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차량용 반도체와 디스플레이구동칩·전력관리반도체 등 8인치(200mm) 파운드리(반도체 위탁생산)를 중심으로 한 반도체 공급난이 2021년까지 심화될 것이라는 전망이다. 8인치 웨이퍼는 다품종 소량 생산에 적합한 아날로그 반도체 제조에 쓰인다. 차량용 마이크로컨트롤러유닛(MCU)이나 가전·TV·IT 기기에 쓰이는 전력관리반도체(PMIC), 디스플레이구동칩(DDI), 저화소 이미지센서(CIS) 등이 주로 생산된다.

12인치 웨이퍼는 소품종의 고부가 반도체를 대량으로 생산하는 데 쓰인다. 큰 웨이퍼에서 미세공정을 활용해 칩을 최대한 많이 만들어 내 수익을 극대화하는 방식이다. 삼성전자가 시장을 이끌고 있는 메모리반도체(D램·낸드플래시)나 스마트폰용 AP(애플리케이션 프로세서), CPU(중앙처리장치) 등이 대표적이다. 12인치의 등장으로 곧 사라져버릴 것 같던 8인치 파운드리는 IT 기술 발달과 함께 ‘다품종’을 특징으로 한 시스템 반도체 시장이 성장하면서 재조명을 받기 시작했다. 특히 코로나19 확산에 따른 완성차 업계의 수요 예측 실패와 TV·가전 수요 증가 등으로 아날로그 반도체가 품귀 현상을 빚으며 8인치 파운드리 업체들은 호황까지 누리고 있다.

CIS(CMOS Image Sensor)는 최근 CMOS 이미지센서의 기술이 크게 향상되고 디지털 촬영 기기가 소형화됨에 따라, 크기가 작고 전력 소모가 적은 CMOS 이미지센서의 활용 범위가 점차 확대되고 있다. 특히 CIS의 사용 분야 중 스마트폰과 노트북, 태블릿 향의 출하량이 90%를 육박하며 고성장하고 있다.

반도체 후공정(패키징, 반도체를 전자기기에 탑재할 수 있는 상태로 가공하는 작업) 분야가 최근 새로운 화두로 떠올랐다. 반도체 미세공정(회로를 더 작고 집약하는 기술)이 나노미터 단위의 한계치에 가까워졌기 때문이다. 반도칩 자체를 더 작게 만드는 기술이 점점 어려워지면서 칩을 포함한 모듈을 압축적으로 포장하는 기술이 미세공정 못지 않은 기술력으로 주목받기 시작한 것이다.

글로벌 셔터·?SPAD 공정 개발로 이미지센서 사업 확대

DB하이텍은 110nm 플랫폼을 기반으로 한 글로벌 셔터(Global shutter)와 SPAD(single-photon avalanche diode) 공정을 개발 완료하며 특화 이미지센서 사업을 확대한다.

글로벌 셔터는 이미지 정보를 모든 픽셀에서 동시에 센싱하여 빠르게 움직이는 물체를 촬영할 때에도 왜곡없이 정확한 영상과 이미지를 기록할 수 있으며, 물체의 형태를 뛰어난 정밀도로 인식할 수 있다. 최근 산업용 머신비전에 활발하게 적용되고 있으며, 자동차, 드론, 검사용 카메라 등 다양한 어플리케이션에 활용 가능하다.

DB하이텍의 글로벌 셔터는 110nm BSI 공정에 Light shield와 Light guide 기술이 적용되었으며 GSE(Global Shutter Efficiency) 99.99% 성능과 최소 2.8um까지의 다양한 픽셀 크기로 기술 경쟁력을 갖추었다.

SPAD(Single Photon Avalanche Diode)는 단일광자 수준의 미약한 빛 신호를 감지하는 센싱 기술로 피사체에 반사한 빛이 센서에 닿기까지 빛의 비행시간(ToF, Time of Flight)을 파악하여 대상물까지의 거리를 측정하는 역할을 한다. 장거리·고정밀도 특성을 바탕으로 차량용 LiDAR나 ToF에 활발하게 적용되고 있으며, 그 밖에도 스마트폰, AR·VR, CCTV, 산업용 머신비전 등 다양한 어플리케이션에서 활용되고 있다.

