프로텍 - 반도체 기술혁신, 후공정 생산성 100배 상승

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기계연·프로텍, 반도체 생산성 100배 높이는 기술 상용화

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가. 업계의 현황
◆시스템 사업◆(지배회사)

1) 반도체장비산업의 개황
  반도체산업은 협의의 반도체 제조업(소자 제조업)과 반도체 주변산업(후방산업)을 포괄하는 개념입니다. 주요한 반도체 후방산업에는 소자생산을 위한 반도체장비 제조업, 반도체 주변장치 제조업 및 소자 생산용 소재를 공급하는 반도체 재료 제조업 등이 있으며, 이들 반도체산업 각 부문은 상호 유기적인 연관하에 발전을 추구하고 있습니다.

  이중 반도체 장비 산업은 기술 집약적이며 자본 집약적인 고부가가치 산업으로서 연구개발과 투자 비중이 높고 타 산업에 미치는 파급효과가 매우 큰 산업입니다. 반도체 제조 장비는 주로 기계, 기구, 기기, 전자장치, 또는 설비(특히 주변장치가 이에 해당하는 경우가 많음)의 형태를 띠며 반도체 제조공정의 복잡성과 다양성에 따라 그 종류 또한 다양하고 광범위합니다. 일반적으로 전공정(웨이퍼 프로세스 공정), 후공정(조립공정)으로 나누어진 반도체 제조공정에 대응하여 전공정장비(Coater & Developer, Stepper, Aligner, Etcher, Asher, Wet Station, Wafer Scrubber, Dryer, Furnace, Anealing M/C, RTP, Ion Implanter, CVD, PVD, CMP), 후공정장비(Dicer, Bonder, Molding, Triming/Forming, Baking, Soldering, Marking), 검사용장비(Wafer Prober, Test Handler, Burn-In Tester, Logic Tester, Memory Tester)로 3분류 되고 있으며, 이 3분류에 해당하는 장비 이외에 별도로, 전공정 이전 단계에서 일어나는 반도체 설계, 마스크 및 레티클 제조, 웨이퍼 제조용 장비 등이 포함됩니다.

  반도체 장비는 Life-Cycle이 빠르기 때문에 시장수요에 대응하기위한 적기출시가  매우 중요합니다. 기술적인 측면은 설계기술과 초정밀가공기술, 청정기술, 극한 환경기술(온도, 압력), Software기술 등 복합적인 핵심기술을 요구하는 첨단산업이고, 장비 생산의 많은 부분이 주문자 생산 방식으로 이루어지기 때문에 의사 결정이나 대응력이 빠른 중소기업에 적합한 산업입니다.

2) 반도체장비산업의 성장성
  <성장과정>
구  분시  기내       용시  장
형성단계 1980년대 초
(64K/256K 라인투자) - 국내 반도체 산업이 일관생산 체계를 갖추면서 반도체
    장비의 수요창출.
 - 경제성 단위 미달과 기술부족으로 국내 생산미진.
 - 구성품 생산기반이 전무하고 장비업체의 조직 및기술기반
    이 취약.수요기반
조성단계 1988 ~ 1992
(1M/4M 양산투자) - 소자업체의 1M/4M 대규모 투자로 시장규모 성장.
 - 장비 산업 인프라 및 첨단 구성품 생산기반 취약으로
    대부분 장비 수입에의존.
 - 4M/64M DRAM 개발사업 추진.경제성
생산단위
형성단계1993 ~ 1998
 (16M/64M 양산투자) - DRAM 분야의 세계시장 점유율 우위유지.
 - 기술도입 및 자체개발을 통한 국내수요 대응.
 - 반도체 장비 국산화 개발사업 및 차세대 반도체개발사업 추진.Wafer300mm
대응장비
개발단계 1999 ~ 2003
(256M/300mm 투자) - 삼성전자 300mm라인 선행투자.
 - 소자 업체의 국내 300mm Wafer생산의 장비평가.
 - 시스템 직접반도체 기반기술 개발사업 추진.Wafer300mm 대응장비
양산단계2003 ~ 현재
(300mm 양산) - 삼성전자 및 hynix 300mm 라인 양산 적용
                                              (자료:한국반도체산업협회)

  <반도체 장비시장 전망>
  세계반도체장비재료협회(SEMI)가 발표한 자료에 의하면 2019년 세계 반도체 장비 매출은 576억달러로 예상되며, 2020년에는 608억달러로 5% 소폭증가예상 된다고 발표.(2019년12월, SEMI) 그러나, 갑작스러운 전세계 코로나-19 전염병 확산 영향으로 고객사의 설비투자가 지연될 것으로 예상됩니다.

