웨이퍼가 늘지 않아도 공정 수요는 달라진다
ALD·CVD·고종횡비 구조로 읽는 NAND와 DRAM의 공정 강도
이 강의에서 할 수 있게 되는 것
학습 목표
- ALD의 순차적 자기 제한 반응과 일반적인 CVD의 차이를 설명하고, 정밀한 막과 높은 생산성이 항상 함께 개선되지는 않음을 이해한다.
- 고종횡비 구조에서 반응물 전달·피복성·빈틈·응력 문제가 생기는 원인을 NAND와 DRAM의 실제 막 역할에 연결한다.
- 막 두께·사이클 시간·공정 방문 횟수·웨이퍼 투입량으로 챔버 수요를 계산하고, 소재 소비량은 별도 식으로 추정한다.
- Lam Research의 실제 재무자료에서 시스템·고객지원·메모리 관련 지표의 분모를 구분하고, 기술 수요를 확정 매출로 바꾸기 위한 인증과 시차를 설명한다.
시작 전에 알고 있어야 할 것
- 증착은 표면에 재료를 쌓는 공정이고 전구체는 원하는 원소를 공급하는 화학물질이라는 뜻을 안다. 공급한 전구체 전부가 웨이퍼에 남지는 않는다.
- 종횡비는 대표적으로 구조의 깊이를 폭으로 나눈 값이다. 깊이와 폭의 단위를 같게 맞추어 계산하며 수직 구멍과 수평 빈 공간을 구분한다.
- 장비 구매액은 추가 능력 확보와 연결되고, 소재 매출은 실제 생산 중 소비량과 연결된다는 차이를 이해한다.
생산능력이 같더라도 구조가 깊고 복잡해지면 웨이퍼 한 장이 특정 장비를 점유하는 시간이 길어질 수 있다. 3D NAND의 적층과 HAR 구조는 식각 형상과 증착 균일성을 어렵게 만들며, ALD와 CVD의 선택은 필요한 막 특성과 생산성을 함께 고려한다. DRAM도 셀과 배선 구조의 변화로 공정 난도가 달라지지만, NAND의 적층 논리를 그대로 복사해 장비 수요를 추정해서는 안 된다. 분석의 출발점은 웨이퍼 투입량에 공정별 횟수와 소요시간을 곱하고, 기존 장비의 여유 능력 및 처리량 개선을 반영하는 것이다. 장비사는 추가 생산능력 투자에서, 소재사는 실제 가동과 소비에서 매출이 발생하므로 확인할 선행 지표도 다르다. 기술 전환이 성장 기회를 만들더라도 고객 감산이나 공급자의 점유율 하락이 매출을 상쇄할 수 있다는 조건을 함께 적어야 한다.
기술을 이해하고 분석의 근거를 세우기
1. ALD를 한 번의 반응부터 이해하기: 얇게 쌓는 것보다 반응을 멈추는 것이 핵심
화학 기상 증착 CVD는 기체 상태의 재료가 표면에서 반응하도록 해 박막을 만드는 방법이다. 이 강의에서 일반 CVD라고 부르는 비교 대상은 반응물을 연속적으로 공급하는 방식이다. ALD는 넓은 분류로는 CVD 계열에 속하지만 반응을 순차적으로 나누고 각 단계가 표면에서 스스로 멈추도록 설계한다. 따라서 둘을 전혀 관계없는 기술로 이해하기보다 같은 증착 문제를 서로 다른 반응 제어 방식으로 푸는 것으로 보는 편이 정확하다. 실제 공정에서는 두 방식을 한 장비나 공정 흐름 안에서 함께 사용하기도 한다.
대표적인 ALD 사이클을 네 단계로 읽어 보자. 첫 전구체를 넣으면 표면에서 반응할 자리에 분자가 결합한다. 충분히 반응한 뒤 남은 전구체와 부산물을 퍼지로 제거한다. 다음 반응물을 넣어 표면에 결합한 물질을 원하는 막으로 바꾸고, 다시 퍼지한다. 퍼지는 주로 불활성 기체와 배기를 이용해 기체를 밀어내는 과정이다. 앞 물질이 충분히 빠지기 전에 다음 물질이 들어오면 원하지 않는 기상 반응이나 입자가 생길 수 있으므로 단순한 대기 시간이 아니라 막 품질을 지키는 공정 단계다.
