Applied Materials는 왜 ‘반도체 공장의 종합장비 회사’로 불릴까?

유트 2026년 8월 27일 최종 수정 8월 25일 읽는 시간 약 18분

반도체 산업을 움직이는 글로벌 기업 ②

Applied Materials 증착·식각·재료공학의 세계

핵심 키워드: Applied Materials, 어플라이드 머티어리얼즈, 반도체 장비, CVD, PVD, ALD, 식각, CMP, 반도체 증착, 첨단 패키징

들어가며 – 반도체를 그린 다음에는 무엇을 해야 할까?

지난 글에서는 네덜란드의 ASML과 EUV 노광기술에 대해 살펴봤다.

ASML의 노광장비가 빛을 이용해 실리콘 웨이퍼 위에 반도체 회로의 패턴을 그리는 역할을 한다면, 그다음에는 또 다른 중요한 과정이 필요하다.

회로를 실제 반도체 구조로 만들어야 한다.

웨이퍼 위에 필요한 물질을 쌓고, 불필요한 부분을 제거하고, 표면을 평평하게 만들고, 새로운 층을 다시 쌓는 과정이 반복된다.

오늘날 최첨단 반도체는 단순히 실리콘 위에 회로를 새기는 산업이 아니다.

원자와 나노미터 단위에서 수십 개, 수백 개의 재료층을 정밀하게 제어하는 산업에 가깝다.

이 과정에서 중요한 역할을 하는 기업 가운데 하나가 바로 미국의 Applied Materials다.

Applied Materials는 반도체를 직접 설계하거나 판매하는 기업은 아니다. 대신 반도체 제조공정에 필요한 다양한 장비와 재료공학 기술을 제공한다.

특히 증착, 식각, CMP, 이온주입, 검사, 첨단 패키징 등 반도체 제조의 여러 단계에 관여하고 있다는 점에서 Applied Materials는 흔히 반도체 제조장비 산업의 종합기업으로 평가된다.

이번 글에서는 Applied Materials가 어떤 회사인지, 반도체 제조에서 증착기술이 왜 중요한지, 그리고 AI 시대와 첨단 패키징 경쟁에서 이 회사가 어떤 역할을 할 수 있는지 살펴보겠다.

1. Applied Materials는 어떤 회사인가?

Applied Materials는 미국 캘리포니아주 산타클라라에 본사를 둔 반도체 및 디스플레이 제조장비 기업이다.

회사의 핵심 사업은 간단히 말하면 다음과 같이 설명할 수 있다.

반도체를 만들기 위해 필요한 재료를 원자와 나노미터 수준에서 가공하고 제어하는 장비를 만드는 기업

반도체 제조에는 단 하나의 장비만 필요한 것이 아니다.

웨이퍼 위에 절연막이나 금속막을 쌓아야 하고, 필요한 부분만 남기기 위해 식각을 해야 하며, 여러 층을 반복적으로 쌓은 뒤 표면을 평평하게 만들어야 한다.

또한 트랜지스터 구조가 복잡해질수록 기존의 단순한 공정만으로는 원하는 성능을 얻기 어려워진다.

Applied Materials는 이러한 제조과정에서 사용되는 다양한 장비와 공정 기술을 제공한다.

회사의 공식 제품 포트폴리오에는 반도체 제조를 위한 증착, 식각, 이온주입, 계측·검사, CMP와 공정 제어, 첨단 패키징 관련 솔루션 등이 포함된다.

2. 반도체는 ‘깎는 산업’이면서 동시에 ‘쌓는 산업’이다

우리는 반도체를 이야기할 때 흔히 회로를 “새긴다”고 표현한다.

하지만 실제 반도체 제조는 단순히 실리콘을 깎아내는 과정이 아니다.

오히려 현대 반도체는 다음과 같은 과정의 반복에 가깝다.

쌓는다 → 패턴을 만든다 → 깎아낸다 → 다시 쌓는다 → 표면을 정리한다

예를 들어 트랜지스터 하나를 만들기 위해서도 실리콘 위에 절연막을 형성하고, 금속을 증착하고, 필요한 부분만 남기기 위해 식각을 수행해야 한다.