DB하이텍은 110nm FSI 공정을 바탕으로 3.8% @905nm 광자 검출 확률(Photon-detection probability) 성능을 확보하였으며, 연내 BSI 공정을 확보하고 PDP 7%@905nm까지 개발 완료할 계획이다.

파운드리 사업의 생산 및 수익성 향상
파운드리 사업은 공정 Shrink를 통한 효율 향상, Product Life Cycle 연장, 특화 공정 확보를 통한 수익률 제고 등을 추진하고 있다. 또한 Mixed Signal 제품 및 고객 확대, Analog 공정 특성 강화 및 신규공정 개발에도 주력하고 있다.

CIS(CMOS Image Sensor) 공정은 Mobile 용 Mega 제품에 대한 수주 확대 및 Non-Mobile 용 제품인 Security, Automotive, Medical, 조도센서, 지문인식 제품에 대한 개발 및 신규 고객 발굴로 매출이 점차 증가하고 있다.

Flash 공정은 기존 Standalone Flash 외 미래 성장을 위한 고부가 공정기반의 Embedded Flash(eFlash) 공정개발을 완료하여 양산 중이며, 사업확대를 위해 MCU, Touch Sensor 시장 등을 목표로 전략 고객 프로모션을 강화하고 있다.

최근 회사의 Analog & Power 공정에 대한 수요 증가로 국내 및 해외 전략고객에 대한 제품 생산을 확대하고 있다. 특히 최근 급성장하고 있는 중국 팹리스 시장과 생산시설을 줄이는 팹라이트(Fab-Lite) 경향이 커지고 있는 일본 시장에서 Analog 반도체 파운드리로서 자리를 확고히 하며 대형고객을 중심으로 수주를 늘려가고 있다. 또한 경쟁사 대비 용도별 최적화된 공정기술과 핵심기술을 확보하여 Analog 반도체 전문기업으로서의 위상을 높여 나가고 있다.

Driver IC의 폭넓은 개발 경험
Brand 사업은 2008년 자체 기술력으로 시스템반도체 설계사업에 진출하여 40종 이상의 Driver IC를 국내·외 패널 제조사에 공급해오고 있으며 시장에서 높은 점유율을 확보하고 있다. 폭넓은 개발 경험을 바탕으로 고해상도·대화면 LCD 구동을 위한 원천 기술을 확보하고 있다. LDI(LCD Driver IC)란 TV나 모니터, Tablet, 휴대폰 등 각종 기기의 액정표시장치(LCD Panel) 화면에 글자나 영상이미지 등이 표시되도록 전기 신호로 구동 및 제어하는 집적회로(IC) 부품이다.

DB하이텍은 Clock Embedded Serial Interface 설계 기술 및 Half VDD 저전력 공정 기술을 이용한 고부가가치 솔루션을 구현하고 있다. 또한, In Cell LCD 디스플레이에서 Touch Sensor와 LCD Driver IC가 융합된 TDDI(Touch embedded DDI) Solution을 보유하고 있다.

차세대 디스플레이로 주목받고 있는 OLED Driver IC 등의 고부가가치 제품 확대를 통해 미래 성장을 준비하고 있다. DB하이텍은 Mobile OLED 디스플레이를 안정적으로 구동할 수 있는 회로를 설계하였으며 자체 개발한 디지털 알고리즘을 통해 패널에서 발생할 수 있는 화질 저하 요소들을 개선하였다. 향후 새로운 Mobile 시장을 열어갈 폴더블·투명 디스플레이에서도 DB하이텍은 혁신적인 기술을 통해 차별화된 가치를 제공하고자 한다.

필진 ㅣ이창민 잡코리아 객원연구원
에디터 ㅣ조현정 joehj1111@