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미래 반도체의 핵심 ‘EUV’, 그 진화의 끝은 어디? – 디일렉
EUV 시대가 올해 본격 개막한다. 2017년 삼성전자가 7나노급 파운드리 공정에 EUV 장비를 처음 적용한 이후 EUV에 대한 관심은 급속도로 높아졌다.
Source: www.thelec.kr
Date Published: 8/2/2021
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메모리 초격차…삼성, EUV 공정으로 만든 14나노 D램 양산
한진만 삼성전자 메모리사업부 부사장은 “14나노 D램에 EUV를 적용해 원가 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 본다”고 자신했다. 삼성전자에 따르면 EUV …
Source: www.joongang.co.kr
Date Published: 4/2/2022
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이젠 삼성이 EUV 쓸어가나…이재용에 긴장한 반도체社들
삼성전자 제공 이재용 삼성전자 부회장이 극자외선(EUV)노광 장비업체인 네덜란드 ASML을 직접 찾은 것은 그만큼 미세공정 반도체 생산을 둘러싼 …
Source: www.hankyung.com
Date Published: 11/12/2021
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매출 1위 전망에도 웃을 수 없는 삼성전자… EUV·GAA 3나노 …
EUV란 반도체 핵심 공정 중 하나인 포토공정에서 극자외선 파장의 광원을 활용하는 리소그래피 기술이다. 반도체 웨이퍼 위에 극도로 미세한 회로를 새겨 …
Source: www.wikileaks-kr.org
Date Published: 10/5/2022
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ASML 임원 “삼성전자 3나노 반도체 문제 없다, EUV 수요 기대 …
네덜란드 반도체 장비기업 ASML의 극자외선(EUV) 노광공정 장비 이미지.[비즈니스포스트] 네덜란드 반도체 장비기업 ASML 임원이 삼성전자에서 도입 …
Source: www.businesspost.co.kr
Date Published: 3/11/2021
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[단독]이재용 유럽 갔던 이유, 차세대 반도체 EUV 따냈다
이재용 삼성전자 부회장이 이달 중순 유럽 출장에서 네덜란드 반도체장비업체 ASML의 차세대 EUV(극자외선) 노광장비 도입을 매듭짓고 돌아왔다.
Source: news.mt.co.kr
Date Published: 1/9/2021
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- Author: 렛유인 l 취업도우미 유이니
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- Date Published: 2020. 7. 31.
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미래 반도체의 핵심 ‘EUV’, 그 진화의 끝은 어디?
펠리클, ALD, 멀티패터닝 등 EUV 기술은 ‘진화중’
1월12일, 디일렉 주최 EUV웨비나에서 최신 트렌드 소개
한양대 EUV-IUCC 및 포항가속기연구소 석학들이 설명
EUV 시대가 올해 본격 개막한다. 2017년 삼성전자가 7나노급 파운드리 공정에 EUV 장비를 처음 적용한 이후 EUV에 대한 관심은 급속도로 높아졌다. 특히 지난해 극미세 공정개발에 대한 니즈(needs)가 커지면서 EUV 대중화 시점도 성큼 앞당겨지는 추세다. 네덜란드 ASML이 유일하게 만드는 EUV 장비는 ‘없어서 못팔’ 정도다. 삼성전자, SK하이닉스, TSMC, 인텔 등 주요 반도체기업들이 입도선매(立稻先賣)에 나서는 형국이다.
EUV 적용범위도 파운드리에 이어 D램으로 점점 확대되는 모습이다. 삼성전자가 2020년 초 EUV 공정을 적용한 1세대(1x) 10나노 DDR4 D램 양산을 시작했으며, SK하이닉스도 지난해부터 D램 공정에 EUV 장비를 적용 중이다. 이처럼 글로벌 반도체기업들이 EUV 공정을 속속 도입하면서 EUV 생태계로 확산되고 있다.
하지만 EUV 기술은 아직 완성형이 아니다. 지금은 개화 단계다. EUV 대중화 시점에 맞춰, 관련 기술은 하루가 멀다하고 진화하고 있다는 게 전문가들의 평가다. EUV의 진화는 거의 모든 분야에서 ‘진행형’이다.
1. 멀티패터닝
먼저 D램 공정을 위한 멀티패터닝 기술의 경우 2030년께 나올 전망이다. 오혜근 한양대 교수는 “EUV 공정이 얼마나 미세한 회로를 구현할 수 있는지는 메모리와 비메모리 반도체를 구별할 필요가 있다”고 말했다. 오혜근 교수는 “TSMC 등 파운드리 업계가 거론하는 3nm 노드는 비메모리반도체인 ASIC(주문형반도체)에 적용되는 얘기다. 비메모리반도체의 3nm를 메모리반도체로 환산하면 16nm급이 된다” 며 “EUV 공정을 통해 양자역학적으로 메모리반도체 소자에 문제가 없다고 알려진 2nm, 3nm 급까지 구현해낼 수 있을 것”이라고 전망했다. 그는 “현재 30여개의 반도체 층에서 EUV 공정이 적용되는 층은 5개 수준이지만, 향후에는 적용 비중도 더 커질 것”이라고 내다봤다.