이러한 과정이 수십 번, 수백 번 반복된다.

반도체의 성능이 발전할수록 중요한 것은 단순히 선폭을 줄이는 것만이 아니다.

각 층의 두께를 얼마나 정확하게 제어할 수 있는지, 서로 다른 재료가 얼마나 균일하게 형성되는지, 그리고 원하지 않는 결함을 얼마나 줄일 수 있는지가 중요하다.

이 때문에 반도체 장비 산업에서는 재료공학(Materials Engineering)이 매우 중요한 경쟁력이 된다.

Applied Materials는 바로 이 영역을 핵심 경쟁력으로 삼고 있다.

3. Applied Materials의 핵심 기술 ① 증착 – 반도체를 원자 단위로 쌓는 기술

반도체 제조에서 가장 중요한 공정 가운데 하나가 바로 증착(Deposition)이다.

증착은 웨이퍼 위에 새로운 물질층을 형성하는 과정이다.

예를 들어 다음과 같은 물질들이 웨이퍼 위에 만들어질 수 있다.

절연막
금속 배선
유전체
반도체 재료
보호막
고유전율 물질

문제는 이 물질들이 단순히 웨이퍼 위에 올려지기만 하면 되는 것이 아니라는 점이다.

두께가 일정해야 하고, 복잡한 3차원 구조의 안쪽까지 균일하게 형성되어야 한다.

이를 위해 다양한 증착 기술이 사용된다.

CVD – 화학반응을 이용해 박막을 만드는 기술

CVD는 Chemical Vapor Deposition, 즉 화학기상증착이다.

기체 상태의 전구체를 웨이퍼 위로 공급한 뒤 화학반응을 통해 얇은 막을 형성한다.

CVD는 반도체 제조에서 다양한 박막을 만드는 데 사용된다.

Applied Materials는 다양한 CVD 기술을 통해 절연막과 금속막 등 반도체 제조에 필요한 박막 형성을 지원한다.

PVD – 금속을 물리적으로 증착하는 기술

PVD는 Physical Vapor Deposition의 약자다.

대표적으로 스퍼터링(Sputtering) 방식이 있다.

금속 원자를 물리적으로 분리해 웨이퍼 위에 얇은 막을 형성하는 방식이다.

반도체의 금속 배선이나 특정 박막을 형성하는 과정에서 중요한 역할을 한다.

ALD – 원자층 단위로 두께를 제어하는 기술

ALD는 Atomic Layer Deposition, 즉 원자층 증착이다.

ALD의 가장 큰 특징은 매우 얇은 막을 정밀하게 형성할 수 있다는 점이다.

특히 트랜지스터 구조가 평면에서 FinFET, 그리고 GAA와 같은 3차원 구조로 발전하면서 복잡한 표면 전체에 균일하게 박막을 형성하는 기술의 중요성이 커지고 있다.

쉽게 말하면 기존에는 평평한 표면에 페인트를 칠하는 수준이었다면, 이제는 매우 좁고 깊은 구조의 안쪽까지 균일하게 재료를 입혀야 하는 것이다.

이 때문에 첨단 반도체 제조에서는 증착기술의 중요성이 계속 높아지고 있다.

4. GAA 트랜지스터 시대에는 왜 재료기술이 더 중요해질까?

과거의 트랜지스터는 평면 구조에 가까웠다.

하지만 트랜지스터가 작아지면서 전류가 제대로 제어되지 않는 문제가 발생했다.

이를 해결하기 위해 등장한 것이 FinFET 구조다.

그리고 FinFET 이후에는 GAA, Gate-All-Around 구조가 등장하고 있다.

GAA는 말 그대로 게이트가 채널 주변을 더욱 효과적으로 제어하는 구조다.

하지만 구조가 복잡해질수록 제조도 어려워진다.

더 얇은 절연막, 더 정밀한 금속층, 복잡한 3차원 구조 내부까지 균일하게 재료를 형성해야 하기 때문이다.

이 때문에 반도체 산업은 단순히 “더 작은 트랜지스터를 만드는 경쟁”에서 벗어나고 있다.

