피엠티 분기보고서 (2023.03)
7. 기타 참고사항

[주요 용어 정리]

용 어	설 명

메모리 반도체	정보를 저장하는 용도로 사용되는 반도체로 정보를 기록하고 기록해 둔 정보를 읽거나 수정할 수 있는 램(RAM)과 기록된 정보를 읽을 수만 있고 수정할 수 없는 롬(ROM)으로 구분됨.

미세화	반도체의 회로 선폭을 줄이는 작업. 선폭이 줄어들면 웨이퍼 단위당 생산량이 확대되어 생산성 증대를 위해서 미세화 공정 개발 진행

비메모리 반도체	정보를 저장하는 용도로 사용되는 메모리반도체와는 달리 정보처리를 목적으로 제작된 반도체로 주로 CPU, 주문형반도체(ASIC) 등을 지칭함.

세라믹	실리콘(Si), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등과 같은 금속원소가 산소, 탄소, 질소 등과 결합하여 만든 소재에 열을 가하여 강도가 생기도록 한 제품으로 내열성, 고강도, 내식성 등이 우수함

식각
(Etching)	웨이퍼에서 액체 또는 기체의 부식액을 이용해 불필요한 부분을 제거한 후 반도체 회로 패턴을 만드는 것

웨이퍼
(Wafer)	반도체 집적회로를 만드는데 사용하는 주요 재료로, 주로 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs)등을 성장시켜 얻은 단결정 기둥을 적당한 지름으로 얇게 썬 얇은 원판모양의 판

패키징
(Packaging)	반도체 칩을 탑재될 전자기기에 적합한 형태로 만드는 공정으로 칩을 외부의 환경으로부터 보호하고, 단자 간 연결을 위해 전기적으로 포장하는 공정

포토리소그래피
(Photolithography)	반도체웨이퍼 위에 감광 성질이 있는 포토레지스트를 얇게 바른 후, 원하는 마스크 패턴을 올려 놓고 빛을 가해 사진을 찍는 것과 같은 방법으로 집적회로, 부품, 박막회로, 프린트 배선 패턴 등을 넣는 기법

폴리이미드
(Polyimide)	탄소와 질소로 구성된 오각형 고리 모양 구조가 반복된 고분자로 금속보다 가벼우면서 쉽게 깨지지 않고 불에 잘 타지 않는 플라스틱으로서 절연재로 사용

프로브 카드
(Probe Card)	반도체의 동작을 검사하기 위하여 반도체 칩과 테스트 장비를 연결하는 장치. 프로브 카드에 장착되어 있는 프로브 핀이 웨이퍼를 접촉하면서 전기를 보내고, 그때 돌아오는 신호에 따라 불량 반도체 칩을 선별

프로브 핀
(Probe Pin)	프로브 카드의 핵심부품으로 반도체 웨이퍼 범프 또는 패드에 직접 접촉하여 전기적 신호를 이용하여 반도체 칩을 검사

CIS
(CMOS Image Sensor)	CMOS 구조를 가진 저소비전력형의 촬상소자로 피사체 정보를 읽어 전기적인 영상신호로 변화해주는 이미지 센서

DRAM
(Dynamic Random Access Memory)	반도체 기억소자로, 전기를 넣은 상태에서도 일정 주기마다 동작을 가하지 않으면 기억된 정보가 지워지는 램

MEMS
(Micro Electro Mechanical System)	미세전자기계시스템, 미세전자제어기술 등으로 불리는 것으로 반도체 공정기술을 기반으로 성립되는 마이크로(㎛)나 ㎜크기의 초소형 정밀기계 제작기술

NAND	일반적으로 NAND Flash Memory를 지칭함. 전원이 꺼지면 저장된 자료가 사라지는 DRAM과 달리 전원이 없는 상태에서도 메모리에 데이터가 계속 저장되는 플래시 메모리의 일종으로 NAND형은 셀이 직렬로 연결이 되어 있는 구조를 가지고 있어 제조단가가 싸고 대용량의 데이터를 저장할 수 있음.

PCB
(Printed Circuit Board)	별개의 전자부품들을 배치하고 지지시키는 바탕이 됨은 물론 부품들을 서로 전기적으로 연결해주는 역할을 하는 인쇄 회로 기판

SSD
(Solid State Drive)	메모리 반도체를 저장매체로 사용하는 차세대 대용량 저장장치임. 낸드 플래시 메모리에 정보를 저장하기 때문에 빠른 속도와 높은 안정성을 보유함

가. 산업의 특성 및 시장 여건 등(1) 사업 개황

당사가 영위하고 있는 주요 사업은 반도체 제조공정 중 반도체 소자의 전기적 기능의 검사를 위한 테스트 공정에 소요되는 프로브 카드(Probe Card)의 제조 및 판매입니다.

반도체 제조공정은 크게 웨이퍼를 제조하는 전공정과 제조된 웨이퍼를 가공하여 각각의 반도체 칩을 생산하는 후공정으로 구분됩니다. 전공정은 웨이퍼상에 설계된 회로에 따라 여러 종류의 막을 형성하고 불필요한 부분을 제거하는 과정을 반복하며 전자회로를 형성하는 공정입니다. 후공정은 개별 칩별로 전기적 신호를 연결하고 형상 가공의 역할을 하는 패키징 공정과 반도체 소자의 전기적 기능을 검사하는 테스트 공정으로 분류됩니다.

당사의 제품이 사용되는 테스트 공정은 패키징 이전 단계인 웨이퍼 상태에서 진행되는 웨이퍼 테스트(Wafer Test)와 패키징 공정 완료 후 완성된 개별 칩에 대한 검사를 수행하는 패키지(PKG Test) 테스트로 구분됩니다. 당사의 주요 제품인 프로브 카드는 웨이퍼 테스트(Wafer Test)에 소요되며, 반도체 칩 IC 개발 모델에 따라 각기 새로운 형태의 프로브 카드를 사용해야 되므로 주문형 장치이자 고부가가치의 소모성 부품입니다.

