세계 1위 반도체 장비 업체 미국 어플라이드머티어리얼즈가 이른바 ‘뉴메모리’ 생산에 특화된 물리기상증착(PVD:Physical Vapor Deposition) 장비를 선보였다. 올해 1억달러 매출을 올릴 수 있다고 자신했다.
PVD는 금속 박막을 형성할 때 사용하는 장비다. 그간 메모리 반도체 업계는 뉴메모리를 구동하기 위한 신소재 박막 형성에 어려움을 겪고 있었다. 어플라이드는 이날 발표한 신장비가 시장에 침투하면 뉴메모리의 양산성을 확보하는데 도움이 될 것이라고 설명했다. 어플라이드는 반도체 PVD 장비 시장에서 독점에 가까운 시장점유율을 확보하고 있다.
어플라이드 국내 법인 어플라이드머티어리얼즈코리아는 17일 기자회견을 열고 뉴메모리용 PVD 장비 엔듀라 클로버 M램 PVD(Endura Clover MRAM PVD)와 엔듀라 임펄스 PVD(Endura Impulse PVD)를 소개했다. 두 장비는 반도체 업계에서 뉴메모리로 불리는 자성메모리(M램), 저항변화메모리(Re램), 상변화메모리(P램) 생산에 활용될 것으로 관측된다.
M램은 자성체에 전류를 가해 발생한 전자회전을 활용, 저항값 변화에 따라 데이터를 쓰고 읽는 비휘발성 메모리다. D램 만큼 속도가 빠른 것이 특징이다. 캐시메모리로 쓰이는 일부 S램도 대체할 수 있을 것으로 분석된다. 이미 삼성전자가 파운드리 공정에서 M램을 시스템온칩(SoC)에 임베디드 하는 형태로 양산을 시작했다.
P램은 물질 상(相) 변화를 이용한 차세대 메모리다. 물질 상이 비결정에서 결정질로 변할 때 1비트를 얻는 방식으로 동작한다. D램보단 느리지만 낸드플래시보단 빠르고 비휘발성이라는 특징을 갖는다. 인텔이 상용화한 3D 크로스포인트 기술이 P램에 기반한 것으로 추정된다. Re램은 외부 전압 혹은 전류에 따라 전기적 저항 특성이 변화하는 원리로 구현된다. 낸드플래시와 비교하면 대용량화가 유리하지만 아직 상용화까진 시간이 더 필요한 것으로 보인다.
엔듀라 클로버 M램 PVD 장비는 M램 생산시 특수 금속 박막을 씌우는 장비다. M램은 진공을 유지한 상태로 최소 30층 이상 정밀 박막을 연속으로 증착해야 한다. 이 박막 가운데 일부는 사람 머리카락보다 50만분의 1 수준으로 두께가 얇은 것도 있다. 원자 지름 정도의 작은 두께 변화가 메모리 소자의 성능과 신뢰도에 중대한 영향을 미칠 수 있는 만큼 박막 장비 정밀도 역시 높아야 한다.
엔듀라 클로버 M램 PVD 장비는 박막 균일도를 1옹스트롬(Å, 10Å은 1나노) 이하로 정밀하게 측정, 보장할 수 있는 계측 시스템을 내장했다. 이 장비는 9개 챔버로 구성된다. 고청정과 고진공 상태를 유지한 상태로 챔버당 최대 5개 개별 물질을 박막으로 증착할 수 있다. 업계 최초의 300mm 양산형 M램 PVD 시스템이라고 어플라이드는 소개했다.
프라부 라자 어플라이드 머티어리얼즈 반도체 제품 그룹 부사장 겸 총괄 매니저는 “엔듀라 클로버 M램 PVD는 지금까지 어플라이드가 개발한 생산 시스템 가운데 가장 정교하다”면서 “내장 계측기와 함께 다양한 신소재공학 기술을 통합해 지금까지 현실에서 구현할 수 없었던 새로운 박막과 구조를 만들 수 있다”고 설명했다.
엔듀라 임펄스 PVD 장비는 P램과 Re램 생산에 활용된다. 다성분계 소재를 정밀하게 통제하며 증착할 수 있도록 계측기를 내장했다. 최대 9개 챔버로 구성할 수 있다.
박래학
박래학 어플라이드머티어리얼즈코리아 전무는 “올해 두 장비의 매출 목표는 1억달러 수준”이라면서 “양산라인도 들어갈 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 박래학 전무는 어플라이드에 합류하기 전까지 SK하이닉스에서 메모리 마케팅 임원으로 일했던 인물이다.
박 전무에 따르면 클로버 M램 PVD 장비는 5곳 고객사와, 임펄스 PVD 장비는 8곳 고객사와 공동 개발을 하고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스도 공동 개발 고객사에 포함돼 있는 것으로 추정된다. 이날 어플라이드의 신장비 발표 보도자료에는 SK하이닉스, IBM, 웨스턴디지털, 스핀메모리의 주요 임직원이 코멘트를 달았다. 코멘트 골자는 “뉴메모리 PVD 장비 분야에서 어플라이드의 기술 개발 성과를 높게 평가한다”는 것이었다.