자기 제한 반응은 주어진 표면의 반응 자리가 채워지면 해당 반응이 더 진행되기 어려워지는 성질이다. 이것이 두께 제어와 복잡한 형상을 균일하게 덮는 데 유리하다. 그러나 한 사이클이 정확히 원자 한 층이라는 뜻은 아니다. 표면 상태, 분자의 크기와 결합 방식, 초기 핵생성에 따라 사이클당 성장량이 달라질 수 있다. 필요한 막 두께를 사이클당 성장량으로 나누는 계산은 일정한 성장 구간을 가정한 근사이며, 초기 표면에서 성장 지연이 있으면 별도의 보정이 필요하다.
반응 온도가 너무 낮으면 반응이 충분히 진행되지 않거나 원하지 않는 물질이 남을 수 있고, 너무 높으면 전구체가 분해되어 설계한 자기 제한 성질이 무너질 수 있다. 실제로 쓸 수 있는 온도와 노출 조건은 화학물질과 표면에 따라 다르다. ALD가 정밀하다는 설명을 온도·기체 공급·표면 조건과 무관하게 언제나 균일하다는 뜻으로 읽지 않는다. 장비 공급자가 제시한 막 특성은 특정 재료와 레시피의 결과이며 고객이 요구하는 전기적 성능과 반복 생산에서 다시 검증해야 한다.
여기서 기억할 것ALD의 핵심은 순차적이고 자기 제한적인 표면 반응이다. 한 사이클이 정확히 한 원자층이라는 규칙은 없으며 퍼지와 온도도 품질을 결정한다.
2. 깊고 좁은 구조가 어려운 이유: 입구는 쉽게 덮이지만 바닥은 늦게 반응한다
고종횡비 구조를 아주 길고 좁은 복도에 비유해 보자. 입구로 들어온 반응물은 벽과 먼저 만나며, 바닥까지 가는 동안 표면에서 소모될 수 있다. 밖에서 기체를 충분히 넣었다고 해서 모든 깊이의 표면이 동시에 같은 양을 받는 것은 아니다. 구조가 깊거나 좁아질수록 반응물의 이동, 표면 흡착과 부산물 배출을 함께 고려해야 한다. 종횡비 숫자가 같더라도 입구 모양, 중간의 굴곡과 표면 재료가 다르면 공정 난도가 달라질 수 있으므로 숫자 하나만으로 장비 시간을 정하지 않는다.
피복성은 구조의 위쪽, 측벽과 바닥에 막이 얼마나 고르게 형성되는가를 나타낸다. 아래쪽 두께를 위쪽 두께로 나눈 비율처럼 비교할 수 있지만 두께만 같다고 모든 특성이 같은 것은 아니다. 조성, 불순물과 결정 상태도 달라질 수 있다. ALD의 자기 제한 반응은 입구의 성장을 제한하면서 깊은 위치에도 반응 기회를 줄 수 있어 유리하다. 그러나 바닥에 충분한 반응물을 전달할 노출 시간이 없으면 포화되지 않으므로 ALD라는 이름만으로 완전한 피복성을 보증할 수 없다.
연속적으로 성장하는 막이 입구에서 더 빨리 두꺼워지면 안쪽을 채우기 전에 입구가 막혀 빈틈이 남을 수 있다. 금속 배선의 빈틈은 전류가 흐를 단면적을 줄이거나 접속 불량을 만들 수 있다. 모든 경우에 느린 ALD만 쓰는 것이 답은 아니다. 정밀한 초기 핵생성층을 ALD로 만든 뒤 더 빠른 CVD로 벌크를 채우는 혼합 방식도 존재한다. Lam의 ALTUS 제품 설명은 이런 조합을 제시한다. 필요한 표면과 채움 단계별로 기술을 선택하는 것이 실제 공정 통합의 관점이다.
깊은 구조에서는 식각 형상도 증착 결과에 영향을 준다. 입구가 너무 좁거나 중간이 불룩하거나 바닥이 충분히 열리지 않으면 뒤의 막 형성 문제가 커진다. 증착막의 응력은 여러 층에서 누적되어 웨이퍼 휨과 다음 공정의 정렬·취급 문제로 이어질 수 있다. 최종 결함이 증착 후 발견되더라도 원인은 앞의 식각이나 세정일 수 있다는 뜻이다. 단면·두께·조성과 전기적 시험을 함께 보며 공정 간 인과관계를 추적해야 장비 한 대의 성능 수치로 전체 수율을 설명하는 오류를 피할 수 있다.
여기서 기억할 것HAR 공정의 병목은 반응물 전달과 부산물 배출이다. 막 두께뿐 아니라 깊이별 조성, 빈틈, 응력과 앞 공정의 형상을 확인한다.
