우려와 달리 지난해 국내 칩마운터 관련 업체들은 나쁘지 않은 한 해를 보냈다. 코로나19 팬데믹을 고려하면 판매실적이 낮은 편은 아니었다. 강력한 사회적 거리두기가 시행되었던 중반기를 제외하고는 연초와 하반기에 설비 납품 건을 다수 작성하였다. 전통적인 생산품종의 투자는 줄어든 반면, 비대면 교육 및 비즈니스 관련 가전기기용 업체들의 투자가 두드러졌다. 

마운터 업계에서는 2021년 전자산업계의 회복세를 예상했다. A 업체 관계자는 “백신의 본격적인 공급에 따라 점진적으로 코로나에 의한 팬데믹에서 벗어나면서 2021년 글로벌 경제는 각국이 경기 부양을 위한 강력한 정책시행이 예상되며, 기저효과까지 더해져 상당한 회복세를 보일 것”이라고 전망했다. 이어 그는 “이러한 경기 전환에 따라 전방산업의 동향 역시 스마트폰, 저장장치, 서버, 자동차, 웨어러블 제품 등이 시장을 주도할 것이라고 예상된다. 이러한 성장 품목들은 필연적으로 SMT 수요를 견인하게 되는데, 소형 제품의 대량생산에 필요한 ‘슬림형 고속기’와 중형 제품의 다품종생산에 필요한 ‘와이드형 고속기’가 시장을 주도할 것으로 보인다. 지역별로는 중화권이 전체시장의 50% 이상으로 성장세를 이끌 것”이라고 예측했다. B 업체 관계자는 “많은 전자제품 제조업체들은 코로나19 팬데믹의 여파로 인해 지속적인 어려움을 겪을 것이다. 반면에 디지털 전환, 5G 또는 e-모빌리티와 같은 주요 트렌드를 통해 막대한 이익을 얻는 고객사도 있을 것이다. 백신의 가용성과 고무적인 경제 지표는 전자산업에 더 많은 희망을 줄 것으로 보이며, 향후 전반적인 산업이 경기 회복기에 접어들 수 있다고 낙관한다”고 말했다. 

한편, 고속기 선호 성향은 올해도 더욱 강해질 것으로 보인다. 한화정밀기계(주)에서는 전체 SMT 칩마운터 시장에서 고속기는 60% 이상의 점유율을 보이고 있는데, 그 비중은 더욱 커질 것으로 예상하고 있다. C 업체 관계자는 “최근 고객사의 마운터 선호도가 확연하게 바뀌고 있음을 느끼고 있다. 국내 시장에서 중속기 수요가 해마다 줄어들고 있다. 최소 준고속기급의 장착속도에 칩 슈터, 이형부품 장착 그리고 자재 트레이도 부착할 수 있는 유연성 높은 설비를 선호하고 있다”고 말했다. 

칩마운터의 고속성과 함께 유연성 및 다양성도 중요한 경쟁력이 되었다. 이들 성능이 관심을 끄는 이유에 대해 마운터 업계에서는 전자기기의 기술진화와 최종 소비자의 트렌드 급변을 이유로 꼽았다. 

최근 가전제품, 개인용 컴퓨터 및 휴대전화를 포함한 다양한 제품군이 더욱 소형화되고 부품 밀집도가 높아지고 있다. 이를 통해 전자기기의 기능성을 다양화시키는 노력이 늘어나고 있다. 또한 라이프 사이클은 점점 더 짧아지고 있다. 결과적으로 이들 제품에 전자부품을 장착하는 프로세스는 속도가 더 빨라야 한다. 더불어, 동일한 유형의 생산라인에서 대량생산을 수행해야 할 뿐만 아니라 부품 타입 및 수량의 다양한 편차를 효율적으로 수용할 수 있는 유연성을 필요해지고 있다. 

 

 

게다가, 극소형 부품의 사용이 많아짐에 따라 다양한 부품과의 생산성 및 호환성을 달성하기 위해 제조업체는 일반적으로 탑재된 부품 및 생산량의 특성에 맞게 서로 다른 장착 헤드를 선택하고 교체하여 대응하고 있다. 그러나 헤드 교체는 교체 작업 중의 생산 중단이 필수적이며, 예비 교체 헤드를 구입 및 보관해야 하는 점 때문에 투자 손실이 발생하는 등 여러 가지 주요 문제가 대두되었다. 또한 PCB에 장착해야 하는 큰 부품이 하나라도 존재할 경우, 다목적 헤드로 교체해야 한다. 이로 인해 처리량 감소 및 병목 현상으로 인한 효율성 저하와 같은 치명적인 단점이 지적되었다. 최근 마운터 업체들은 싱글-헤드로 초소형 칩에서 대형 부품에 이르기까지 다양한 부품을 처리할 수 있는 솔루션을 제안하고 있다. B 업체 관계자는 “시장이 점점 더 빠르게 이동함에 따라 전자제품 제조업체의 고객들은 변화하는 요구 사항에 대한 즉각적인 대응을 기대하고 있다. 이는 NPI(New Product Introduction) 프로세스 및 생산오더는 더욱 짧은 시간 내에 완료가 되어야 하고, 소량의 다품종생산이 요구됨을 뜻한다. 일례로, 5G, 센서 시스템, e-모빌리티와 같은 새로운 애플리케이션과 SiP 및 고급 패키징과 같은 기술은 기계의 상당한 정밀도와 유연성을 요구한다”며 특정 사례를 들어 설명했다. 

