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[서울=뉴스핌] 배상희 기자 = <[中 거인의 공급망] ①포토레지스트 '동정신소재' 없으면 'CXMT'도 없다>에서 이어짐.

◆ 노광 소재 포토레지스트 '중국 국산화 현주소'

1. '국산화'의 다음 목표는 KrF·ArF

중국 반도체 소재 산업의 국산화가 성숙 공정용 제품을 넘어 고부가 포토레지스트로 이동하고 있다. 성숙 공정용 포토레지스트에서 시작한 중국 기업들이 불화아르곤(ArF)·불화크립톤(KrF)·극자외선(EUV) 등 고부가 제품으로 얼마나 빠르게 이동하느냐가 향후 경쟁력을 가르는 핵심 요소가 되고 있다.

포토레지스트는 노광 공정에 사용되는 핵심 소재로, 웨이퍼 위에 미세한 회로 패턴을 형성하기 위한 패터닝 과정에서 중요한 역할을 한다. 일반적으로 노광 파장이 짧아질수록 더 미세한 패턴을 구현하는 데 유리하지만, 첨단 공정으로 갈수록 포토레지스트는 해상도와 감도는 물론 라인 에지 거칠기(LER), 결함, 공정 안정성 등 여러 성능 요소를 동시에 충족해야 한다.

반도체용 포토레지스트는 노광 파장에 따라 크게 g선(436nm), i선(365nm), KrF(248nm), ArF(193nm), EUV(13.5nm) 등으로 구분된다. ArF 이머전(ArFi)은 193nm ArF 광원을 액침 방식으로 사용하는 기술로, 기존 건식 방식보다 높은 해상도를 구현하기 위해 활용된다.

제품 세대가 올라갈수록 기술 난도 역시 높아진다. 일반적으로 파장이 짧을수록 미세한 회로 패턴 형성에 유리하기 때문이다. 특히 KrF와 ArF는 현재 DUV 기반 미세공정에서 중요한 포토레지스트이며, ArFi와 EUV로 갈수록 소재 성능과 공정 안정성에 대한 요구 수준이 더욱 까다로워진다.

EUV 포토레지스트는 13.5nm 극자외선에 대응해야 하는 데다, 미세 패턴 형성을 위해 해상도·감도·LER·확률적 결함 등을 동시에 제어해야 한다. 이 때문에 첨단 포토레지스트는 단순히 화학 소재를 개발하는 것만으로 상용화하기 어렵고, 실제 반도체 생산라인에서 장기간의 고객 검증과 공정 최적화가 필수적이다.

PSPI(Photo-Sensitive Polyimide)는 감광성을 부여한 폴리이미드 소재로, 노광과 현상을 통해 패턴을 형성한 뒤 절연막이나 보호막 등으로 활용된다. 특히 반도체 패키징과 범프, 재배선층(RDL) 등 후공정·첨단 패키징 분야에서 활용되는 소재로, 일반적인 미세회로용 포토레지스트와 차별화 된다.

선전기업투자산업연구원(深企投產業研究院) 보고서에 따르면, 2024년 중국 집적회로(IC) 웨이퍼 제조용 포토레지스트 시장 규모는 53억5400만 위안으로, 2023년 49억3900만 위안보다 8.40% 증가했다.

제품별로는 g/i선 포토레지스트가 5억7800만 위안, KrF 포토레지스트가 24억8400만 위안, ArF 포토레지스트가 4억4300만 위안, ArFi 포토레지스트(ArF 액침 포토레지스트)가 10억1200만 위안, PSPI 포토레지스트가 8억3700만 위안을 기록했다.

현재 중국 IC 웨이퍼 제조용 포토레지스트 시장에서는 KrF가 가장 큰 시장을 형성하고 있으며, ArF·ArFi로 갈수록 시장 규모는 상대적으로 작지만 기술적 중요성과 진입장벽이 높다. 

2. 일본∙미국기업 독점 '첨단 소재 영역'

포토레지스트는 제품 자체의 성능뿐 아니라 특정 고객사의 노광·식각·현상 공정에 최적화되는 것이 중요하다. 새로운 소재가 실제 양산라인에 투입되기 위해서는 장기간의 평가와 반복적인 품질 검증을 거쳐야 한다. 포토레지스트 시장에서 일본과 미국 업체들의 영향력이 높은 이유도 여기에 있다.

중국전자재료산업협회(CEMIA)와 트렌드포스(TrendForce) 등 다수 기관의 데이터에 따르면 2023년 기준 JSR, 도쿄오카공업(TOK), 신에츠화학, 후지필름 등 일본계 기업이 반도체용 포토레지스트 시장 점유율의 상당 부분을 차지하고 있으며, 미국의 듀폰(DuPont) 역시 주요 공급사로 자리 잡고 있다. 