3) 반도체장비산업의 특성
  반도체장비 산업의 경기변동은 주로 소자업체들의 설비투자계획에 민감하게 반응하며, 반도체소자업체의 경기변동에 후행하는 특성을 갖고 있습니다. 일반적으로 반도체 소자업체의 경기변동은 일정한 주기로 호황기와 침체기를 반복하는 양상을 보이고 있으며, 이러한 경기 사이클은 반도체장비업체에도 적용되며, 최근에 들어 점차 짧아지는 성향을 보이고 있습니다.

4) 국가경제에서의 중요성
반도체 장비의 경우 2008년 기준 후공정 조립용 장비의 국산화율은 41.4%, 검사 장비는 41.5%로 상당부분 국산화를 이뤘다는 평가를 받고 있지만, 전공정 장비는 아직 11%대에 머물고 있어 개선의 여지가 많은 상황입니다. 이중 당사 제품인 디스펜서가 속해있는 조립용(후공정) 장비의 경우 다른 공정 분야에 비해서 상대적으로 높은 국산화율을 보이고 있음을 알 수 있습니다.

 <한국 반도체 장비시장>
  한국 반도체 장비시장의 수출입 추이를 살펴보면 2007년 반도체 장비 수출은 전년대비 38.5% 증가한 11억불, 수입은 20% 증가한 77억6천만불을 기록하였습니다.  수출은 국내 장비업계의 지속적인 기술개발과 수요업체인 소자기업과의 동반성장을 계기로 큰 폭의 성장세를 기록하고 있지만, 아직도 수입비중이 대부분을 차지하고 있어 국산화가 절실히 요구되고 있습니다. 국가별 수출비중을 살펴보면 중국 39% 대만 25.6% 미국 16% 일본 6.7%입니다. 반도체장비 수입현황(2007)을 국가별로 보면, 미국으로부터 가장 많은 40%를 수입하고 있으며, 일본으로부터는 주로 Stepper, Track, Furnace, Memory Tester 및 조립용 일부 장비를 수입하며, 미국으로부터는 CVD, Ion Implanter, Sputter, Tester(N-M) 및 정밀측정기기를 주로 수입하고 있습니다. 국내에서는 조립용 장비를 주로 개발생산하고, 공정용 장비는 주로 합작생산을 하고 있습니다. (출처: 무역협회 발표자료 및 한국반도체산업협회 자료)

  반도체 산업 전반에서 주요 반도체 생산국이면서 반도체 생산설비의 대부분을 외국에서 수입하는 기형적인 산업구조를 해결하기 위해서는 우선적으로 반도체기반기술이 개발되어야 하고 반도체장비의 국산화 및 반도체장비 기술인력양성 등의 반도체 제조장비 산업에 대한 정책적인 사업추진이 요구되고 있습니다.

<LED산업>
1. LED업계의 현황
LED(Light Emitting Diode)는 화합물 반도체로써 전류가 흐를때 빛을 발하는 성질을 이용한 소자입니다. 한국광기술원에 따르면 2008년 LED세계시장은 214억달러 규모였지만, 성능향상과 응용분야 확대로 2015년에는 약 1,000억달러로 성장할 것으로 내다보았습니다.
현재  LED의 응용분야는 휴대폰의 액정 및 키패드 광원분야, LCD용 백라이트유닛(Back Light Unit)분야, 자동차용 LED분야, 조명용 LED 분야등이 있습니다.
특히 기대를 모으는 것이 LCD용 백라이트유닛(Back Light Unit)을 채용함으로인해 전력소모를 최소화할 수 있다는 점때문에 기존의 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)을 대체해 노트북과 LCD TV용 BLU로 활용이 확대될 것으로 예상됩니다. 또한, 자동차용 LED 및 조명용 LED도 성장이 기대되는 분야입니다.
이처럼, LED조명이 각광받는 이유는 기존 광원에 비해 에너지 절감 비율이 백열등에 비해 80%, 형광등에 비해 20%에 이르고 수명이 5만시간이상 사용할 수 있는 반영구적인 광원으로 친환경적이라 세계각국에서 기존광원에서 LED광원으로의 교체를 진행하고 있습니다.

2. LED제조 공정
Wafer공정GaN, 사파이어등의 소재로 Wafer 제조EPI공정Wafer위에 다양한 화합물을 형성시키는 작업으로 MOCVD를 주로 이용함.CHIP공정전기를 공급할 수 있는 전극공정 및 도금, 세척, 절단 및 제품의 이상유무와 특성을 검사하는 공정.Package공정절단된 LED 칩의 열방출 구조 및 빛이 최대한 외부로 방출되도록 형광체를 도포하여 완성하는 공정Module공정개별의 LED 소자를 하나의 모듈로 만들어 이용이 좀더 편리한 형태로 만드는 공정
당사는 Package공정에서 쓰이는 장비를 제조 판매하고 있습니다.

