원작자: Ada, 테크 플로우 (techflowpost)
시장조사기관 트렌드포스에 따르면 SK하이닉스는 375단 NAND 플래시 메모리 설계 검증을 완료했으며, 2026년 말 양산에 들어갈 예정입니다. SK하이닉스는 기존 생산 설비를 전환하여 375단 NAND를 생산할 계획입니다. SK하이닉스의 375단 NAND 검증 완료는 오랫동안 기다려온 업계의 전환점을 의미합니다. 바로 25년 가까이 반도체에 사용되어 온 텅스텐이 몰리브덴으로 대체되는 것입니다. 이러한 소재 대체로 진정한 수혜자는 메모리 제조업체가 아니라 장비 및 소모품 공급업체입니다.
텅스텐은 거의 25년 동안 내구성을 유지해 왔으며, 규모 확대로 인해 물리적 한계가 점차 확대되고 있습니다.
금속 배선에 몰리브덴을 처음 도입한 기업은 SK하이닉스가 아닌 삼성이라는 점에 주목할 필요가 있습니다. 삼성은 이미 2024년 4월 양산에 들어간 286단 9세대 NAND 플래시 메모리에 몰리브덴을 적용했으며, 현재 더 많은 공정 단계로 몰리브덴 사용을 확대하고 있습니다. SK하이닉스가 자사 제품 라인에 몰리브덴을 적용한 것은 이번이 처음이므로, 업계에서 선구자라기보다는 따라잡는 입장에 서게 됩니다.
이 375층 제품 자체도 여러 차례 하향 조정된 이력이 있습니다. TheElec에 따르면, 하이닉스는 원래 400층 제품을 목표로 했지만, 고밀도 적층 제조의 복잡성 때문에 최종적으로 375층으로 수정되었습니다. 그럼에도 불구하고, 이 제품은 하이닉스의 NAND 로드맵에서 중요한 도약으로 여겨지는데, 더욱 발전된 480층 및 604층 제품은 몰리브덴을 더욱 많이 사용할 것으로 예상되기 때문입니다.
몰리브덴이 텅스텐을 대체하는 것은 메모리 분야에만 국한된 것은 아니지만, 업계 전반에 걸쳐 중요한 전환점을 가져왔습니다. 텅스텐은 약 25년 동안 NAND, DRAM, 로직/파운드리 중간 공정에서 상호 연결 금속으로 사용되어 왔지만, 이제 스케일링 요구 사항으로 인해 텅스텐의 한계에 도달하면서 몰리브덴이 가장 유망한 대체재로 떠오르고 있습니다.
몰리브덴의 장점은 낮은 저항에만 국한되지 않습니다. 텅스텐이나 구리와 달리 몰리브덴은 장벽층 없이도 확산을 방지할 수 있어 공정 단계를 줄이고 수율을 향상시킵니다. 높은 융점과 산화 저항성 덕분에 직접 증착이 가능하여 3D NAND나 GAA(게이트 올 어라운드) 구조와 같은 고종횡비 구조에 더욱 적합합니다. 다시 말해, 층수가 많고 노드가 낮을수록 텅스텐의 침투는 어려워지는 반면 몰리브덴은 침투력이 커집니다. 이것이 바로 "삽질하는 업체" 논리의 핵심입니다. 대체재가 널리 보급되면 관련 도구와 재료를 제공하는 업체가 이익을 얻게 될 것입니다.
Lam Research: ALD 몰리브덴 공구를 이미 대량 생산하고 있는 유일한 삽 판매업체입니다.
이 분야에서 가장 직접적이고 설득력 있는 사례는 램 리서치(LRCX)의 이야기입니다. 2025년 2월에 출시된 이 회사의 ALTUS Halo는 대량 생산에 몰리브덴을 활용하는 업계 최초의 원자층 증착(ALD) 장비로, 대부분의 경우 기존 텅스텐 금속화 방식보다 저항이 50% 이상 향상되었다고 회사 측은 강조합니다. 램 리서치는 한국의 삼성과 SK하이닉스, 싱가포르의 마이크론 등 고용량 3D NAND 및 첨단 로직 생산 공장에서 이미 초기 도입이 시작되었다고 밝혔습니다.
비즈니스 유연성은 공정의 복잡성이 증가하는 데서 비롯됩니다. Zacks 연구에 따르면, Lam은 현재 파운드리 및 NAND 고객 모두에게 서비스를 제공하는 ALD 몰리브덴 장비 대량 생산 업체 중 유일한 기업입니다. 몰리브덴 증착은 속도가 느리고 복잡하지만, 이러한 첨단 노드에서 Lam이 단일 웨이퍼 금속 증착 서비스 시장(SAM)을 세 배로 늘릴 수 있도록 해줍니다. 공정 복잡성 증가는 실제로 장비 제조업체의 성장으로 이어집니다.
