반도체 신소재 전쟁...독일 머크도 텅스텐 대체하는 '몰리브덴' 국내 양산

[鶴山]

조선경제 테크

반도체 신소재 전쟁...독일 머크도 텅스텐 대체하는 '몰리브덴' 국내 양산

김성민 기자

입력 2026.02.11. 13:30

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캐서린 데이 카스 머크 일렉트로닉스 수석부사장과 김우규 한국머크 대표가 11일 서울 코엑스에서 열린 세미콘 코리아 한국머크 부스에서 자사 기술을 소개하고 있다. /한국머크

인공지능(AI) 시대가 열리면서 AI 학습과 운영에 사용되는 반도체는 새로운 형태로 진화하고 있다. 좁은 면적에 더 많은 양의 반도체를 집적하기 위해 더 얇은 회로를 그리고 아파트처럼 쌓아 올리는 적층 구조가 일반화되는 추세다. AI 가속기에 들어가는 고대역폭 메모리(HBM)도 D램을 아파트처럼 쌓아 올린 형태다. 그동안 낸드플래시만 높게 쌓는 구조였는데 이제 이러한 적층 구조가 D램까지 확장되는 것이다.

반도체가 더 미세한 회로로 그려지고, 여러 개를 쌓아 올리는 3D(3차원) 적층 구조가 되면서 반도체를 제작할 때 쓰는 소재도 새로워지고 있다. 이에 따라 반도체 생산 공정에 필요한 소재와 특수 가스를 공급하는 업체들도 빠르게 변하는 중이다. 대표적인 곳이 독일에 본사를 둔 글로벌 과학 기술 기업 머크다. 360년의 역사를 가진 머크는 전 세계에 6만3000여명의 임직원을 두고 200억유로(약 34조7000억원)가 넘는 연간 매출을 거두는 글로벌 기업이다. 생명공학, 제약, 반도체 소재 사업을 영위한다.

머크는 지난 10일 서울 강남구 삼성동에서 간담회를 갖고 AI 칩 개발을 위한 통합 소재 설루션과 차세대 소재인 몰리브덴 혁신 기술을 공개했다. 몰리브덴(molybdenum)은 반도체 공정의 패러다임을 바꿀 신소재 중 하나로 반도체 회로를 연결하는 금속 배선에 쓰인다. 기존 구리와 텅스텐이 미세화 한계에 부딪히며 저항이 급격하게 증가하는 문제를 보이자 전기 저항은 낮으면서 전기 전도성은 뛰어나고, 기존 반도체 공정과 호환성이 높은 몰리브덴이 대체재로 뜨는 것이다. 현재 3D 적층 낸드플래시 생산에 쓰이는데, 머크는 몰리브덴이 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU) 같은 로직 반도체와 D램 메모리 반도체 생산에도 점차 확산될 것으로 보고 투자를 확대하고 있다.

머크는 올해 충북 음성에 몰리브덴 생산 시설을 완공하고 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 고객사와 아시아 고객에게 몰리브덴 전구체부터 쳄키퍼(공급장치)까지 통합 설루션을 제공하겠다는 방침이다. 반도체 박막·평탄화·광학 소재와 장비부터 공정용 특수가스까지 생산하는 머크는 그동안 쌓아온 소재 충전 및 정밀 공급(딜리버리) 등 반도체 전 공정을 아우르는 노하우를 활용해 몰리브덴 시장을 공략할 방침이다. 캐서린 데이 카스 머크 일렉트로닉스 수석부사장은 “텅스텐 대체 물질인 몰리브덴은 실온에서 고체 상태라, 175도로 가열해 일정한 양과 속도로 공급하는 게 핵심”이라며 “머크의 쳄키퍼를 사용하면 고밀도로 충전해 공급할 수 있고 이를 99.5%까지 낭비 없이 소진할 수 있어 비용을 절감할 수 있다”고 했다.

머크는 첨단 반도체 산업 변화에 맞춰 다양한 소재 개발과 연구에 힘쓸 예정이다. 캐서린 데이 카스 수석부사장은 “지금 반도체 업계가 쓰는 특수가스는 50여 년간 같은 가스였다”며 “하지만 온실가스를 적게 배출하는 새로운 특수가스에 대한 니즈가 증가하는 등 소재의 변화 필요성이 강해지고 있다”고 했다. 그는 또 “다양한 금속이 증착 공정에 쓰이고 있고, 특수가스도 고밀도 3D 적층 칩의 초저온 식각 공정에 도입되고 있다”고 했다.

김우규 한국머크 대표이사는 “반도체 나노미터 생산이 한계에 부딪히면서 새로운 소재가 필요해지고 있다”며 “머크는 지구상 원자를 표현한 주기율표에서 비방사선 물질을 제외하고 3분의 2의 물질을 활용한 소재를 개발하고 있고, 더 낮은 비용으로 더 높은 가용성과 일관성으로 고객을 지원하는 데 집중할 것”이라고 했다.

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#테크반도체소재몰디브덴머크

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김성민 기자

가장 빠르게 변하며 일상의 모습을 바꾸는 테크 분야를 출입합니다. 2025년 7월부터 테크부 테크팀장으로 일합니다. 2021~2023년 6월 미 실리콘밸리에서 특파원으로 근무했고, 2023년 7월 귀국해 디지털기획팀장, 콘텐츠전략팀 차장으로 근무했습니다. 2008년 입사 후 사회부, 기획취재부, 대중문화부, IT 업계, 자동차, 부동산 등을 출입했습니다. 격변하는 세상 속에서 놓치면 안되는 뉴스를 정확하게 전달하겠습니다.

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