3. 3D NAND: 채널 구멍과 워드라인은 다른 구조다
3D NAND는 저장 셀을 수직 방향으로 반복 배치해 평면 면적당 저장 용량을 늘린다. 대표적인 구조에서는 여러 층을 쌓은 뒤 깊은 채널 구멍을 만들고 그 안에 저장 기능과 전류 경로에 필요한 막을 형성한다. 층수가 늘면 단순히 같은 작업을 평평한 표면에서 더 하는 것이 아니라 깊은 위치까지 형상과 전기적 특성을 유지해야 한다. 따라서 층수는 기술 변화의 출발점일 뿐, 웨이퍼당 공정 횟수나 장비 가격을 직접 알려 주는 변수는 아니다.
채널 구멍 내부의 전하 저장 관련 절연막과 채널 재료, 셀을 제어하는 금속 워드라인은 역할이 다르다. 전하를 저장하는 층은 정보 유지와 누설 조건을 만족해야 하고 워드라인은 각 셀의 게이트 전압을 전달하는 경로 역할을 한다. 이를 모두 ‘NAND에 들어가는 막’으로 묶으면 어떤 ALD 공정이나 전구체가 필요한지 설명할 수 없다. 먼저 막의 위치와 기능을 표시하고, 절연 특성·저항·균일성·열 안정성 가운데 무엇이 합격 기준인지 적어야 한다.
Lam의 2019년 텅스텐 ALD 사례는 깊은 수직 채널 구조와 함께 안쪽의 수평 워드라인 공간을 균일하게 채우는 문제를 설명한다. 수직 구멍의 종횡비와 수평 공동을 채우는 거리·간격은 서로 다른 형상 변수다. 어느 쪽의 요구인지 확인하지 않고 모든 숫자를 수직 깊이로 바꾸면 공정 설명이 틀린다. 해당 자료의 특정 적층 수나 종횡비는 당시 사례이며 최신 모든 NAND의 공통 사양이 아니다. 오래된 기술 글에서는 현재에도 유효한 원리와 당시 제품 조건을 분리해 가져온다.
여러 스택을 나누어 만든 뒤 연결하는 접근은 한 번에 다뤄야 할 구조의 깊이를 완화할 수 있지만 정렬·접속·추가 공정이라는 대가가 생긴다. 셀당 비트 수를 늘리는 방식도 저장 용량을 높이지만 전압 상태를 더 정밀하게 구분해야 하는 부담을 만든다. 같은 비트 출하량이라도 웨이퍼 수와 공정 구조는 달라질 수 있다는 뜻이다. NAND 수요 분석은 적층 수, 셀당 비트 수, 다이 크기, 수율과 웨이퍼 투입을 분리해 시작한다. 층수가 두 배라는 정보만으로 장비나 소재 소비를 두 배로 놓지 않는다.
여기서 기억할 것NAND에서는 수직 채널, 저장 절연막, 수평 워드라인의 역할을 나눠 본다. 적층 수와 웨이퍼 수, 비트 출하량은 서로 다른 변수다.
4. DRAM: 작은 셀에서도 전하를 충분히 저장해야 한다
대표적인 DRAM 셀은 트랜지스터와 커패시터를 이용해 정보를 저장한다. 커패시터는 두 전극 사이에 절연 재료를 두고 전하를 저장하는 구조다. 단순한 관계에서 정전용량은 유전율과 전극 면적에 비례하고 절연막 두께에 반비례한다. 셀의 평면 면적이 줄어도 필요한 저장 능력을 유지하려면 전극을 입체적으로 만들거나 높은 유전율의 재료를 사용하거나 막 두께를 조정하는 선택이 필요하다. 이 관계를 이해하면 DRAM 미세화가 왜 정밀 증착과 연결되는지 알 수 있다.
막을 얇게 만들면 정전용량에 유리할 수 있지만 전하가 새는 문제와 신뢰성 부담이 커질 수 있다. 유전율이 높은 재료를 도입해도 계면, 누설과 열 안정성까지 함께 만족해야 한다. 깊고 좁은 커패시터에서 위와 아래의 두께·조성이 다르면 같은 설계의 셀끼리 저장 특성이 흔들릴 수 있다. ALD의 정밀도가 가치 있는 이유는 단순한 미관상의 균일성이 아니라 수많은 셀이 같은 전기적 규격을 통과하도록 돕기 때문이다. 재료 하나의 최고 유전율만 비교하는 분석은 이러한 조건을 빠뜨린다.
