하이엔드 업종의 2.5D / 3D 수요는 여전히 높아  

 

 

 

 

올해 상반기 일부 반도체 패키징 업체, 특정 전장 업체들이 SMT설비투자 시장의 중심에 있었다. 생산캐파 목적의 라인 증설 혹은 최첨단 물량 수주를 위한 선행 투자 개념에서 진행되었다. 비교적 규모가 있는 건으로 설비제조업체들의 관심을 한 몸에 받았다. 

올해 X-Ray 시장은 소강상태를 보였다. 코로나-19 직격탄을 맞았다. 신종 바이러스에 의한 시장 경직은 다른 설비에서도 마찬가지이지만 X-Ray 검사기에 미치는 영향력은 더 컸다. 칩마운터, 스크린프린터, 리플로우 등 대표적인 양산설비들은 그래도 조금씩이나마 움직임을 보였다. 대규모 투자 건이 대폭 줄어들었지만, 교체 수요는 꾸준한 편이었다. X-Ray 검사기 시장은 다른 양상은 보였다. X-Ray 검사기는 전형적인 QC(Quality Control) 개념의 설비이다. 생산설비투자 후순위에 있다. 비용에 따라 상황에 따라 투자 계획이 철회되기 일수이다. A 업체 관계자는 “코로나-19 팬데믹 여파로 이전부터 이야기되어 온 투자 건이 지연된 경우가 잦아졌다. 원청업체의 생산스케줄이 바뀜에 따라 투자를 연기한 업체들이 몇 군데 있다. 임가공 업체들은 꼭 필요한 경우가 아니라면 X-Ray 검사기 투자를 뒤로 미뤘다”라고 말했다. 투자 지연으로 해당 업체에서는 국내 X-Ray 시장규모는 지난해 대비 대폭 줄어들 것이라고 말하고, 최소 20~30%의 하락을 예상했다. 

그래도 다행인 점은 상반기 꽉 막혀 있던 투자가 3사분기에 들어서면서 조금씩 되살아났다. 잠정 연기된 건이 다시 이야기되었으며, 예측하지 못한 전장 업종의 X-Ray 검사기 투자도 나왔다. X-Ray 검사기 업체에게 희망적인 이야기가 들리기는 하지만, 하반기 X-Ray 시장에 대해서는 업체마다 예상이 달랐다. A 업체 관계자는 “올해 SMT 관련 대기업의 라인증설 계획은 없는 것으로 알고 있다. 현재의 X-Ray 투자 성향은, 원청업체의 생산품질 강화에 맞춘 경우가 짙다. 더 이상의 연기가 힘들어진 일부 고객사가 하반기부터 집행하려는 움직임을 보이고 있다. 상반기 내내 이와 관련한 설비 테스트를 실시해 왔다. X-Ray 시장활성화를 기대할 수 없지만 일정 수준에서 설비 수요가 나올 것 같다”는 긍정적인 예측을 내놨다. 이어 그는 “그동안 잠정 중단되었던 여러 업체의 투자가 내년부터 동시다발적으로 나올 가능성도 있다”면서, 활발한 내년 시장을 조심스럽게 예측했다. 

반면 B 업체 관계자는 비관적인 전망을 하였다. “장기적인 비즈니스 측면에서 X-Ray 검사기 업종은 지속적인 성장세가 예상되는 고성장 군 중 하나이다”고 전제한 뒤, “사회적 거리두기 운동에 의한 상반기의 영업활동 잠정 중단의 영향이 하반기에 그대로 나올 것이다. 최근 일부 업체에서 X-Ray 투자집행을 조심스럽게 검토하고 있는데, 순조롭게 계약이 성사된다고 하더라도 빨라야 내년 상반기이다. 올해 하반기 시장은 기대하기는 어려울 것 같다”고 분석했다. 

 

 

코로나-19가 SMT 생산설비 투자성향에 새로운 패러다임을 제시할 것이라고 보고 있다. 신종 바이러스에 감염된 작업자로 인해 생산라인 일시정지를 경험한 업체들이 추후의 동일한 사태를 대비한 대응책을 찾고 있다. 비대면, 자동화, 무인화와 관련한 솔루션 요구 급증이 예측된다. X-Ray 검사기에서도 동일한 바람이 불 것으로 업계에서는 예상하고 있다. B 업체 관계자는 “개인적으로 코로나-19가 해소된 이후 자동화요구가 더 강해질 것이라고 본다. AXI 설비의 요구가 급증할 것이고, 기존 작업자에 의한 검사공정의 자동화전환도 가속화될 수도 있다”고 예상했다. 이어 그는 “특히, 수작업 검사공정의 자동화에 대한 투자마인드가 변화를 예측할 수 있다. 기존에는 저비용자동화(LCA, Low Cost Automation)를 통한 경쟁력 확대에 초점이 맞춰졌다면, 이제는 다소의 비용을 지불하더라도 무인화 자동화를 구축해야 한다는 의식이 높아질 것이다. 코로나-19 팬데믹이라는 미증유의 사태가 무인자동화를 앞당기는 계기가 될 것 같다”고 이야기했다. 