오 교수는 EUV 노광공정의 장기적인 전망과 관련해서는 “오는 2030년이나 2035년에는 EUV에서도 멀티패터닝 기술을 쓸 수 있을 것으로 보인다”며 “향후에는 EUV 공정의 확대와 함께 원자 단위의 크기를 구현하는 AFM(원자간력 현미경) 등의 대체 물질도 등장할 수 있을 것”이라고 설명했다.
2. ALD
EUV 공정에서 ALD의 활용도도 높아질 전망이다. ALD는 원자층증착법의 약자로, 원자 수준인 1옹스트롬(0.1 nm) 두께로 다층 증착할 수 있는 기술이다. 현재 반도체 업계에서 보편적으로 활용되는 CVD(화학기상증착법) 대비 증착 속도는 느리지만, 반도체 공정이 급격히 미세화되면서 ALD에 대한 중요도가 더 높아지는 추세다.
박진성 한양대 교수는 “주요 파운드리 업체가 5nm 이하의 초미세 공정 경쟁을 벌이면서, 더 작은 층을 균일하게 증착하는 ALD가 전 세계적으로 더 많이 활용될 것”이라며 “초미세 공정에서 CVD는 분명히 한계가 있다”고 말했다. 박 교수는 이어 “ALD는 D램, 낸드, 로직 등 반도체 산업 전반에서 이미 양산 단계로 활용 중”이라며 “지금처럼 전체 면적을 증착하는 것이 아닌 원하는 부분만을 선택적으로 증착할 수 있는 ALD 기술도 전 세계 주요 연구기관에서 개발하고 있다”고 덧붙였다.
3. 펠리클
EUV용 펠리클 기술의 진화도 빠른 속도로 진행 중이다. 펠리클은 EUV용 마스크가 오염되는 것을 방지하는 초박막 형태의 소모성 부품이다. EUV용 마스크 가격이 5억~10억원에 달하는 만큼 업계는 EUV용 펠리클이 필수적으로 도입되어야 한다. 다만 EUV용 펠리클 역시 가격이 장당 수천만원 대로 결코 저렴하지 않고, 외부 압력에 매우 민감해 세정이 쉽지 않다는 한계가 있다.
이에 대해 김태곤 한양대 교수는 “EUV용 펠리클에 어떠한 물리적, 화학적 영향을 가하지 않고도 표면 상의 오염물질을 제거하는 기술을 개발하고 있다”고 말했다. 김태곤 교수는 “펠리클은 대기 중에서도 스스로 깨질 만큼 매우 얇아 조금만 압력을 받아도 깨져버리고 만다”며 “이를 해결할 수 있는 장비를 연구실 실험 단계 정도로 구현해냈다”고 밝혔다. 이 기술을 적용하면 EUV용 펠리클의 수명을 크게 늘릴 수 있게 된다. 사용 업체 입장에서는 생산 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 길이 열릴 수 있다는 게 김 교수의 설명이다.
4. 패키징
EUV 공정 도입이 본격화되면서, 필연적으로 수반되는 게 패키징 기술의 진화다. 김학성 한양대 교수는 “전공정 미세화가 한계에 접어들고, 웨어러블 디바이스와 같은 초소형 기기가 개발되면서 칩을 고밀도로 집적하는 패키징 기술이 부각되고 있다”며 “주요 파운드리 업체들도 패키징의 중요성을 인지하고 있는 상황”이라고 설명했다.
김학성 교수가 본 패키징 기술의 핵심은 MCP(다중 칩 패키지)다. 김학성 교수는 “D램 칩을 8단, 12단으로 3D 적층하게 되면서 각 칩을 유기적으로 연결하는 고난이도 기술이 극적으로 발전하고 있다”며 “이미 개발됐던 기술들이 시장 수요와 맞물리면서 꽃을 피운 것”이라고 밝혔다.
김 교수는 “대만 OSAT 업체들이 TSMC를 위주로 기술력을 강하게 키워 온 반면, 우리나라는 이러한 생태계가 덜 성숙해 있는 면이 있다”며 “국내 소부장 업체도 주요 반도체 업체와 함께 공정 및 장비 기술을 발전시킬 필요가 있다”고 강조했다.
5. R&D 인프라
빠르게 도입되는 EUV 기술과 관련해, 국내 EUV 관련 R&D 인프라닌 미흡하다. 이상설 포항가속기연구소 박사는 “EUV라는 빛의 특성을 연구할 수 있는 장비를 갖춘 곳은 현재 포항가속기연구소가 유일하다”며 “국내 EUV 연구 활성화를 위한 인프라를 확충하는 게 필요하다”고 지적했다.
이상설 박사는 “수요 기업 입장에서는 노광장비나 검사장비 등 EUV 인프라가 절반 정도 갖춰져 있으나, 차세대 공정을 위한 연구 인프라는 수요 기업에서조차도 별로 없는 상황”이라며 “올바른 EUV 생태계 구축을 위해서는 공공 성격의 인프라 구축이 아주 시급하다”고 밝혔다.
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메모리 초격차…삼성, EUV 공정으로 만든 14나노 D램 양산
삼성전자가 극자외선(EUV) 공정을 적용한 업계 최소 선폭의 14나노 D램 양산에 들어갔다. 경쟁사보다 앞선 공정 기술을 도입해 ‘메모리 초격차’를 유지하겠다는 전략으로 풀이된다.