DRAM에는 커패시터만 있는 것이 아니다. 워드라인과 접촉부 등 전류와 전압을 전달하는 구조의 저항도 미세화에 따라 중요해진다. 같은 텅스텐 증착 기술이 NAND와 DRAM 양쪽에서 쓰일 수 있어도 위치와 형상, 전기적 목표는 다르다. 고객이 쓰는 막의 조성·두께·후속 열처리와 구조를 확인해야 공급자의 실제 경쟁 영역을 알 수 있다. ‘DRAM용 ALD’라는 넓은 이름만으로 특정 전구체의 수요 증가율이나 공급 점유율을 결정할 수 없는 이유다.
향후 셀 자체를 여러 층으로 만드는 3D DRAM 연구와 이미 제조한 DRAM 다이를 쌓는 HBM 패키징도 구분해야 한다. HBM의 다이 적층 수가 증가했다고 전공정 커패시터의 높이가 같은 비율로 증가하는 것은 아니다. HBM 확대가 웨이퍼 수요와 제품 구성에 영향을 줄 수는 있지만 그 연결에는 다이 크기, 수율과 생산 배분이 필요하다. NAND 적층의 공정 논리를 DRAM에 그대로 복사하지 말고, 어느 구조와 어느 제조 단계가 바뀌는지부터 확인한다.
여기서 기억할 것DRAM 증착은 정전용량·누설·저항·신뢰성이라는 합격 조건에서 출발한다. NAND 적층, DRAM 셀 구조와 HBM 패키징을 혼동하지 않는다.
5. 시간과 화학물질을 따로 계산한다: 장비·소재 수요의 두 개 식
ALD 장비 시간을 구하려면 필요한 막 두께와 사이클당 성장량부터 살핀다. 예를 들어 8나노미터 막을 사이클당 0.08나노미터씩 만든다는 교육용 가정이라면 100사이클이 필요하다. 한 사이클에 전구체 노출과 퍼지, 두 번째 반응과 퍼지 시간이 들어가므로 그 합에 100을 곱한다. 웨이퍼 반입·반출과 안정화처럼 사이클 수에 비례하지 않는 고정 시간도 더해야 한다. 실제 장비의 공정 시간을 모르면 성장량만 보고 생산성을 추정할 수 없다.
깊은 구조의 바닥까지 포화시키기 위해 노출과 퍼지를 길게 하면 막 두께는 같아도 챔버 점유시간이 늘 수 있다. 반대로 전구체 전달, 반응기 설계나 레시피를 개선하면 같은 품질을 더 빨리 만들 수도 있다. 여러 웨이퍼를 한 번에 처리하는 배치 장비와 공간적으로 반응을 분리하는 방식도 있으므로 단일 웨이퍼 계산을 모든 ALD에 적용하지 않는다. 비교할 때는 장비 유형과 품질 규격을 맞춘 실효 처리량이 필요하다. 생산성 개선을 품질 저하와 맞바꾼 경우라면 능력이 증가했다고 단정할 수 없다.
소재 소비량은 월 투입량 × 공정 방문 횟수 × 방문당 실제 투입 질량으로 계산할 수 있다. 여기서 투입 질량은 막에 남은 질량과 다르다. 반응기에 전달되었지만 배출되거나 용기·공급계에서 손실되는 부분도 있을 수 있다. 더 깊은 구조를 포화시키기 위해 전구체 투입을 늘리는 변화와, 같은 물질을 더 효율적으로 이용하는 변화는 서로 반대 방향이다. 막의 두께와 면적만으로 구매량을 계산하려면 반응·전달 효율과 공정 손실에 관한 추가 가정이 필요하다.
장비는 기존 능력이 부족할 때 추가로 구매하지만 소재는 실제 공정이 돌아갈 때 반복해서 소비된다. 공정 시간이 늘어도 유휴 챔버가 충분하면 신규 장비 수요는 없을 수 있다. 같은 상황에서 웨이퍼당 전구체 사용량이 늘면 소재 수요는 증가할 수 있고, 웨이퍼 감산이 크면 다시 감소할 수도 있다. 따라서 장비 CAPEX와 소재 매출을 하나의 성장률로 묶지 않는다. 시운전용 재료 구매와 본격 양산의 반복 구매도 분리해 관찰해야 한다.
여기서 기억할 것장비는 작업시간과 여유 능력, 소재는 실제 투입량과 사용 질량으로 계산한다. 같은 기술 변화라도 두 시장의 수요가 다르게 움직일 수 있다.
