[스페셜리포트]글로벌 반도체 장비 빅4 '점유율 70%'…투자·인력 '물량 공세'

글로벌 4대 반도체 장비 업체의 세계 시장 점유율이 70%에 육박했다. 미국과 유럽, 일본 장비 업체는 2011년 44%에서 2021년 70%까지 점유율을 높였다. 대규모 장비 투자와 연구개발(R&D) 인력을 바탕으로 후발 주자와 격차를 벌렸다.

지난해 R&D 투자액은 8조원에 달하며 전체 인력은 6만명이다. 세계 1위 어플라이드 머티어리얼즈(AMAT) R&D 투자액은 2조7000억원, 연구 인력은 2만5000명이다. 투자액은 국내 장비 업체 세메스 매출과 비슷하고, 인력은 수만명 많다. 업계에서는 지금 구조로 점유율 격차를 좁히기는 어렵다고 분석한다. 반도체 수요에 맞는 투자와 인력 없이는 사실상 추격은 불가능하다.

◇글로벌 장비 톱4 외산 장비 장악…한국 1곳도 없어

시장조사업체 가트너에 따르면 미국 AMAT, 네덜란드 ASML, 미국 램리서치, 일본 도쿄일렉트론(TEL) 등 반도체 장비 업체 상위 4개사 점유율은 2021년 70% 수준이다. 11년 전 40%대 불과했던 점유율이 지난해 65%를 넘어 매출 성장세를 지속했다.

매출 성장세는 반도체 수요에 대응한 R&D 덕분이다. 모바일과 고성능 컴퓨팅, 전기차 등 반도체 수요 확대는 가파르다. 삼성전자와 SK하이닉스, 인텔, TSMC, 마이크론 등 주요 기업의 반도체 투자가 증가할 전망이다. 인텔은 삼성전자, TSMC에 이어 파운드리(반도체 위탁생산) 시장 수요에 대응해 투자 규모를 40~50% 늘리고, 마이크론도 25~30% 투자를 확대할 계획이다.

반도체 장비 4사는 R&D 투자에 집중했다. AMAT(18.6%)와 ASML(18.1%), 램리서치(15%), TEL(13.4%)이 지난해 노광, 식각, 증착, 세정 등 반도체 핵심 공정에서 매출을 늘리며 두자릿 수 점유율을 기록했다. 램리서치는 2011년 5%에서 작년 15%까지 점유율을 끌어올렸다. 반도체 공정 변화에 웨이퍼 식각 장비의 성능 개선 작업을 해왔다.

웨이퍼에 필요한 부분만 빠르게 식각할 수 있는 장비 개발을 집중했다. 4개 업체의 시장 점유율 변동은 없다. 대만, 일본 업체의 반도체 증설 경쟁으로 메모리 가격이 하락하고 세계 3위 메모리 반도체였던 엘피다 등 일본 반도체 기업이 파산했다. 때문에 일본 니콘과 캐논 도키는 반도체 노광 장비 등 반도체 시장 대신에 디스플레이 시장으로 사업을 전환했다. AMAT, ASML, 램리서치, TEL은 반도체 주요 공정에서 고객을 확대하면서 시장 점유율 격차를 키워왔다.

반면에 우리나라 반도체 장비 업계의 실적은 초라하다. 세메스와 원익IPS가 지난해 13위, 14위에 올랐지만 10위권 업체와 격차는 크다. 특히 해외 장비업체 양산 특허로 인해 후발 주자인 국내 기업의 시장 진입은 더욱 어려워졌다. 한국반도체산업협회에 따르면 AMAT·램리서치·TEL 3개 업체의 평균 유효 특허는 국내 기업 평균 대비 4.3배나 많다.

◇글로벌 반도체 장비 4사, 투자·인력 '초격차'

AMAT, ASML, 램리서치, TEL의 R&D 투자와 인력 확보로 초격차를 확대하고 있다. 업계에 따르면 지난해 이들 업체 R&D 투자액은 8조원에 달한다. 램리서치 지난해 투자액은 3조1000억원으로 세메스의 작년 매출보다 1000억원 많다. 나머지 업체의 투자액은 1조~2조원 후반대다. 이들은 반도체 핵심 공정에 턴키 장비 솔루션을 보유하고 있는데 반도체 미세화에 따른 제품 개발과 제품 공급에 집중하고 있다. 또 반도체 장비 개발에 특화된 전문 인력 확보도 지속하고 있다. 해외 장비 업체들의 인력 규모는 6만명 수준이다. 반도체 장비를 개발하는 소프트웨어(SW), 생산하는 하드웨어(HW)를 나눠 운영하고 있는 것으로 알려졌다. AMAT의 지난해 매출은 27조8000억원 수준이다. 인력 규모도 2만5000명에 달한다. 반면 국내 장비 업계 인력은 수백명 수준에 불과하다. 우리나라도 반도체 장비 기술을 개발하기 위한 반도체 계약 장비 학과 설립과 기계, 전기, 화학. SW 등 전방위 기술 개발을 강화해야 한다는 분석이다.

◇원자재 공급망(SCM) 까지 직접 관리

글로벌 장비업계 성과는 반도체 장비에 들어가는 부품 수급이다. 2019년 코로나 사태로 반도체 장비 내 부품 납품 기간은 길어졌다. 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 진공밸브, 피팅, 아날로그 반도체(IC) 등 반도체용 부품, 산업용 반도체 납기가 대폭 길어졌다. 부품과 산업용 반도체도 일본, 유럽, 미국에서 주로 만든다. 특히 PLC, 아날로그IC 등 일부 제품은 1년 이상 납기가 미뤄지고 있는 것으로 파악됐다.

해외 장비 4사는 원자재 부품, 소재 공급망도 구축하고 있다. 실제로 TEL은 하나머티리얼즈 2대 주주다. 하나머티리얼즈는 TEL에 실리콘 포커스링, 실리콘 쿼츠 등 각종 부품 소재를 만들어 공급하고 있다.

램리서치는 판교에 부품 수급을 관리하는 조직을 운영하며 수급 이슈에 대응하고 있다. 업계에서는 장비에 들어가는 원자재를 제품별로 생태계를 따로 두고 구축해 운영해야 한다고 지적한다.

반도체 장비 업계 관계자는 “싱가포르는 원자재 대부분을 수입해 사용하고 있다”면서 “기업별 중요 소재, 부품의 내재화도 중요하지만 싱가포르처럼 장비에 들어가는 원자재 공급망을 운영해야 한다”고 말했다.

김지웅기자 jw0316@etnews.com