삼성전자는 EUV 노광장비를 활용한 14나노 D램 양산을 시작했다고 12일 밝혔다. 삼성전자는 그동안 주로 15나노 공정으로 D램을 양산해 왔다. 앞서 삼성전자는 지난 2분기 실적 발표 콘퍼런스콜에서 “하반기엔 14나노 D램 5개 레이어(Layer·층)에 EUV 공정을 적용할 것”이라고 밝힌 바 있다. 한진만 삼성전자 메모리사업부 부사장은 “14나노 D램에 EUV를 적용해 원가 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 본다”고 자신했다.
최근 조사기관 옴디아에 따르면 삼성전자의 2분기 D램 점유율은 43.2%으로 D램 글로벌 톱3 업체 중 유일하게 1분기 대비 점유율이 상승했다. 이런 가운데, 업계에서 유일하게 멀티레이어(5개)에 EUV 공정을 적용해 14나노대 D램 공정을 구현하게 된 것이다.
EUV노광 장비는 빛으로 웨이퍼에 회로를 새기는 장비다. 반도체 회로를 보다 세밀하게 새길 수 있는 EUV 노광기술을 적용하면 현재 널리 쓰이는 불화아르곤(ArF) 장비보다 불량률을 낮추고 성능을 향상할 수 있다. 미세하게 그릴 수 있는 만큼 제품 크기를 줄일 수 있어 웨이퍼에서 나오는 반도체 수도 늘어나고, 반도체가 작아져 전력 소모도 줄어드는 것이다.
삼성전자에 따르면 EUV 공정이 적용된 삼성전자 14나노 D램은 업계 최고의 웨이퍼 집적도를 지닌다. 이전 세대 대비 생산성이 약 20% 향상됐다. 또 소비전력은 이전 공정 대비 약 20% 개선됐다. 삼성전자는 이번 신규 공정을 최신 DDR5 D램에 먼저 적용한다. 최신 D램 규격인 DDR5는 이전 DDR4 대비 속도가 2배 이상 빠르다. 최근 데이터 센터와 수퍼 컴퓨터, 기업용 서버 시장 등에서 수요가 늘고 있다.
삼성전자는 일찌감치 EUV 기술의 중요성을 인지하고 선제적으로 투자를 해왔다. 지난해 3월에는 업계 최초로 EUV 공정을 적용한 D램 모듈을 고객사들에 공급했다. 반도체 업계에 따르면, 반도체 기술이 진화하고 공정이 미세화하면서 원가 절감의 난도는 갈수록 높아지고 있다. 삼성전자 관계자는 “과거 0.5나노 정도의 간격을 보였던 1x, 1y, 1z와 달리 1a 공정부터는 0.1나노의 싸움이 될 것으로 예상한다”고 말했다.
반도체 업계는 10나노대 D램부터 세대별로 알파벳 기호를 붙여 호칭하고 있다. 1x(1세대), 1y(2세대), 1z(3대), 1a(4세대) 식이다. 0.1나노 차이로도 성능과 웨이퍼당 집적도, 원가 등에서 차이가 나기 때문에 EUV 공정 적용으로 사업 경쟁력 측면에서 큰 차별점이 생길 수 있다는 것이다.
삼성전자 측은 “선제적 EUV 공정 도입으로 장기적인 기술 경쟁력과 차별화된 원가 경쟁력을 확보할 수 있게 됐다”며 “앞으로도 메모리 리더로서 입지를 공고히 해나갈 것”이라고 밝혔다. 삼성전자는 올해 하반기 중 7세대 176단 V낸드를 적용한 소비자용 솔리드스테이트드라이브(SSD) 제품 양산에도 나설 예정이다.
이주영 삼성전자 메모리사업부 D램개발실장(전무)은 “고용량·고성능뿐만 아니라 높은 생산성으로 5세대(5G)와 인공지능(AI)·메타버스 등 빅데이터 시대에 필요한 최고의 메모리 솔루션을 공급해 나가겠다”고 말했다.