이제는 다음과 같은 경쟁이 중요해지고 있다.

어떤 재료를 사용할 것인가?
그 재료를 얼마나 얇게 만들 수 있는가?
복잡한 구조 내부까지 얼마나 균일하게 증착할 수 있는가?

Applied Materials가 중요해지는 이유도 바로 여기에 있다.

5. Applied Materials의 핵심 기술 ② 식각 – 필요한 부분만 남기는 기술

반도체 제조에서 증착이 재료를 쌓는 과정이라면 식각은 불필요한 부분을 제거하는 과정이다.

ASML의 노광장비가 회로 패턴을 만들면, 그 패턴을 실제 반도체 구조로 바꾸기 위해 식각 과정이 필요하다.

예를 들어 웨이퍼 위에 특정 재료를 증착한 뒤 포토레지스트를 이용해 원하는 회로 패턴을 만든다.

그다음 노출된 부분을 선택적으로 제거하면 실제 반도체 구조가 형성된다.

이 과정에서 중요한 것이 바로 선택비(Selectivity)와 정밀도다.

특정 물질은 제거하면서 다른 물질은 최대한 손상시키지 않아야 한다.

반도체 구조가 복잡해질수록 식각 역시 더욱 어려워진다.

특히 3D NAND나 GAA 트랜지스터처럼 구조가 깊고 복잡해질수록 증착과 식각의 반복이 더욱 중요해진다.

6. CMP – 반도체 표면을 다시 평평하게 만드는 기술

반도체 제조과정에서 여러 층의 재료를 계속 쌓다 보면 표면이 완전히 평평하게 유지되기 어렵다.

하지만 반도체 제조에서는 매우 높은 수준의 평탄도가 필요하다.

다음 공정에서 노광이나 증착을 정확하게 수행하려면 웨이퍼 표면이 균일해야 하기 때문이다.

이때 사용되는 대표적인 기술이 CMP, Chemical Mechanical Planarization이다.

CMP는 화학적 작용과 기계적인 연마를 결합해 웨이퍼 표면을 평탄하게 만드는 기술이다.

쉽게 말하면 수십 개의 층을 쌓은 뒤 다음 공정을 위해 다시 표면을 정리하는 과정이라고 볼 수 있다.

최첨단 반도체에서는 한 층의 두께 차이나 표면의 작은 불균일도 성능과 수율에 영향을 줄 수 있기 때문에 CMP 역시 중요한 공정이다.

7. Applied Materials의 진짜 장점 – 장비 하나가 아니라 공정 전체를 본다

Applied Materials의 가장 큰 장점은 특정 장비 하나만 잘 만드는 기업이라는 점이 아니다.

회사의 강점은 반도체 제조의 여러 단계를 연결해서 볼 수 있다는 점에 있다.

예를 들어 새로운 트랜지스터 구조를 만들기 위해서는 단순히 증착장비 하나만 개선해서는 충분하지 않을 수 있다.

새로운 재료가 필요하고, 그 재료를 증착할 장비가 필요하며, 이후 식각 방식도 달라질 수 있다.

또한 표면을 평탄하게 만드는 CMP 과정이나 검사 과정도 함께 최적화되어야 한다.

즉, 하나의 공정 변화는 다른 공정에도 영향을 준다.

Applied Materials는 이러한 접근을 Integrated Materials Solution이라는 개념으로 발전시켜 왔다.

이는 서로 다른 공정 장비를 독립적으로 보는 것이 아니라 여러 공정을 하나의 시스템으로 연결해 성능과 생산성을 개선하려는 접근이다.

이 전략은 트랜지스터 구조가 복잡해지고 첨단 패키징의 중요성이 커질수록 더욱 중요한 의미를 가질 수 있다.

8. ASML과 Applied Materials는 경쟁사가 아니다

지난 글에서 살펴본 ASML과 이번 Applied Materials는 모두 반도체 장비 기업이다.

하지만 두 회사의 역할은 상당히 다르다.

