생산품질 제고, 공정 개선용 인라인 설비 요구 커
하반기 OSAT 투자 재게도 기대
산업용 X-Ray 시장이 둔화된 것으로 파악된다. 동종 업체의 말에 따르면, 지난해 하반기부터 줄어든 투자위축 분위기가 올해 상반기까지 큰 영향을 미쳤다. SMT, 반도체 후공정 업종은 회복될 기약이 보이지 않고, 그동안 시장을 이끌었던 EV배터리 업종의 투자 지연이 결정타였다. 비록 전장 업종의 투자가 꾸준하게 나오고 있지만, 전반적인 시장분위기가 심상치 않아 설비투자 둔화로 이어질까 걱정을 거두지 못하고 있다. 하반기 시장에 대해서는 업체 모두 희망의 찬 전망을 내놓고 있다. 반도체 후공정 업체의 X-Ray 투자가 다시 기지개를 켜고 있으며, 생산품질 제고, 공정 개선이라는 확실한 긍정의 요인을 원인으로 꼽았다.
전자산업계의 생산설비투자 위축 먹구름이 쉽사리 거치지 않는 가운데 X-Ray 검사기 시장은 지난해와 다른 정체된 국면을 보이고 있다. 그동안 X-Ray 시장은 여타의 생산설비들과 다른 투자 사이클을 겪었다. 산업계 전반에 걸친 설비투자 위축에서 한 발 빗겨나 있었다. 역설적으로 X-Ray 시장은 오히려 지난 2~3년간 시장이 커졌다. X-Ray 시장 확장세임에도 불구하고 일반 SMT 생산설비 업종의 X-Ray 검사기 니즈는 상대적으로 높지 않았고, 반도체 후공정 업체의 투자 역시 많지 않았다. 그럼에도 X-Ray 검사기 시장은 지난해까지 일정 수준의 규모를 형성하고 있었다. SMT, 반도체 업종의 감소를 상쇄하고도 남을 정도로 전장, EV배터리 업종이 커졌기 때문이다.
내연 기관차량에서 전기차, 자율주행차로의 자동차 패러다임 변화로 X-Ray 검사기 특히, 3D CT AXI(Automated X-Ray Inspection)에 대한 요구가 커졌다. 여기에 단순 샘플링 2D X-Ray의 인라인 AXI 전환 움직임도 커졌다. 더불어, 이차전지 패터리 셀 검사용 니즈도 급증했다. 시장규모, 판매대수 모두 확장되었다. 이러한 확장 분위기가 지난해 하반기부터 조금씩 꺾이기 시작했다. 특히, EV배터리 관련 투자가 눈에 띄게 줄었다. A 업체 관계자는 “지난해 하반기부터 납품 계약 건이 서서히 줄어들기 시작했는데, 그 여파가 올해 상반기까지 미치고 있다”고 말했다. 이어 그는 “전장 업종의 투자는 큰 변화 없이 진행되고 있지만 시장 분위기가 어수선하고, 배터리 업종은 생산설비투자를 연기하고 있다”고 현재의 분위기를 전했다.
스마트폰, 웨어러블 디바이스 등 전자기기의 소형화로 인해 PCB 테스트 공정 단계에서는 소형 부품의 실장 여부 확인 및 고밀도의 기판의 불량 여부를 검사하기 위해서 보다 정밀한 테스트 장비가 요구되고 있다. PCB 결함으로 인한 전자제품의 잦은 고장 및 폭발 등 소비자 불안요인을 제거하기 위해 PCB 업계에서는 X-ray Source를 통한 제품의 내부 결함을 검출하는 시스템을 사용하고 있다. 다층 구조의 PCB가 주로 사용되고 있어서 수동 및 자동 판정 X-ray 검사장비, 3D CT X-ray 검사기가 들어가고 있다.
올해 상반기 X-Ray 검사기 시장이 경직되어 있지만, 업체별 반응은 조금씩 달랐다. 위축된 상황에서도 매출 증대를 이룬 업체가 있는 반면, 하락 사이클 영향을 직격으로 맞이한 업체도 있었다.
한편, X-Ray 업체 대부분은 하반기 시장에 대해 긍정적인 전망을 조심스럽게 내놓았다. 자동차 전장 업종과 반도체 후공정 업종에서의 양산형 AXI 수요가 늘어갈 것이라고 예상했다. 업계에 따르면, 전장용 SMT 산업군으로 생산품질 제고, 생산성 증대 목적의 인라인 AXI 설비 니즈 목소리가 줄어들지 않고 있다. 반도체 후공정 산업군도 비슷한 목적으로 투자가 예상되고, 차세대 생산물량 확보를 위한 공정 개선용 수요증대가 점쳐지고 있다. 즉, X-Ray 검사기와 관련하여 반도체 후공정에서는 생산증설용 투자가 아니라 공정 개선용 수요가 조금씩 일어나고 있다고 검사기 업계에서는 말하고 있다.