[반도체 제조공정]

프로브 카드는 웨이퍼 상태에서 웨이퍼 내에 제작된 칩의 전기적 동작 상태를 검사하기 위해 아주 가는 선 형태의 Probe Pin을 일정한 규격의 회로기판에 부착한 카드로, Probe Pin이 웨이퍼에 생성된 칩 내부의 패드(Pad)에 접촉되면서 메인 테스트 장비로부터 받은 신호를 전달하고 칩에서 출력되는 신호를 감지하여 다시 메인 테스트 장비에 전달하는 역할을 수행합니다. 테스트 장비는 전달된 신호를 받아 칩의 양, 불량을 확정하게 되므로 프로브 카드는 웨이퍼와 테스트 장비의 중간 매개체입니다.

프로브 카드는 메모리 및 비메모리 즉, 반도체 종류와 무관하게 웨이퍼 테스트 공정에서는 필수적으로 소요되는 부품이며, 각 반도체의 특성에 맞춰 제품 사양이나 요구 기술 수준은 상이한 편입니다. 또한 고객사별로 사용되는 테스트 장비와 고객사의 요구 사양에 맞춰 전량 주문 제작되는 방식이며, 반도체 제조사의 설비 투자 규모 뿐만 아니라 가동률, 제품 구성 등에 직접적인 영향을 받게 됩니다.

[웨이퍼 테스트 시스템]

프로브 카드는 동시에 다수의 칩을 최소한의 테스트 시간으로 정확하게 테스트를 수행할 수 있는지 여부가 핵심 기술로, 테스트 효율을 제고시키기 위해 절대적으로 필요한 부품 소재인 반면, 반도체 제조사의 생산기술에 동조화되어야 하므로 기술적 진입장벽이 높은 분야입니다. 또한 제품의 신뢰성 확보가 매우 중요한 경쟁력이므로 장기간의 개발 및 양산 경력과 고객사와의 신뢰관계가 요구됩니다.

최근 반도체 소자는 고집적화로 회로 선폭 및 칩 내부에 생성되는 입출력 패드 사이의 간격이 미세해 지면서 프로브 카드에도 높은 정밀도 및 미세화에 대한 대응이 요구되나 기존 수작업 형태의 제품은 대응이 불가합니다.

이에 프로브 카드 제조사들은 미세 공정화, 기판 대형화 등 반도체 제조사의 생산기술 발전에 대응하고 테스트 시간을 최소화 하여 생산성을 확대하기 위한 연구 개발을 지속하였고 수작업이 아닌 반도체 식각 방법을 이용하여 초소형 정밀 기계 기술로 각광받는 MEMS(Micro Electronic Mechanical System) 기술을 기반으로 한 MEMS 프로브 카드를 개발하여 상용화 하기 시작하였습니다. MEMS란 미세전자기계시스템으로 반도체 공정기술을 기반으로 한 초소형 정밀기계 제작기술로, 초소형 제품의 대량 생산이 가능하여 프로브 카드를 비롯하여 자이로 센서, 가속도 센서, 프린터 헤드, 미세 기계 분야 등에 광범위하게 적용되고 있습니다.

MEMS 기술을 활용한 프로브 카드는 테스트 시간과 비용을 줄일 수 있고, Probe Pin의 정확도 및 반복 테스트 등에서 탁월한 성능을 발휘하여 초기에는 DRAM 제품의 웨이퍼 테스트용으로 적용되었으나 NAND용 제품을 비롯하여 비메모리용 제품까지 반도체 산업 내에서 적용분야를 확대하고 있어 MEMS 기술을 기반으로 한 프로브 카드 제조사들의 경쟁력은 더욱 공고해지고 있는 상황입니다.

당사 역시 MEMS 기술을 기반으로 2004년 설립되어 MEMS 프로브 카드 개발을 시작하였으며, 2006년 12월 독자적으로 개발한 DRAM용 MEMS 프로브 카드가 삼성전자 양산 승인을 득하면서 본격적으로 매출을 시현하기 시작하였습니다. DRAM용 MEMS 프로브 카드는 기술적 진입장벽이 높아 글로벌 프로브 카드 제조사들이 지배하던 상황에서 당사는 독자적인 기술로 개발하여 양산에 성공하였으며, 프로브 카드 제조 전체 공정을 MEMS 공정을 통해 생산하고 있습니다. DRAM 중심에서 NAND 비중이 확대되는 전방산업의 변화에 맞춰 NAND용 프로브 카드 제품도 개발하여 양산하고 있고, 상기 제품들을 글로벌 종합 반도체 제조사인 삼성전자에 안정적으로 공급하며 협력사로 점유율을 확대해 가고 있습니다.

MEMS 기술을 기반으로 한 메모리용 프로브 카드 이외에 비메모리용 MEMS 프로브 카드를 비롯하여 최종 패키지 테스트에 사용되는 테스트 소켓 개발을 완료하여 양산 검증을 진행하는 등 제품 포트폴리오를 지속적으로 확대하고 있습니다. 또한 대만 및 중국 반도체 제조사로 신규 매출처 발굴을 진행하고 있어 전방산업의 성장과 더불어 향후에도 안정적인 성장세를 실현할 수 있을 것으로 예상됩니다.

(가) 제품 설명

프로브 카드는 반도체 전공정이 완료된 웨이퍼에 대해서 웨이퍼 상에 배열되어 있는 각각의 칩(Chip)들이 동작 불능 상태 및 제 기능을 발휘하고 있는지를 성능 검사하여 불량 칩들을 판별하기 위한 검사카드입니다.

[MEMS Probe Card]

프로브 카드는 웨이퍼와 테스트 장비 헤드 사이에 장착되며, 프로브 카드상에 8,000~100,000개의 Probe Pin이 웨이퍼상의 개별 칩 내의 패드(Pad)에 접촉되어 테스트 장비와 개별 칩간에 테스트 신호(Signal)를 서로 주고 받을 수 있도록 하는 중간 매개체 역할을 수행하게 됩니다. 여기서 Probe Pin의 생성이 반도체 식각 방법을 이용한 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 공정으로 형성될 경우 MEMS Probe Card라고 하며, 핀의 초소형화 및 협 피치에 대응할 수 있다는 관점에서 Advanced Probe Card라고도 합니다.

초소형 3차원 구조물 또는 이를 포함하는 시스템 구현을 통칭하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술은 소형화, 지능화가 요구되는 미래 환경에 대응하기 위한 핵심기술입니다.

