차세대 반도체 장비 도입 경쟁: TSMC와 인텔의 EUV 기술 도입

반도체 산업의 초미세 공정 경쟁이 치열해지는 가운데, TSMC와 인텔이 차세대 반도체 제조 장비인 고개구수치(High NA) 극자외선(EUV) 리소그래피 장비 도입을 놓고 전략적 행보를 이어가고 있습니다. 고 NA EUV 장비는 기존 EUV 기술보다 한층 더 높은 해상도로 반도체 웨이퍼에 세밀한 회로를 인쇄할 수 있어, 차세대 반도체 공정에 필수적인 기술로 여겨지고 있습니다. 특히, ASML이 전 세계에서 독점적으로 제공하는 이 장비는 반도체 제조사의 기술력 향상과 함께 경쟁 우위를 확보하는 중요한 수단으로 자리잡고 있습니다.

 

TSMC와 인텔을 포함한 글로벌 반도체 제조사들은 반도체 미세화와 성능 향상을 위해 이러한 고가 장비를 도입해 R&D와 상업 생산에 적극 활용하고 있습니다. 이번 블로그에서는 TSMC와 인텔이 고 NA EUV 장비 도입을 통해 얻고자 하는 이점과 양사의 전략적 차이점, 그리고 ASML의 독점적 위치가 글로벌 반도체 산업에 미치는 영향에 대해 심층적으로 다루어 보겠습니다.

 

1. 고개구수치 EUV(High NA EUV) 장비란?

고개구수치(High Numerical Aperture, NA) EUV(극자외선) 장비는 현존하는 반도체 제조 공정에서 가장 진보된 기술 중 하나로, 네덜란드의 ASML이 전 세계에 독점적으로 공급하는 장비입니다. EUV 리소그래피는 매우 짧은 파장의 빛을 사용해 반도체 웨이퍼에 미세한 회로를 그리는 방식인데, 여기에서 '고 NA'라는 용어는 장비의 렌즈가 더 넓은 입사각을 허용해 이전 세대보다 훨씬 더 작은, 정밀한 회로를 웨이퍼 표면에 새길 수 있다는 것을 의미합니다.

 

고 NA EUV 장비는 현재 반도체 업계에서 사용되는 표준 EUV 장비의 해상도를 더욱 높여, 한 면적에 배치할 수 있는 트랜지스터 수를 크게 증가시킬 수 있습니다. 이를 통해 동일한 칩 크기 내에서 더 많은 트랜지스터를 배치할 수 있어 더 작고 강력한 칩 설계가 가능해집니다. 고 NA EUV 장비는 기존 EUV 장비와 비교해 약 3배 많은 트랜지스터를 칩에 탑재할 수 있으며, 이러한 미세화 기술이 가능한 이유는 파장의 초미세화 덕분입니다. 현재 한 대당 가격이 약 3억 5천만 달러에 달하며, 이는 일반 EUV 장비(약 1억 8천만 달러)의 두 배에 해당하는 금액입니다. 이처럼 고가의 장비지만, 최첨단 기술을 활용해 한계를 뛰어넘는 미세 회로 패턴을 형성할 수 있어 차세대 반도체 공정에서는 필수적인 요소로 평가됩니다.

 

2. TSMC의 고 NA EUV 도입 배경과 전략

TSMC는 고 NA EUV 장비를 2023년 말 대만 신주 본사 근처의 R&D 센터에 설치할 예정입니다. 이는 미국의 경쟁사인 인텔보다 몇 달 늦은 일정이지만, TSMC는 새로운 장비를 상업 생산보다는 연구개발(R&D) 목적으로 먼저 도입할 계획입니다. 이 고 NA EUV 장비는 TSMC가 향후 2나노미터(nm) 이하 공정, 즉 앙스트롬 수준의 A10 공정 기술로 진입하는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다. 그러나 TSMC는 현재 연구개발 진행 상황에 따라 고 NA EUV 장비의 상업 생산 투입을 서두를 필요는 없다고 판단하고 있으며, 대신 다양한 경로 탐색 및 엔지니어링 작업을 진행해 장비를 활용할 수 있는 최적의 방안을 모색하고 있습니다.