 

화제의 중심에 있는 반도체 후공정    

 

지난해 패키징 후공정 업체에서는 SiP 양산라인증설에 힘을 기울였고, 올해에도 그 흐름이 이어졌다. D 업체 관계자는 “코로나19 팬데믹에 의한 비대면 교육 및 비즈니스 확산으로 가전, 통신, IT 등 전반에 걸쳐 반도체 수요가 큰 폭으로 증가하였다. 반도체 후공정 업체들이 지난해 SiP 양산라인 증설에 힘을 기울였지만, 아직까지도 공급이 수요를 맞추지 못하고 있다”면서, “반도체 후공정 업체들은 장기적인 투자 계획을 잡고 있다. 시스템반도체 강자인 대만 TSMC는 ‘반도체 수퍼사이클 도래’를 전망하고, 대응력을 높이기 위해 천문학적인 금액의 시설투자 계획을 밝혔다. TSMC의 공격적인 설비투자 여파가 국내의 반도체 후공정 업체에게 영향을 끼칠 것으로 예상하고 있다. 이와 더불어 국내 반도체 업체들도 시스템반도체 사업 강화를 천명하였다. 당분간 라인증설 붐이 지속될 것으로 예상한다”고 긍정적인 전망을 내놓았다. C 업체 관계자는 “향후 몇 년간 마운터 투자가 이어질 것이라고 생각한다.

 

마운터 업체에서는 반도체 후공정 프로세스를 겨냥한 다이 본더 개념의 웨이퍼 레벨 실장기를 선보이고 틈새시장 개척에 적극적인 모습을 보이고 있다. 낮은 UPH라는 단점을 극복한 UPH 생산성을 높인 설비를 내놓고 있다. 

높은 속도의 웨이퍼 레벨의 칩 실장은 반도체 소자의 테이프 앤 릴(Tape-and-reel) 패키징 공정을 건너뛸 수 있어서 패키징 업체에 생산단가 절감 효과를 제공한다. 이러한 장점으로 향후 큰 인기를 끌 것으로 기대하고 있다. 

최근 반도체 후공정 업체들은 초소형 칩 실장의 생산성 증대를 위해 기존 SMT 공정의 자재수급 방법을 이용하고 있다. 칩마운터에서 픽앤플레이스가 용이하도록 반도체 소자를 테이프앤릴(Tape-and-reel) 패키징 공정을 거쳐 릴 형태로 자재를 받고 있다. 여기서 문제는 릴 제작 비용 상승에 따른 생산원가상승이다. 대중적인 IC, 칩의 경우에는 부담이 적지만, 보편화가 덜 된 초소형 사이즈의 부품의 경우에는 특주형 아이템이 포함되어 릴 제작비용이 최소 2~3배 이상인 것으로 알려져 있다. 이는 릴테이프 자재를 이용하는 업체에게 그대로 경제적인 부담을 씌운다. 

웨이퍼 레벨 실장기는 반도체 전공정에서의 웨이퍼 상의 소자를 바로 픽앤플레이스 하는 설비이기에 테이프앤릴 패키징 공정을 건너뛸 수 있다. 원가절감에 큰 도움을 준다. 그런데 그동안에는 낮은 UPH 때문에 대량 생산라인에서는 활용이 어렵다는 평가를 받았다. 웨이퍼 기반의 픽앤플레이스인 만큼 고도의 정밀도와 정도가 요구되기에 실장 속도를 높이는 데 한계가 있었다. 소자 픽업시 웨이퍼에 가해지는 텐션 및 응력을 최소화하고, 미크론 단위의 간격으로 위치하고 있는 인접 소자에 피해를 주지 않으면서 빠른 속도 픽업 작업을 수행할 수 있는 고도의 기술력이 요구된다. 기술적인 어려움도 있지만 한정된 시장이라는 점도 웨이퍼 레벨 실장기의 진화를 더디게 하는 이유 중 하나였다. 웨이퍼 레벨 실장기 시장이 본격화되지 않는 시점에서 연구개발 리소스를 투입하기에는 부담이 컸다. 수익성이 낮기 때문이다. 해당 영역이외의 다른 애플리케이션에 집중하는 게 훨씬 유리하고 수익성이 좋았다. 그런데 최근 분위기가 바뀌었다. 높은 성장잠재력이 감지되고 있다. SiP 등과 같은 패키지 부품의 수요가 늘어나면서 초소형 칩의 적층 요구가 늘어났다. 고속 실장이라는 생산성 측면에서 신뢰성만 확보한다면 대규모의 시장 볼륨이 예상되는 확실한 애플리케이션이다. 