인라인 2D AXI 시장은 여전히 잠잠하다. 전자기기의 다기능화에 맞춘 부품의 패키지화가 이어지고 있을 뿐만 아니라 패키지 부품의 밀집도는 해마다 높아지고 있다. 2D 방식만으로 검사할 수 있는 보드들이 많이 사라졌다. 2D AXI 시장은 생산품에 따라 희비가 엇갈린다. 2D 방식으로도 불량을 검출할 수 있으면서 대량 생산이 필요한 업종에서는 성장세를 보이겠지만, 그 외의 업종에서는 확산을 기대하기 어렵다는 계 업계 중론이다. 현재는 단순 검사 목적의 자동화 전환에 따른 수요만이 예상된다. 휴먼텍의 신태양 상무는 “2D AXI 설비가 필요한 생산품이 대거 줄었다. 2D 설비가 가용한 단순 보드를 이용하는 물종은 대부분 저가형 제품이다. 이들 업체에서 인라인 설비를 선택하기란 쉽지 않을 것이다”고 말했다. 2D AXI 설비시장이 주춤할 수도 있지만 더욱 개선된 2D AXI 검사 성능 요구는 더욱 높아지고 있다. RAYDISOFT(주)의 이석원 대표는 “2D 검사영역에는 보이드뿐만 아니라 각종 CSP, SMT 부품과 관련된 검사, 커넥터 검사, 웨이퍼 검사, 속성이 다른 각종 BGA 관련 검사, 와이어 검사, PTH 검사 등이 있다. 그리고 조금만 깊게 들어가면 하나의 검사에서도 전문적인 검사 솔루션을 원하는 업체들이 아직도 상당히 존재해 있다”고 이야기했다.
전기차 시장 둔화 직격탄을 맞은 배터리 업계는 설비투자를 줄이는 모습을 보였다. 공격적 증설을 추진하던 LG에너지솔루션은 올해 10조원 수준의 설비투자를 계획했지만 이를 축소하겠다고 선언했다. SK온도 유럽과 중국의 설비 증설 시점을 탄력적으로 조정하겠다고 했다. 생산설비공급업체에서는 울상을 짓고 있다. A 업체 관계자는 “올해 상반기 EV배터리 업종의 설비투자는 제로베이스라고 표현해도 과언이 아닐 정도로 줄어들었다. 특정 고객사는 다수의 투자건을 연기하였다. 기한은 따로 정해두지 않았다. 시장 상황에 따라 설비투자를 재추진 한다는 입장을 밝혀 왔다”고 말했다. B 업체 관계자는 “지난해 중반기 경부터 EV배터리 업체의 투자 감소 분위기가 나오기 시작했다. 전기차 시장과 배터리 고객사의 상황을 통해 예측해 보자면, 당분간 이러한 투자 위축 분위기가 이어질 것으로 보인다”고 예측했다.
EV배터리 업체들이 현재 설비투자에 주춤하고 있지만 반대로 공격적인 모습으로 전환할 수도 있다는 의견도 조심스럽게 나왔다. C 업체 관계자는 “국내 배터리 업체는 글로벌 시장에서 샌드위치 형상의 공격을 받고 있다. 위에서는 중국 업체들이 점유율을 늘리고 있으며, 아래로는 일본·미국·유럽 업체들의 공격적인 마케팅으로 올라올 타이밍을 보고 있다. 글로벌 시장에서 경쟁력 강화를 위해서는 생산투자가 진행되어야만 한다. 전기차 시장 침체에 따른 투자 감소는 결국 악수가 될 수 있다는 이야기가 흘러나오고 있다. 따라서 미래 시장을 겨냥해 과감하게 투자를 이어 나갈 가능성도 열려 있다”고 말했다.
전기자동차와 자율주행 자동차 등 자동차 기능의 고도화 및 전자 제어 시스템의 복잡화로 검사 공정이 강화되고 있다. 운전자의 생명과 직결되므로 고 수준의 신뢰도가 요구되는 부품 산업이다.
X-Ray 업체에서는 전장 업종이 AXI 시장을 리딩하고 있다고 말하고 있다. SMD 임가공 업체들은 전장용 SMD 물량 확보를 위해 전장 원청사의 QC 조건을 충족하는 라인으로 제조 수준을 올리는 작업을 여전히 진행하고 있다. 이들 업체는 인라인 AXI, 특히 현실성이 높은 3D 기반 양산형 AXI에 적극 손을 내밀고 있다. TRI코리아의 시등흥 부장은 “전기차는 전기를 주요 구동원으로 사용하기 때문에 전장 부품의 비중이 커졌다. 전기차 전체 부품 수는 내연기관차 절반이지만 전장 부품 수는 두 배 이상 많다. 자동차 전장에서의 X-Ray 검사 공정 강화를 통한 생산품질 제고를 내세우고 있다. 그중 하나가 바로 샘플링 검사방식을 벗어난 전수검사 필수 지정이다. 그래서 검사속도가 빠르고, 검출력이 뛰어난 양산형 설비를 요구하고 있다”고 구체적인 사항을 전했다.
