[한장TECH] 차세대 반도체의 운명을 쥔 기업, ASML ①
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[한장TECH] 차세대 반도체의 운명을 쥔 기업, ASML ①
  • 박지성 기자
  • 승인 2019.07.15 08:59
  • 댓글 0
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반도체 생산의 핵심인 ‘노광’ 공정을 지배하는 ASML

[테크월드=박지성 기자] (편집자주: 한장TECH는 테크월드 기자들이 주요 뉴스를 한 장의 슬라이드로 제작하여 제공하는 테크월드만의 차별화된 독자 콘텐츠입니다.)

한일 무역 갈등의 파장이 크다. 일본이 반도체 생산에 필수 소재인 에칭 가스 등에 대한 수출을 규제하면서 ‘세계 1위 메모리 반도체 강국, 대한민국’의 지위에 타격이 가는 것 아니냐는 우려가 커지고 있다. 이와 더불어 반도체의 강국이라는 우리의 막연한 인식과 달리, 반도체 생태계의 실질적 주도권을 쥔 기업들에 대한 관심 역시 높아지고 있다.

 

이런 맥락에서 본지는 앞으로 3주에 걸쳐, 한장TECH 시리즈를 통해 차세대 반도체 진화의 운명을 쥐고 있는 기업인 ASML을 집중 조망한다.

 

○ 반도체 공정의 핵심 중 핵심인 노광 공정

첨단 과학기술의 집약체라 불리는 반도체는 그 제작 과정이 매우 정교하고 복잡하다. 흔히 반도체의 8대 공정이라 불리는 웨이퍼, 산화, 노광에서부터 패키징 단계에까지 이르는 일련의 과정을 거쳐 반도체는 제 기능을 수행하게 된다. 이 8개의 공정 중에서도 가장 중요한 공정은 바로 노광 공정이다. 노광은 실리콘 웨이퍼 위에 정교한 반도체의 회로 선폭을 빛으로 새기는 단계로 반도체의 설계도이자 반도체 그 자체가 만들어지는 단계이다.

노광 공정은 반도체 전체 생산 시간 중 60%를 차지하고, 비용 측면에서는 약 35%를 차지할 정도로 반도체 생산에 있어 절대적 중요성을 갖는다. 최근 한국에 대한 일본이 수출 규제를 단행한 품목들 역시 모두 이 ‘노광’ 단계를 겨냥하고 있을 정도로 노광 공정은 반도체 생산에 있어 절대적 중요성을 갖는다.

 

높은 진입 장벽을 가진 노광장비 시장의 3대 기업

이런 노광 공정을 수행하기 위해서는 특정한 파장의 광원을 발생 시키고 이를 웨이퍼에 아로 새기기 위한 장비가 필요한데, 매우 높은 정교성을 요구해 진입 장벽이 매우 높은 시장이다. 이런 요인으로 인해 글로벌 노광 장비 시장에서 의미 있는 시장 점유율을 확보한 기업은 네덜란드의 ASML과 일본의 니콘 그리고 캐논도키(Cannon Tokki)가 단 3곳뿐 이다.

인포메이션 네트웍스(Information Networks)에 따르면 2018년 2월을 기준으로 네덜란드의 ASML이 시장 점유율 85.3%를 차지하며 시장에서 압도적 주도권을 확보하고 있고 니콘이 뒤를 이어 10.3%, 캐논이 4.3%의 시장 점유율을 가지고 있는 것으로 나타났다.

반도체 노광 공정의 중요성과 업체별 시장 점유율
반도체 노광 공정의 중요성과 업체별 시장 점유율

 

▲ 독보적 시장 1위, ASML

네덜란드의 아인트호벤에 본사를 두고 있는 업계 1위 ASML은 1984년 네덜란드의 전자제품 기업 필립스와 ASMI(Advanced Semiconductor Materials International)의 합작으로 탄생했다. 필립스 옆의 목재 건물에서 시작한 ASML은 현재 업계에서 주로 사용하고 있는 불화아르곤(ArF) 노광 영역에서 주도권을 성공적으로 구축했다. ArF 경쟁력을 바탕으로 지난 수년 간 ASML은 지속적으로 시장 점유율을 확대해 왔는데 그 결과 2010년 64%였던 시장 점유율은 2018년 85%로 증가했다.

지금도 압도적인 시장 점유율이지만, ASML의 주도권 강화는 지속되고 있다. 현재 반도체 업계는 삼성전자와 TSMC를 필두로 10나노 이하 초미세공정 영역으로 진입이 가속화 되고 있다. 이 단계에서는 기존의 ArF 기반으로는 미세 공정을 수행할 수 없는데, 그 대안으로 급부상하고 있는 것이 바로 극자외선(Extreme Ultra Vilote, EUV) 노광장비이다. 그런데 ASML은 이미 이 분야에서도 독보적인 경쟁력을 확보하고 있다.

 

▲ 노광장비 시장에서 철수를 준비하는 니콘

노광장비 시장에서 2위를 차지하고 있지만 니콘은 오히려 시장에서의 철수를 계획하고 있다. 2016년 니혼게이자이 신문에 따르면 니콘은 전 임직원의 약 10%에 달하는 1000여 명의 구조조정 계획을 발표한 바 있는데, 이 대부분의 인원인 노광장비와 카메라 사업부에 집중됐다. 업계 2위라고는 하지만 격차가 너무 큰데다가 한국과 대만의 반도체 생산기업들을 ASML에게 뺏김으로써 노광장비 분야에서 흑자를 만들어 내지 못했던 것이 큰 이유이다. 게다가 업계는 이제 차세대인 EUV 장비로의 전환을 준비해야 하는데 사업성과가 좋지 않은 상황에서 천문학적 연구 비용을 감내해야 하는 EUV 개발은 니콘에게 큰 부담이 될 수 밖에 없다.

 

▲ 캐논, 대체 기술을 개발 중이나 시장의 시각은 회의적

차세대 노광 기술력 확보를 위한 동력을 상실한 것은 캐논도키 역시 마찬가지이다. ArF 단계에서부터 확대된 격차로 인해 캐논은 천문학적 투자가 필요한 EUV 대신 나노 임프린트 리소그래피(Nano Imprint Lithography, NIL) 개발을 추진해 왔다. NIL은 광원이 아니라 웨이퍼에 패턴이 그려진 스탬프로 직접 회로를 그리는 방식인데 EUV와 ArF 방식 대비 저렴하다는 장점이 있지만 스탬프의 마모, 패턴 별로 스탬프가 따로 필요하다는 점, 웨이퍼와 스탬프가 접촉할 때 불순물이 발생할 수 있다는 단점을 극복해야만 하는 상황이다. 캐논도키는 2010년 대 중반 NIL을 본격 개발하겠다고 했으나, 2019년 현재까지 유의미한 발표 혹은 성과는 발표되지 않고 있다. 따라서 업계에서는 캐논이 반도체 쪽 노광장비 보다는 글로벌 경쟁력을 확보하고 있는 디스플레이용 노광장비 쪽에 집중하기로 한 것 아니냐는 관측을 내놓고 있다.

 

한국은 현재 메모리 반도체 1위의 입지를 구축하고 그 다음 단계로 2030년에는 시스템 반도체에서도 1위를 달성하겠다는 야심찬 계획을 발표한 상황이다. 그러나 이 원대한 계획을 달성하기 위해선 반도체의 핵심인 노광 공정, 더 나아가 이 영역을 지배하고 있는 ASML과의 협업이 절실하다.

 

차세대 반도체의 운명을 쥔 기업, ASML은 다음주에 2편으로 이어집니다.


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