장착정도 혹은 생산성 높은 고급성능의 설비 우선
더욱 개량된 SMART Factory 솔루션 강조  

글로벌 2017년 칩마운터 시장의 성장이 예상되지만, 국내 시장을 바라보는 시선은 좋지만은 않다. 대량 구매를 했던 휴대전화 업종의 마운터 투자를 기대하기 어렵다는 관측이 주를 이루고 있다. 그래서 마운터 업체들이 올해 기대하고 있는 시장은 한정적이다. 최근 활성화되고 있는 메모리반도체 확대에 따른 후공정 업체의 생산라인 증대, IT기술이 접목된 커넥티드-카 개념이 강조되고 있는 자동차 전장업종을 기대하고 있다. 아울러 칩마운터 업체들은 이전버전 대비 더욱 향상되고 개선된 스마트팩토리 솔루션을 내세우고 있다. 특히, 기존에 지원하고 있는 생산관리모니터링 시스템과 원격관리서비스 시스템을 향상시켜 생산라인 다운타임 최소화를 현실화시켜 나가고 있다. 더불어 M2M/IoT 기반의 마운터 불량발생을 빅데이터화한 데이터를 제공하여 마운터의 상태를 최상으로 유지하는 시스템 확산에도 매진하고 있다.
 

2017년 글로벌 칩마운터 시장규모는 확대될 것으로 보인다. 한화테크윈 곽철훈 차장은 “여러 조사기관의 자료를 분석해 본 결과 지난해 대비 올해 마운터 시장은 대략 6% 정도 커질 것”이라면서, “반도체, SiP, 전장 관련 시장볼륨이 확대되어 이들 업종의 하이엔드형 고속기 요구가 많아질 것”이라고 전망했다. 이어서 그는 “모바일 시장은 5%, 차량전장은 10% 이상의 성장을 예상한다. 볼륨 측면에서 보면, 단연 중국 시장이 강세를 보이고, 성장률 측면에서 보면, 미주, 구주, 일본 등 선진국의 강세가 점쳐진다”고 덧붙였다.
세계 칩 마운터 시장은 2020년까지 꾸준한 성장을 기록할 것이고, IoT 산업이 견인차 역할을 충실히 할 것으로 전망된다. Technavio의 최신 보고서에서는, 글로벌 칩 마운터 시장이 2020년까지 연평균 성장률 8% 이상을 기록할 것으로 예상했다. 이 업체의 반도체 장비 산업계 분석가는 “가전기기 등의 IoT 구현이 현실화됨에 따라 고성능 초소형 IC의 폭발적인 수요가 점쳐진다. 이에 따라 초소형 IC 실장 관련 칩마운터의 요구가 지속적으로 이어질 것”이라고 전망했다.

보고서에서는 글로벌 칩 마운터 시장 성장의 원동력으로
▶ 통신 관련 전자 장치의 채택 증가
▶ 칩 밀도 증가
▶ 전자 기기의 소형화를 꼽았다.

전자기기의 통신 시스템 채용증가  
가전기기 시장은 지난 20년간 엄청난 변화를 겪어 왔다. 스마트폰이 피처폰을, 랩톱이 PC를 대체하고 있다. 현재 태블릿은 노트북을 대체하고 있으며, LED와 스마트 TV는 CRT TV를 대체하고 있다. 커피 메이커, 냉장고 및 세탁기와 같은 가정용 전자기기는 완전히 자동화되고 있다. 이러한 고급 변환은 설계, 처리 전력, 전력 소비 및 사용자 인터페이스 측면에서 소비자 제품의 지속적인 업그레이드가 필요하다. 특히, IoT 기반의 가전기기 원격조정시스템 기능이 최신형 모델에 접목되어 확산되고 있는 상황이다. 저전력의 네트워크 담당 칩의 적용증가가 나타나고 있다.
집안의 가전기기와의 통신할 수 있도록 스마트폰의 성능 및 사양이 커지고 있다. 스마트폰 시장이 답보상태라고 여겨지고 있지만 아직까지도 해당 시장의 규모는 줄어들지 않고 있다. 여러 보고서에 따르면, 2015년 전 세계적으로 출하 된 스마트 폰의 수는 14억에 가깝다. 2011년 전 세계적으로 4억 9천만 대의 스마트 폰 만 출하되었다는 점을 감안하면 엄청난 성장이다. 스마트 폰의 출하량은 2020년까지 중국과 인도 등 신흥 시장에서 저가형 스마트 폰을 사용할 수 있고 전세계 인터넷 보급률이 높아지면서 20억 개가 넘을 것으로 예상되고 있다. 중국, 인도 등의 자국 스마트폰 업체들은 자체 시장영향력을 키우기 위해 향후 몇 년간 생산량 증대목적의 설비투자를 유지해 나갈 것으로 보인다.