전기자동차 및 자율주행차의 급속한 시장 확대로 완성차 업체에서는 안전성을 강하게 요구하고 있다. 전기자동차용 BMS(Battery Management System)의 SMT 보드 내부 홀에 대한 솔더 충진율 및 보이드 자동판독 검사기를 라인에 사용하고 있다.
전장 업종에서 전수 검사 요구가 강해지면서 X-Ray 검사기의 검사속도가 중요한 경쟁력으로 작용하고 있다. 라인 상에서 X-Ray 전수 검사가 가능하기 위해서는 검사기의 빠른 검사 속도가 뒷받침되어야만 한다. 현장에서는 생산사이클 타임에 부응하는 수준을 요청하고 있다. X-Ray 업체들은 이러한 요구에 부응하는 모델을 적극 제안하고 있다.
전장 업종에서는 또한 신뢰성 높은 다양한 검출력의 설비를 선호하고 있다. 생산물종이 많고, 변경이 잦으며, 보드에 실장되는 이종부품의 범주가 매우 넓다. 그래서 보드별, 부품별, 물종별 검사 항목이 조금씩 다르다. 양산형 개념으로 활용하는 만큼 다양한 검사가 가능한 설비를 선택하고 있다. 따라서 검사기 업체에서는 설비에 업종별, 부품별 최적화된 검사 알고리즘이 내장하여 공급하고 있다. 여기에 AI 기술을 접목하여 검사 신뢰성과 안정성 그리고 사용의 편의성 개선을 강조하면서 전장 업체의 마음을 사로잡아 가고 있다.
글로벌 전기차 시장 감소가 생산설비공급업체는 설비투자 위축으로 이어지지 않을까 노심초사하고 있다. 국내 완성차 업체는 ‘전기차 수요 둔화는 일시적 현상으로, 전기차는 시대적 흐름’이라고 밝히고, 멈춤 없는 전기차 투자를 공표했지만, 전반적인 시장분위기가 가라앉고 있어서 걱정하고 있다.
글로벌 전기차 시장이 캐즘(Chasm, 일시적 수요 정체) 단계에 진입하면서 성장 둔화를 보이고 있다. SNE리서치에 따르면, 지난해 글로벌 전기차 판매량은 1407만대로 전년 대비 33.5% 증가했다. 여전히 높은 성장률이지만 2021년(109%), 2022년(56.9%)과 비교하면 성장세는 점차 줄어들었다. 올해 성장률 전망치는 16.6%로 지난해의 절반 수준이다.
세계 전기차 시장을 지역별로 보면, 58.5%의 시장점유율을 기록한 중국 이외의 지역의 시장이 줄었다. 유럽, 미주, 아시아(非 중국) 시장은 보조금 중단, 탄소 규제 완화 등으로 전기차 시장 둔화를 나타내고 있다. 특히, 북미 지역은 큰 하락폭을 기록했다. 대통령 선거를 앞둔 미국은 바이든 행정부가 전기차 전환 속도 조절을 위해 배기가스 규제 강화 계획을 수정 검토하고 있고, 트럼프 전 대통령은 바이든 정부의 친환경 정책을 비난하며 내연기관차에 집중해야 한다는 입장을 나타내고 있다.
전기차 시대로 접어들면서 부품에 품질 신뢰성이 매우 중요하게 되었고, 모든 생산 부품의 전수 검사가 요구되고 있다. 이로 인해 인라인 AXI 설비의 수요가 늘어나고 있다. 전수 검사를 위해서는 짧은 검사 택타임과 안정적이고 신뢰성이 있는 검사 알고리즘 기술이 요구되고 있다.