MEMS 기술은 핵심 요소인 3차원 미소구조물, 센서 및 액추에이터 등을 소형화, 고정밀화하고 복합화하여 디지털 컨버전스를 가능케 하는 시스템화 기술이며, 디지털 정보감지, 대용량 정보저장, 초소형 디스플레이, 초소형 에너지 발생, 유무선 통신 등 다양한 분야에 핵심기술을 제공합니다.

또한 특정 분야의 한 가지 기술만으로는 가능하지 않고 설계에서 제조공정, 재료특성, 전기회로, 패키지 및 현장 적용 등 각 기술 분야 간의 유기적인 협조 및 오랜 경험과 노하우가 필요한 분야입니다.

MEMS의 대상 시장은 전자, 정보통신, 자동차 등 거의 모든 산업분야에 걸쳐 있으며, 이를 크게 응용분야에 따라 나타내면 가속도 센서, 자이로센서, 압력 센서, 온도 센서 등의 자동차 센서 분야, 미소 반사경, 미소레이저, 감광소자, 분리기, 광단속장치, 초정밀 조립기 등의 정보통신 분야, 잉크젯 프린터 헤드, 마이크로 디스플레이, 하드디스크 헤드 등의 컴퓨터 입출력장치 분야, 소형 박막전지, 각종 산업용 및 가정용 전자제품의 센서 및 엑추에이터 등의 전자ㆍ가전 및 설비 분야, 일회용 DNA 또는 단백질 분석기, 소형 내시경, 혈압센서 등 의료분야 등으로 분류할 수 있습니다.

(출처 : 한국과학기술정보연구원)

[웨이퍼, 칩, 패드의 구성]

당사의 MEMS 프로브 카드는 반도체 종류에 따라 메모리용과 비메모리용으로 구분되며, 당사는 현재 메모리용 제품을 주력으로 생산하고 있습니다. 메모리용 프로브 카드는 DRAM용 / NAND용으로 다시 구분됩니다.

DRAM용 / NAND용 제품은 각 반도체 종류의 특성에 따라 프로브 카드의 요구 사양이 상이합니다. DRAM용 제품의 경우 테스트 시간이 매우 짧고 생산성 향상을 위해 핀의 초소화 및 협 피치가 요구됩니다. 따라서 요구되는 핀의 수치가 증가하고 있으며 핀 수치의 증가는 프로브 카드의 선로의 증가를 유발하고 증가하는 선로를 처리할 수 있는 회로기판이 필요합니다. 당사는 2009년 MEMS 기술 기반의 DRAM용 12인치 프로브 카드 개발에 성공하여 양산을 진행하고 있으며 12인치의 제품을 12인치 세라믹 기판에 일괄하여 MEMS 공정으로 생산할 수 있는 생산라인을 확보하고 있습니다.

(2) 시장 현황 및 경쟁현황

(가) 산업의 특성1) 반도체 산업 특성

반도체 산업분야는 반도체 재료 및 반도체 전자회로소자의 제조·제작과 이들의 응용제품을 생산하는 산업이며 넓게는 반도체 소자 응용기기의 제작 및 이와 관련된 산업을 포함하고 있습니다. 그러므로 반도체 산업은 전자산업, 정보통신산업, 자동차산업, 항공우주산업, 바이오산업 등 다양한 첨단산업들을 포함하는 고부가가치 산업입니다.

최근 세계 반도체 시장은 디지털 TV, 스마트폰, 태블릿 PC, 자동차, 윈도우 PC 등 응용제품시장의 급성장에 따라 반도체 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다. 또한 글로벌 IT 경기 호조세, 개도국 중산층의 급증, 인터넷 게임시장의 성장 등도 반도체 시장 확대에 큰 기여를 하고 있습니다.

이런 반도체 산업의 특성을 요약하면 다음과 같습니다.

가) 초기에 막대한 투자비가 소요되는 장치산업

반도체 산업은 지속적인 기술혁신으로 제품의 라이프 사이클이 짧고 신제품 개발이 완료된 단계에서 양산체제를 구축, 시장을 선점하는 전략이 중요시되며 양산체제 구축에는 대규모 투자가 요구됩니다. 투자 이후에는 투자에 따른 규모의 경제가 발생하는 산업이며 생산에서의 경험, 지식 및 기술 등이 축적되어 효율적인 생산을 가능하게 하는 학습효과가 크게 나타나는 산업입니다.

나) 투자에서의 적기(Timing)가 중요한 산업

막대한 투자가 판매에서 성공으로 연결되기 위해서는 투자의 적기를 판단하는 것이 중요합니다.

다) 산업의 연관효과가 큰 산업전방으로는 반도체 생산에 필요한 재료와 장비산업을 후방으로는 반도체를 사용하는 전자기기 및 시스템 산업과 연관됨으로써 신시장 창출은 물론 전/후방산업의 경쟁력을 강화시킬 수 있습니다.

라) 부가가치가 높은 산업

반도체의 기능과 역할이 점차 증대되고 있으며 적용범위도 확대되고 있습니다. 이로 인하여 반도체의 크기는 축소되고 공정도 미세화 되면서 요소기술 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되는 등 제조 공정상의 부가가치가 다른 제품에 비해 상대적으로 높습니다.

마) 성장 속도가 빠른 산업

1980년대 이후 전자산업은 산업경제가 정보화, 소형화, 과학화되는 추세에 맞춰 지속적으로 성장이 확대되었고, 이러한 추세는 반도체산업 성장을 촉진시켰습니다.

2) 프로브 카드 산업 특성

프로브 카드는 전공정이 완료된 웨이퍼상에 배열되어 있는 칩들에 대한 불/양품 여부를 검사하는 반도체 테스트 공정에 소요되는 핵심적인 부품이며, 반도체의 기술 발전 속도에 대응해야 하는 기술집약적 산업입니다. 반도체의 고집적화 및 정밀화 등의 추세에 따라 테스트의 중요성이 증대되고 있어 반도체 제조사의 생산 효율성 제고를 위해 절대적으로 필요한 부품으로 웨이퍼의 대형화, 칩 사이즈의 소형화에 따라 고객의 요구사항이 커지고 있는 사업분야입니다. 특히, 웨이퍼의 크기가 커지고, 웨이퍼 단위 면적당 구현되는 칩의 수가 증가하면서 많은 수의 칩을 동시에 시간을 단축시키면서 테스트 할 수 있는지 여부가 프로브 카드의 경쟁력으로 부각되고 있습니다.프로브 카드는 반도체 웨이퍼 칩 검사 장비인 프로브 스테이션의 소모성 교체 부품으로써, 동 제품의 후방 산업은 프로브 카드 제조에 요구되는 부품·소재 산업으로, 전방 산업은 반도체 검사장비 산업으로 정의할 수 있습니다.