칩 밀도 증대
칩 밀도는 칩에 적층된 트랜지스터의 수를 의미한다. 반도체 기술의 발전으로 회로 밀도가 높아지고 있다. 집적 수준이 높아짐에 따라 엔지니어와 설계자는 동일한 비용으로 동일한 칩 내에서 더 많은 회로를 관리할 수 있는 적층 패키징의 실제 구현에 노력을 기울여 왔다.  기존 제조공정라인을 최대한 활용한다는 전제조건을 두고 움직여 왔고, 실제 현장에서 SiP, PoP 등의 패키징 부품들의 보드 실장이 이뤄지고 있다. 적층 패키징 부품 실장에서 생산성 향상과 생산품질 제고를 위한 설비투자가 예상된다. 

전자 기기의 소형화
세계 반도체 업계가 경험 한 주요 변화 중 하나는 IC와 같은 소형화 된 반도체 부품의 출현이다. 글로벌 업체들은 저전력 소모의 소형 개인용 전자기기 생산에 주력하고 있다.
소형 전자기기에 대한 수요가 증가함에 따라 가전기기 제조업체는 성능을 저하시키지 않으면서 전체 기기의 크기 소형화에 힘을 써오고 있다. 전자 기기의 소형화는 결국 보드의 소형화, 전자회로 증가, 소형 IC 장착으로 이뤄진다. 따라서 전자기기의 소형화 수요증가에 맞춰서 소형칩 실장 마운터의 활성화가 전망된다.

글로벌 마운터 시장에 대해 긍정적인 전망이 업계에서 주를 이루고 있다. 반면 국내 시장에 관해서는 지난해와 비슷한 분위기로 흘러갈 것으로 보인다. 해외로 이전한 국내 휴대전화, 디스플레이, 가전업체의 마운터 투자는 많지 않아 보인다. 올해 마운터 투자 예상업종은 반도체 후공정, 자동차 전장이다.
자동차 전장의 고급형 마운터 수요도 꾸준할 것으로 보인다. 최근 IT기술과 협력한 자동차 업체들이 커넥티드-카, 스마트-카 등에 집중하고 있으며, 해마다 향상된 완성품을 선보이고 있어서 이와 관련한 설비투자가 나올 것으로 예측하고 있다. 스마트-카를 제작하기 위한 전장보드의 적용이 늘어나고 있는 추세로, 신규 수요가 꾸준히 나오고 있는 상황이기에 성장 가능성을 매우 높게 보고 있다. 자동차 산업이 강세를 보이고 있는 미주, 유럽 지역을 중심으로 진행될 것으로 분석된다. 자동차의 운전자 안정성 제고를 위한 전자보드의 장착이 늘어나고 있는 상황에서 자율주행실행 관련 고성능 보드의 사용 확대도 예상되고 있다. 전장업체들의 설비투자에 대한 보수적인 특성 탓에 검증된 고급사양의 마운터 수요가 있을 것으로 보인다. YK코퍼레이션의 김현식 대표는 “해외 공장을 가동하고 있는 원청 및 협력업체의 마운터 투자를 기대하기 쉽지 않을 것 같다. 지난해에 비해 생산라인가동율이 올라가고 있지만, 물량 수주의 불확실성과 급변하는 SMT 경기 때문에 마운터 투자에 소극적인 모습을 취하고 있다”면서, “반면, 반도체 후공정, 전장 업체들의 고급사양의 수요는 지속적으로 나오고 있다. 생산물종에 따라 생산성 혹은 장착정도 측면에서 월등한 고급형 마운터가 우세를 보이고 있다”고 말했다.

반도체 후공정용 고급형 마운터 확대되나?