◆자동화공압부품제조외◆(종속회사)

  에너지의 매체인 공기는 장소에 구애받지 않고, 누구나 자유롭게 사용할 수 있으며, 사용이 끝나면 본래의 대기로 환원되기 때문에 공해 등의 문제로 특별히 고민할 필요가 없고 폭발 및 인화 등의 위험이 없으며 손쉽게 축적할 수 있고, 기계적인 힘으로도 제어하기가 쉽습니다. 또 기계적인 힘 이외에도 그 밖의 에너지로 직접 변환할 수 있으며, 실린더를 사용하여 손쉽게 기계적 에너지로 변환시킬 수 있다는 장점 때문에 오래전부터 인간의 행동을 대신하는 기계로 자동화에 사용되고 있습니다.
  공장자동화의 핵심 구성요소인 공기압기기는 1950년대 산업화에 처음 적용되었습니다. 현재와 같은 공압 엑츄에이터는 1980년대에 국내산업의 생산자동화가 실현 되면서 도입되었고 1990년대 자동차 및 반도체 산업의 활성화로 인한 자동화 설비의 수요급증으로 공기압기기 발전도 이와 더불어 급속도로 성장하게 되었습니다. 산업의 성장과 공장자동화의 요구에 따라  국내에서 공기압 기기의 수요는 도입 초기에 매년 19%이상 증가하는 지속적인 성장을 해왔습니다. 이처럼 비교적 짧은 시간에 공기압기기 시장이 활성화 될 수 있었던 것은 공기압기기가 조작이 쉽고 시스템이 간단하고 가격 경쟁력이 우수하여 생산자동화에 쉽게 사용 할 수 있기 때문입니다. 공기압기기는 산업 전반의 생산자동화에 응용할 수 있고 응용 범위가 넓으며 모터와 같은 전기구동 엑츄에이터에 비하여 값이 싸고 신뢰성과 내구성이 좋은 장점으로 산업전반의 공기압 기기 의존도는 계속적으로 높아질 것입니다.

  공기압 기기 중에서 공압실린더 산업은 생산자동화 요소의 소모성기기로써 교체주기가 사용용도에 따라 6개월에서 3년 정도로 짧으며, 신규장비 적용 및 보수,보전 등의 다양한 적용으로 각생산공정별, 다기능 UNIT화 등의 대응개발능력을 소지한 산업인 동시에, 소재, 기계, 물리, 유체역학 등의 기초학문과 기술의 공간집적화를 MODULE화한 첨단기술 산업으로써, 관련기간산업과 연계가 가능합니다.

  공기압 기기 시장의 규모를 보면 일본, 미국이 가장 큰 시장을 형성하고 있으며 그 다음 독일, 영국, 프랑스, 러시아, 중국, 한국 순입니다. 공기압 기기는 공압실린더, 솔레노이드 밸브,  FRL(압축공기 컨트롤장치), 기타 공압보조기기들로 구성되어지며, 공압실린더가 차지하는 비중은 국내, 외 시장에서 거의 대부분 비슷한 경향을 보이는데 통상 약 30%~35% 선을 차지합니다. 국내의 공기압 기기 시장규모는 2005년 약 4,620억으로 추정되며, 그중 공압 실린더 시장 규모는 약 1,433억으로 추정됩니다. 해외 주요 업체 3개사인 SMC(일본). FESTO(독일), PARKER(미국)가 국내 시장 점유율의 60% 이상을 차지하고 있고, 국내 업체는 TPC 외 중소 업체들이 있습니다.(출처 : 영업자료)

나. 회사의 현황
(1) 영업개황 및 사업부문의 설명
(가) 영업개황

(1) 사업요약
  당사는 1997년 설립이후 반도체 생산용장비 제조전문업체로서의 기술적인 기반을 다져왔고 또한, SMT관련 장비 및 공압실린더등의 제품개발과 시장확보를 위해서 꾸준히 노력하여 왔습니다.
  창업초기의 많은 어려움에도 불구하고 지속적인 기술개발에 투자하여 이제는 당사의 고유장비 및 제품에 대한 국내 및 해외에서 품질에대한 신뢰성을 확보하고 있습니다. 또한 2001년 2월 부설연구소를 설립하여, 새로운 반도체소자와 New Package 발전방향에  맞추어 시장에서 항상 선두기업이 될 수 있도록 활발한 연구개발과 연구인력을 양성하고 있습니다.