이런 프로브 카드 산업의 특성을 요약하면 다음과 같습니다.

가) 기술집약적 산업

제품 성능의 요구사항의 증대와 기술발전 가속화에 따라 검사장비 자체를 반도체 공정을 활용하여 제조하는 측면에서 기술적 진입장벽과 초기 시설 투자비가 높아지고 있고, 공정상 장기적인 기술 축적이 점차적으로 중요해지고 있습니다.

나) 벤처기업형 산업

최종 제품의 기술발전 및 제품 스펙의 다변화에 따른 주문제작에 의한 다품종 소량 생산, 주문제작 제품의 반복적 소량 생산에 의한 생산 라인 운영, 2~3년의 기술 수명, 짧은 이익 회수 기간 등의 특징을 가지고 있습니다.

다) 국제 산업

전 세계적으로 반도체 검사 장비 산업은 반도체 제조 라인의 국가적 분포에 따라, 국내 시장을 타겟으로 정하지 않고 세계를 하나의 시장으로 보고 있습니다.

라) IT·NT 융복합형 지식산업최종제품인 반도체의 특성상 공정장비와 더불어 검사장비 역시 반도체 공정을 활용하는 기술집약적 첨단산업의 특성을 가지고 있으며, 특히 무어의 법칙(Moore's Law)에 따르는 빠른 기술발전 속도에 따라 기존의 전자·기계·재료공학·화학공학 산업분야와 더불어 IT·NT 융복합형 지식산업의 특성을 가지고 있습니다.

마) 반도체 연계 산업

전공정이 완료된 후의 반도체 웨이퍼 칩 검사는 메모리 제조 공정에 필수적인 과정으로 최종 제품인 반도체 메모리의 수급과 기술발전 수준에 직접적인 영향을 받는 반도체 산업의 특징을 그대로 가집니다.

반도체 메모리가 활용되는 컴퓨터, 휴대폰, 디지털카메라, 이동식/고정식 저장장치 등 개인용, 가정용, 산업용 IT 기기의 수요가 정보화 흐름을 타고 지속적으로 증대되고 있으며 이러한 메모리 반도체의 수요 증가는 반도체 산업내의 반도체 웨이퍼 칩 검사의 수요를 동시에 견인하고 있습니다.

또한 IT 기기의 성능에 대한 높아지는 사회의 요구 수준을 충족시키기 위한 반도체 메모리분야의 기술적 진보는 최종 제품의 빠른 세대 교체를 촉진하고 최종적으로 동 제품이 활용될 반도체 웨이퍼 칩 검사의 수요를 증가시킴으로써 프로브 카드 산업을 성장시키고 있습니다.

(출처 : 한국과학기술정보연구원)

초기 프로브 카드는 10개 이하의 칩을 동시에 테스트 할 수 있는 정도의 용량을 가지고 있었으며 프로브 핀 수도 3000핀 이하로 PCB 기판 위에 프로브 핀을 접착제로 고정하여 제작하는 수작업 조립방식(Cantilever type)으로 제작되는 방식이 주를 이루었습니다.

수작업 조립방식은 숙련된 인력으로 구성되어 있어도 사람의 손으로 프로브 핀의 위치를 조정하여 제조하기 때문에 프로브 핀의 위치 정밀도가 떨어지고 균일한 품질 수준의 확보가 불가하며 불량이나 파손 발생시 개별 프로브 핀의 수리가 불가한 단점이 있습니다. 더욱이 수작업으로는 32DUT(Device Under Test: 웨이퍼에 형성된 칩 하나의 단위)이상의 프로브 카드 제작이 불가함에 따라 생산성이 떨어지고 칩의 소형화 및 기판 대형화에 따른 고객의 요구수준에 대응하지 못하는 한계에 봉착하였습니다.

이에 프로브 카드 제조사들은 미세 공정화, 기판 대형화 등 반도체 제조사의 생산기술 발전에 대응하고 테스트 시간을 최소화 하여 생산성을 확대하기 위한 연구 개발을 지속하였고 결국 수작업으로 Probe Pin을 형성시키는 것이 아닌 반도체 식각 방법을 이용하여 프로브 핀을 직접 생성시키거나(3D MEMS 방식), 만들어진 프로브 핀을 로봇을 이용하여 자동화 본딩(2D MEMS 방식)하는 MEMS 프로브 카드를 개발하여 상용화기 시작하였습니다. MEMS 기술을 활용한 프로브 카드는 테스트 시간과 비용을 줄일 수 있고, 프로브 핀의 정확도 및 반복 테스트 등에서 탁월한 성능을 발휘하여 Advanced Probe Card라고 명명하게 되었고, 메모리용 프로브 카드에 먼저 적용되어 현재는 12인치 웨이퍼와 동일한 사이즈로한번 Touch Down에 웨이퍼상의 모든 칩을 테스트하는 대용량 프로브 카드를 수요처에 공급하게 되었습니다.

기존의 수작업 조립방식과 MEMS 프로브 카드의 중간 단계인 Vertical 프로브 카드는 수작업 조립방식의 단점을 일부 보완한 형태로, 다품종 소량 생산의 비메모리 분야에 초점을 맞추어 진화시킨 타입입니다. 비메모리 반도체는 메모리 반도체와 달리 칩의 패드 형태가 여러 열로 구성되어 있으므로 수직 스프링 개념의 프로브 핀을 제작한 후 조립하는 형태로 제조됩니다.

[Probe Card 타입별 특징]

구분	특징

Cantilever	- PCB기판에 Probe Pin을 접착제로 고정하여 제작하는 방식
- 수작업에 의한 조립으로 기술적 난이도가 낮음

Advanced	Vertical	- Guide plate(Probe Pin을 고정시키기 위한 지지체)에 Probe Pin을 삽입하여 제작하는 방식
- 기존에는 수작업으로 제작되었으나 최근 자동화 설비 도입
- 다품종 소량생산인 비메모리 반도체 중심으로 제품 공급

MEMS	2D	- Probe Pin의 형성공정과 형성된 Probe Pin의 조립 과정으로 구성
- Probe Pin을 형성하는 공정이 MEMS 공정임.
- 조립(또는 본딩) 공정이 필수적이며 원가 부담이 높음.