X-Ray 제조생산 및 공급업체는 자동차 전장 업종 시장의 확대에 기대하고 있다. 특히, 인라인 3D CT AXI이 가장 부합한 시장이고, 성장가능성이 높다고 보고 있다. 자율주행자동차 시대에 접어들면서 보드 품질신뢰성이 매우 중요한 영역이 되었다. 전장 업종에서는 보드 내의 모든 부품들을 전수검사하고 있다. 결함이 유출될 경우 사람 생명과 직결하기 때문에 상당히 엄격한 검사가 필요하다. 전장업종에서는 현재 인라인 3D CT AXI에 대한 테스트를 적극적으로 하고 있다. BGA 내의 보이드, 헤드인필로우(HiP) PTH 등의 항목을 집중 확인하고 있다. SAKI코리아의 김규섭 지사장은 “자율주행, 친환경 차량 시대로 전환하고 있는 자동차 업종에서의 3D CT AXI 필요성이 높아지고 있어서 전장/EV배터리 공정이 해당 시장을 이끌어 갈 것”이라고 예측하면서, “자동차의 전장화가 가속되고 있는 가운데 전기차의 화재, 자율주행차의 추돌 등의 사고가 이슈되면서 완성차 업체들은 안전대책 마련에 집중하고 있으며, 전장보드의 생산품질 강화를 최우선 과제로 두고 있다. 엔드유저에서 솔더볼과 같은 특정 영역에 대한 3D 체적 결과물 등 구체적인 검사 데이터를 요구하는 비중이 높아지고 있다. 이와 관련해 검증 작업을 많이 진행하고 있다”고 말했다. 테크밸리(주)의 이찬수 부장은 “생산기술의 진화로 인해 광학으로 검출할 수 없는 영역이 늘어났지만, 원청업체의 생산품질 제고 목소리는 전혀 줄어들지 않고 있다. 이 같은 숙제를 인라인형 3D AXI에서 풀어내려는 고객사들이 늘어나고 있다”면서, “다른 곳보다 전장용 SMD 물량을 소화하는 임가공 업체에서 가장 적극적인 모습을 보이고 있다. X-Ray 시장은 이미 이들 업종 중심으로 돌아가기 시작하고 있다”고 말했다.
전통적으로 X-Ray 검사 공정은 ‘생산성 증대’와 ‘불량 검사 강화’의 트레이드오프(trade off) 관계로 받아들여진다. 신뢰도 높은 디바이스 생산을 위해 제조 공정 중의 불량 검사가 매우 중요하다. 고도의 검사를 위한 3D 이미징은 기타 간단한 검사에 비해 소요시간이 매우 크다. 대량 생산 디바이스의 경우 검사 시간에 따른 생산성 저하를 동시에 고려해야 함으로써 빠르면서도 정확도 높은 인라인 검사 기술에 대한 수요가 급증하였다.
반도체 공정 기술의 세밀화와 집적 반도체를 장착한 PCB 기술 고도화됨에 따라 2D 위주의 제작에서 3D 패키징 구조로 바뀌고 있다. 디바이스 소형화 및 다양한 품종 모델 분화로 인해 보다 많은 기능성 ASIC 칩들이 등장했다. 이로 인해 다기능 IT 디바이스의 품질 및 신뢰성 강화를 위한 검사 비중이 늘었다.
X-Ray 업체들은 OSAT 업체의 하반기 투자를 기대하고 있다. 지난 2~3년 간 라인증설투자를 미뤄왔던 업체들이 생산 품질 제고를 바라는 원청사의 요청과 생산 공정 개선에 따른 원가절감을 실현하기 위해 X-Ray 검사기 공정을 강화하려는 움직임이 커지고 있다는 점을 이유로 들었다. 특히 이들 업체는 양산성 극대화를 위한 자동판독검사기(AXI) 시스템에 큰 관심을 보이는 것으로 파악된다. TRI코리아의 시등흥 부장은 “요즘 OSAT 업체에서는 X-Ray 검사기를 활용해 공정을 개선하고, 자동화·최적화를 이뤄서 생산효율을 높이려는 투자를 시장 상황과 별개로 진행하고 있다. 즉, 이전의 X-Ray 수동 검사 방식을 자동화 공정으로 전환하고 있다”고 전했다.
반도체 패키징 업체들은 패키징 내의 BGA 범프 검사 목적으로 오프라인 X-Ray 검사기를 주로 사용하고 있다. BGA의 일반적인 검사 항목들 냉납, 소납, 과납, 쇼트, 오픈 등을 검사하고 있으며, 큰 변화 없이 시장이 안정적으로 흘러가고 있다. 최근에는 SiP 공정의 마이크로범프 검사용 X-Ray 수요도 늘어나고 있다. 그동안은 오프라인 X-Ray 검사기로 생산공정개선을 위한 QA/QC 측면의 샘플링 검사용도로 이용하고 있다. D 업체 관계자는 “일반 생산설비의 인라인화는 구체화되고 있지만, X-Ray 검사에 있어서는 인라인화보다는 이전의 샘플링 검사 방식을 양산성 높이는 구조로 변경하고 있다”면서, “별도의 X-Ray 검사라인을 구축하여 배치(batch) 구조의 검사프로세스를 구축하여 이용하고 있다”고 말했다. 이어 그는 “점점 피치들이 작아지고 있어서 육안 검사가 한계가 있고, 검사 시간이 길어지면 방사능에 의한 패턴, 칩 데미지 현상이 발생할 소지가 크기에, 최소의 피폭량으로 검사하는 설비와 방식을 선호하고 있다”고 덧붙였다.
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