도이체방크 분석: AMAT, DRAM 장비 선두주자로 부상… AI 메모리 업그레이드가 신규 주문 공간 열어

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AI 서버가 메모리와 패키징 공정을 더 높은 자본 집약도로 이끌고 있습니다.

TL;DR
· AMAT는 6월 25일 마스터클래스에서 DRAM 및 첨단 패키징 로드맵을 공개하며, DRAM 장비 점유율이 글로벌 1위로 상승했다고 밝혔습니다.
· 차세대 DRAM, HBM 및 하이브리드 본딩에는 더 많은 증착, 식각, 계측 단계가 필요하며, TSV 공정 19단계 중 AMAT가 15단계를 커버합니다.
· 점유율 추가 상승은 여전히 고객의 자본 지출, 3D DRAM 수율 및 패널 레벨 패키징 양산 속도에 달려 있습니다.

어플라이드 머티어리얼즈(AMAT)는 6월 25일 DRAM 및 첨단 패키징 마스터클래스에서 AI 시대의 메모리 및 패키징 장비 로드맵을 집중적으로 선보였으며, 도이치뱅크는 AI 서버가 DRAM, HBM 및 첨단 패키징을 더 복잡한 제조 공정으로 이끌고 있다는 이유로 매수 의견을 유지했습니다.

이는 단순한 신규 장비 출시가 아닙니다. 투자자에게 핵심은 AI 서버의 병목 현상이 GPU 자체에만 있는 것이 아니라, GPU 주변에서 작동하는 고대역폭 메모리, DRAM 적층, 칩 상호 연결 및 패키징 기판도 제조가 더 어려워지고 있다는 점입니다. 공정이 복잡해질수록 장비 업체가 참여할 수 있는 단계가 늘어나고, 자본 지출은 '더 많은 웨이퍼 생산 능력 구매'에서 '더 복잡한 재료 엔지니어링 장비 구매'로 전환될 가능성이 높습니다.

AMAT가 제시한 가장 직접적인 수치는 DRAM 시장 점유율이 2013년 15% 미만에서 현재 글로벌 1위로 상승했다는 것입니다. 회사는 AI 메모리 업그레이드가 일회성 수요가 아니라 DRAM 트랜지스터, 상호 연결, 본딩, 패키징에서 계측 검사에 이르는 체계적인 변화라고 입증하려 하고 있습니다.

AI 서버는 GPU만 구매하는 것이 아니며, 메모리 제조도 어려워지고 있습니다

지난 2년간 AI 하드웨어에 대한 시장의 관심은 대부분 GPU와 첨단 공정에 집중되었습니다. 그러나 대규모 클러스터 배포 단계에 진입하면서 메모리 대역폭, 전력 소비 및 패키징 밀도가 전체 시스템 성능을 제한하는 핵심 요소가 되기 시작했습니다.

HBM이 대표적인 예입니다. 이는 다층 DRAM 적층을 통해 대역폭을 높이지만, 적층이 높아질수록 웨이퍼가 얇아지고 제조 과정에서 휨, 보이드 충전, 정렬 및 결함 검출의 난이도가 상승합니다. 장비 업체 입장에서는 더 많은 증착, 식각, 세정, 연마, 본딩 및 계측 단계가 서비스 가능 시장에 진입하게 됩니다.

AMAT가 이번에 강조한 것은 단일 장비가 아니라 적용 범위입니다. HBM 패키징의 TSV 공정에서 19개의 재료 엔지니어링 단계 중 15개를 자사 제품으로 커버할 수 있습니다. TSV는 실리콘을 관통하는 수직 비아를 뚫고 금속을 채워 다층 상호 연결을 구현하는 핵심 공정으로, HBM 적층이 더 높은 층수로 나아갈 때 중요한 단계입니다.

새로운 장비 중 Avila 2 CVD는 더 얇아진 HBM DRAM 웨이퍼의 휨 문제를 해결하고, Nokota VMax 2는 더 작은 크기의 TSV에 보이드 없이 충전하는 데 사용되며, OPTA Quad CMP는 고급 패키징의 화학적 기계적 연마 공정을 실시간 제어에 포함시킵니다. 이들 제품은 모두 동일한 사실을 가리킵니다. AI 메모리 업그레이드는 특정 장비 하나의 폭발적 성장이 아니라, 여러 공정 단계가 동시에 더 어려워지는 것을 의미한다는 점입니다.

DRAM의 다섯 가지 공정 난관

AMAT는 차세대 DRAM 변화를 다섯 가지 핵심 방향으로 요약합니다: EUV 패터닝, 고급 트랜지스터 및 배선, CMOS 본딩 어레이, 4F² 수직 트랜지스터 DRAM, 그리고 3D DRAM입니다.

이러한 용어 뒤에는 DRAM이 계속해서 소형화되고 성능을 향상시킬 때 직면해야 하는 현실적인 문제들이 있습니다. 기존의 평면 구조는 점점 더 밀도, 전력 소비 및 비용 요구 사항을 동시에 충족하기 어려워지고 있으며, 메모리 제조사는 더 복잡한 패터닝, 더 정밀한 상호 연결, 더 높은 종횡비 구조, 그리고 로직 칩에 더 가까운 적층 및 본딩 방식을 도입해야 합니다.

