반도체 산업은 2024년 12월 1일 잠재적으로 중대한 소식에 깨어났습니다. 업계 보고에 따르면 일본은 12월 중순부터 중국으로의 포토레지스트 수출을 전면 금지한 것으로 보입니다. 일본 정부나 관련 기업들이 공식 발표를 하지 않았지만, 양측의 업계 내부자들은 이를 기정사실로 받아들이고 있습니다. 특히 주목할 만한 점은 이 조치의 정밀한 타격입니다. Canon, Nikon, Mitsubishi Chemical 등 특정 기업을 명시적으로 겨냥하고 있습니다.
이 문제가 왜 그렇게 중요한지 이해하려면, 포토레지스트가 반도체 제조에 얼마나 중요한지를 알아야 합니다. 이 감광성 화학 물질은 칩 제조업체가 실리콘 웨이퍼에 매우 정밀한 회로 패턴을 그릴 수 있게 해주는 “잉크”입니다. 빛이 포토레지스트에 닿으면 화학적 성질이 변하여 스마트폰에서 데이터 센터에 이르기까지 모든 것을 구동하는 미세한 트랜지스터를 만드는 복잡한 리소그래피 과정을 가능하게 합니다. 포토레지스트 없이는 현대 칩 제조가 중단됩니다.
숫자는 일본의 이 시장에서의 압도적인 지배력을 보여줍니다. 일본 기업들은 몇몇 서구 기업들과 함께 전 세계 포토레지스트 공급의 놀라운 95%를 통제하고 있습니다. JSR, Shin-Etsu Chemical, Tokyo Ohka Kogyo, Sumitomo Chemical은 시장을 선도하는 것이 아니라, 사실상 시장 그 자체입니다. 최첨단 3-7 나노미터 칩에 사용되는 EUV 포토레지스트의 경우, 이 세 일본 기업이 완전한 독점을 유지하고 있습니다. KrF 포토레지스트에서는 일본의 빅4와 DuPont이 전 세계 공급의 95%를 통제하고 있습니다. 심지어 오래된 I-line 및 G-line 포토레지스트에서도 일본 기업들은 DuPont 및 한국의 동진쎄미켐과 함께 88%의 시장 점유율을 유지하고 있습니다.
일본이 포토레지스트를 지정학적 무기로 사용하는 것은 이번이 처음이 아닙니다. 2019년, 한국과의 전시 노동 분쟁이 격화되었을 때, 일본의 초기 반도체 제재는 포토레지스트 수출을 겨냥했습니다. 선례는 분명했습니다: 일본이 다른 나라의 기술 산업에 압박을 가하고 싶을 때, 포토레지스트 제한이 가장 효과적인 도구입니다. 이 소재의 중요성과 일본의 거의 독점적인 지위가 거의 완벽한 지렛대 역할을 합니다.
시장 반응과 중국의 대응
흥미롭게도, 중국 주식 시장은 수출 금지 소식에 대해 열광적이라고밖에 설명할 수 없는 반응을 보였습니다. 포토레지스트 개념 지수는 12월 2일 시장 마감 시점에 2% 이상 급등했으며, 이 부문의 57개 주식이 상승했습니다. Huarong Chemical과 Guofeng New Materials는 일일 거래 한도에 도달했으며, Rongda Photosensitive, Nanda Optoelectronics, Tongcheng New Materials, Hengkun New Materials, Eight Billion Space 모두 상당한 상승을 기록했습니다.
이러한 역설적인 시장 반응은 두 가지 주요 역학을 반영합니다. 첫째, 투자자들은 국내 대체 기회에 크게 베팅하고 있습니다. 즉, 중국 기업들이 일본의 기존 업체들과 경쟁할 수 있는 시장 개방을 마침내 얻을 것이라는 아이디어입니다. 둘째, 중국의 포토레지스트 산업에서 독립적으로 추진력을 쌓아온 진정한 기술적 진보가 있습니다.