기업	핵심 역할
ASML	빛을 이용해 회로 패턴을 만드는 노광
Applied Materials	재료를 증착하고 가공하는 공정 장비
Lam Research	식각과 증착
KLA	검사와 계측
ASM International	ALD와 에피택시

반도체 하나가 만들어지는 과정에서는 이 기업들의 장비가 서로 연결된다.

예를 들어 다음과 같은 흐름을 생각해볼 수 있다.

Applied Materials가 재료를 증착한다
↓
ASML이 회로 패턴을 만든다
↓
식각장비가 원하는 구조를 만든다
↓
CMP가 표면을 평탄하게 만든다
↓
검사장비가 결함을 찾아낸다

실제 제조공정은 훨씬 복잡하지만, 이 흐름을 이해하면 왜 반도체 장비 기업들이 각각 중요한지 쉽게 알 수 있다.

9. AI 반도체 시대에는 ‘More than Moore’가 중요해지고 있다

과거 반도체 산업의 가장 중요한 목표 가운데 하나는 트랜지스터를 계속 작게 만드는 것이었다.

이를 흔히 무어의 법칙과 연결해 설명한다.

하지만 이제는 단순한 미세화만으로 성능을 계속 높이는 것이 어려워지고 있다.

그래서 반도체 산업에서는 새로운 방식이 등장하고 있다.

대표적인 것이 다음과 같다.

새로운 트랜지스터 구조
새로운 반도체 재료
3D 적층
첨단 패키징
칩렛
HBM
광통신 기술

이를 단순히 “More than Moore”라고 표현하기도 한다.

즉, 반도체의 미래가 단순히 더 작은 선폭 경쟁만으로 결정되지 않는다는 의미다.

AI 반도체에서는 특히 이 변화가 중요하다.

GPU 하나의 크기를 계속 키우는 데에는 물리적인 한계가 있기 때문이다.

따라서 여러 개의 칩을 하나의 패키지 안에 연결하는 방식이 중요해지고 있다.

예를 들어 AI 시스템에서는 다음과 같은 구조가 필요할 수 있다.

GPU 또는 AI 가속기
+
HBM 고대역폭 메모리
+
고속 인터커넥트
+
첨단 패키징

이러한 구조에서는 웨이퍼 제조뿐 아니라 패키징 단계에서도 정밀한 재료공학 기술이 필요하다.

Applied Materials가 첨단 패키징과 이종집적(Heterogeneous Integration) 기술을 중요하게 보는 이유도 여기에 있다.

10. Applied Materials의 경쟁력은 특허 숫자보다 ‘공정 노하우’에 있다

반도체 장비 기업을 평가할 때 특허 수를 보는 경우가 많다.

물론 특허는 중요한 지표다.

하지만 반도체 장비 산업에서는 특허 숫자만으로 기업의 기술력을 판단하기 어렵다.

더 중요한 것은 실제 반도체 공장에서 장비가 얼마나 안정적으로 작동하는가다.

예를 들어 새로운 증착기술이 연구실에서는 성공적으로 작동할 수 있다.

그러나 실제 반도체 공장에서는 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.

수천 장의 웨이퍼를 반복적으로 처리할 수 있어야 한다.
웨이퍼마다 동일한 품질을 유지해야 한다.
장비 가동률이 높아야 한다.
결함 발생률이 낮아야 한다.
공정 비용을 관리할 수 있어야 한다.

따라서 Applied Materials의 경쟁력은 단순히 특정 기술 하나가 아니라,

재료과학 + 장비 설계 + 공정 제어 + 생산성 + 고객사의 제조 경험

이 오랜 시간 동안 축적되어 있다는 점에서 찾아볼 수 있다.

11. AI 반도체가 발전할수록 Applied Materials는 왜 중요해질까?

AI 반도체의 발전은 더 많은 트랜지스터와 더 높은 대역폭, 그리고 더 낮은 전력 소비를 요구한다.

이를 위해서는 여러 가지 기술이 동시에 발전해야 한다.

첫 번째, 더 작은 트랜지스터

새로운 재료와 더 정밀한 증착기술이 필요하다.