EUV 패터닝은 고정밀 식각에 대한 요구를 증가시킵니다. FinFET, 구리 상호 연결 및 에피택셜 공정은 트랜지스터와 배선 단계가 재료 공학에 더 의존하게 만듭니다. CMOS 본딩 어레이는 어레이와 주변 로직을 별도로 제조한 후 본딩합니다. 4F² 수직 트랜지스터와 3D DRAM은 난관을 더욱 높은 종횡비 실리콘 채널, 도체 식각 및 전자빔 계측으로 밀어냅니다.

이것이 AMAT가 자체 DRAM 점유율 변화를 강조하는 이유이기도 합니다. 2013년 회사의 DRAM 장비 시장 점유율은 15% 미만이었지만, 현재는 글로벌 1위라고 주장합니다. DRAM이 2차원 미세화에서 더 많은 3차원 구조와 본딩 구조로 전환된다면, 과거 증착, 식각, 에피택시 및 계측 분야에서의 커버리지가 더욱 확대될 수 있습니다.

하지만 여기서 단순히 'DRAM 기술 업그레이드가 AMAT 점유율의 필연적 상승을 의미한다'고 이해해서는 안 됩니다. 메모리 제조사가 새로운 구조를 도입하는 속도, 수율 향상 속도, 단위 자본 지출 제약, 그리고 식각, 증착 및 계측 분야에서 경쟁사의 반응이 실제 주문 성사 여부를 결정할 것입니다.

패키징, 실리콘 인터포저에서 대형 패널로, 하이브리드 본딩이 전면에 부상

DRAM 자체 외에도, 고급 패키징이 이번 AMAT의 또 다른 주요 라인입니다.

AI 가속기와 HBM 간에는 더 높은 밀도와 더 낮은 전력 소모의 상호 연결이 필요하며, 기존 실리콘 인터포저 방식은 면적과 비용 측면에서 압박을 받고 있습니다. AMAT가 제시하는 방향은 더 큰 크기의 패널 레벨 기판으로, 크기가 310×310mm, 510×515mm에서 더 나아가 600×600mm로 확대됩니다.

패널이 클수록 단일 가공 면적이 확대되고 패키징 비용이 낮아지는 잠재적 이점이 있지만, 제조 난이도도 현저히 높아집니다. 대면적 기판에서의 증착, 식각, 도금, 평탄화 및 결함 제어는 일관성을 유지하기가 더 어렵습니다. AMAT는 이미 디지털 리소그래피, 패널 PVD/CVD/식각 분야에 진출했으며, NEXX 인수를 통해 대면적 구리 도금 역량을 보강했습니다.

더 주목받는 것은 Kinex 하이브리드 본딩 시스템입니다. 이 시스템은 플라즈마 표면 활성화, 세정, 본딩 및 계측을 통합하여, AMAT가 업계 최초의 통합형 다이-투-웨이퍼 하이브리드 본딩 시스템이라고 소개합니다. 하이브리드 본딩의 가치는 칩 간 상호 연결을 더 조밀하고, 더 짧고, 더 전력 효율적으로 만들어, 미래의 고대역폭 메모리와 로직 칩이 더 긴밀하게 결합되는 패키징 로드맵에 적합하다는 점에 있습니다.

공정 제어와 관련하여 AMAT는 VeritySEM 7AP와 SEMVision G7AP도 출시했습니다. 이들은 각각 하이브리드 본딩 패드, TSV, 마이크로 범프의 임계 치수 측정과 결함 검사 및 분류에 사용됩니다. 고급 패키징은 '칩을 포장하는 것'에서 '전공정 제조와 유사한 고정밀 공정'으로 변화하면서, 계측 및 결함 검출의 중요성이 높아지고 있습니다.

매수 여부는 여전히 고객의 CAPEX와 수율에 달려 있다

도이치방크의 긍정적인 판단은 AI가 성능 대비 전력 소비에 대한 요구를 지속적으로 높여 메모리 및 패키징 자본 집약도를 끌어올릴 것이며, AMAT가 증착, 식각, CMP, 본딩 및 계측 분야에서 충분히 완벽한 포트폴리오를 갖추고 있다는 전제에 기반합니다.

이것이 시장이 AMAT와 같은 반도체 장비 업체에 다시 주목하는 이유를 설명합니다. AI 투자가 단순히 GPU 구매에만 머문다면 수혜 체인은 상대적으로 집중되지만, HBM, DRAM 및 고급 패키징 모두 새로운 공정과 장비를 필요로 한다면 장비 업체가 참여할 수 있는 부분은 현저히 확장됩니다.

하지만 리스크도 명확합니다. 첫째, 메모리 고객의 자본 지출은 주기성을 가지며, AI 수요가 강하다고 해서 DRAM 업체가 무한정 생산을 확대하는 것은 아닙니다. 둘째, 3D DRAM, 4F² 수직 트랜지스터 및 하이브리드 본딩은 모두 수율 검증이 필요하며, 실험실 단계의 로드맵이 대량 생산을 의미하지는 않습니다. 셋째, 패널 레벨 패키징은 비용 측면에서 매력적이지만, 대형 기판의 일관성과 결함 제어는 여전히 산업적 과제로 남아 있습니다.

AMAT는 스스로를 'DRAM 장비 점유율 추격자'에서 'AI 메모리 업그레이드의 핵심 장비 플랫폼'으로 재정의했습니다. 앞으로 이 서사를 실제로 뒷받침할 것은 제품명의 숫자가 아니라, 고객이 얼마나 많은 신공정을 양산 라인에 도입하는지, 그리고 이러한 공정이 실제로 더 많은 지속 가능한 주문을 창출하는지 여부입니다.