“이젠 삼성이 EUV 쓸어가나”…이재용에 긴장한 반도체社들
李부회장, 네덜란드 총리 회동
ASML 방문까지 ‘빡빡한 일정’
미세공정 반도체 장비 EUV
글로벌 확보 경쟁에 李 직접 나서
이재용 삼성전자 부회장(왼쪽 네 번째)과 경계현 삼성전자 반도체 담당 사장(두 번째)이 14일(현지시간) 네덜란드 에인트호번에 있는 ASML 본사에서 방호복을 입고 피터 베닝크 ASML 최고경영자(CEO), 마틴 반 덴 브링크 ASML 최고재무책임자(CTO) 등과 반도체 장비를 점검하고 있다. /삼성전자 제공
○TSMC·인텔 긴장
이재용 삼성전자 부회장이 14일(현지시간) 마르크 뤼터 총리에게 기념 웨이퍼를 전하고 있다. /삼성전자 제공
○삼성SDI 역할도 주목
이재용 삼성전자 부회장이 극자외선(EUV)노광 장비업체인 네덜란드 ASML을 직접 찾은 것은 그만큼 미세공정 반도체 생산을 둘러싼 글로벌 기업 간 경쟁이 치열하다는 뜻으로 해석할 수 있다.세계 스마트폰부터 전기·자율주행차, 서버업체 등까지 성능 경쟁이 격화하면서 첨단 반도체를 적용하려는 기업의 수요가 급증하고 있기 때문이다. 특히 미국 정부가 네덜란드 정부를 통해 EUV 장비 반출에 사실상 개입하기 시작하면서 글로벌 기업 최고경영진은 장비 확보를 위해 각국 정부와의 긴밀한 협력 관계를 쌓는 데 총력을 다하고 있다.미세공정이 반도체의 경쟁력을 좌우하는 이유는 크게 두 가지다. 우선 생산성이 높다. 반도체 기업은 웨이퍼라는 반도체 기판에 노광장비로 밑그림을 그려 반도체를 생산한다.기존 노광장비가 붓이라면 EUV는 펜에 해당한다. 회로를 더욱 얇게 그릴 수 있게 돼 웨이퍼 한 장에서 더 많은 반도체를 제조할 수 있다. 생산성은 높아지고 가격은 내려간다. 반도체 성능도 좋아진다. 미세공정으로 그리는 반도체 회로 폭이 좁아질수록 소자의 동작이 빨라진다. 소비전력은 줄어들고 정보처리 속도는 올라간다.삼성전자와 대만 TSMC, 미국 인텔 등 반도체 기업들이 EUV 장비를 되도록 많이 확보하려는 이유도 이 때문이다. 하지만 EUV 장비 기술을 갖추고 있는 곳은 네덜란드 ASML이 유일한 데다 연간 생산량도 지난해 기준 42대에 불과하다. 중국의 반도체 기술력 향상을 견제하는 미국이 EUV 장비 반출에 개입하면서 EUV를 확보하기 위해선 ASML뿐 아니라 네덜란드와 미국 정부의 눈치도 살펴야 한다.이 부회장이 ASML 방문 전에 마르크 뤼터 네덜란드 총리부터 찾은 것도 이 같은 상황을 감안했기 때문으로 해석된다. 특히 이 부회장이 지난해 구속돼 있는 동안 미국 인텔과 대만 TSMC는 공격적으로 EUV 장비 확보에 나선 것으로 알려졌다. EUV 장비는 제조에만 2년가량 걸리기 때문에 되도록 빨리 많은 양을 확보하는 게 반도체 기업의 경쟁력을 좌우할 수 있다.하지만 3~4대만 계약해도 구입 비용이 1조원을 훌쩍 넘기는 대규모 거래라 삼성전자도 이 부회장의 부재 동안 공격적으로 EUV를 확보하지 못한 것으로 알려졌다.이 부회장이 EUV 확보에 나선다는 소식이 전해지자 세계 글로벌 반도체 기업들은 긴장하고 있다. 삼성이 이미 반도체를 포함해 450조원 규모의 투자 계획을 발표한 만큼 EUV 장비도 적극적으로 구매할 것으로 보이기 때문이다. 업계 관계자는 “대만 TSMC와 삼성전자 등이 EUV를 구매하는 규모에 따라 연간 반도체 무역 규모가 달라질 정도”라며 “TSMC와 인텔도 이 부회장의 네덜란드 행보를 예의주시하고 있다”고 했다.업계에서는 삼성과 네덜란드 정부 간 협력이 어떤 방향으로 나아갈지도 주목하고 있다. 이 부회장이 이번 출장길에 최윤호 삼성SDI 사장과 동행했기 때문이다. 삼성 관계자는 “뤼터 총리는 정보통신기술(ICT)·전기차·e헬스 등 혁신에 기반한 신산업에도 큰 관심을 보여왔다”며 “반도체 이외 분야에서도 삼성과 협력을 확대해나갈 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 삼성SDI의 경우 전기차 배터리를 생산하는 만큼 네덜란드의 제조 경쟁력과 관련해 협력할 수 있을 것으로 예상된다. 삼성SDI는 올해 네덜란드에 본사를 둔 스텔란티스와의 합작법인을 통한 미국 진출을 확정했다. 스텔란티스는 이탈리아와 미국이 합작한 자동차업체 피아트크라이슬러(FCA)와 프랑스 자동차업체 푸조시트로엥(PSA)이 합병해 지난해 1월 출범한 회사다.이 부회장은 네덜란드에 이어 벨기에 루벤에 있는 유럽 최대 규모 종합반도체 연구소 아이멕(IMEC)도 방문했다.박신영/정지은 기자 [email protected]
매출 1위 전망에도 웃을 수 없는 삼성전자… EUV·GAA 3나노 공정이 관건
IC인사이츠 분석, 글로벌 TOP15 기업 7%↑
삼성전자, 메모리 특수에 전분기보다 10%↑
메모리 호황에도 시스템 반도체 패권 경쟁 치열
EUV·GAA 적용한 초미세 공정이 초격차 관건
삼성전자 텍사스 오스틴공장. [출처=삼성전자]
삼성전자가 메모리반도체 특수에 힘입어 올해 3분기 글로벌 반도체 시장에서 인텔을 누르고 매출 1위를 공고히 할 전망이다. 파운드리(위탁생산) 등 시스템 반도체의 경우 인텔과 TSMC의 대규모 투자 계획에 삼성전자도 미국 현지 공장 후보지 선정에 나서는 등 총성 없는 전쟁에 돌입하는 형국이다. 파운드리 초격차 관건은 EUV에 이은 GAA 공정에서의 3나노(nm) 제품이 될 것으로 분석된다.