  (2) 시스템사업
  당사는 반도체장비 Dispenser M/C를 1998년 6월에 국내에선 처음으로 국산화 시켰으며, 기술력을 인정받아 국내의 삼성전자, LG전자, 하이닉스반도체, ASE코리아, 스태츠칩팩코리아, 암코테크놀러지코리아 등에 제품을 공급하고 있으며, 아시아권 국가들에 일부 수출을 하고 있습니다. 2000년에 싱가폴(STATS, AGILENT), 말레이시아(모토로라), 대만(MEICER, HPI) 등에 수출을 하였으며(130만불), 2001년 83만불, 2002년 140만불을 수출하였으며 2001년 11월 무역의날 대통령상 수상을 하였습니다. 또한 수출 8년만에 일천만불 수출을 달성하여 2008년 12월 무역의날 일천만불 수출탑을 수상하고 2010년 12월 이천만불 수출탑을 수상하였습니다.
  1999년 이후에는 Package별로 대응할 수 있는 다양한 모델을 개발하여 왔으며, 또한, 당사는 2000년 9월에 Dispenser용 Head Kit 부문 특허 취득과 그외 많은 특허를 취득하는 등 기술개발에 힘을 쏟아왔습니다. 2001년 11월에 S.M.T용 Dispenser(PRO2000) M/C를 개발완료했으며, 개발 및 생산은 당사가 맡고 삼성테크윈(주)가 판매하는 마케팅 전략을 가지고 O.E.M 공급계약을 체결하였습니다. 또한, LCD구동 IC 관련  Dispenser 장비도 2001년 6월 개발완료하여 제품화 하였습니다. 2004년 6월 CAMERA-Module 관련설비도 개발하여 케이나인에 공급하였으며, 기존Dam&fill방식에 Underfill이 가능한 기능을 겸비한 New Dispenser((FDS-1000)를 개발하여 판매하고 있으며, 2배의 작업효율을 가지는 Dispenser(FDS-1500)도 개발하여 판매하고 있습니다. 또한, 칩마운터에 연결하여 반도체IC 부품을 공급하는 장비로 삼성테크윈(주)에 독점OEM 공급계약을 체결하여 생산하고 있는 Tray Feeder는 20단, 12단은 1999년부터 양산체제에 돌입하였으며 2001년 12월 24단 Tray Feeder를 개발완료하여 2003년부터 양산체제에 돌입하였습니다. 또한, 2004년 12월 20단 NON-STOP Tray Feeder를 개발완료하여 판매해 왔습니다. 2007년에는 Dispensing과 Attach기능이 함께하는 복합장비의 판매량이 증가하였습니다.
 당사는 2008년 신성장동력으로 떠오르는 LED 산업의 투자가 활발히 이루어짐에 따라 당사 제조판매중인 반도체용 디스펜서의 기능과 유사한 LED 제조공정중 균일한 형광체 도포를 필요로 하는 Package공정에 당사의 제품을 납품하게 되었습니다. 국내 주요 LED칩 제조회사들에 당사제품을 공급하였으며, 대만 및 중국등 해외업체에도 신규 거래처를 다수 확보하였습니다.
2012년 8월 반도체용 Package나 PCB기판에 솔더페이스트를 인쇄도포하는장비인 스크린프린터를 제조판매하는 일본에 소재한 MINAMI CO.,LTD(한국명:미나미(주))를 인수하였습니다. 당사보유 디스펜서 장비와 미나미(주)가 보유한 제품들과는 상호 보완관계로 앞으로 폭넓은 영업활동 및 신시장 개척을 목표로 영업할 예정입니다.
2017년 전자기기에서 여러 반도체 칩간에 전자파 간섭으로 인한 오작동을 막기 위한 전자파 차폐(EMI)용 스프레이 타입의 디스펜서를 출시하였으며, 2018년 세계 최초로 Laser를 활용한 차세대 접합기술을 접목한 Laser Assisted Bonding장비를 출시하였습니다.

  (3) 자동화공압부품외
  종속회사 피앤엠은 첨단FA산업을 선도하는 공압기기를 모듈화한 공압구동형 실린더(Acturator) 제조회사로 GENERAL HAND, BLOCK CYLINDER, STOPPER CYLINDER, SLIDE CYLDER, RODLESS CYLINDER, ROTARY CYLINDER 등을 생산하며 공장자동화, 반도체장비 시스템, 표면실장 시스템, 자동화 조립라인 등 무인자동화 각각의 공정등에 사용되고 있습니다. 또한 기존 제품으로는 적용이 불가능한 소형 부품의 개발 및 다양한 장비와의 호환 가능토록 독창적인 제품의 개발에도 적극투자하고 있습니다. 1997년부터 자체 브랜드로 시장에 진입하여 꾸준한 매출을 이루고 있으며 2018년에는 약 80억원의 매출을 2019년에는 약 76억원의 매출을 하였습니다. 2020년1월1일자로 종속회사인 (주)피앤엠에 영업양도 하였습니다.