특히 KrF·ArF·ArFi·EUV 등 첨단 반도체용 포토레지스트는 높은 순도와 정밀한 공정 특성뿐 아니라 고객사별 공정 조건에 맞춘 최적화와 장기간의 신뢰성 검증이 필요한데, 이 같은 누적된 고객 경험과 공정 데이터가 후발 업체의 진입을 어렵게 만드는 요인이다.

중국의 포토레지스트 국산화 역시 제품별로 상당한 격차를 보이고 있다. G·I-line 등 상대적으로 성숙한 제품에서는 중국 업체들의 진입이 활발하지만, KrF와 ArF로 넘어갈수록 국산화 수준이 크게 낮아진다.

결론적으로 포토레지스트는 '장비보다는 국산화가 앞선 분야'이면서도 동시에 '첨단 공정에서는 여전히 높은 진입장벽을 가진 소재'라는 점을 말해준다.

◆ 반도체용 포토레지스트 수요 지속 성장

인공지능(AI) 기술의 빠른 발전으로 반도체 소재 수요가 증가하면서 포토레지스트 시장 규모도 지속적으로 확대되고 있다.

중국전자재료산업협회(CEMIA)에 따르면 2024년 3대 영역(집적회로, 신형 디스플레이, PCB)을 아우르는 글로벌 포토레지스트 시장 규모는 64억2800만 달러(OLED용 PSPI는 미포함)로 전년 대비 10.18% 늘었다. 그 중 집적회로(반도체) 시장 점유율은 60% 정도를 차지했다.

중국 시장의 경우 2024년 규모는 전년 대비 9.14% 늘어난 167억6100만 위안으로 집계됐다. 집적회로, 신형 디스플레이, PBC 3대 영역의 시장 규모는 각각 65억1000만 위안, 67억1200만 위안, 37억3900만 위안을 기록했다.

2025년에는 시장 규모가 178억9900만 위안으로 늘어나고 3대 영역은 각각 68억200만 위안(+4.49%), 67억1300만 위안(+3.09%), 43억8400만 위안(+17.25%)을 기록할 것으로 예상된다. 

AI와 고성능 컴퓨팅 산업 발전으로 연산(컴퓨팅파워) 칩 수요가 대폭 증가하는 가운데 중국의 웨이퍼 생산능력이 지속적으로 확대되면서 집적회로용 포토레지스트의 시장 수요는 지속적인 성장세를 보일 전망이다. 

◆ CXMT 증산, 동정신소재 동반성장 가능성

동정신소재(彤程新材·Red Avenue 603650.SH)의 성장성을 바라볼 때 중국 메모리 산업의 증설은 중요한 외부 변수다.

CXMT는 중국을 대표하는 DRAM 업체로, 최근 생산능력 확대와 공정 고도화를 동시에 추진하고 있다. CXMT의 생산능력이 확대될수록 반도체 제조공정에 투입되는 핵심 소재의 사용량도 증가할 수밖에 없다.

2025년 CXMT가 구매하는 주요 원자재는 화학제품, 포토레지스트, 실리콘 웨이퍼, 가스, 스퍼터링 타깃, 부품 및 기타 원자재 등으로 구성됐다.

그 중 포토레지스트 구매액은 13억9500만 위안으로 전체 비용의 12.16%를 차지했다. 화학제품(42억7800만 위안, 37.29%)에 이어 두 번째로 큰 주요 원재료 항목이다. CXMT의 포토레지스트 구매액은 2019년 8억2100만 위안에서 2025년 13억9500만 위안으로 눈에 띄게 증가했다.

이 숫자는 중국 메모리 산업에서 포토레지스트가 단순한 보조재료가 아니라 생산라인의 가동률과 증산에 따라 지속적으로 소비되는 핵심 공정 소재라는 점을 보여준다.

다만 이 수치를 곧바로 동정신소재의 매출 증가와 연결해서는 안 된다. CXMT는 공개자료에서 포토레지스트 전체 구매액은 공개했지만 개별 공급업체별 구매액이나 공급 비중은 공개하지 않고 있기 때문이다.

따라서 동정신소재와 CXMT의 관계와 관련해 현지 시장에서는 'CXMT의 포토레지스트 수요 확대가 동정신소재를 포함한 중국 현지 소재업체에 기회가 될 수 있다'는 수준에서 해석하는 것이 객관적이라는 평가도 나온다. 

pxx17@newspim.com