IIndustry ndustry Briefrief

Analyst 이세철 (6309-4523)

seicheol.lee@meritz.co.kr

2013. 05. 20

반도체 Overweight

반도체 구조변화 1: 3D NAND(V-NAND)

Top Picks

삼성전자(005930) Buy, TP 1,970,000원 솔브레인(036830) Buy, TP 60,000원 관련주: 원익 IPS

▶ 결론 - 3D NAND는 평면으로 되어있던 NAND 구조를 수직으로 적층하는 방식 - 삼성전자는 TCAT, 도시바는 Piped-BiCS 방식으로 구현 중. 13년 연말 시현 전망 - 3D NAND 구조로 PE-CVD 장비 수요 급증 전망. HSN 식각액도 중요성 증대 예상.

PE CVD 장비 업체인 원익 IPS 및 HSN 식각액 기술력을 보유한 솔브레인 긍정적 - 반도체 업종 Overweight 유지. 삼성전자, 원익 IPS, 솔브레인 수혜 전망

▶ Investment Point: 3D NAND 구조변화로 PE-CVD장비 및 HSN 식각액 중요성 증대

1. 3D NAND는 반도체 트렌지스터를 수직으로 적층하는 방식 3D NAND는 평면으로 되어있던 트렌지스터를 수직으로 올리는 구조. 3D NAND는 단위 면적당 트렌지스터 집적도가 획기적으로 늘어나게 됨. 3D NAND와 기존 2D NAND 구조간 차이를 살펴보면 마치 아파트 신도시와 일반 주택가로 비유할 수 있음. 일반 주택가는 일렬로 주택들이 나열되어 있는 반면, 아파트 신도시들은 수직 구조로 되어 있어 많은 가구들이 살수 있는 구조와 같은 원리

2. 삼성전자는 TCAT, 도시바는 Piped-BiCS 방식으로 구현 중. 13년 연말 시현 전망 삼성전자는 3D NAND를 TCAT(Terabit Cell Array Transistor) 방식으로 개발중. TCAT은 SiN과 PE-TEOS막질을 차례로 적층한 후 Control Gate를 수직으로 쌓고 에칭을 실시한 후 TANOS 막질을 입히는 방식. Floationg Gate는 CTF(Charge Trap Flash)로 대체. 언론에 따르면 삼성전자는 올해 말 또는 내년 1분기에 3D NAND를 양산할 것으로 예상됨. 도시바 3D NAND는 Piped-Bit cost scalable 방식으로 삼성전자의 TCAT구조와 유사하나 TANOS 대신 SONOS 막질을 사용

3. 3D NAND 구조로 PE-CVD 장비 수요 급증 전망. HSN 식각액도 중요성 증대 예상

3D NAND는 기존 NAND구조보다 4배 이상의 CVD 스텝 증가 예상. 수직 구조로

절연막과 Nitride및 Gate를 쌓기 때문에 특화된 PE-CVD 장비 수요 증가 예상. 또한

Si3N4 식각에 필요한 HSN(고선택비 인산액) 필요성 증대 예상. PE-CVD 장비에

경쟁력을 보유하고 있는 원익 IPS 및 HSN 식각액 업체인 솔브레인 긍정적

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[그림 1] 옥외주차 방식 (기존 NAND 구조) [그림 2] 복층 주차방식 (3D NAND)

자료: Website, 메리츠종금증권 리서치센터 자료: Website, 메리츠종금증권 리서치센터

[그림 3] 삼성전자 3D NAND: TCAT 구조

자료: Website, 메리츠종금증권 리서치센터

[그림 4] 도시바 3D NAND: Piped-BiCS 구조

자료: Website, 메리츠종금증권 리서치센터

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[그림 5] 3D NAND Layer구조

Channel Hole

Billions Per Die

Gate Trench

Millions Per Die

APF

Mask Open

Cell Periphery

Staircase Contact (1, 2)

Billions per Die

자료: LAM Research, 메리츠종금증권 리서치센터

[그림 6] 3D NAND 제조 공정 – Gate Last 방식(삼성전자)