칩마운터 업체들은 반도체 후공정 업체들의 투자확대를 기대하고 있다. 지난해에 이어 하이엔드 마운터 업체들은 SiP(System in Package) 공정에 주목하고 있다. SiP 공정라인을 본격적으로 가동되는 상황에서 반도체 업종의 경기활성화에 힘입은 후공정 업체의 라인증설로 이어질 수도 있다는 판단에서이다.
산업자원부에 따르면, 메모리 반도체 시장은 2016년 773억 달러(약 90조 원)에서 2021년 1099억 달러(약 127조 원) 규모의 성장이 예상이 예상된다. D램 가격이 천정부지로 상승한 것이 호재로 작용했다. 최근 메모리 반도체 가격이 30% 이상 급등했다. IT 산업의 성장과 관련 있다. 특히 중국과 인도 등 개발도상국 IT 기업들이 성장하면서 반도체 수요가 급증하고 있다. 더불어 사물인터넷(IoT) 시대가 본격적으로 열리면 메모리 반도체의 수요는 더욱 급증할 것으로 예상된다. KEIT는 IoT용 반도체의 시장규모는 2013년 77억불에서 2020년 352억불로 성장할 것이며, 평균 성장률은 2020년까지 24.2%로 전체 반도체 성장률 4.6%의 5배에 이를 것이라고 내다봤다. 이 같은 시장성장의 요인으로는, 대량의 데이터 저장능력을 보유한 메모리 반도체의 수요확대가 꼽힌다. IoT 시대는 스마트폰과 PC뿐 아니라 세탁기, 냉장고 등 가전제품, 심지어는 자동차에도 메모리 반도체를 활용해야 한다. 낸드 플래시 역시 근래 하드디스크(HDD)를 대체하고 있는 저장장치 솔리드스테이트드라이브(SSD)에 사용되어 수요가 급성장 중이다. PC, 스마트폰에 탑재되는 낸드 플래시 수요도 계속 늘어나고 있다. 또한 미래 산업으로 각광 받는 ‘자율주행자동차’ 부문에서도 낸드 플래시 사용이 크게 늘어날 것으로 예상되고 있다. 클라우드와 IoT, 인공지능, 스마트카 등 메모리 반도체를 활용하는 산업이 앞으로 계속 발전할 것으로 예상되면서 메모리 반도체 시장의 전망은 매우 밝다.
반도체 시장의 활성화로 인해 반도체 후공정에 대한 설비투자도 예상되고 있다. 올해 출시를 눈앞에 둔 최고급 사양의 스마트폰용 적층 패키징의 장착 점수가 늘어나고 있어서 높은 장착정도이면서 고 생산성을 실현하는 하이엔드 마운터의 수요가 점쳐지고 있다.
SiP는 여러 블록을 개별적인 칩으로 구현한 후 수동 소자들까지 한꺼번에 단일 패키지에 결합시킨 하나의 완전한 시스템이다. 패키지 내부에 여러 개의 IC와 수동 소자가 실장되어 소형이면서 다기능을 요구하는 초소형 가전기기에 특화된 시스템이라고 여겨지고 있다. SiP는 개발 기간이 짧고, 비용이 저렴하며, 다품종 소량 생산이 용이하고, 수율이 높다는 장점 때문에 관심의 대상이 되었다. 특히, 초소형 디바이스의 다기능화 추세가 시간이 갈수록 더욱 강해지고 있어서 이에 대응하는 솔루션으로 SiP가 다시 급부상하고 있다. IoT, 전장, 휴대전화, 디스플레이, 웨어러블 디바이스 등에 적용되는 플립칩 SiP가 가격 및 물량 확보 측면에서 훨씬 유리하고 판단하고, 패키징 및 원청 업체들이 현실화 가능성을 타진하고 있다.