 

 

인라인 2D AXI(Automated X-Ray Inspection) 시장은 올해 잠잠한 편이다. 그 이유에 대해 X-Ray 업체들은 한정적인 2D AXI의 수요를 들었다. 전자기기의 다기능화에 맞춘 부품의 패키지화가 이어지고 있을 뿐만 아니라 패키지 부품의 밀집도는 해마다 높아지고 있다. 2D 방식만으로 검사할 수 있는 보드들이 많이 사라졌다. B 업체 관계자는 “2D AXI 설비가 필요한 생산품이 많이 줄었다. 2D 설비가 가용한 단순 보드를 이용하는 물종은 대부분 저가형 제품이다. 이들 업체에서 인라인 설비를 선택하기란 쉽지 않을 것이다”고 말했다. C 업체 관계자는 “2D AXI 시장은 생산품에 따라 희비가 엇갈린다. 2D 방식으로도 불량을 검출할 수 있으면서 대량 생산이 필요한 업종에서는 성장세를 보이겠지만, 그 외의 업종에서는 기대에 못 미치는 결과가 예견된다. 적층 패키지 부품이 실장되는 업종이나 고신뢰성의 생산품질이 필요한 곳에서는 2D AXI가 검출할 수 없는 영역이 더 많아졌다. 사실상 무용지물이다. 따라서 2D AXI 수요는 한정된 업종에서만 나올 것이라고 본다. 대표적으로 배터리의 업종을 꼽을 수 있다”면서, “여기에 또 하나의 전용 시장은, 단순 검사용의 자동화 요구이다. 인건비 절감과 검사품질 고도화를 위한 인라인 2D AXI 시장이 점진적으로 커질 것으로 본다”고 예상했다. D 업체 관계자도 2D AXI 시장의 한계를 이야기했다. 그는 “2D AXI는 분명 수요는 있을 것이라고 본다. 하지만 이미 시장완성에 도달했다고 본다. X-Ray 검사의 목적은 보이지 않는 부분의 정확한 불량검출이다. 2D 방식으로는 명백한 한계가 있다. 그래서 2D 수요는 신뢰성 요구가 높지 않는 물종, 고객사에서 검사기를 지정한 경우에만 수요가 나올 것이라고 생각한다”고 말했다. 

2D AXI 설비시장이 주춤할 수도 있지만, 2D AXI 검사 성능 개선요구는 더욱 커지고 있다. E 업체 관계자는 “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”면서, “2D AXI 시장이 대폭 성장하지 않겠지만, 현재의 검사수준을 넘어선 성능 니즈는 여전히 강하다. 주요 비즈니스 관점으로 삼을 만한 가치가 충분하다”고 사업 전략을 제안했다. 

 

3D AXI 인라인에 관심, 여전히 높아 

 

3D CT AXI 인라인 설비에 관한 관심은 여전히 높다. 자율주행자동차 시대에 접어들면서 보드의 품질신뢰성이 매우 중요해졌다. 전장 업종에서는 보드 내의 모든 부품을 전수검사하고 있다. 결함이 유출될 경우 사람 생명과 직결하기 때문에 상당히 엄격하게 검사하고 있다. 이들 업종에서는 현재 인라인 3D AXI 테스트를 적극적으로 하고 있다. 아쉽게도 현장의 눈높이를 맞추는 설비가 없다. C 업체 관계자는 “현재의 3D CT의 기술적인 한계로 인해 시장의 니즈를 충족시키지 못하고 있다. 지난 몇 년 동안 검사시간을 상당히 단축해 왔지만, 현장에서는 늘 2%가 부족했다”면서, “현장에서의 양산형 니즈를 잘 알고 있다. 그러나 X-Ray 제조업체 입장에서 이는 매우 도전적인 일이다. 빠른 시간에 3D 검사가 가능한 고해상도의 X-선 영상을 획득하고, 이 데이터를 이용하여 신속하게 3D 리컨하여 정확하게 검출하는 설비 제작이 매우 어렵다”고 말했다. 이어 그는 “양산형 니즈를 맞추기 위해서는 검사기 제조업체와 현장이 조금씩 양보하는 것도 하나의 방법이다. 현재 배치(batch) 구조로 검사공정을 가동하고 있는 유형으로 3D CT AXI를 활용한다면, 실현 가능성이 크다”고 개인적인 의견을 피력했다. 