13일 시장조사업체 IC인사이츠에 따르면 삼성전자는 올 3분기 223억2000만달러(약 26조1144억원)의 매출로 두 분기 연속 1위를 기록할 전망이다.
이는 메모리반도체 특수로 전분기 대비 10% 가량 오른 수치다. 삼성전자는 지난 2분기에도 특수에 힘입어 전분기 대비 매출이 19% 증가하면서 시장 1위로 집계됐다. 2018년 3분기에도 11분기만에 인텔을 누르고 글로벌 반도체 매출 순위 1위를 기록한 바 있다.
인텔은 올 3분기 187억8500만달러(약 22조892억원)의 매출이 예고됐다. 전분기보다 3% 역성장한 수치다. IC인사이츠가 집계한 글로벌 상위 15개 반도체 기업 중 3분기 매출이 줄어들 전망인 기업은 인텔이 유일했다.
파운드리 1위 기업 TSMC는 전분기 대비 11% 성장한 147억5000만달러의 매출을 기록할 것으로 집계됐다.
IC인사이츠는 3분기 메모리 시장의 호조가 계속되면서 삼성전자를 비롯한 메모리 업체들의 매출이 증가할 것이라고 분석했다.
삼성전자에 이은 메모리반도체 강자 SK하이닉스와 미국의 마이크론(Micron) 등 기업들은 전분기 대비 10%의 성장이 전망됐다.
반도체 공정. [출처=연합뉴스]
메모리 호조는 이어질 전망이지만 업계의 뜨거운 감자는 시스템 반도체다. 시스템 반도체는 반도체 시장의 70% 이상을 차지하는 핵심 품목이다. 정보를 연산하고 처리할 수 있는 컴퓨터 중앙처리장치(CPU)에 가까운 만큼 고도의 회로설계기술을 필요로 한다. 크게 팹리스(Fabless, 설계)와 파운드리(Foundry, 수탁 생산) 부문으로 나눠져 있다.
시스템 반도체 또한 코로나19와 한파, 폭설, 가뭄 등 재해 영향으로 밀려오는 수요를 감당하지 못했다. 공급 부족 문제는 어느 정도 해소되지만 수요는 더욱 탄력을 받을 전망이다. 글로벌 시스템 반도체 시장은 매년 7.6%씩 성장해 2025년에는 370조원 이상 규모로 성장할 것으로 전망된다.
파운드리 점유율(2분기 기준)은 TSMC가 53%로 압도적인 1위이며 삼성전자가 17%, UMC와 글로벌 파운드리가 각각 7%, 6%로 뒤를 잇고 있다.
TSMC는 올해부터 2023년까지 단 3년동안 1000억달러(117조5500억원)를 투자하겠다고 천명했다. 인텔은 지난 7월 파운드리 3위 기업인 글로벌파운드리 인수를 추진할 의사를 내비쳤고, 펫 겔싱어 최고경영자는 지난 7일 최대 800억유로(약 110조원)를 투자해 유럽에 새 반도체 공장 2곳을 짓겠다는 계획을 밝혔다.
삼성전자는 당초 2019년 ‘시스템반도체 비전 2030’ 발표’를 통해 2030년까지 시스템 반도체 분야 연구개발 및 생산시설 확충에 133조원을 투자하고, 전문인력 1만5000명을 채용하겠다고 밝혀왔다. 그럼에도 경쟁 업체들의 투자 규모 확대에 당초 안보다 38조원을 추가한 총 171조 원을 투자한다는 계획을 지난 5월 발표했다.
삼성전자 화성사업장. [출처=삼성전자 뉴스룸]
관건은 3nm 이하 초미세 공정이다. 차세대 기기에 탑재될 반도체 크기가 작아질 것을 시장에서 요구하면서 초미세 공정은 더욱 중요해지고 있다. 이런 초미세 공정을 가능케 하는 기술로 극자외선(EUV) 노광기술과 게이트올어라운드(GAA)가 꼽힌다.
EUV란 반도체 핵심 공정 중 하나인 포토공정에서 극자외선 파장의 광원을 활용하는 리소그래피 기술이다. 반도체 웨이퍼 위에 극도로 미세한 회로를 새겨 넣을 수록 성능과 효율이 진일보하기 때문에 미세한 회로를 새겨넣을 장비가 필수다. EUV 광원은 기존 공정보다 파장이 훨씬 짧기 때문에, 더 미세하고 오밀조밀하게 패턴을 새길 수 있다. 공정 단계도 줄일 수 있어 생산성도 획기적으로 높일 수 있다.
7나노 이하 공정에선 EUV 노광장비가 없으면 생산이 불가능한 정도인데, 삼성전자는 2018년 하반기 세계 최초로 EUV 노광기술을 적용한 7나노 반도체 생산을 시작한 바 있다. TSMC와의 경쟁 우위를 위한 3nm 공정에서도 EUV 장비는 핵심이다. 이런 EUV 장비를 공급하는 ASML은 2분기까지 총 102대를 시장에 출하하며 글로벌 기업 중 미래 성장 가치가 가장 큰 기업으로 선정되기도 했다.