그 동안 SiP가 구체화되지 못한 이유가 여러 가지 있다. 일단 라인구성을 플립칩 본딩과 IC/수동소자 장착용 마운터로 구성해야만 한다. 초기투자비용이 부담스러울 수밖에 없다. 추가 물동량이 보증되지 않는 상황에서 모험을 걸기 어려웠다.
패키징 생산라인에 SiP 전용 설비를 투입하기에 있어서 사용업체와 제공업체간의 기술적인 갭이 존재한다. 양질의 SiP를 구현하기 위해서는 아주 높은 장착정밀도의 설비가 요구되고 있다. 패키징 업체에서는 기존 플립칩 수준인 5미크론급의 본딩과 장착정밀도의 마운터를 원하고 있다. 10미크론 급이 마운터의 최고 장착정밀도인 점을 감안하면 차이가 있다. B 업체 관계자는 “SiP는 각각 웨이퍼 플립칩에 대한 양불을 판단하지 않고, 다이 위에 여러 소자들이 붙는 하나의 완성된 패키지에 대한 수율을 강조하고 있다”면서, “이러한 고객사의 니즈를 충족시키기 위해서는 하나의 설비 내에서 플립칩 본딩과 IC 장착이 이뤄지는 하이브리드 방식이 유리하다. 불량률 또한 우수한 하이브리드 설비가 SiP에 대안 솔루션이 될 것”이라고 강조했다. C 업체 관계자는 “SiP 공정 업체에서 원하는 장착정밀도를 구현하는 설비는 거의 없다. SiP 고객사들은 미래를 보고 고성능의 설비를 요구하는데, 실질적으로 현재 SiP 물종을 찍는데 현 수준의 마운터로도 충분히 대응할 수 있다”면서, “고객들은 장착정도가 높은 설비를 원하는 것이 아니라 장착정도가 우수한 생산공정, 즉 시스템을 원하고 있다. 전체적인 품질의 장착정도를 이루기 위해 마운터의 5㎛ 급의 마운터가 기반이 되어야 한다고 생각하고 있는 것 같다. 하지만 단순히 설비의 장착정도 성능만으로는 최종 요구하는 수준에 도달할 수 없다“고 덧붙였다. 이러한 이유로 현재 마운터 업체들은 칩마운터의 장착정도 향상과 더불어 공정적인 측면에서의 장착품질을 높일 수 있는 시스템, 솔루션을 모색하는 프로젝트를 해당 업체들과 긴밀하게 진행하고 있다.

이형삽입실장기 시장 ‘블루오션’으로 뜨나?  

이형부품삽입기 시장이 심상치 않는 조짐을 보이고 있다. 몇 년 전까지만 하더라도 자삽기 시장은 마운터의 영역을 벗어난 영역이라고 여겨져 왔었다. 작업자에 의존하고 있던 자삽/수삽 공정을 자동화 설비로 대체하는 영역으로만 알려져 있었다. 비교적 제 가격대를 받을 수 있다는 이점이 있지만 마운터 시장에서 차지하는 볼륨이 작아서 틈새시장으로만 여겨져 왔다.
사실, 10여 년 간 잠잠했었던 자삽기가 4~5년 전에 자삽기 수요가 반짝 급증했던 적이 있었다. 인건비 절감, 생산품질 평준화 구축을 목적으로 SMT 임가공업체들이 잊혀 있었던 자삽기를 찾았기 때문이다. 그런데 자삽기 사용하면서 불편한 점들을 경험한 임가공 업체들이 이형부품실장기로 눈을 돌리면서 이 시장이 성장세를 보이기 시작했다. 자삽기 대비 높은 장착정도, 빠른 장착속도, 넓은 부품대응력, 제조업체의 안정적이고 높은 서비스대응력 등에서 큰 점수를 얻었다. 최근 몇 년 동안 이형부품실장기의 수요는 중국 및 동남아시아 지역이 가장 많이 차지하고 있는 것으로 예상된다. 이들 지역의 인건비상승 압박 해소, 생산품질 평준화 요구가 강하게 나오고 있음을 짐작할 수 있다.
이형부품실장기 업체에서도 대응력을 강화한 업버전 된 설비를 출시하여 임가공 업체들의 눈  높이에 맞추는 노력을 기울여 왔다. 그 결과, 자삽 / 수삽 / AXIAL / RADIAL, 대형 커넥터 및 콘덴서 류 등까지 대응 범위를 확대했다. 미래산업(주) 황장선 팀장은 이형부품삽입 시장을 블루오션 영역으로 보고 있다. 그는 “해당 시장은 향후 3~5년 사이 급성장할 것 같다. 특히, 올해가 개화되는 원년”라고 자신 있게 말했다. 이어서 그는 “지난해 글로벌 대형 전장 및 가전업체들의 검증이 어느 정도 마무리된 상태이며, 업종별 생산물종별로 확산속도가 다르겠지만 특정 업종의 경우, 올해부터 하청업체로 확대될 조짐이 보인다. 지난해와 비교해 이형부품삽입기 시장은 수십배 커질 것 같다. 특히, 기존에 없던 자삽/수삽 자동화 공정이 추가되어야 하기 때문에 시장 볼륨이 급성장할 것 같다”고 전망했다. 이어 그는 “기존 SMT 라인의 경우 다년간에 걸친 경험을 토대로 하여 표준화되었지만, 이형부품삽입기 공정의 경우에는 표준화된 공정 및 라인이 없다. 사람들이 손으로 작업했던 부분을 자동화하는 새로운 공정이 추가되는 것을 의미한다. 따라서 해당 시장의 전망이 매우 밝다”고 큰 기대감을 내보였다.