6. 기술 설명에서 실적 추정까지: 인증, 지표의 분모와 도입 시차
새 장비나 전구체가 후보로 선정되어도 즉시 대량 구매가 보장되지는 않는다. 고객은 막의 두께와 조성, 불순물, 전기적 특성과 장기 신뢰성뿐 아니라 공정 사이의 오염과 후속 단계에 미치는 영향을 검증한다. 소재 공급에서는 용기, 운송, 일관된 순도와 공급 안정성도 중요하다. 같은 이름의 화학물질을 만들 수 있다는 것과 특정 고객의 특정 공정에서 양산 인증을 받았다는 것은 다르다. 적용 제품과 공정 범위가 확인되지 않으면 잠재 기회를 확정 매출로 바꾸지 않는다.
도입 시차는 연구 평가, 공정 통합, 제품 검증, 생산 확대의 여러 단계로 나눠 본다. 고객이 새 공장을 발표해도 장비 설치와 공정 안정화가 늦어지면 소재의 반복 소비는 뒤따르지 않을 수 있다. 반대로 기존 라인의 전환은 대규모 신규 공장 없이도 공정 강도를 높일 수 있다. 장비 회사의 신규 시스템 매출과 설치 기반 서비스, 소재 회사의 실제 출하·가격을 각각 관찰한다. 일회성 초기 충전이나 고객 재고 비축을 정상적인 월 소비 증가로 잘못 연장하지 않는다.
Lam Research의 재무자료를 읽을 때도 이름이 비슷한 지표의 범위를 확인해야 한다. 회사 실적 발표의 Systems와 고객지원 관련 매출 구분, 투자자 슬라이드의 응용처별 시스템 매출 구성은 정의가 완전히 같지 않을 수 있다. 2025년 6월 분기 슬라이드는 응용처 구성에 사용하는 시스템 범위에 업그레이드와 Reliant를 포함한다고 주석으로 밝힌다. 따라서 그 비율을 다른 표의 총매출이나 Systems 금액에 바로 곱해 메모리 매출을 만들지 않는다. 분모가 다른 두 지표를 섞으면 계산은 정밀해 보여도 의미가 틀어진다.
회사의 전체 매출이 늘었다고 그 증가를 ALD 하나의 효과로 귀속할 수도 없다. 식각, 증착, 서비스, 고객의 웨이퍼 투자와 지역·제품 구성이 함께 변할 수 있기 때문이다. 분석 메모에는 확인한 기술 수요, 실제 공급 범위, 인식 시점과 다른 사업의 상쇄 효과를 분리해 적는다. 고객의 감산, 기존 장비 재활용, 레시피의 생산성 개선, 대체 재료 채택이나 인증 지연이 생기면 가설을 낮춰야 한다. 잘 모르는 변수를 남겨 두는 편이 공정의 복잡성을 근거 없는 매출 숫자로 바꾸는 것보다 더 정확한 분석이다.
여기서 기억할 것실제 양산 인증과 지표의 정의를 확인한다. 회사 전체 매출이나 메모리 구성비는 ALD 단독 매출을 직접 보여 주지 않는다.
기술에서 실적까지 연결하기
- 기술 변화: NAND 적층·DRAM 구조 변화가 만드는 공정 난도를 찾는다.
- 공정 강도: 반복 횟수·장비 점유시간·재료 사용량의 변화를 나눈다.
- 수요와 CAPEX: 기존 여유 능력과 생산성 개선을 제외하고 추가 장비·소재를 추정한다.
- 매출 전환: 장비는 발주·검수, 소재는 가동률·출하량·단가로 확인한다.
- 가치 평가: 실제 공급 비중과 서비스 수익, 이익률의 지속성을 비교한다.
기업의 실제 자료를 함께 읽습니다
실제 공시 읽기: Lam의 전체 매출에서 ALD를 함부로 추출하지 않기
Lam Research · Financial Results for the Quarter Ended June 29, 2025 ↗발표·게시일: 2025-07-30
대상 기간: 2025-06-29 종료 3개월과 같은 날 종료 12개월 회계연도. 현재 분기가 아닌 특정 과거 기간의 실적 사례다.
표시된 과거 시점의 자료를 읽는 실습입니다. 현재 실적이나 전망으로 읽지 않습니다.
관찰 1
- 자료에서 확인한 사실
- 2025년 6월 29일 종료 분기의 총매출은 51억 7,139만 3,000달러였다. 원문 표의 단위는 천 달러다.
- 이 사실에서 생각해 볼 것
- 재무표의 단위와 기간을 먼저 확인한 뒤 분석 기준값으로 사용한다. 반기나 연간 실적으로 오인하지 않는다.
- 아직 알 수 없는 것
- 전체 회사 매출이며 ALD, CVD 또는 HAR 공정의 매출을 따로 분리해 주지 않는다. 기술별 매출 비중을 만들려면 별도 공개 근거가 필요하다.