자료: VLSI , 메리츠종금증권 리서치센터

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[그림 7] 3D NAND 제조 공정 - Gate First 방식(도시바)

자료: Toshiba , 메리츠종금증권 리서치센터

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Analyst 이세철 (6309-4523)

seicheol.lee@meritz.co.kr

2013. 05. 21

반도체 Overweight

반도체 구조변화 2: FinFET

Top Picks

삼성전자(005930) Buy, TP 1,970,000원 솔브레인(036830) Buy, TP 60,000원 관련주: 국제엘렉트릭, 원익머트리얼즈

▶ 결론 - 시스템 반도체(로직 제품)는 14년초 FinFET구조로 전면 전환 전망. FinFET은 시스템

반도체에서 20nm 이하로 구현 시 저전력을 극대화 하기 위한 기술 - FinFET 구조 역시 Photo 공정 대신 CVD 및 Etch 공정 스텝 증가 예상 - CVD 장비업체인 국제엘렉트릭 및 Etch 공정에 Chemical/Gas을 공급하는 솔브레인,

원익머트리얼즈 긍정적 - Top Picks: 삼성전자, 솔브레인. 관련주: 국제엘렉트릭, 원익머트리얼즈

▶ Investment Point: FinFET기술로 CVD 및 Etch 공정 증가 전망

1. 시스템 반도체(로직 제품)는 14년초 FinFET구조로 전면 전환 전망 FinFET은 평면형 트랜지스터를 대체할 차세대 입체형 트랜지스터로 1999년 미국 버클리대에서 처음 개발됨. FinFET은 그 형태가 물고기 지느러미 모양으로 ‘fin’이라는 접두사에 FET(Field Effect Transistor)에 붙어 명명됨. FinFET 구조는 실리콘을 핀(Fin)이라고 하는 얇은 지느러미 모양으로 세우고 그 양면에 게이트를 설치하는 이중 게이트 구조임

2. FinFET은 시스템 반도체에서 20nm 이하로 구현시 저전력을 극대화 하기 위한 기술 FinFET은 기존 평면형 트랜지스터 대비 구동 시 필요한 구동 전류를 두 배로 증가시킬 수 있음. 또한 Off 시 발생되는 누설 전류를 완전히 차단할 수 있는 점이 특징. 더 낮은 전력소모 또는 같은 전력소모에서 더 좋은 성능 구현 가능. 삼성전자 시스템LSI 사업부는 지난해 12월 ARM을 비롯 3대 EDA 업체인 시넙시스, 케이던스, 멘토와 협력해 14nm 3D 핀펫 공정 구현에 성공, 첫 테스트칩 생산 발표. 14년초 양산 예상

3. FinFET 구조 역시 Photo 공정 대신 CVD 및 Etch 공정 스텝 증가 예상

FinFET구조는 구조적 특수성으로 인해 CVD 및 Etch 공정 중요성 증대. FinFET

제조공정은 1) Wafer위에 PR로 패턴을 형성하고, 2) 에칭으로 Fin형태를 구현하며, 3)

절연막을 데포한후, 4) CMP로 평탄화 작업을 실시함. 이후 5) 에칭을 추가 진행하고,

6) Gate 형성과정을 거치게 됨. 따라서 CVD 장비 및 Etch 공정에 사용되는 Gas 및

Chemical 난이도 및 수요 증가 예상. CVD 장비업체인 국제엘렉트릭 및 Etch 공정에

Gas 및 Chemical을 공급하는 솔브레인, 원익머트리얼즈 긍정적

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[그림 1] 기존 평면형(Planar) 트랜지스터 [그림 2] FinFET 구조 트랜지스터

자료: Website, 메리츠종금증권 리서치센터 자료: Website, 메리츠종금증권 리서치센터

[그림 3] FinFET의 낮은 누설전류 [그림 4] FinFET의 낮은 동작전압

자료: Intel, 메리츠종금증권 리서치센터 자료: Intel, 메리츠종금증권 리서치센터

[그림 5] Bulk FinFET vs SOI FinFET

자료: Website, 메리츠종금증권 리서치센터

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[그림 6] FinFET 제조 공정 - Bulk FinFET