엔테그리스는 소모품을 판매하고, 마이크론은 미국 증시에 상장된 유일한 순수 메모리 기업입니다.
Applied Materials(AMAT)는 다른 접근 방식을 취하고 있습니다. 올해 2월, AMAT는 트랜지스터 접점에 사용되는 텅스텐을 몰리브덴으로 대체하여 트랜지스터와 구리 배선 네트워크 사이의 중요한 연결 부위 저항을 줄이는 Spectral ALD 시스템을 출시했습니다. 이 시스템은 이미 여러 주요 로직 파운드리에서 채택되었습니다. Lam의 몰리브덴 기술은 NAND/DRAM 워드 라인에 초점을 맞추고 있는 반면, AMAT의 기술은 2nm GAA 로직 접점에 초점을 맞추고 있다는 점을 구분하는 것이 중요합니다. 이들의 하위 응용 분야는 서로 다르며, 동일한 수혜 로직으로 간주할 수 없습니다.
소재 측면에서 대표적인 기업은 엔테그리스(ENTG)입니다. 이 회사는 DRAM 및 3D NAND에 특화된 몰리브덴 전구체인 이염화몰리브덴(MoO₂Cl₂)을 공급하며, ProE-Vap 공급 시스템을 갖추고 있습니다. 핵심은 소재 전환의 연쇄 효과에 있습니다. 엔테그리스에 따르면, 구리와 텅스텐에서 몰리브덴으로의 전환은 전구체 선택, 연마 패드 설계, 연마 슬러리 조성, 에칭 재료, 여과 등 여러 단계에 영향을 미칩니다. 이러한 변화는 여러 단계에 걸쳐 분산되어 나타납니다.
메모리 제조업체 자체를 살펴보면, 삼성과 SK하이닉스는 미국 증시에 상장되어 있지 않습니다. 마이크론(MU)은 미국 증시에 상장된 유일한 순수 메모리 기업으로, 몰리브덴 분야에서 선도적인 위치를 확보하고 있습니다. 람은 마이크론의 NAND 개발 담당 부사장인 마크 키엘바우흐의 말을 인용하여, 몰리브덴 금속화 기술 덕분에 최신 NAND 제품에서 업계 최고 수준의 I/O 대역폭과 저장 용량을 달성할 수 있었다고 전했습니다. 그러나 마이크론은 "몰리브덴을 사용하는 기업"이지 "몰리브덴 판매로 이익을 얻는 기업"은 아닙니다. 마이크론의 주가는 주로 메모리 사이클과 HBM에 의해 좌우되며, 몰리브덴은 단지 성능 향상에 도움이 되는 부가적인 요소일 뿐입니다.
몰리브덴 채굴업체들이 이득을 볼까요? 반도체 수요는 전체 수요의 극히 일부에 불과합니다.
이론적으로는 몰리브덴 채굴 기업들이 이러한 흐름의 수혜자로 여겨질 수 있습니다. 미국 증시에 상장된 프리포트맥모란(FCX)은 구리 채굴의 부산물로 몰리브덴을 사용하는 대표적인 기업입니다. 그러나 반도체 산업에서 몰리브덴 소비 규모는 극히 작습니다. The Elec과 업계 소식통의 추산에 따르면, 삼성전자는 작년에 약 4톤, 올해 약 10톤의 몰리브덴을 구매했고, SK하이닉스는 약 4톤으로 시작했습니다. 전체 반도체 산업의 몰리브덴 소비량은 2030년까지 약 80톤에 불과할 것으로 예상됩니다. 주로 철강 합금에 사용되며 연간 수십만 톤이 소비되는 세계 몰리브덴 시장과 비교하면 반도체 부문의 수요는 무시할 수 있을 정도입니다. 따라서 채굴 기업의 주가를 낸드 칩 관련 흐름과 연결하는 것은 잘못된 인과관계입니다.
이는 "텅스텐 후퇴, 몰리브덴 부상"이라는 이야기의 진정한 범위를 규정합니다. 하이닉스의 375층 기술은 단지 시작점에 불과하며, 실제 범위는 NAND, DRAM, 그리고 소재라는 세 가지 주요 범주에 걸쳐 있습니다. 이러한 금속 대체 분야에서는 관련 도구와 소모품 판매가 더욱 확실해집니다. 몰리브덴을 사용하는 메모리 제조업체는 가치 평가보다는 성능 향상의 혜택을 보는 반면, 금속 업계는 사실상 이득을 보지 못합니다.
면책 조항: 본 기사는 투자 조언을 구성하지 않습니다.