관찰 2
- 자료에서 확인한 사실
- 같은 분기의 Systems 매출은 34억 3,762만 5,000달러, Customer support-related revenue and other는 17억 3,376만 8,000달러였다.
- 이 사실에서 생각해 볼 것
- 두 항목의 합이 총매출과 일치하는지 확인한다. 신규 시스템과 설치 기반 관련 사업의 흐름을 구분하는 출발점이다.
- 아직 알 수 없는 것
- 고객지원 관련 항목에는 서비스·부품·업그레이드 및 Reliant 관련 매출 등이 포함된다. 순수 소모품이나 ALD 서비스만의 반복 매출로 볼 수 없다.
관찰 3
- 자료에서 확인한 사실
- 2025년 6월 29일 종료 12개월 총매출은 184억 3,559만 1,000달러였다.
- 이 사실에서 생각해 볼 것
- 분기 수치를 단순히 네 배 한 값과 실제 연간 실적을 구분하고, 동일 기간끼리 비교한다.
- 아직 알 수 없는 것
- 연간 매출만으로 고객의 메모리 투자 비중, 신규 기술 인증이나 다음 해 수요를 확인할 수 없다. 분기 구성을 살피지 않은 단순 연율화는 계절성과 투자 시차를 놓친다.
원문을 읽고 답해 보기
두 사업 항목을 합해 총매출과 맞춰 보는 이유는 무엇인가?
먼저 같은 기간·통화·단위의 숫자인지 검증하기 위해서다. 34억 3,762만 5,000달러와 17억 3,376만 8,000달러를 더하면 51억 7,139만 3,000달러다. 합계가 맞아도 ALD 비중이 확인된 것은 아니며, 숫자의 내부 일관성과 기술별 귀속은 별개 문제다.
투자자 슬라이드의 메모리 비중을 이 표의 Systems 금액에 바로 곱하면 되는가?
정의부터 확인해야 한다. 이 사례의 응용처별 시스템 구성에는 업그레이드와 Reliant가 포함된다는 별도 주석이 있어 실적 발표의 회계상 Systems와 범위가 다르다. 같은 이름처럼 보여도 분모가 맞지 않으면 곱할 수 없고, 맞더라도 메모리 매출 전체가 ALD 매출인 것은 아니다.
고객지원 매출이 증가하면 새 ALD 장비의 대량 채택이 확인되었다고 말할 수 있는가?
그렇게 말할 수 없다. 설치된 여러 장비의 사용, 부품 교체, 업그레이드와 다른 사업 구성이 영향을 줄 수 있다. 특정 공정의 채택을 설명하려면 제품·고객·인증 범위에 대한 공식 근거를 추가로 확보해야 한다.
계산 과정을 따라가기
교육용 가정: 같은 막을 더 깊은 구조에 쌓을 때 장비와 전구체 수요 계산
- 모든 두께·성장량·시간·생산량·단가·소비량은 가상의 학습 수치이며 특정 Lam·ASM·메모리 고객의 공정이나 실적 추정이 아니다.
- 한 공정 블록에서 동일한 막 두께 8nm, 일정 구간의 사이클당 성장량 0.08nm를 가정한다. 초기 핵생성 지연은 없다. 기존 구조의 사이클 시간은 4초, 깊어진 구조는 6초이며 방문당 반입·안정화 등 고정 시간은 200초다.
- 단일 웨이퍼 챔버만 사용한다. 월 투입 60,000장, 해당 블록 방문은 장당 3회다. 월 계획 시간은 720시간, 정비·고장 이후 이용 가능률은 80%다. 호환 가능하고 사용할 수 있는 기존 챔버는 55개다.
- 신규 챔버 가격은 200만 달러다. 가상 장비 공급자의 금액 비중은 60%, 분석 기간 매출 인식 비율은 3분의 2, 해당 매출총이익률은 45%로 가정한다.
- 방문당 실제 구매 전구체 투입량은 기존 0.25g, 깊어진 구조 0.35g이다. 공급계·배출 손실을 포함한 구매량 기준이며 막에 남는 질량이 아니다. 가상 소재 가격은 kg당 2,000달러이며 별도 소재 공급자가 전량 공급한다고 가정한다.
- 다른 장비군, 설치·시설비, 초기 시운전 재료와 고객 재고 변동은 제외한다. 실제 공정은 배치나 혼합 증착을 사용할 수 있지만 이 계산에는 포함하지 않는다.