예를 들어, Rongda Photosensitive는 일부 포토레지스트 제품이 일본 대안과 성능 동등성을 달성했으며 이미 여러 고객에게 대량 생산되고 있다고 발표했습니다. 이 회사의 KrF (248nm) 포토레지스트 프로젝트는 핵심 리소그래피 장비 설치를 완료했으며 관련 제품을 적극적으로 개발 중입니다. 최근 상장된 Hengkun New Materials는 ArF 포토레지스트의 소량 판매를 달성했으며, SiARC 및 TopCoating 소재와 실리콘 기반 및 금속 기반 전구체 소재가 고객 검증 단계에 진입했습니다.
Eight Billion Space는 아마도 가장 구체적인 진전을 보여주고 있으며, 100톤 규모의 반도체 KrF 포토레지스트 수지 생산 라인이 이미 대량 생산을 달성했습니다. 이 회사는 중국의 최대 파운드리 중 두 곳인 SMIC와 Hua Hong Group의 공급망에 성공적으로 진입했습니다. Beijing Kehua는 KrF 및 ArF 포토레지스트의 대량 생산 및 판매를 달성하여 SMIC, Yangtze Memory Technologies 및 기타 주요 국내 팹에 공급업체로 자리 잡았습니다. Nanda Optoelectronics, Tongcheng New Materials, Jingri Electronic Materials, Huamao Technology와 같은 추가 업체들은 ArF, KrF, i-line, g-line 제품을 포함한 다양한 포토레지스트 범주에서 다양한 수준의 대량 생산을 달성했습니다.
원자재 취약성
그러나 상황은 중국 기업들이 단순히 생산을 확대하여 일본 공급업체를 대체하는 것만큼 간단하지 않습니다. 포토레지스트 공급망은 최종 제품 조립보다 훨씬 깊습니다. 각 회사는 다양한 공급업체로부터 원자재를 조달하며, 많은 기업들이 여전히 일본에서 공급받는 수지, 모노머, 광개시제 및 기타 중요한 구성 요소에 의존하고 있습니다. 중국 기업들이 경쟁력 있는 포토레지스트를 조제할 수 있더라도 필수 원자재에 대한 공급 제약에 직면할 수 있습니다.
포토레지스트와 함께 작동하는 반사 방지 코팅 소재도 JSR, Shin-Etsu Chemical, DuPont, Merck, Nissan Chemical이 지배하고 있습니다. 포토레지스트의 화학적 기초를 형성하는 특수 수지, 모노머 및 광개시제는 주로 일본, 미국 및 유럽 기업들이 공급합니다. 이는 상당한 투자와 정치적 의지가 있더라도 하룻밤 사이에 해결할 수 없는 다층 의존성을 만듭니다.
그러나 이 복잡한 게임에서 중국도 몇 가지 카드를 가지고 있습니다. 일본의 반도체 소재 산업, 포토레지스트 생산을 포함하여, 디스프로슘과 테르븀 같은 희토류 원소에 크게 의존하고 있으며, 이들 중요한 소재의 90%는 중국에서 수입됩니다. 이는 중국이 일본의 반도체 소재 산업에 희토류 수출을 제한할 수 있는 잠재적인 반대 지렛대 시나리오를 만듭니다. 또한, 중국은 일본의 가장 중요한 반도체 시장이며 전 세계에서 가장 큰 칩 소비 시장이므로 상당한 경제적 지렛대를 가지고 있습니다.
재정적 함의는 상당합니다. 글로벌 포토레지스트 시장은 2023년 약 21억 달러로 평가되었으며, 주로 첨단 노드 칩 생산과 증가하는 반도체 수요에 의해 2028년까지 32억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 일본 기업들은 역사적으로 이 고수익 사업의 대부분을 차지했으며, JSR은 매년 8억 달러 이상의 포토레지스트 관련 수익을 보고하고 있습니다. 성공적인 중국 대체 노력은 연간 수십억 달러의 수익을 재분배할 수 있으며, 경쟁 증가를 통해 글로벌 포토레지스트 가격을 낮출 수 있습니다.
