인텔 로고. 사진=로이터

미국의 반도체 기업 인텔(INTC)이 ASML(ASML)로부터 최초로 6개의 EUV High NA 스캐너를 보유하게 되어 미국이 칩 부문에서 중국과의 격차를 벌리는 데 한 걸음 더 앞서 나가게 됨을 의미한다고 스페인의 컴퓨터 및 기술 웹사이트 ‘엘 차푸자스 인포르마티코’가 19일(현지 시간) 보도했다.

이 장비를 누가 먼저 보유하느냐를 두고 주요 국가의 정상들이 자국 기업을 돕기 위해 움직인 것은 잘 알려진 사실이다.

이 거대한 스캐너는 2025년 말까지 첫 6개 장치를 투입하며, 이는 오리건 팹으로 이동될 것으로 보인다.

인텔은 이미 5nm에서 EUV를 사용하고 있으며, 3nm 및 2nm에서도 EUV를 사용하여 경쟁 우위를 확보하려고 한다.

인텔의 CEO인 팻 갤싱어는 ASML의 CEO인 피터 베닝크에 직접 전화해서 요구사항과 이 최첨단 스캐너를 우선 구할 방법에 대해 논의했다고 한다.

갤싱어는 이 최첨단 스캐너 장비를 확보하는 것이 반도체 생산 능력을 확장하는 데 가장 중요한 작업이라고 판단하고 장비 구입을 위해 최일선에 나선 것이다.

시장에서는 인텔이 EUV High-NA 스캐너을 선점할 경우 “게임 체인저”를 갖게 되는 것이라고 평가한다. 이는 인텔은 물론 미국의 칩 산업에 큰 이점으로 작용할 것이라고 보고 있다.

ASML의 EUV High-NA 스캐너는 매우 비싸며 각각 약 3억 8400만달러의 가치가 있지만, 인텔은 이러한 스캐너 6개를 확보하기 위해 최대 4억4000만달러를 지불했을 가능성도 있는 것으로 알려지고 있다.

ASML은 EUV High-NA 장비를 생산할 수 있는 유일한 회사이며, 장비 생산량도 제한되어 있다. 따라서, ASML은 고객의 우선순위를 고려해 장비를 공급하고 있다.

EUV High-NA는 중국이 보유한 DUV + SAQP 기술보다 뛰어난 기술이다.

에칭 단계 측면에서, EUV High-NA는 DUV + SAQP보다 훨씬 적은 단계로 더 정밀한 패턴을 에칭할 수 있다. 예를 들어, 5나노 노드에서 EUV High-NA는 100단계에 비해 17단계만 필요하다. 이는 웨이퍼당 생산량을 크게 증가시키고 비용을 절감하는 데 도움이 된다.

또한, 웨이퍼당 성능 측면에서, EUV High-NA는 DUV + SAQP에 비해 훨씬 높은 성능을 제공한다. 예를 들어, 나노 공정에서 EUV High-NA는 100%의 성능을 제공하지만, DUV + SAQP는 44.8%의 성능만 제공한다. 이는 EUV High-NA가 더 정밀하고 효율적인 에칭 프로세스를 제공함을 의미한다.

따라서, 중국이 DUV + SAQP 기술로 5나노 공정에 도달할 수 있지만, EUV High-NA는 더 나은 성능과 효율성으로 인해 경쟁 우위를 갖게 된다.

특히, 3나노 공정은 차세대 반도체 핵심 목표 중 하나로, 3나노 공정에서는 웨이퍼에 3나노 크기의 패턴을 에칭해야 하는데, 이는 매우 힘든 작업이다.

DUV+SAQP 기술은 현재 5나노 공정에서 사용되는 기술이지만, 3나노 공정에서는 한계에 도달한다. DUV+SAQP 기술을 사용하면 웨이퍼에 3나노 크기의 패턴을 에칭하기 위해 230단계의 에칭 공정이 필요한데, 이는 대단히 복잡하고 시간이 많이 걸리는 작업이며, 결함률도 높다.

EUV 기술은 3나노 공정 구현에 필수 기술로, EUV 기술을 사용하면 웨이퍼에 3나노 크기의 패턴을 에칭하기 위해 25단계의 에칭 공정만 필요하다.

이는 DUV+SAQP 기술보다 훨씬 적은 수의 에칭 공정으로, 생산성을 크게 향상할 수 있다. 또한, EUV 기술은 결함률을 낮추는 데에도 도움이 된다.

따라서, 3나노 공정 구현을 위해서는 EUV 기술의 도입이 필수적이며, 중국에서는 이 장비를 미국의 제한으로 구입할 수 없다.

더 미세 공정인 2나노나 1나노는 더 어려운 공정으로 최첨단 EUV 장비가 없이는 너무나 많은 시간과 시행착오, 비용이 투입되어야 한다. 수율에서 크게 떨어져 상업적으로 이해타산이 맞지 않다.

이제 인텔은 ASML EUV High-NA 스캐너를 사용하여 더 적은 비용으로 더 저전력과 대용량을 담을 수 있는 칩을 생산하게 되면, 미국과 중국의 기술 격차는 지금보다 훨씬 더 커질 수 있으며, AI를 비롯한 첨단 산업과 최첨단 무기산업에서 미국의 우위를 약속할 것이다.

다만, 인텔이 EUV High-NA 스캐너를 얼마나 효과적으로 활용할 수 있을지, 그리고 이것이 미국과 중국의 기술 격차에 어떤 영향을 미칠지에 대한 결과는 시간이 지나야 정확히 알 수 있다.

한편, 현재 ASML의 고객 목록에서 삼성과 SK하이닉스는 TSMC보다 높은 우선 순위를 가지고 있다. 따라서, 삼성과 SK하이닉스는 인텔에 이어 EUV High-NA 장비를 구매할 수 있을 것으로 시장에서는 예상하고 있다.

구체적으로, 인텔은 2024년 말부터 2025년 초까지 총 6개의 EUV High-NA 장비를 확보할 것으로 보이며, 삼성과 SK 하이닉스는 2025년 이후부터 EUV High-NA 장비를 확보할 것으로 알려지고 있다.

EUV High-NA 기술은 기존의 EUV 기술보다 더 복잡하고 어려운 기술이며, 장비를 구매하는 것만으로는 이 기술을 성공적으로 적용할 수 없고, 반도체 제조 공정 전반에 걸쳐 다양한 기술적 개선이 필요하다.

예를 들어, EUV High-NA 기술은 더 높은 해상도를 제공하지만, 그만큼 더 많은 노이즈가 발생할 수 있어, 노이즈를 줄이기 위한 새로운 기술이 필요하고, 더 높은 에너지를 필요로 해서 반도체 소재 내구성을 높이는 기술이 필요하다.

삼성과 SK하이닉스는 이런 기술적 개선을 위해 지속적으로 투자하고 연구 개발을 진행해 왔기 때문에, EUV High-NA 기술을 성공적으로 적용할 수 있는 역량을 확보하고 있다고 평가받는다.

반면, TSMC는 기존의 EUV 기술을 성공적으로 적용하고 있지만, EUV High-NA 기술은 아직 초기 단계에 있어 생산 현장에 투입하기에는 더 많은 시간이 필요하다고 알려져 있다.

물론, 이는 현 상황을 기반으로 한 예상이며, TSMC가 EUV High-NA 기술 개발을 가속화하여 경쟁력을 확보할 경우, 삼성과 SK하이닉스의 시장 선점 기회가 줄어들 가능성도 있다.



박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com

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