3D	- 기판위에 일괄 생산 방식으로 수만개의 Probe Pin을 동시 형성하는 제작 방식
- 정밀도가 높고 내구성이 강하며 대면적에 대응 가능
- 일괄 생산공정으로 초기 설비투자금액이 높음

(자료 : 자체 조사)

(나) 시장규모1) 반도체 산업 현황 및 전망

2023년 세계 반도체 시장규모는 경기침체 영향으로 전년 대비 7.4% 감소한 5,964억달러를 기록할 것으로 예상되며, 미국의 긴축에 따른 스마트폰, 서버, PC 등 전방산업 수요감소 등이 변수로 작용할 전망입니다.

메모리는 스마트폰 등 IT기기 수요감소, 주요 업체들의 감산(Bit Growth 감소) 등의 영향으로 전년 대비 16.2% 감소가 예상됩니다.

(출처 : KDB산업은행 미래전략연구소)

2022년 반도체 수출은 전년 1,003억 달러 대비 1.7% 증가한 1,309억 달러로 역대 최대 반도체 수출실적을 기록할 것으로 전망하였습니다.

반도체 수출은 상반기 공급망 훼손 우려로 인한 재고축적, 파운드리 경쟁력 제고 등에 따른 시스템반도체 수출 호조 등으로 역대 세 번째로 1,200억 달러를 돌파했습니다.

또한 반도체 수출은 메모리반도체 비중이 압도적으로 높았으나 2022년에는 시스템반도체 수출 비중이 38%로 증가했습니다.

2023년 반도체 수출은 전년 대비 11.5% 감소한 1,159억 달러 내외로 전망됩니다.

2023년 반도체 수출은 예상보다 가파르게 악화되는 메모리반도체 수요와 가격, 반도체 기업과 수요기업의 높은 반도체 재고 등으로 인해 수출이 큰 폭으로 하락할 전망입니다.

반도체 산업의 주요 전방 산업 전망은 다음과 같습니다.

가) 스마트폰

2022년 스마트폰 출하량은 인플레이션, 러시아-우크라이나 전쟁, 중국의 방역정책에 따른 지역봉쇄 등으로 전년 대비 9~10% 감소할 것으로 추정하였습니다.

2023년 스마트폰 출하량은 전년 대비 2% 내외 성장이 예상되나 코로나19 이전 수준으로 회복은 어려울 전망입니다.

상반기까지는 미국의 기준금리 인상 여파 등으로 스마트폰 수요가 위축되나 하반기에는 물가상승률 둔화, 스마트폰 신모델 출시 효과 등으로 수요 회복이 기대됩니다.

또한 코로나19 이후 유동성 증가, 자산양극화 등으로 고가폰 수요가 증가했으나 2023년에는 경제성장 둔화 등으로 고가폰 비중 유지, 저가폰 시장이 확대될 전망입니다.

스마트폰의 반도체 탑재량은 5G폰 확대 등에도 불구하고 저가폰(299달러 이하) 중심의 성장, 클라우드 사용 등으로 성장률이 둔화될 전망입니다.

5G 스마트폰 비중은 2022년 52%에서 2023년 60%로 상승이 전망되며(옴디아, ’22.12), 스마트폰의 DRAM 평균 탑재용량은 6GB2), NAND 평균 탑재용량은 152GB이며 저가폰 중심의 출하량 증가로 메모리반도체 탑재량 증가율이 예상보다 낮아질 가능성이 있습니다.

나) 서버

2022년 초대형 데이터센터 운영 기업의 투자는 전년 대비 28% 증가했으나 2023년에는 경제 불확실성 증가 등으로 한 자리수로 성장률이 둔화될 전망입니다.

또한 서버용 반도체 수요는 인텔의 신규 CPU 출시, 서버의 DRAM 탑재량 증가 등으로 증가하나 성장률은 둔화될 전망입니다.

다) PC

2022년 PC 출하량은 지난 2년간 PC 수요 증가에 따른 기저효과 등으로 전년 대비 11.9% 감소한 4.67억대로 추정하였습니다.

근로자의 출근에 따라 기업용 PC 수요는 증가했으나 개인용 PC 수요와 교육용 태블릿 수요가 감소하면서 PC 출하량은 전년 대비 11.9% 감소되었습니다.

2023년 PC 출하량은 전년 대비 6.0% 감소한 약 4.30억대로 전망되며, PC 출하량 감소 뿐만 아니라 PC 제조사의 완제품 및 메모리반도체 재고 증가 등으로 PC용 메모리반도체 수요는 감소할 전망입니다.

전통적 PC 출하량은 윈도우 7/8/8.1 지원 종료(’23.1) 등으로 PC 수요가 일부 회복되면서 전년 대비 5.6% 감소한 2.81억대로 전년 대비 하락폭이 축소되고, 태블릿 출하량은 전년 대비 6.7% 감소하면서 하락세가 지속될 전망입니다.

2023년 PC의 DRAM 탑재용량은 기업용 PC 수요 증가 등으로 전년 대비 10% 증가한 12GB로 예상되나 주요 PC 제조사의 완제품 및 메모리반도체 재고 증가로 DRAM 구매 수요는 약화될 것으로 예상됩니다.

반면, 2024년에는 기업용 PC 교체 주기, 경제회복 등으로 PC 수요가 회복될 전망입니다.

( 출처 : 한국수출입은행 해외경제연구소) 2) 프로브 카드 시장 규모 및 전망

주요 반도체 재료인 웨이퍼의 검사기능을 수행하는 프로브 카드는 전방산업인 반도체산업 및 전자기기 및 시스템 산업 경기에 직접적인 영향을 받습니다. 특히, 웨이퍼 생산에 소모품으로 적용되어 반도체의 생산량에 따라 시장규모에 직접적인 영향을 받으며, 반도체 중에서도 큰 비중을 차지하고 있는 메모리 반도체산업의 경기변동에 직접적인 영향을 받습니다. 반도체의 최종 수요처인 전자제품의 성능 및 기능의 다양화 및 태블릿PC, 스마트폰 등 신규 어플리케이션 시장의 확대 등으로 전방산업의 약진이 예상되는 바 이에 따라 프로브 카드의 수요도 증가할 것으로 예상됩니다.