GAA를 활용한 3nm 공정도 본격화된다. GAA는 3차원 방식의 핀펫(FinFET) 기술보다 한 단계 진일보된 4차원 기술로, EUV와 함께 차세대 공정으로 평가된다. 위·아래·좌·우 트랜지스터 게이트를 통해 한꺼번에 더 많은 전자를 처리할 수 있어 효율성이 매우 높다.
삼성전자는 2002년부터 GAA를 기반으로 한 독자 브랜드 ‘MBCFET(Multi Bridge Channel FET)’를 개발해왔다. MBCFET은 미국 IBM, 글로벌파운드리(GF)와 공동 개발한 나노시트 기반이다.
파운드리 기술의 꽃이라 할 수 있는 GAA는 3nm 공정에서부터 적용된다. 삼성전자는 GAA 기술 기반 3㎚ 1세대 제품은 내년부터 양산할 계획이며, 2023년에는 3㎚ 2세대 공정에도 GAA 기술을 적용하기로 했다. TSMC는 2㎚ 공정부터 GAA를 도입한다는 계획이다.
삼성전자 측은 “시스템반도체는 선단공정 적기 개발과 과감한 투자를 통해 혁신제품 경쟁력을 확보함으로써 글로벌 1위 도약을 위한 기반을 마련할 계획”이라며 “GAA 등 신기술 적용 신구조 개발로 3나노 이하 조기 양산에 나설 것”이라고 밝혔다.
한편, 삼성전자는 미국 현지 제2 반도체 파운드리 공장 후보지 선정을 두고 심사숙고를 거듭하고 있다. 후보지 중 한 곳인 텍사스주 윌리엄슨카운티 테일러시가 대규모 세제 혜택 부여 방안을 포함한 인센티브 결의안을 승인하면서 삼성전자의 최종 결정에 속도가 붙을 것으로 보인다.
[위키리크스한국=최종원 기자]저작권자 © 위키리크스한국 무단전재 및 재배포 금지
ASML 임원 “삼성전자 3나노 반도체 문제 없다, EUV 수요 기대 이상”
▲ 네덜란드 반도체 장비기업 ASML의 극자외선(EUV) 노광공정 장비 이미지.
▲ 삼성전자 반도체 파운드리공장 내부.
[비즈니스포스트] 네덜란드 반도체 장비기업 ASML 임원이 삼성전자에서 도입하는 3나노 파운드리 미세공정을 두고 생산 수율 및 고객사 확보에 큰 문제를 겪지 않을 것이라는 전망을 내놓았다.삼성전자는 시스템반도체 파운드리뿐 아니라 메모리반도체인 D램에도 ASML의 EUV장비 도입을 적극 확대하고 있는 것으로 전해졌다.15일 증권전문지 시킹알파에 따르면 ASML의 EUV사업부를 총괄하는 크리스토프 푸케 부사장은 현지시각으로 14일 증권사 골드만삭스가 개최한 글로벌 반도체 콘퍼런스에 참석했다.푸케 부사장은 반도체 미세공정 기술 구현에 필수로 쓰이는 EUV장비의 시장 상황과 전망을 설명하고 삼성전자를 비롯한 일부 고객사의 반도체 기술 발전과 관련한 현황을 공유했다.그는 코로나19 사태를 계기로 급증한 EUV장비 수요가 앞으로도 장기간 강세를 보일 것으로 예상한다며 5G통신 등 신산업이 발전할수록 EUV공정도 더 널리 활용될 것이라는 전망을 제시했다.EUV공정을 활용한 반도체 미세공정 기술이 전자제품의 성능과 전력효율 향상으로 이어져 소비자는 물론 환경 보호에 긍정적 영향을 미칠 수 있다는 장점도 강조했다.푸케 부사장은 “EUV장비 수요는 구조적으로 증가하게 될 수밖에 없다”며 “고객사들도 이를 고려해 앞으로 더 많은 장비를 구매하려 할 것”이라고 말했다.EUV공정은 7나노 미만 미세공정을 활용하는 반도체 생산에 필수적으로 쓰이는 기술이다. ASML이 전 세계에서 유일하게 EUV장비를 공급하며 공정 기술 발전에 기여하고 있다.골드만삭스 콘퍼런스 진행자는 특히 ASML의 핵심 고객사인 삼성전자가 최초로 도입하는 EUV 기반 3나노 GAA(게이트올어라운드) 반도체공정에 관련한 푸케 부사장의 의견을 물었다.삼성전자 3나노 미세공정 반도체 생산 수율이 예상보다 낮은 수준으로 알려졌다는 점이 앞으로 ASML의 장비 채용과 관련해 어떤 영향을 미칠 지에 대해 물어본 것이다.푸케 부사장은 GAA 신공정 도입과 관련해 “이미 수 년 전부터 예상하고 있었다”며 “고객사들이 점차 GAA공정 기반 반도체로 이동하게 될 것”이라고 말했다.그는 이런 상황을 고려할 때 삼성전자 GAA 기반 3나노 공정과 관련한 실질적 문제는 없을 것으로 예상된다고 말했다.삼성전자 GAA공정이 앞으로 반도체시장에서 ‘대세’로 자리잡을 것으로 보이는 만큼 초반의 수율 등에 관련한 문제는 큰 걸림돌이 되지 않을 것이라는 의미로 볼 수 있다.