 

 

자동차 전장 업종의 칩마운터 수요는 꾸준하게 나올 것으로 예상된다. 전장 업종에 정통한 마운터 업체 관계자에 따르면, 전장 업종의 성장동력이 여러 가지가 존재하고 이슈에 맞춰 고객사가 설비를 선택하고 있다. A 관계자는 “전장 업종에서 파워모듈(IGBT)계 장착과 관련한 문의가 늘어나고 있다. 이전에는 일반 마운터로 찍어도 될 만큼 생산량이 많지 않았다. 그런데 최근 자동차의 고기능화와 전기자동차의 확대로 파워모듈계가 적용되는 곳이 늘어났다. 자동차용 파워모듈은 주로 EPS와 HV/EV용 인버터, 자동차용 에어컨 등에 사용되고 있는데, 생산단가 절감과 친환경 자동차의 확산으로 파워모듈의 채용 급증이 예상되고 있다. 파워모듈 시장확대 전망은 대기업의 움직임에서 엿볼 수 있다. 일부 국내 대기업들은 파워모듈 사업군을 강화하는 움직임을 보이고 있다”면서, “파워모듈계의 적용 부품 수가 많아지고, 적용처가 넓어지는 만큼 대응할 수 있는 마운터의 수요가 지속될 것으로 본다”고 전망했다. 이어서 그는 “자동차용 조명 관련 협력사들의 LED 조명의 확장에 따른 수요도 무시하지 못하는 수준이다. 이전과 달리 하나의 업체에서 LED 전/후방 조명을 생산할 수 있기에 생산성이 높은 마운터 요구가 있다. 이와 더불어, 이전의 IC류가 SMD화되어서 마운터의 수요가 늘어나고 있다. 전장 업종에서도 부품의 트렌드 변화에 따른 생산설비 대응력 강화에 초점을 두고 있다. 최종 자동차 시장의 경기변동과 별개로 자동차의 전장화 추세로 인해 생산성, 효율성이 우수한 마운터 수요가 꾸준히 증가세를 보일 것”이라고 예상했다.

 

 

 전세계 석학들은 코로나 바이러스 이후의 대응전략 수립 필요성을 강조하고 있다. 칩마운터 업체들은 포스트 코로나 시대에 중요한 핵심으로 ‘생산라인의 무인화·자동화 구축’ 솔루션을 주저 없이 꼽았다. A 업체 관계자는 “예기치 못한 코로나 사태로 인해 많은 분야에서 사람이 직접 역할을 해야만 하는 부문에 대한 제약이 발생하고 있다. 픽앤플레이스 부문에서도 작업자의 역할을 최소화하는 니즈가 급격하게 증가하고 있다. 이러한 니즈에 부합하는 솔루션은 크게 2가지 기술적 흐름이 있다”고 전제한 후, “먼저 누구나 공감하는 자동화 기능이다. 장비를 셋업하고 운영하고, 유지보전하는 일련의 작업 내용 중에 자동화가 가능한 툴과 솔루션을 제공하는 것이다. 예를 들어 장비의 정도를 교정하는 장착 정도 Calibration을 프로그램화하여 자동으로 수행하게끔 하는 시스템이다. 아울러 좀 더 고도화된 솔루션으로, 장비의 상태를 실시간으로 모니터링하고 획득된 데이터를 기반으로, 장비 내 및 장비 간 피드백을 주고 받으면서 스스로 최적의 상태를 유지해 나가도록 하는 스마트 솔루션이 강력한 무기가 될 것”이라고 설명했다. ASMPT SMT Solution 한국지사의 김대성 지사장은 “코로나19 팬데믹으로부터 가치 있는 교훈을 배우는 것이 중요하다. 그중 하나는 전자 제조업체들이 위기 상황에서도 완전한 기능을 유지하기 위해 무엇보다 복원력과 연결성에 투자해야 한다는 점이다. 펜데믹이 마지막 위기는 아닐 것이다. 그렇기 때문에 기업의 탄력성은 효율성 및 품질과 더불어 중요한 경쟁 요소가 되고 있다. 기업들은 외부 충격으로부터 강해져야 한다. 잠재적인 위기 시나리오에 대한 대응책을 마련하기 위해 IT 시스템, 지식 그리고 인력의 가용성은 물론 공급망 리스크도 평가해야 한다”면서, “자동화 및 디지털화는 이러한 대응을 위한 중요한 도구이다. 통합된 Smart Factory는 경쟁력뿐만 아니라 탄력성도 매우 높다”고 강조했다.