어플라이드 머티어리얼즈(AMAT), 반도체 혁신을 이끄는 이유

어플라이드 머티어리얼즈는 어떤 회사인가요?
AI 시대에 왜 어플라이드 머티어리얼즈가 중요한가요?
어플라이드 머티어리얼즈는 어떤 반도체 공정에 관여하나요?
IMS 솔루션이란 무엇인가요?
에픽센터는 어떤 역할을 하나요?
AI 반도체 시대, 어떤 장비주에 주목해야 할까요?

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AI 반도체 경쟁이 격화되면서 시장의 관심은 엔비디아, AMD, 인텔 등 ‘설계 중심 기업’에 집중되고 있다.
 
하지만 이들의 혁신이 현실이 되려면, 그 기반을 떠받치는 ‘재료공학’의 발전이 반드시 필요하다.
 
그리고 그 중심에는 전 세계 거의 모든 반도체 공정에 관여하는 기업, 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)가 있다.
 
겉으로는 장비 기업처럼 보이지만 실제로는 반도체 성능·전력 효율·공정 혁신의 핵심을 재료공학 수준에서 이끌고 있는 숨은 주역이다.
 
오늘은 어플라이드 머티어리얼즈가 어떻게 반도체 산업의 근본을 바꾸고, AI 시대의 진정한 게임체인저로 자리 잡았는지 살펴본다.

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반도체 산업의 숨은 주역, 어플라이드 머티어리얼즈

 
반도체 산업에서 우리가 흔히 떠올리는 기업들은 회로를 설계하는 팹리스(Fabless)나 칩을 생산하는 파운드리(Foundry)다.
 
하지만 그 한가운데서 3,000단계에 이르는 제조 공정 대부분에 관여하는 기업이 바로 어플라이드 머티어리얼즈다.
 
이 기업은 웨이퍼 산화, 식각, 증착, 금속 배선 등 전공정의 거의 모든 단계에 장비를 공급하며, 일부 공정은 “어플라이드 없이는 생산이 불가능하다”는 말이 나올 정도다.
 
특히 PVD, ALD, CVD와 같은 증착 기술부터 이온 주입 장비, CMP 평탄화 장비, 그리고 최근에는 고밀도 패키징 장비까지 영역을 확장하며 전(前)·후공정을 아우르는 유일한 기업으로 자리매김했다.

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AI 시대의 핵심: 재료공학에서 시작되는 전력 혁신

 
AI 반도체의 발전은 단순히 트랜지스터를 더 많이 넣는 문제가 아니다. 전력 효율(Energy Efficiency)이 병목으로 떠오르면서, 칩의 재료 구조 자체를 혁신하는 일이 가장 중요한 과제가 되었다.

2030년에는 데이터센터의 전력 소비가 전 세계 전력의 최대 15%에 이를 것으로 전망된다. 따라서 적은 전력으로 더 많은 연산을 수행할 수 있는 반도체가 필요하다.
 
어플라이드는 이를 위해 트랜지스터 구조를 2D에서 3D로 전환, 전력 후면 배치(Backside Power Delivery), 하이브리드 본딩 등 재료 단계의 혁신을 주도하고 있다.

결국 이 회사가 하는 일은 단순한 장비 공급이 아니라, AI 산업 전체의 전력 효율 혁신을 가능하게 하는 재료공학적 해법을 제공하는 것이다.

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첨단 반도체의 기반 기술: GAA, DRAM, HBM 혁신

 
어플라이드는 GAA(Gate-All-Around) 트랜지스터, 3D DRAM, HBM(고대역폭 메모리) 등 첨단 반도체 기술에서도 핵심적인 역할을 한다.

• GAA 트랜지스터는 전류 통로를 네 면에서 감싸 전류 제어를 정밀하게 하고, 전력 소모를 25~30% 절감한다.
• 하지만 1~2nm 두께의 방막을 쌓고 깎는 초정밀 공정이 필요하며, 이때 어플라이드의 증착·식각·세정 기술이 결정적이다.
• 3D DRAM과 HBM 공정에서도 어플라이드는 극미세 TSV(Through-Silicon Via) 식각, 금속 증착, 층간 접합 등 고난도 적층 기술의 핵심 장비 공급자로 자리하고 있다.
• 실제로 2024년 어플라이드는 디램 공정 매출이 처음으로 10억 달러를 돌파, 향후 수직 트랜지스터·GAA 확산에 따른 수혜가 예상된다.

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공정을 통합하는 힘: IMS 통합 솔루션 전략

 
어플라이드의 또 다른 경쟁력은 통합 솔루션(Integrated Materials Solution, IMS)이다.
 
기존에는 각 공정마다 장비를 바꾸어 웨이퍼를 이동시켰지만, IMS는 증착·식각·세정·측정 등 주요 공정을 하나의 진공 시스템에서 연속 처리한다.
 
이 방식은 오염 가능성을 낮추고 미세 공정의 수율을 대폭 향상시킨다.
 
대표적으로 GAA의 게이트 형성, HBM의 TSV 공정 등 초정밀 단계에서 IMS 시스템이 품질 안정성과 정밀도를 확보한다.
 
또한, 2023년 발표된 ‘비스타라(Vistara)’ 플랫폼은 고객이 공정을 조합해 맞춤형으로 구성할 수 있는 모듈형 툴로, 어플라이드의 종합 솔루션 기업으로의 진화를 상징한다.

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개방형 혁신의 상징: 에픽센터(EPIC Center)

 
어플라이드는 내부 기술력만으로는 산업의 속도를 따라잡을 수 없다고 판단하고, ‘개방형 혁신(Open Innovation)’ 전략을 택했다.
 
그 상징이 바로 에픽센터(EPIC: Equipment and Process Innovation Center)다.
 
캘리포니아 서니베일에 건설 중인 이 시설은 세계 최대 규모의 반도체 공동 연구 허브로, 칩 제조사, 대학, 소재 기업들이 함께 장비·공정을 동시 개발한다.
 
이를 통해 기술 상용화 기간을 기존 10년에서 1/3 수준으로 단축하고 각 기업이 독립된 구역을 사용하면서도 공동 인프라를 활용할 수 있는 새로운 협력 모델을 제시한다.

결국 어플라이드는 “함께 혁신하고, 빠르게 상용화하는 생태계 중심 기업”으로 스스로를 재정의하고 있다.

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반도체 산업의 보이지 않는 설계자

 
어플라이드 머티어리얼즈는 단순한 장비 회사가 아니다.

재료공학 기반의 혁신을 통해 반도체의 성능과 효율을 근본적으로 바꾸는, AI 시대의 실질적 인프라 기업이다.
 
AI의 진화는 칩 설계로부터가 아니라, 칩을 가능하게 하는 ‘재료의 혁신’으로부터 시작된다.
 
그리고 그 혁신의 최전선에는 언제나 어플라이드 머티어리얼즈가 있다.
 

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