푸케 부사장은 삼성전자와 TSMC, 인텔이 치열한 공정기술 경쟁을 이어가고 여러 지역으로 반도체 생산 거점을 다변화하며 EUV장비 수요가 예상보다 10~15% 더 증가하고 있다고 밝혔다.삼성전자는 반도체 파운드리뿐 아니라 메모리반도체인 D램 생산에도 EUV장비 도입을 적극적으로 확대하고 있는 것으로 나타났다.푸케 부사장은 “삼성전자는 EUV공정을 활용해 반도체 생산 효율과 수율을 높이겠다는 목표를 공개적으로 제시하고 있다”며 “EUV장비 수요도 기대 이상으로 늘어나고 있다”고 말했다.D램 생산에 EUV장비를 활용하면 시스템반도체를 위탁생산할 때와 마찬가지로 반도체 성능을 높여 경쟁력을 확보할 수 있고 미세공정을 통해 원가 효율도 개선할 수 있다.푸케 부사장은 앞으로 5~10년 뒤 D램에 반도체 적층기술을 적용하는 3D D램도 보편화될 것이라며 고객사들이 상당히 공격적 수준의 목표를 추진하고 있다고 밝혔다.그는 “고객사들의 반도체 기술 개발 로드맵에 EUV장비는 매우 중요한 요소로 자리잡고 있다”며 “반도체산업은 앞으로 EUV공정에 더욱 더 의존하게 될 것”이라고 말했다. 김용원 기자
[단독]이재용 유럽 갔던 이유, 차세대 반도체 EUV 따냈다
이재용 삼성전자 부회장이 이달 14일(현지시간) 네덜란드 에인트호번에 위치한 ASML 본사에서 피터 베닝크 CEO, 마틴 반 덴 브링크 CTO 등과 함께 반도체 장비를 점검하고 있다. /사진제공=삼성전자
이재용 삼성전자 부회장이 이달 중순 유럽 출장에서 네덜란드 반도체장비업체 ASML의 차세대 EUV(극자외선) 노광장비 도입을 매듭짓고 돌아왔다. 글로벌 반도체업계의 최신 EUV 노광장비 선점 경쟁에서 이 부회장의 존재감이 다시 한번 삼성의 경쟁력으로 이어진 사례라는 평가다.
29일 반도체업계에 따르면 이 부회장은 지난 14일(현지시간) 네덜란드 ASML 본사에서 피터 베닝크 CEO(최고경영자), 마틴 반 덴 브링크 CTO(최고기술책임자)를 만나 내년 이후 출시 예정인 ‘하이 뉴메리컬어퍼처(NA) EUV’를 포함해 올해 생산되는 EUV 노광장비 도입 계약을 마무리했다.
EUV 노광장비는 반도체 원판인 실리콘 웨이퍼에 7나노미터(㎚·1나노미터는 10억분의 1m) 이하의 미세회로를 새길 수 있는 최첨단 장비로 ASML이 전 세계에서 유일하게 생산한다. 하이 NA EUV는 기존 EUV보다 렌즈와 반사경 크기를 키워 더 미세한 회로를 새길 수 있는 장비로 세계 1위 파운드리(반도체 위탁생산)업체 대만 TSMC와 삼성전자가 최근 기술경쟁을 벌이는 3나노 이하 공정의 판도를 좌우할 게임체인저로 꼽힌다.
1대당 가격도 2500억~3000억원에 달하는 기존 EUV보다 2배가량 높은 5000억원에 달하는 것으로 전해진다.
인텔이 2025년 1.8나노 공정에 이 장비를 5대 도입하는 계약을 맺었다고 올해 초 밝힌 데 이어 TSMC도 이달 16일 미국 실리콘밸리 기술 심포지엄에서 2024년 공정에 하이 NA EUV를 세계 최초로 도입한다고 발표했다.
파운드리 시장에서 EUV 확보전에 이어 차세대 EUV 선점 경쟁에 불이 붙으면서 이 부회장의 유럽 출장도 기존 EUV뿐 아니라 차세대 하이 NA EUV 확보를 우선순위에 두고 추진된 것으로 알려진다. 현재 생산되는 기존 EUV만 해도 올해 예상 연간 생산량이 50대 수준에 그치는 데다 주문 후 납품까지 1년~1년 6개월이 걸리는 만큼 하이 NA EUV를 두고도 선주문 경쟁이 치열한 상황이다.
삼성전자가 반도체 공정에 하이 NA EUV를 적용하는 시기가 구체적으로 확인되지는 않지만 이 부회장이 따낸 장비가 납품되기까지 걸리는 기간과 TSMC가 공식화한 2024년 도입 등의 상황을 고려하면 삼성전자 역시 2024년부터 생산공정에 적용할 가능성이 높다. 3나노 양산 전략과 현황 등에 따라 ‘하이 NA EUV 세계 최초 도입’ 타이틀의 향방이 정해질 것으로 보인다.
삼성전자는 이번 주 중에 차세대 GAA(게이트올어라운드) 기반의 3나노 공정 세계 최초 양산을 공식화할 전망이다. TSMC보다 6개월가량 빨리 GAA 방식의 3나노 공정 양산을 시작해 퀄컴, 엔비디아 등 글로벌 고객사를 선점하겠다는 복안이다.
