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[서울=뉴스핌] 배상희 기자 = <中 수출통제는 '양날의 검'① A주 핫키워드 '인조다이아'>에서 이어짐.

◆ 반도체 업계의 이상적 냉각 소재로 주목

중국 금융정보 제공업체 윈드(Wind)에 따르면 중국 당국이 인조(합성) 다이아몬드에 대한 수출 통제 조치를 발표한 10월 9일 이후 22일까지 '초경질 재료 지수'는 16.64% 올랐다.

일부 종목들의 주가도 급등하면서 해당 기간 베이징증권거래소에 상장된 후이펑다이아(惠豐鉆石 920725.BJ)를 비롯해 SF 다이아몬드(四方達 300179.SZ), 리량다이아(力量鉆石 301071.SZ) 등의 종목은 해당 기간 50% 이상의 상승폭을 기록했다.

올해 들어 인조다이아몬드 관련 17개 A주 종목 중 5개의 주가가 이미 배(100%) 이상 상승했다. 그 중에서도 ST아진(ST亞振 603389.SH)의 주가는 올해 들어 약 6배(600%), 연내 최저점과 비교해서는 8배(800%)나 상승했다.

이번 수출 통제 정책의 효과에 대한 의구심이 제기되는 가운데서도, 최근 시장이 이처럼 인조 다이아몬드를 주목하는 이유는 미래 반도체 산업의 냉각 문제를 해결할 궁극적인 방안으로 인조 다이아몬드의 가치가 높아지고 있어서다.

칩 제조 공정이 3나노미터(3nm) 및 이 보다 더 진화된 고도화 단계로 진입한 가운데, AI 반도체 시대 속 데이터 처리량이 늘어나며 생겨난 발열 문제 해결은 반도체 업계가 직면한 최대 도전과제 중 하나가 됐다.

[사진 = 영파크리스디앰 공식 홈페이지] 영파크리스디앰(寧波晶鉆∙CRYSDIAM 미상장)이 CVD(화학기상증착) 공법을 통해 생산한 인조 다이아몬드 제품 이미지.

인공지능(AI), 클라우드 컴퓨팅, 암호 연산 등의 수요가 증가하면서 칩의 TDP(열설계전력)는 꾸준히 상승하고 있으며, 칩의 집적도 역시 높아지고 있다. 향후 칩의 열유속 밀도는 1,000W/cm²에 달할 것으로 추산되며, 이에 따라 반도체 업계는 나날이 심화되는 발열 문제에 직면하게 될 전망이다.

결론적으로 차세대 칩 냉각 소재 개발은 반도체 업계의 게임체인저가 될 수 있으며, 그 가운데 주목받는 것이 인조 다이아몬드다.

자연계에서 가장 높은 열전도율을 가진 물질인 다이아몬드는 2000W/mK에 달한다. 이는 구리의 5배, 실리콘보다 10배 이상 높은 수준이다. 여기에 전기 절연성, 화학적 안정성, 기계적 강도 또한 우수하다.

칩 기판으로 활용될 경우 다이아몬드는 프로세서의 열을 훨씬 효율적으로 방출하며, 소자의 성능을 높이는 동시에 경량화와 소형화를 실현할 수 있다. 이러한 이유로 다이아몬드는 이상적인 차세대 반도체 냉각 소재로 주목받고 있으며, 그 산업적 가치가 점차 높아지고 있다.

미국 인조 다이아몬드 개발 스타트업 다이아몬드 파운드리(Diamond Foundry) 공식 홈페이지에 따르면, 세계 최대 AI칩 개발사 엔비디아(NVIDIA)는 아직 공개되지 않은 고급 GPU 시리즈에 다이아몬드 냉각 솔루션을 적용한 실험을 진행하고 있다. 해당 시제품의 성능은 일반 칩 대비 3배에 달하는 것으로 전해졌다.

향상된 열전도 성능은 전자제품 성능과 수명을 높일 뿐 아니라, 고성능 컴퓨팅 분야의 발전을 한층 가속화할 전망이다.

[사진 = 영파크리스디앰 공식 홈페이지] 중병홍전(中兵紅箭∙NORICO GROUP 000519.SZ)이 고온고압(HPHT) 공법을 통해 생산한 인조 다이아몬드 제품 이미지.

◆ 中 인조 다이아몬드 산업의 한계점은?

전반적으로 현재의 다이아몬드 반도체는 연구개발 단계에서 실제 응용 단계로 넘어가는 중요한 전환기에 놓여 있다. 그러나 실제 상용화로 나아가기 위해서는 재료 성장, 제조 기술, 가공 공정 등 여러 측면에서 여전히 상당한 도전에 직면해 있는 상태다. 

국내 관련 기업들에게 가장 큰 병목은 여전히 제조 단계에 있다. 다이아몬드 반도체 제조 과정에서 주류 기술인 CVD(화학기상증착)방식은 성장 속도가 지나치게 느려 반도체 산업의 고효율 생산 요구를 충족하기 어렵다. 반면, 고온고압(HPHT) 방식은 불순물과 결함이 유입되기 쉬워 반도체용으로 사용하기 힘들다.

현재 중국의 인조 다이아몬드 원석 생산은 여전히 HPHT 방식이 주류를 이루고 있다는 점에서 향후 급증할 반도체용 인조 다이아몬드 수요에 대응하기 위한 지속적인 기술적 진보가 필요한 상황이다.

이러한 배경하에서 해석할 때 이번 당국의 인조 다이아몬드 수출 통제 조치는 대외적인 제한뿐 아니라 국내 인조 다이아몬드 산업에도 더 높은 기술 수준을 요구하고 있다. 이는 산업 통합과 기술 발전을 가속화하고, 기업들이 고부가가치 분야로 전환하도록 촉진하고 있다.

현재 국내 산업의 강점은 인조 다이아몬드 원석 제조 단계에 집중되어 있으며, 고부가가치의 절삭·연마 공정 단계에서는 상대적으로 약세를 보이고 있다.

반면, 인도는 전세계 인조 다이아몬드 가공 시장의 80%를 점유하고 있다. 이는 오랜 기간 중국 인조 다이아몬드 기업의 장기적 발전을 제약하는 주요 병목으로 작용해 왔다.

현재 중국 기업 중에서는 하남황하선풍(黃河旋風 600172.SH), 중병홍전(中兵紅箭∙NORICO GROUP 000519.SZ), 리량다이아(力量鉆石 301071.SZ) 등이 고온고압(HPHT) 방식을 통한 제품 개발에 집중하고 있고, 영파크리스디앰(寧波晶鉆∙CRYSDIAM 미상장), 상해정세(上海征世∙ZSTECH 미상장), 워얼더(沃爾德 WORLDIA 688028.SH) 등은 CVD(화학기상증착) 공법을 활용한 인조 다이아몬드 제조에 강점을 드러내고 있다.

<中 수출통제는 '양날의 검'③ A주 핫키워드 '인조다이아'>로 이어짐.

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pxx17@newspim.com