 

특히 TSMC는 고 NA EUV를 통한 초미세 공정 기술을 안정화시키고, 향후 A10 공정(대략 2030년경 상용화 가능 예상)을 대비하기 위해 미리 인프라와 패터닝 솔루션을 구축하고 있습니다. 이를 통해 반도체 미세화의 핵심 요구 사항을 충족하고, 고객의 혁신을 지원할 수 있는 기반을 마련하는 것이 목표입니다. TSMC는 이번 고 NA EUV 장비 도입을 통해 반도체 미세 공정의 한계를 더욱 극복하고, 글로벌 반도체 리더십을 더욱 공고히 하려는 전략적 포석을 가지고 있습니다.

 

이는 TSMC의 신중하고 체계적인 접근 방식을 보여주는 예로, TSMC는 신기술 도입 시 무리하게 상업 생산을 시도하기보다 철저한 검증을 거친 후 점진적으로 활용하는 방식을 선호합니다.

 

3. 인텔의 대응과 전략적 변화

인텔은 오랜 시간 동안 EUV 기술 도입을 미루며 기존의 DUV(Deep Ultraviolet) 리소그래피 기술에 의존해 왔습니다. 하지만 이러한 결정이 결국 생산 수율 문제와 일정 지연을 초래하여 반도체 시장 내 경쟁력을 저하시켰습니다. 이에 따라 인텔의 CEO인 Pat Gelsinger는 기존 전략을 과감하게 수정하고 EUV 기술 도입을 적극 추진하는 방향으로 회사를 이끌고 있습니다. 2023년, 인텔은 오리건 주의 R&D 센터에 첫 번째 고 NA EUV 장비를 설치하고, 추가 장비를 연이어 들여오면서 R&D를 강화하고 있습니다.

 

인텔은 이러한 고 NA EUV 장비를 활용하여 2027년까지 상업 생산에 투입할 계획입니다. 이를 위해 현재 R&D 센터에서 장비 테스트와 시범 생산을 진행하고 있으며, 기술적인 완성도를 높이는 데 주력하고 있습니다. 인텔은 특히 고 NA EUV를 통해 CPU 및 AI 가속기 칩을 비롯한 다양한 첨단 반도체를 생산하여 시장 내 경쟁력을 되찾겠다는 전략을 세우고 있습니다. 현재 일부 플래그십 CPU 칩 생산을 TSMC에 아웃소싱하는 이유는, 고 NA EUV 도입과 자체 기술 개발에 집중하기 위함이며, 이로 인해 한층 정밀하고 고효율적인 제품을 빠르게 시장에 내놓을 수 있도록 기반을 다지고 있습니다.

 

이러한 변화는 단순히 새로운 장비를 도입하는 것에 그치지 않고, 생산 공정 전반에 걸친 효율성과 품질 개선을 목표로 하고 있습니다. 인텔은 고 NA EUV를 통해 생산 주기를 단축하고, 반도체의 구조적 정밀성을 확보하여 글로벌 반도체 시장 내 리더십을 회복하고자 합니다.

 

4. ASML과 EUV 시장의 독점적 위치

ASML은 네덜란드의 반도체 장비 제조사로, 전 세계에서 유일하게 EUV 리소그래피 장비를 공급하고 있는 기업입니다. EUV는 현재의 반도체 미세화 기술을 가능하게 하는 핵심 기술로, ASML이 제공하는 표준 EUV 장비는 7나노미터 수준의 칩을 생산할 수 있는 역량을 가지고 있습니다. 하지만 ASML은 한층 더 진화한 고 NA EUV 장비를 통해 2나노미터 이하 수준의 반도체를 생산할 수 있는 기술력을 확보하고 있으며, 이로 인해 삼성, TSMC, 인텔 등 주요 반도체 기업들은 ASML의 장비에 의존하고 있습니다.

 

ASML의 고 NA EUV 장비는 기존 EUV 장비보다 약 두 배에 달하는 3억 5천만 달러에 이르는 고가의 장비지만, 이는 한 번에 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있는 미세한 구조를 인쇄할 수 있어 각 제조사의 반도체 미세 공정에 필수적입니다. ASML의 독점적 위치는 기술적 장벽과 복잡한 생산 공정에 따른 것으로, 다른 경쟁사들이 같은 수준의 장비를 제작하는 것은 사실상 불가능합니다. 이에 따라 ASML은 주요 반도체 제조사들과의 긴밀한 협력을 통해 일정에 맞춰 장비를 제공하고 있으며, 각 회사는 자사의 전략에 따라 ASML의 장비를 순차적으로 도입하고 있습니다.

