이른바 ‘슈퍼을’ ASML이 주목받고 있다. 윤석열 대통령의 네덜란드 국빈방문을 계기로 국내 기업과의 협력이 더해지면서다. 여기엔 ASML이 독점 생산하는 극자외선(EUV) 노광장비가 반도체 기업에 필수라는 인식이 자리한다. 하지만 EUV의 도입을 두고 반도체 기업의 고민이 깊어지고 있다.
14일 업계에 따르면 한국과 네덜란드는 반도체 협력을 강화하기로 했다. 지난 11일(현지시간)부터 3박 5일간 윤석열 대통령이 네덜란드를 국빈방문하면서다. 한국 정상이 네덜란드를 국빈방문한 건 최초다. 이는 ASML과 삼성전자, SK하이닉스 간 구체적인 협약 체결로 이어졌다.
삼성전자는 ASML과 총 1조원을 투자해 한국에 EUV 공동 연구소를 세우기로 했다. 또 SK하이닉스는 EUV에 사용하는 수소 가스를 친환경적으로 재활용할 수 있는 기술을 ASML과 개발하기로 했다. 이뿐만 아니라 반도체 전문 인재를 양성하기 위해 내년 2월부터는 한-네덜란드 첨단반도체 아카데미가 문을 연다.
대부분 협약은 결국 EUV 기술 확보와 연관돼 있다. EUV는 반도체 기업의 경쟁력을 가를 핵심 노광장비기 때문이다. 이는 ASML만이 생산해 연간 약 40대로 공급 대수가 한정돼 있다. 이에 반도체 기업들은 고객사지만, EUV를 확보하기 위해 ASML과 보다 밀접한 협력 관계를 유지하고자 총력전을 벌인다.
EUV가 중요한 건 나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 경쟁에서 ‘게임체인저’라서다. 통상적으로 D램은 10나노 미만, 파운드리(반도체 위탁생산)에서는 5나노 미만 반도체를 생산하기 위해서는 EUV가 필요하다고 보고 있다. EUV의 하위 장비인 심자외선(DUV)의 광원 ‘불화아르곤(ArF)’으로는 보다 미세한 회로 선폭을 그리는 게 어렵기 때문이다.
그러나 기술적인 측면에서 ArF를 활용해 보다 미세한 공정을 구현하는 건 실제로 할 수 있는 일이다. 반도체 회로를 웨이퍼에 여러 번 새겨 넣는 공정인 ‘멀티 패터닝(Multi Patterning)’ 수만 늘리면 된다. 이러한 점이 반도체 기업들이 EUV 도입을 고민하고 있는 이유다. 대규모 투자를 하지 않고도 기존 장비만으로 미세 공정을 이어갈 수 있어서다.
D램 시장에서 우위를 점하고 있는 상위 3개사가 대표적인 예시다. 마이크론은 삼성전자, SK하이닉스와 다른 EUV 행보를 보이고 있다. 삼성전자는 14나노 D램부터, SK하이닉스는 10나노 초반대 공정 일부에 EUV 장비를 도입해 활용하고 있다. 반면 마이크론은 아직 EUV를 도입하지 않고, 10나노급 D램을 생산 중이다.
다만 문제는 상업성에 있다. DUV로 D램 10나노, 파운드리 5나노 수준의 반도체를 만들면 수익성이 급격히 떨어져서다. 멀티 패터닝 등 공정 수가 늘어나니 자연스레 생산 비용이 커지고, 제조시간은 길어지며 수율(생산품 중 양품의 비율)까지 낮아진다. 기술상 가능은 하지만 수익을 내야 하는 기업 입장에서 현실적으로 불가능하다는 의미다.
결국 업계는 EUV 도입이 시기의 문제라고 판단한다. 각사가 구축한 로드맵에 따라 적절한 시기에 EUV를 도입하고, 미세공정에서 경쟁력을 가져가야 한다는 것이다. EUV 장비는 한 대당 약 2000억원에 달한다. 이에 DUV 사용으로 인한 비용 상승에 견줘 EUV 도입 비용 역시 부담이 만만치 않다.
업계 관계자는 “중장기적으로 봤을 때 언젠가 사장될 불화아르곤을 활용한 장비 및 기술에 기업이 계속 투자할 수는 없는 일”이라며 “기업마다 전략적 방침을 세워 EUV 도입에 대해 고민해야 할 것”이라고 말했다.
이재용 삼성전자 회장(왼쪽 두 번째)이 네덜란드 에인트호번에 있는 ASML 본사를 찾아 극자외선(EUV) 노광장비를 살펴보는 모습 [사진=삼성전자]
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