족 현상이 국지적 문제에서 벗어나 세계 첨단 제조·포장 생산 능력에 영향을 미치는 시스템적 리스크로 발전할 수 있다고 예측하고 있다.