① 필요한 ALD 사이클
8nm ÷ 0.08nm/사이클100사이클
성장량이 일정하고 핵생성 지연이 없다는 가정이다. 100개의 원자층이라는 의미가 아니며 두께와 사이클당 성장량의 단위를 맞춰 계산한다.
② 방문당 챔버 점유시간
기존 = 100 × 4 + 200; 전환 후 = 100 × 6 + 200600초 → 800초, 10분 → 13.33분
사이클 자체는 50% 길어졌지만 고정 시간은 같아서 전체 점유시간은 약 33.33% 늘어난다. 사이클 시간 증가율을 장비 수요 증가율로 바로 사용하면 이 차이를 놓친다.
③ 월 총 챔버 작업량
방문 수 = 60,000 × 3 = 180,000회; 작업량 = 방문 수 × 점유초 ÷ 3,600기존 30,000시간 → 전환 후 40,000시간
초를 시간으로 바꾸고 웨이퍼의 모든 방문을 센다. 전공정 전체 체류시간이 아니라 이 특정 블록의 챔버 점유시간이다.
④ 필요 챔버와 신규 CAPEX
월 능력 = 720 × 80% = 576시간; 전환 후 필요 = 올림(40,000 ÷ 576); 신규 = 필요 − 55필요 70개, 신규 15개, 신규 CAPEX 3,000만 달러
기존 공정에는 올림(30,000 ÷ 576) = 53개가 필요해 55개 중 여유가 있었다. 전환 후 전체 필요 수를 모두 새로 구매하는 것이 아니라 재사용 가능한 55개를 차감한다.
⑤ 가상 장비 공급자의 기간 실적
매출 = 3,000만 × 60% × 2/3; 매출총이익 = 해당 매출 × 45%기간 매출 1,200만 달러, 매출총이익 540만 달러
공급자에게 배정된 구매액 1,800만 달러 가운데 기간 안에 1,200만 달러를 인식하는 가정이다. 실제 계약이나 Lam의 실적을 뜻하지 않으며 매출총이익을 영업이익으로 바꾸지 않는다.
⑥ 월 전구체 소비량
기존 = 180,000 × 0.25g ÷ 1,000; 전환 후 = 180,000 × 0.35g ÷ 1,000월 45kg → 63kg, 40% 증가
g을 kg으로 바꾸기 위해 1,000으로 나눈다. 처리시간 33.33% 증가와 전구체 40% 증가는 서로 다른 입력에서 나온 결과이며 같은 성장률이 아니다.
⑦ 가상 소재 공급자의 반복 매출
월 소비량 × kg당 2,000달러; 연간은 같은 월 소비가 12개월 지속된다고 가정월 9만 → 12만 6,000달러; 연 108만 → 151만 2,000달러
장비사의 일회성 신규 판매액과 별도 소재사의 반복 소비 매출이다. 두 금액을 같은 회사의 이익으로 합치지 않는다. 고객 재고 변화와 할인·환율이 없다는 제한도 유지한다.
가정이 달라지면 결론도 달라집니다
포화를 유지하면서 사이클을 5초로 개선
월 60,000장·3회 방문·막 두께와 품질은 유지한다. 사이클 시간만 5초로 줄이고 방문당 전구체는 0.35g을 유지한다.
점유시간 700초; 월 작업량 35,000시간; 필요 61개·신규 6개; CAPEX 1,200만 달러; 소재는 월 63kg시간 단축이 장비 구매를 줄여도 전구체 사용량은 별도 변수이므로 그대로일 수 있다. 실제로 시간을 줄였을 때 바닥의 반응 포화가 유지되는지 검증하지 않았다면 개선된 처리량을 채택할 수 없다.
고객 감산으로 웨이퍼 투입 25% 감소
전환 공정의 800초와 방문당 0.35g을 유지하고 월 투입만 45,000장으로 낮춘다.
월 작업량 30,000시간; 필요 53개·신규 0개; 전구체 47.25kg·월 매출 9만 4,500달러더 어려운 공정이어도 기존 55개로 능력을 충족한다. 소재 소비는 감산 이전 기존 공정의 45kg보다 5% 많을 뿐이며, 웨이퍼당 40% 증가를 그대로 매출 증가율로 사용할 수 없다.
인증된 공정 통합으로 방문 3회가 2회로 감소
월 60,000장과 방문당 800초·0.35g은 유지하되 필요한 기능을 충족하는 재설계가 검증되어 방문 수만 2회로 줄었다고 가정한다.
월 작업량 약 26,666.67시간; 필요 47개·신규 0개; 전구체 42kg·월 매출 8만 4,000달러기술 난도가 높아져도 단계 통합은 장비와 소재 소비를 줄일 수 있다. 실제로 필요한 막을 임의로 생략할 수 있다는 뜻이 아니며, 동일 기능과 신뢰성을 만족하는 인증된 공정 변경이 전제다.