파워디바이스 모듈의 인라인 3D CT AXI 시장은 여전히 형성되어 있다. A 업체 관계자는 “최근 일본계 파워디바이스 업체들은 자율주행용 파워모듈에 한하여 인라인 3D AXI를 적극 검토하고 있다”면서, “국내 전장업체에서도 파워모듈 생산에 돌입했다. 현재 사업 초기이지만 향후 수요가 늘어날 것 같다”고 전망했다. B 업체 관계자는 “인라인 3D AXI에서는 생산공정의 택타임을 맞추는 작업에 집중하고 있다. 그런데 실질적으로 일본에서는 사람 목숨과 직결된 부품 및 보드의 경우에는 전수검사를 실시하고 있다. 일본 자동차 주요부품에서는 이렇게 바뀌었다. 구체적인 시행시기는 아직 구체화되지 않았지만, 일본의 자동차전장용 주요부품들을 생산하는 업체들은 3D AXI 적용을 적극적으로 검토하고 적용하고 있다”고 전했다. 

3D AXI 관련 업체들은 파워디바이스 모듈 시장을 보고 연구개발에 집중하고 있다. In-Line화에 집중하고 있는데, 검사택타임을 맞추는 데 고민하고 있다. 하지만 지난해보다 빨라진 신규 버전을 연이어 선보면서 시장 개화에 만만의 준비를 다하고 있는 모습이다. 

 

X-Ray 업체들은 배터리 업종에도 관심을 기울이고 있다. 배터리 셀 제조업체들은 안정성 강화를 위해 배터리 패키징 이후 내부 검사에 대해 필요성이 제기되었고, 국내 대표 셀 제조업체들은 2016년부터 본격적으로 차량용 2차전지에 적용하기 시작했다. 리튬-이온 원형 이차전지, 폴리머 이차전지, 각형 이차전지 등과 같은 2차전지는 전해질 내에 양극과 음극 전극이 소정배열로 배치된다. 이차전지는 제조시 전극간극, 배선연결 상태 등에 대한 불량여부를 검사하는 과정을 거치게 된다. 이러한 이차전지의 불량여부를 검사하기 위한 장치로는 X-Ray 검사장치가 널리 사용되고 있다. 셀 제조공정에는 특정 업체가 시장을 주도하고 있다. 

대부분의 X-Ray 검사기 업체들은 생산라인에 적용되는 완성된 배터리의 내부검사 시장에 주목하고 있다. 특히, 전기차용 2차전지 검사를 위한 3D AXI 적용 가능성을 점치고 있다. 에너지 효율을 높이는 고효율의 전기차 배터리 개발 노력이 커지고 있다. 이를 위해 내부 전극 간의 간격을 줄이는 방법이 하나의 솔루션으로 대두되고 있다. 전극의 협피치화에 따른 3D AXI 적용 가능성을 크게 보고 있다. 

 

 

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. 

반도체 패키징 업종에서 기존과 다른 X-Ray 니즈가 나오고 있어서 검사기 업체들이 관심을 기울이고 있다. 이들 업체들은 SiP 생산성 증대를 위해 생산라인 인라인화 프로젝트를 추진하고 있는 것으로 알려져 있다. X-Ray 검사기에서도 양산성 극대화를 위한 구조로 변경될 가능성이 커졌다. D 업체 관계자는 “일반 생산설비의 인라인화는 구체화되고 있지만, X-Ray 검사에 있어서는 인라인화보다는 이전의 샘플링 검사 방식을 양산성 높이는 구조로 변하고 있다”면서, “별도의 X-Ray 검사라인을 구축하여 배치(batch) 구조의 검사프로세스를 구축할 가능성이 크다”고 예측했다. 이어 그는 “점점 피치들이 작아지고 있어서 육안 검사가 한계가 있고, 검사 시간이 길어지면 방사능에 의한 패턴, 칩 데미지 현상이 발생할 소지가 높으므로, 최소의 피폭량으로 검사하는 설비와 방식을 선호하고 있다”고 덧붙였다.