기술적 관점에서 중국 기업들이 직면한 도전은 포토레지스트 범주에 따라 크게 다릅니다. 성숙한 노드 생산(65나노미터 이상)에 사용되는 오래된 i-line 및 g-line 포토레지스트는 상대적으로 복제하기 쉬우며, 여러 중국 기업들이 이미 이 분야에서 상업적 성공을 거두었습니다. 130-250 나노미터 공정용 KrF 포토레지스트는 중간 정도의 기술적 도전을 나타내며, 40-130 나노미터 생산용 ArF 포토레지스트는 더 정교한 화학 및 제조 정밀도를 요구합니다.
실제 기술적 산은 10나노미터 이하 공정을 위한 EUV 포토레지스트입니다. 이 소재들은 극자외선 방사선 하에서 화학적 안정성을 유지하면서 업계에서 가장 진보된 칩에 필요한 해상도를 제공해야 합니다. 화학은 매우 복잡하며, 일본 기업들이 수십 년에 걸쳐 완성한 특수 폴리머 플랫폼, 포토산 생성기, 퀀처 시스템을 포함합니다. 상당한 투자가 있더라도 경쟁력 있는 EUV 포토레지스트를 개발하는 데는 중국 기업들이 3-5년 이상 걸릴 수 있습니다.
이 시간표는 흥미로운 전략적 역학을 만듭니다. 수출 제한이 지속된다면, 중국 파운드리 및 메모리 제조업체들은 기술 로드맵을 조정해야 할 수도 있으며, 국내 포토레지스트 대안이 더 쉽게 구할 수 있는 성숙 및 특수 공정에 더 집중할 가능성이 있습니다. 이는 자동차 반도체, 산업용 칩 및 가장 진보된 노드를 필요로 하지 않는 기타 응용 분야로의 중국의 추진을 가속화할 수 있습니다.
지정학적 함의는 중국과 일본을 넘어 확장됩니다. 일본 포토레지스트와 중국 제조에 의존하는 SK 하이닉스와 삼성 같은 한국 기업들은 이 공급망 혼란의 한가운데에 놓일 수 있습니다. 중국에서 운영하는 유럽 및 미국 칩 기업들도 유사한 도전에 직면할 수 있습니다. 글로벌 반도체 공급망의 이러한 분열은 궁극적으로 더 지역화된 생산 및 공급 네트워크를 추진할 수 있습니다.
앞으로 이 포토레지스트 수출 제한은 글로벌 반도체 산업에 있어 분수령이 될 수 있습니다. 중국 기업들이 전체 포토레지스트 스펙트럼에서 경쟁력 있는 대안을 성공적으로 개발한다면, 이는 일본의 가장 중요한 기술 독점을 깨고 반도체 공급망을 근본적으로 재편할 것입니다. 시장 기회, 정부 지원, 필요에 의한 혁신의 결합은 정상적인 경쟁 조건에서 발생했을 것보다 훨씬 더 중국의 포토레지스트 개발을 가속화할 수 있습니다.
이 강제 현지화 노력의 성공 여부는 아마도 향후 2-3년 내에 결정될 것입니다. 중국 기업들은 일본의 지배에 심각한 도전을 제기할 수 있는 재정적 자원, 정부의 지원, 시장 접근성을 가지고 있습니다. 그들이 필요한 복잡한 화학 및 제조 과정을 실행할 수 있는지는 두고 봐야 합니다. 그러나 역사가 가이드라면, 중요한 기술에 대한 국내 대안을 개발할 수 있는 중국의 능력을 과소평가하는 것은 비용이 많이 드는 실수로 입증되었습니다. 반도체 산업은 이번에 포토레지스트 제조라는 전문적이지만 중요한 세계에서 이 교훈을 다시 배우게 될지도 모릅니다.
이 글은 일본 포토레지스트, 전면 단절?을 읽고 작성되었습니다. 제 분석과 관점을 추가했습니다.
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