계산을 판단으로 연결하기공정 강도에는 방문 수·방문당 시간·재료 사용량이라는 서로 다른 차원이 있다. 깊어진 구조가 장비 구매를 늘리는지 판단하려면 고객 물량과 재사용 능력을 빼야 한다. 소재의 반복 매출은 별도 소비량 식으로 계산하며, 세 민감도는 기준에서 한 조건씩 바꾼 독립 시나리오다.
결론을 내리기 전에 확인할 것
- 층수 증가가 식각 깊이·공정 횟수·처리시간 중 무엇을 얼마나 바꾸는가?
- 신규 구매 대신 기존 장비 개조나 처리량 개선으로 대응할 수 있는가?
- 고객의 웨이퍼 투입량과 가동률이 공정 강도 증가를 뒷받침하는가?
- 소재 공급자는 해당 전구체·가스·케미컬의 인증과 반복 매출 근거가 있는가?
‘NAND 층수가 두 배면 장비와 소재 매출도 두 배’라는 계산은 공정 구조·생산성·가동률을 생략한다. 적층 수, 웨이퍼 수, 공정 시간은 각각 다른 변수다.
핵심 개념 다시 찾기
공정 강도
웨이퍼 한 장 또는 일정 생산능력을 만드는 데 필요한 공정 횟수, 장비 점유시간, 재료 투입량의 정도다. 생산량 증가와 별도로 장비·소재 수요에 영향을 주지만 장비 생산성 개선으로 일부 상쇄될 수 있다.
CVD · 화학 기상 증착
기체 전구체의 화학 반응으로 박막을 만드는 방법이다. 막의 종류와 공정 조건에 따라 생산성과 균일성의 균형을 맞추며, ALD와 용도별로 함께 사용된다.
ALD · 원자층 증착
전구체를 순차적으로 공급하는 자기 제한적 표면 반응을 반복해 막을 정밀하게 성장시키는 방법이다. 복잡한 구조의 피복성에 유리하지만 반응·퍼지 시간과 생산성도 중요하다.
HAR · 고종횡비
구멍이나 구조의 깊이가 폭에 비해 큰 상태다. 깊은 곳까지 균일하게 식각하고 빈틈없이 막을 형성하려면 형상 제어, 반응물 전달과 부산물 배출이 어려워진다.
첨단 3D NAND
저장 셀을 수직으로 쌓는 구조다. 적층 증가와 구조 변화는 깊은 채널 식각, 균일한 증착과 연결 공정의 난도를 높이지만, 층수가 늘어나는 비율이 장비 매출 증가율과 같지는 않다.
첨단 DRAM 공정 변화
셀 미세화와 셀·배선 구조 변화는 패터닝, 식각, 절연막 및 금속 채움의 정밀도를 요구한다. 향후 3D DRAM의 개발과 이미 DRAM 다이를 쌓는 HBM 패키징은 서로 다른 층위의 변화다.
소재 소비와 장비 수요
장비 구매는 필요한 생산능력과 기존 장비의 처리량에, 소재 소비는 실제 웨이퍼 투입량과 공정별 사용량·회수율에 영향을 받는다. 새 공장 발표만으로 소재 매출이 즉시 발생하지는 않는다.
나만의 분석 보고서 작성하기
제출 과제: ‘NAND 적층 증가 = 장비·소재 동반 급증’ 주장 검증
가상 메모리 고객이 깊어진 구조를 도입하면서 웨이퍼 투입을 25% 줄이기로 했다. 해당 블록은 계산의 전환 레시피를 사용하며 기존 55개 챔버가 모두 호환된다. 장비사와 소재사에 같은 성장률을 적용한 초안을 고치고, 공식 실적 자료가 말해 주는 범위까지 구분한다.
- ALD의 한 사이클을 설명하고 깊은 구조에서 시간을 줄일 때 어떤 품질을 다시 검증해야 하는지 적는다.
- 월 45,000장 조건의 방문 수·작업시간·필요 및 신규 챔버·전구체 질량·소재 월 매출을 계산한다.
- 장비 신규 구매가 없는데 소재 소비가 기존 기준보다 조금 증가할 수 있는 이유를 설명하고, NAND·DRAM·HBM의 구조 변화를 구분한다.
- Lam 자료의 기간·단위·사업 정의를 표시하고 기술별 매출 귀속을 위해 필요한 증거와 가설을 낮출 조건을 제시한다.