프로브 카드 시장은 제조방식별로 시장이 형성되어 있으며 수요처인 반도체 제조사의 생산품목에 따라 구분 하기도 합니다. VLSIresearch 전망에 따르면, 프로브 카드 종류별 시장 규모는 아래와 같습니다.

최근 반도체 미세화 및 다핀화 대응, MEMS 기술 등의 새로운 공정 적용 추세에 따라 과거 Blade형 및 Cantilever형 프로브 카드를 탈피하여 Advanced형 프로브 카드가 부각되고 있습니다. 특히, MEMS 기술을 활용함에 따라 기존의 기술에 비하여 테스트 시간과 비용을 줄일 수 있고, Probe Pin의 정확도 및 반복 테스트 등에서 탁월한 성능을 발휘하여 MEMS 프로브 카드가 기존의 프로브 카드 시장에서 점유율을 확대할 것으로 예상됩니다.

메모리 반도체의 웨이퍼 테스트 공정에 사용되는 프로브 카드의 80% 이상이 MEMS 프로브 카드가 사용되고 있습니다. 비메모리 반도체 테스트공정에서 사용되는 프로브 카드는 다양한 형태로 진행됩니다. 이는 제품의 다양성에 기인합니다.

국내 프로브 카드 시장규모는 삼성전자와 SK 하이닉스의 수요로 결정됩니다. 특히, 메모리용 제품의 경우에는 100% 수요처이며, 비메모리의 경우에는 팹리스나 테스트 업체에서 일부 소요가 있으나 금액이 미미합니다. 삼성전자와 SK하이닉스가 메모리 시장 지배력이 높은 상황이므로 이에 따라 프로브 카드의 소비도 지속적으로 증가할 것으로 예상됩니다.

시장조사업체인 Technavio가 발표한 자료(2021.01)에 따르면, 세계 프로브 카드 시장규모는 2019년 5억 520만 달러에서 연평균 6.59% 성장률로 증가하여 2024년 6억 951만 달러의 시장을 형성할 것으로 전망했으며, Technavio는 반도체 팹의 투자확대가 웨이퍼 테스트 및 프로브 카드 시장성장을 이끌 것이라고 분석하였습니다.

(출처 : 한국IR협의회)

2023년 시장 여건은 아래와 같습니다.

가) 시장 여건① DRAM / NAND 시장 전망

트렌드포스 리포트에 따르면 2023년 DRAM 시장 규모는 2022년 전망치인 903억 달러(약 129조 원)보다 16%나 줄어든 759억 달러에 그칠 것으로 보이며, 이는 2021년 이후 가장 작은 규모입니다.

NAND 역시 2023년 글로벌 NAND 시장 매출이 올해 전망치(720억 달러)보다 3.7% 오른 746억 달러에 그칠 것으로 예측했습니다. 2020년과 2021년 당시 시장 규모가 전년 대비 20% 이상 커진 것과 대조적입니다.

2023년 DRAM과 NAND 평균판매가격(ASP)도 2022년 대비 20% 이상 감소할 것으로 예상되며, 2020년부터 집계된 연간 DRAM ASP 가운데 가장 낮은 수치를 기록할 것으로 예상됩니다.

NAND 또한 예상 ASP는 0.075달러이며, 이는 올해보다 21.9%나 하락한 가격으로, 2020년 이후 최저가를 기록할 것으로 보입니다.

(출처 : 서울경제)

② DRAM

2022년 하반기에는 예상보다 DRAM 수급이 점점 더 악화되었고, 이는 경기 침체 우려 속 스마트폰, PC, 서버 고객들의 전방위적인 재고 조정 여파 때문인 것으로 보입니다.

DRAM 공급 업체의 가동률 조정 및 CapEx 하향 조정 결정이 수급 개선에 기여할 것으로 예상되며, DRAM 수급은 23년 1분기 이후 회복세에 진입할 것으로 전망됩니다.

또한 DRAM 공급 업체들의 2023년 생산 Bit Growth는 당초 예상치보다 저조할 전망이며, 2023년 수급 개선 후 산업 내 공급이 증가하는 시기는 장비 셋업 후 2024년 하반기로 예상됩니다.

2023년~2024년 상반기 DRAM 공급이 제한되어 있는 만큼, 러시아 전쟁 및 중국 락다운 이슈 해소 시 DRAM 가격은 예상보다 빠른 상승세를 보일 가능성이 높다고 판단됩니다.

(출처 : 키움증권 리서치센터)2022년 세계 DRAM 시장규모는 전년 대비 2.6% 감소한 905억달러를 기록할 것으로 전망하였습니다.

상반기 공급초과에도 불구하고, 견조한 서버 수요로 시장규모 증가하였으나, 하반기 수급은 긴축에 따른 전방산업 수요감소 현실화로 공급초과 상태 유지가 예상되었습니다.

2023년 세계 DRAM 시장규모는 서버, 스마트폰 등 전방산업 수요감소로 전년 대비 18.0% 감소한 742억달러를 기록할 전망입니다.

수급은 수요처 누적 재고 증가 등으로 수요량이 전반적으로 감소하다가 2023년 4분기에 이르러 공급부족(공급초과율 100% 미만)에 이를 것으로 전망됩니다.

(출처 : KDB산업은행 미래전략연구소)③ NAND

NAND 시장은 예상보다 가파른 만큼 변곡점 발생 시점도 빠를 것으로 전망됩니다.

NAND 수요는 스마트폰, 노트북 수요 감소세 영향이 반영되고, 공급은 Kioxia 감산 및 업계 가동률 조정에 따른 수급 개선이 예상됩니다.

NAND 가격은 급격한 하락으로 인해 legacy 공정 제품부터 Cash Cost에 근접하기 시작할 것으로 전망됩니다.

현재의 가격 하락세 감안 시, NAND 공급 업체들 대규모 적자 기록한 후 2023년 하반기부터 가격 반등 시도가 예상되고, DRAM 역시 동일 시점에 턴어라운드 시도할 것으로 판단됩니다.