 

ASML은 또한 각 반도체 제조사의 전략적 요구 사항을 수용하여 장비 개발 일정을 맞추고 있으며, 이러한 독점적 위치는 ASML의 수익성을 극대화하고 글로벌 반도체 시장의 공급망에서 핵심적인 역할을 수행하게 합니다.

 

5. 앞으로의 전망

TSMC와 인텔의 고 NA EUV 도입 경쟁은 반도체 제조 기술의 새로운 전환점을 예고하고 있습니다. TSMC와 인텔이 ASML의 최신 장비를 통해 2나노미터 이하, 즉 앙스트롬 단위의 초미세 공정 기술을 확보하게 되면, 스마트폰, 서버, AI 칩 등 다양한 첨단 기기에 탑재되는 반도체 성능이 크게 향상될 것입니다. TSMC는 이미 EUV 기술의 초기 도입으로 높은 수율과 품질을 확보했으며, 앞으로도 스마트폰, 서버 및 AI 응용 프로그램용 반도체 생산을 통해 시장 내 입지를 강화할 것으로 보입니다. 반면, 인텔은 미세 공정 도입 시기가 다소 늦었지만, 고 NA EUV 장비를 통해 기술적 격차를 줄이며 리더십을 회복할 준비를 하고 있습니다.

 

고 NA EUV 장비의 상용화가 진행되면서 각 반도체 제조사는 보다 효율적이고 강력한 칩 생산이 가능해지며, 이에 따라 시장 내 경쟁이 더욱 치열해질 것입니다. 특히, 이 기술은 차세대 자율주행차, AI, IoT 등의 분야에서 요구되는 고성능 칩을 제작하는 데 필수적인 역할을 하게 될 것입니다. 또한, ASML의 기술 독점 상황이 장기적으로 반도체 공급망에서 주요한 변수로 작용할 가능성이 커 보이며, 반도체 제조사들은 ASML과의 협력을 통해 장비 공급을 최적화하고 경쟁력을 확보하기 위해 지속적인 노력을 기울일 것입니다.

 

결론적으로, 고 NA EUV 장비의 도입과 활용은 반도체 제조사의 기술적 능력을 결정짓는 중요한 요소로 자리잡고 있으며, 향후 글로벌 반도체 시장에서 기술 경쟁이 더욱 가속화될 것입니다.

 

결론

TSMC와 인텔의 고 NA EUV 장비 도입은 반도체 산업의 기술적 한계를 극복하고 차세대 제품 개발의 기틀을 마련하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. TSMC는 이미 EUV 기반 공정에서 안정적인 성과를 내고 있으며, 새로운 고 NA EUV 장비를 활용해 장기적으로 2나노미터 이하, 더 나아가 A10 공정이라는 초미세화 목표를 달성하고자 합니다. 반면 인텔은 EUV 도입이 다소 늦었지만, 빠르게 고 NA EUV 장비를 도입하여 2027년 상업 생산을 목표로 자사의 기술적 우위를 회복하려 하고 있습니다. 이처럼 양사의 전략적 차이는 서로 다른 접근 방식을 통해 반도체 미세화 경쟁에서 우위를 점하려는 의지를 반영하고 있습니다.

 

또한 ASML은 고 NA EUV 기술을 독점적으로 공급함으로써 글로벌 반도체 제조사들의 필수적인 파트너로 자리잡고 있으며, 이들의 기술 진보와 시장 경쟁을 지원하는 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 이러한 기술 도입을 통해 반도체 제조사들은 더욱 정밀한 공정을 통해 초고성능의 칩을 개발할 수 있게 되었고, 이는 자율주행, AI, IoT, 통신 등 다양한 첨단 기술 분야에서 활용될 것입니다.

 

향후 ASML의 고 NA EUV 장비 도입과 이를 활용한 TSMC 및 인텔의 성과는 반도체 산업의 미래를 결정짓는 중요한 요인이 될 것으로 보입니다. 고 NA EUV 기술이 상용화됨에 따라 반도체 제조사의 기술 경쟁은 더욱 치열해질 것이며, 이로 인해 전반적인 반도체 성능 향상과 산업 혁신이 가속화될 것입니다.