현실화된 SMART Factory 솔루션 강조

모든 칩마운터 업체들은 올해 현실화된 개량된 SMART Factory, Industry 4.0 구현을 강조하고 있다.
Industry 4.0 실현은 원재료, 설비, 시스템, 반제품 및 완제품, 작업자 등이 실시간으로 정보를 주고받아야 한다. 이를 위해 기존 산업 기술 위에 정보통신기술이나 사물인터넷이 적극적으로 활용되고 있다. 100% 완벽하게 스마트팩토리를 구현하는 설비 및 솔루션은 아쉽지만 현재 존재하지 않는다. 비단 SMT 업종에 국한되지 않고 전 산업계를 봐서도 최종적으로 실현하는 솔루션들을 마주하기 어렵다. 기술적인 한계, 대응 솔루션 부재, 생산현장의 인프라 등 여러 이유들이 있다.
현재 생산현장에서 실제 구현수준은 스마트팩토리의 하부단계라고 파악된다. 마운터 업체들의 이야기를 종합하면, 작업 오류 방지, 생산이력추적 등을 지원하여 MES(Manufacturing Execution System)를 구현하고, 더 나아가 전사적자원관리(ERP), 공급망관리(SCM) 시스템 등 다양한 상위 시스템과의 통합 및 연계시키고 있다. 여기에 추가적으로 고속기 업체들은 자동화된 모듈을 점차적으로 진화시키고 있다. 피더자동공급장치, 스마트피더, 오토피더 등의 부차적인 설비들의 자동화를 강화하고 있다.

올해 대부분 고속기 업체들은 스마트팩토리 솔루션을 더욱 현실화시켰다고 말하고 있다. 이들 업체들의 이야기를 종합해 보면, M2M/IoT 기반으로 한 ‘생산관리모니터링시스템’과 ‘원격관리서비스’ 기능 강화가 공통점이다. 생산현장과 제조 본사를 연계하여 원격으로 마운터를 유리/보수하여 ‘생산라인의 다운타임 최소화’를 구현하는 시스템을 더욱 개량 및 개선하여 주요 고객사에 적용하였고, 호평을 받고 있다고 자랑하고 있다. 마운터 업체들은 이 수준에서 확장된 마운터의 가동율에 따른 불량발생사례를 빅데이터화한 자료를 제공하여 생산라인의 마운터 상태를 제조업체에서 직접 관리하여 항상 최상의 상태를 유지하는 시스템 현실화에 매진하고 있다. 이 수준에서 멈추지 않고, 최종적으로 생산물종 변화에 따른 생산라인변동을 마운터 주도로 이뤄지는 ‘AI’ 개념이 적용된 생산라인을 꿈꾸고 있다. 생산물종 변경을 감지한 마운터가 적용 부품의 자재현황 파악 및 관리에서부터 생산공정까지 작업자의 의존도를 최소화하는 자체 변경시스템이다. ‘생산라인 전자동화, 무인화’라는 Industry 4.0의 바로 밑 단계를 구현하는 것으로, 이를 위해서는 M2M, IoT가 기반이 되어야 하기 때문에 전체 설비업체와 생산업체의 긴밀한 협력이 필요한 부문이라서 풀어야 할 사항들이 많다.