자료: SOI Industry Consortium, 메리츠종금증권 리서치센터

[그림 7] FinFET 제조 공정 - Bulk FinFET

자료: SOI Industry Consortium, 메리츠종금증권 리서치센터

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2013. 05. 22

반도체 Overweight

반도체 구조변화 3: QPT(Quadruple Patterning)

Top Picks

삼성전자(005930) Buy, TP 1,970,000원 SK하이닉스(000660) Buy, TP 36,000원 관련주: 원익머트리얼즈, 디엔에프, 국제엘렉트릭

▶ 결론 - QPT는 DPT를 반복 진행하는 방식. EUV 대체 기술에 해당되나 전환효율은 떨어짐 - QPT 기술은 Photo 공정 대신 CVD와 Etch 공정 사용도가 증가됨. QPT에 사용되는

SaQPT는 기존 DPT보다 포토공정은 그대로 유지하는 대신 CVD 및 Etch 공정이 2배 이상 더 많이 사용됨

- QPT는 DPT를 반복 사용 기술이기 때문에 DPT 및 CVD 소재 사용량 증대 예상. DPT 소재 및 High-K (ZrO2) 소재 기술을 보유하고 있는 디엔에프 및 CVD Gas 업체인 원익머트리얼즈 긍정적

- 반도체 업종 Overweight 유지. 원익머트리얼즈, 디엔에프, 국제엘렉트릭 수혜 전망

▶ Investment Point: QPT 기술로 CVD 및 Etch 공정 스텝 증가 전망

1. QPT는 DPT를 반복 진행하는 방식. EUV 대체 기술에 해당 QPT는 DPT 방식의 연장선이기 때문에 SaDPT(Self-aligned Double Patterning Technology) 방식을 반복해서 사용. QPT기술의 근간인 SaDPT 기술은 첫번째 패턴을 우선 형성한 후 패턴과 패턴 사이에 또다른 패턴을 형성하여 패턴간의 간격을 감소 시키는 기술임. 이 기술은 기존 공정대비 포토공정을 더 사용하지는 않음. 대신 희생막을 형성해야 하기 때문에 CVD 공정이 추가 되며 패턴 형성을 위한 Etching 및 CMP 공정이 필요하게 됨

2. QPT 기술도 Photo 공정 대신 CVD와 Etch 공정 사용도가 증가됨 QPT에서 사용되는 기술은 SaDPT의 연장성인 SAQPT(Self-Aligned Quad Patterning Technology) 프로세스임. SaQPT는 기존 DPT보다 포토공정은 그대로 유지하는 대신 CVD / Etch / CMP 공정이 2배 이상 더 많이 사용됨. 실제로 QPT는 Single Patterning 대비 3.3배, Double Patterning 대비 1.7배 비용 발생. 이 추가 비용은 CVD 및 Etch 추가 공정 비용이라 할 수 있음

3. QPT 기술 방향으로 DPT 및 CVD 소재 수요 증가 예상

QPT는 DPT를 반복 사용 기술이기 때문에 DPT 및 CVD 소재 사용량 증대 예상.

QPT가 채용되지 않더라도 현재 미세패턴 구현을 위해서는 CVD소재 사용량 증대

불가피. DPT 소재 및 High-K(ZrO2) 소재 기술을 보유하고 있는 디엔에프 및 CVD

Gas업체인 원익머트리얼즈 긍정적. 또한 ALD 장비에 경쟁력 있는 국제엘렉트릭

수혜 전망

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[그림 1] 포토 장비 지원 가능한 Shrink Roadmap

자료: ASML, 메리츠종금증권 리서치센터

[그림 2] QPT 공정 프로세스

자료: monolithic3d, 메리츠종금증권 리서치센터

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[그림 3] 포토 공정 별 Cost 비교

1.0x

1.9x

3.3x

Single Patterning Double Patterning Quadruple Patterning

자료: ASML, 메리츠종금증권 리서치센터

[그림 4] 포토 방식별 스텝수 증가 비교

자료: ASML, 메리츠종금증권 리서치센터