두 번째, 복잡한 3차원 구조

GAA와 3D NAND처럼 구조가 복잡해질수록 균일한 증착과 정밀한 식각이 중요해진다.

세 번째, HBM과 첨단 패키징

AI GPU와 HBM을 연결하기 위해서는 새로운 패키징과 인터커넥트 기술이 필요하다.

네 번째, 전력 문제

AI 데이터센터의 전력 소비가 증가하면서 더 효율적인 반도체 구조와 전력 관리 기술이 중요해지고 있다.

이 모든 변화는 결국 반도체 제조과정에서 새로운 재료와 새로운 공정기술을 요구한다.

따라서 AI 반도체 시장이 성장한다고 해서 GPU 기업만 중요한 것이 아니다.

GPU를 실제로 제조할 수 있도록 만드는 장비 기업의 역할 역시 함께 중요해질 수 있다.

12. 앞으로의 반도체 경쟁은 ‘누가 더 잘 쌓는가’의 경쟁이 될 수 있다

과거 반도체 산업에서는 얼마나 작은 회로를 만들 수 있는지가 가장 중요한 경쟁력처럼 보였다.

하지만 앞으로는 조금 다른 질문이 중요해질 수 있다.

누가 더 좋은 재료를 사용할 수 있는가?
누가 원자 단위로 더 정확하게 쌓을 수 있는가?
누가 복잡한 3차원 구조를 더 안정적으로 만들 수 있는가?
누가 여러 개의 칩을 하나의 시스템처럼 연결할 수 있는가?

Applied Materials는 바로 이러한 변화의 중심에 있는 기업 가운데 하나다.

ASML이 반도체의 회로를 그리는 기술을 대표한다면, Applied Materials는 그 회로를 실제 물질로 만들어가는 기술을 대표한다고 볼 수 있다.

마무리 – 반도체 산업은 결국 재료를 다루는 기술이다

오늘날 우리는 AI와 반도체를 이야기할 때 NVIDIA의 GPU나 TSMC의 2nm 공정을 먼저 떠올린다.

하지만 반도체 하나가 만들어지기까지는 수많은 재료가 사용된다.

실리콘 위에 절연막을 만들고, 금속을 쌓고, 필요 없는 부분을 제거하고, 다시 표면을 평탄하게 만드는 과정이 수없이 반복된다.

그리고 이 모든 과정의 중심에는 정밀한 제조장비가 있다.

Applied Materials는 특정 장비 하나에만 집중하는 기업이라기보다 반도체 제조공정 전반에서 재료를 어떻게 쌓고, 바꾸고, 제거하고, 제어할 것인가를 연구하는 기업에 가깝다.

앞으로 반도체는 더욱 복잡해질 것이다.

2D에서 3D로, 단일 칩에서 칩렛으로, 단순한 트랜지스터 경쟁에서 첨단 패키징과 이종집적으로 변화하고 있다.

이 변화가 계속될수록 반도체 제조는 더욱 정밀한 재료공학과 장비기술을 요구하게 될 가능성이 높다.

그런 의미에서 Applied Materials는 단순한 반도체 장비회사가 아니다.

AI 반도체와 미래 컴퓨팅을 실제 물질과 나노미터 구조로 만들어내는 핵심 기업 가운데 하나라고 볼 수 있다.

핵심 정리

Applied Materials는 미국의 대표적인 반도체 제조장비 기업이다.
핵심 경쟁력은 증착, 식각, CMP, 공정 제어, 첨단 패키징 등 다양한 제조기술에 있다.
반도체 제조는 단순히 회로를 새기는 것이 아니라 재료를 반복적으로 쌓고 제거하는 과정이다.
CVD, PVD, ALD는 박막을 형성하는 대표적인 증착기술이다.
GAA와 3D 구조가 발전할수록 정밀한 재료공학의 중요성이 커지고 있다.
Applied Materials는 여러 공정을 연결해 최적화하는 통합 공정 접근법을 중요한 경쟁력으로 발전시켜 왔다.
AI 반도체, HBM, 첨단 패키징 시대에는 새로운 재료와 제조공정의 중요성이 더욱 커질 수 있다.

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