(출처 : 키움증권 리서치센터)2022년 세계 NAND 시장규모는 전년 대비 4.4% 증가한 688억달러를 기록할 것으로 전망하였습니다.

데이터센터 관련 SSD 투자 수요로 전년 대비 시장규모가 4.4% 증가하였으나, 하반기 전방산업 축소로 수요가 전년 대비 감소하면서 공급초과로 전환되었습니다.

2023년 세계 NAND 시장규모는 전년 대비 13.7% 감소한 594억달러를 기록할 전망입니다.

수급은 스마트폰, SSD 수요가 전년 대비 크게 둔화되면서, 공급과잉 상태를 연중 유지할 것으로 전망됩니다.

(출처 : KDB산업은행 미래전략연구소)

(다) 경쟁 현황 프로브 카드는 각 반도체 제조사별로 고유의 생산기술에 맞춰 특화된 제품을 공급해 줄 것을 요구하고 있으며 이로 인해 요구하는 기술 수준이 반도체 제조사의 반도체 생산기술과 동조화 되는 경향을 보이고 있습니다. 따라서 기본적으로 높은 기술 수준이 요구되며 신규 모델 출시에 대응하기 위한 지속적인 연구개발과 더불어 제품의 신뢰성 확보가 매우 중요한 경쟁력이므로 기술 경쟁력 뿐만 아니라 제품 양산 능력까지 확보되어야 합니다.

1990년대 초반까지 프로브 카드는 모두 수작업 조립방식을 사용하였으나, 반도체 회로 선폭이 급격히 축소됨에 따라 1990년 중반부터 MEMS 프로브 카드를 사용하게 되었습니다. 1990년도 중반에 MEMS기술을 적용한 선발업체로는 미국의 FormFactor 가 성공적으로 시장에 진입하였으며, 현재 세계시장 점유율 1위을 차지하고 있습니다. 또한 기존 수작업 조립방식으로 생산하던 일본업체들이 성공적으로 MEMS 프로브 카드로 전환하였습니다.

기술적 진입장벽으로 인해 신규업체들의 진입이 쉽지 않은 상황으로 소수의 업체들이 시장을 과점하고 있어 매출액 기준으로 상위 10개사가 글로벌 프로브 카드 시장의 82%를 점유하고 있습니다. 상위 10개사들은 개별 회사별로 특화된 기술적 특장점을 기반으로 시장 지위를 확보하고 있는 것으로 판단됩니다.

[Top 10 프로브 카드 제조사 현황]

(단위 : 백만불)

회사명	국가	2018년	2019년	2020년

FormFactor	미국	434.3	491.4	581.7

Technoprobe	유럽	227.1	265.6	372.7

Micronics Japan	일본	216.5	249.7	266.3

JEM	일본	124.0	125.2	147.0

MPI Corporation	대만	90.7	95.6	113.5

코리아인스트루먼트	한국	47.4	41.8	63.9

Nidec SV TCL	싱가포르	48.8	56.7	59.6

TSE	한국	45.8	32.1	51.0

Will Technology	한국	37.6	44.4	49.0

피엠티(마이크로프랜드)	한국	36.8	31.7	43.3

상위 10사 소계	1,309.0 (79%)	1,425.1(81%)	1,748.0(82%)

(자료 : VLSIresearch, 2021년)

당사의 반도체 제조사로는 삼성전자, 반도체 종류별로는 메모리 반도체용 프로브 카드에 특화되어 제품을 공급하고 있어 당사의 실질적인 경쟁사는 삼성전자에 메모리 반도체용 프로브 카드 제품을 공급하는 업체들입니다. 따라서 FormFactor, Micronics Japan(MJC), Japan Electronic Materials(JEM)을 비롯하여 코리아인스트루먼트, 티에스이 등과 직접적인 경쟁관계를 형성하고 있습니다.

(라) 경쟁 우위 1) 기술적 측면에서의 비교우위

당사는 독자적인 MEMS 공정기술을 개발하여 12인치 세라믹 기판을 적용한 MEMS 공정 기술을 확보하고 있습니다. MEMS 프로브 카드를 개발하여 양산하는 제조사는 존재하나 대부분이 전체 공정을 MEMS로 구현하지 못하고 프로브 핀 구현만 MEMS 공정을 진행하고 있습니다.

반면에 당사는 최초 제품 개발시부터 기판 자체에서 MEMS 공정을 직접 구현하는 방식을 채택하였고 이로 인해 핀 수 증가에 대한 유연한 대응이 가능하며, 무본딩 공정기술, 적층식 기술 적용 등으로 타사 대비 높은 기술 수준을 보유하고 있습니다. 따라서 DRAM용 제품에 대한 양산 승인을 먼저 획득하여 양산을 시작하였으며 제품 라인업을 NAND용 제품으로까지 확대하는 형태로 성장해 왔습니다.

현재 MEMS 공정은 Micro를 지나 Nano 공정으로 진화되고 있습니다. 당사가 보유하고 있고, 현재 개발하고 있는 기술은 극 초소형화 기술이므로 현재 수십 Micro 단위에 있는 피치에 충분히 대응할 수 있으며, 향후 더욱 더 축소된다고 해도 충분히 대응할 수 있는 기술을 보유하고 있다고 판단됩니다.

2) 독자 개발한 MEMS PROCESS을 통한 원가경쟁력 확보

현재 Nano 사이즈 반도체공정이 구현됨에 따라 웨이퍼에 생성되는 칩수가 증가하고 있습니다. 따라서 Probe Card 역시 기판에 구현해야 할 핀 수가 큰 폭(2만핀→5만핀→10만핀)으로 증가하는 추세입니다. 핀 수가 증가할 경우 제조원가 또한 핀 수에 비례적으로 증가하는 것이 일반적입니다.

다만, 당사의 MEMS 공정은 동시에 많은 핀을 생성시킬 수 있는 장점을 가지고 있고, 본딩 공정 없이 MEMS 프로세스만 필요하기 때문에 타 공정에 비해 제조 원가경쟁력을 확보하고 있습니다. 타사의 제조방식은 핀 수의 증가에 따라 비례적으로 제조원가가 상승하게 되지만, 당사의 경우 초기 설비투자 규모가 큰 반면 핀 수의 증가에 따른 원가 상승은 제한적입니다.

따라서 당사는 반도체 웨이퍼 칩수의 증가 추세에 대응하는 원가경쟁력을 확보하고 있으며, 향후 반도체 공정이 미세화될수록, Probe Card의 성능이 고도화될수록 장점으로 발휘될 것으로 전망됩니다.

나. 지적재산권[지적재산권 요약]

지역	특허	출원	계	비고

국내	21	5	26

해외	5	11	16

합계	26	16	42

[지적재산권 상세]

번호	내용	권리자	출원일	등록일	주무관청

1	마이크로 제조기술을 이용한 프로브 카드의 니들, 그제조방법 및 이 니들로 구현된 프로브 카드	마이크로프랜드	04.07.01	05.09.08	특허청

2	탐침 카드의 조립 구조	마이크로프랜드	05.08.29	06.01.27	특허청

3	프로브 카드의 탐침팁 공정 방법	마이크로프랜드	05.08.31	06.01.19	특허청

4	프로브 카드의 탄성 기능빔 제조 방법과 그 구조	마이크로프랜드	06.01.06	06.10.18	특허청

5	Method for fabricating probe needle tip of probe card	마이크로프랜드	08.02.04	12.04.03	미국 특허청

6	Method for manufacturing probe card needles	마이크로프랜드	08.02.08	11.08.23	미국 특허청

7	프로브 카드의 프로브 니들 구조체와 그 제조 방법	마이크로프랜드	08.06.10	10.08.31	특허청

8	프로브 카드 및 그 제조방법	마이크로프랜드	10.07.19	11.07.05	특허청

9	프로브 카드의 다중 캔틸레버 빔 구조체 및 그 제조방법	마이크로프랜드	10.07.19	11.06.03	특허청

10	프로브 카드 및 그 제조방법	마이크로프랜드, 조병호, 조용호	10.09.01	-	PCT

11	프로브 카드 및 그 제조방법	마이크로프랜드, 조병호, 조용호	10.09.01	-	PCT

12	프로브 카드의 다중 캔틸레버 빔 구조체 및 그 제조방법	마이크로프랜드, 조병호, 조용호	10.09.01	-	PCT

13	스파이럴 스테이터 코어 및 그 제조방법	마이크로프랜드	12.01.03	12.06.13	특허청

14	혈액분리를 위한 칩 및 이를 구비한 진단기구	마이크로프랜드	12.04.30.	14.04.28	특허청

15	Chip for separating blood and diagnosis device equipped with the same	마이크로프랜드	12.05.09.	-	PCT

16	외팔보 구조물을 이용한 반도체소자 테스트 소켓용 컨택터 및 그 제조방법	마이크로프랜드	13.03.26	14.07.10	특허청

17	외팔보 구조물을 이용한 반도체소자 테스트 소켓용 컨택터 및 그 제조방법	마이크로프랜드	14.02.04	15.04.17	특허청

18	반도체소자 테스트 소켓용 컨택터 및 그 제조방법	마이크로프랜드	14.12.03	15.07.02	특허청

19	IoT 기반의 환경적응형 액츄에이터 컨트롤 시스템	마이크로프랜드	16.01.12	16.11.14	특허청

20	반도체소자 테스트소켓	마이크로프랜드	16.04.21	17.09.29	특허청

21	프로브모듈 및 그 제조방법	마이크로프랜드	16.09.13	18.05.02	특허청

22	반도체소자 테스트소켓	마이크로프랜드	16.11.30	-	PCT

23	짧은 스크럽마크를 위한 프로브 카드의 다중 캔틸레버 빔 구조체 및 그 제조방법	마이크로프랜드조병호, 조용호	17.06.28	18.06.01	특허청

24	처짐 방지를 위한 트러스형 프로브 카드의 다중 캔틸레버 빔 구조체 및 그 제조방법	마이크로프랜드조병호, 조용호	17.06.28	18.01.12	특허청

25	처짐 방지를 위한 보강형 프로브 카드의 다중 캔틸레버 빔 구조체 및 그 제조방법	마이크로프랜드조병호, 조용호	17.06.28	17.10.20	특허청

26	반도체소자 테스트소켓	마이크로프랜드	18.05.11	18.11.16	특허청

27	프로브 및 이를 포함하는 프로브 카드	마이크로프랜드, 삼성전자	18.09.11	-	특허청

28	반도체소자 테스트소켓(A,미국)	마이크로프랜드	18.10.17	22.01.25	PCT

29	반도체소자 테스트소켓(A,일본)	마이크로프랜드	18.10.18	20.07.07	PCT

30	반도체소자 테스트소켓(B)	마이크로프랜드	18.10.23	-	PCT

31	버티컬 멤스 프로브카드 및 그 제조방법	마이크로프랜드	18.12.31	-	특허청

32	PROBE AND A PROBE CARD INCLUDING THE SAME (프로브와 이를 포함하는 프로브 카드) (미국)	마이크로프랜드, 삼성전자	19.03.28	-	미국 특허청

33	프로브 및 이를 포함하는 프로브 카드(중국)	마이크로프랜드, 삼성전자	19.06.03	-	PCT

34	테스트용 소켓	마이크로프랜드,새한마이크로텍,조병호,김학중	19.07.03	20.07.07	특허청

35	셀프 얼라인 가이드 플레이트를 이용한 버티컬 멤스 프로브 카드 및 그 제조방법	마이크로프랜드	19.12.30	21.08.06	특허청

36	셀프 얼라인 가이드 플레이트를 이용한 버티컬 멤스 프로브 카드 및 그 제조방법	마이크로프랜드	19.12.30	-	PCT

37	테스트용 소켓	마이크로프랜드,새한마이크로텍,조병호,김학중	20.07.02	-	PCT

38	반도체소자 테스트소켓	마이크로프랜드	20.11.05	21.12.21	특허청

39	셀프 얼라인 가이드 플레이트를 이용한 버티컬 멤스 프로브 카드 및 그 제조방법 (미국)	마이크로프랜드	21.06.29	-	미국 특허청

40	다단구조 접촉팁이 형성된 프로브 시트 및 그 제조방법	마이크로프랜드, 조용호	22.12.02	-	특허청

41	프로브카드의 지지 어셈블리(Supporting Assembly for Probe card)	마이크로프랜드, 조용호	23.01.04	-	특허청

42	반도체소자 테스트 소켓	마이크로프랜드	23.02.13	-	특허청