삼성전자가 계획대로 3나노 양산에 성공하는 데 이어 하이 NA EUV 확보에서도 TSMC와 대등한 상황을 이어간다면 TSMC와의 격차를 줄이는 데도 상당한 효과를 볼 것으로 보인다. 글로벌 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 삼성전자의 전 세계 파운드리 시장점유율은 지난해 4분기 18.3%에서 올해 1분기 16.3%로 2%포인트 하락한 반면, TSMC는 같은 기간 시장 점유율이 52.1%에서 53.6%로 올랐다.
업계 관계자는 “TSMC가 파운드리 한 우물만 40년 동안 판 데 비해 삼성전자는 파운드리 업력이 절반 수준이고 전문 인력도 절대적으로 부족하다”며 “차세대 공정을 기반으로 먼저 3나노를 양산하고 차세대 장비를 확보해 격차를 따라잡는 자체가 사실 말이 안 되는 건데 이걸 해내겠다고 하고 해내는 게 삼성의 저력”이라고 말했다.
업계에서는 윤석열 대통령의 반도체 드라이브와 맞물려 반도체업계의 시설·장비 투자에 대한 세액 공제 등 정책 지원을 늘려야 한다는 목소리도 나온다. 삼성전자의 경우 올해 ASML이 생산 예정인 EUV 55대 가운데 18대를 확보한 것으로 알려진다. 1대당 가격을 기준으로 EUV 장비에만 4조원 이상을 투자하는 셈이다.
☞ 6월29일 보도 ‘[단독]정부, 반도체 세액공제 5배 파격 확대 검토’ 참조
반도체업계 한 인사는 “가격이 2배인 하이 NA EUV의 경우 10대만 도입해도 5조원이 넘는다”며 “국가산업경쟁력 차원에서 지원을 확대할 필요가 있다”고 말했다. 이재용 삼성전자 부회장이 이달 중순 유럽 출장에서 네덜란드 반도체장비업체 ASML의 차세대 EUV(극자외선) 노광장비 도입을 매듭짓고 돌아왔다. 글로벌 반도체업계의 최신 EUV 노광장비 선점 경쟁에서 이 부회장의 존재감이 다시 한번 삼성의 경쟁력으로 이어진 사례라는 평가다.29일 반도체업계에 따르면 이 부회장은 지난 14일(현지시간) 네덜란드 ASML 본사에서 피터 베닝크 CEO(최고경영자), 마틴 반 덴 브링크 CTO(최고기술책임자)를 만나 내년 이후 출시 예정인 ‘하이 뉴메리컬어퍼처(NA) EUV’를 포함해 올해 생산되는 EUV 노광장비 도입 계약을 마무리했다.EUV 노광장비는 반도체 원판인 실리콘 웨이퍼에 7나노미터(㎚·1나노미터는 10억분의 1m) 이하의 미세회로를 새길 수 있는 최첨단 장비로 ASML이 전 세계에서 유일하게 생산한다. 하이 NA EUV는 기존 EUV보다 렌즈와 반사경 크기를 키워 더 미세한 회로를 새길 수 있는 장비로 세계 1위 파운드리(반도체 위탁생산)업체 대만 TSMC와 삼성전자가 최근 기술경쟁을 벌이는 3나노 이하 공정의 판도를 좌우할 게임체인저로 꼽힌다.1대당 가격도 2500억~3000억원에 달하는 기존 EUV보다 2배가량 높은 5000억원에 달하는 것으로 전해진다.인텔이 2025년 1.8나노 공정에 이 장비를 5대 도입하는 계약을 맺었다고 올해 초 밝힌 데 이어 TSMC도 이달 16일 미국 실리콘밸리 기술 심포지엄에서 2024년 공정에 하이 NA EUV를 세계 최초로 도입한다고 발표했다.파운드리 시장에서 EUV 확보전에 이어 차세대 EUV 선점 경쟁에 불이 붙으면서 이 부회장의 유럽 출장도 기존 EUV뿐 아니라 차세대 하이 NA EUV 확보를 우선순위에 두고 추진된 것으로 알려진다. 현재 생산되는 기존 EUV만 해도 올해 예상 연간 생산량이 50대 수준에 그치는 데다 주문 후 납품까지 1년~1년 6개월이 걸리는 만큼 하이 NA EUV를 두고도 선주문 경쟁이 치열한 상황이다.삼성전자가 반도체 공정에 하이 NA EUV를 적용하는 시기가 구체적으로 확인되지는 않지만 이 부회장이 따낸 장비가 납품되기까지 걸리는 기간과 TSMC가 공식화한 2024년 도입 등의 상황을 고려하면 삼성전자 역시 2024년부터 생산공정에 적용할 가능성이 높다. 3나노 양산 전략과 현황 등에 따라 ‘하이 NA EUV 세계 최초 도입’ 타이틀의 향방이 정해질 것으로 보인다.삼성전자는 이번 주 중에 차세대 GAA(게이트올어라운드) 기반의 3나노 공정 세계 최초 양산을 공식화할 전망이다. TSMC보다 6개월가량 빨리 GAA 방식의 3나노 공정 양산을 시작해 퀄컴, 엔비디아 등 글로벌 고객사를 선점하겠다는 복안이다.삼성전자가 계획대로 3나노 양산에 성공하는 데 이어 하이 NA EUV 확보에서도 TSMC와 대등한 상황을 이어간다면 TSMC와의 격차를 줄이는 데도 상당한 효과를 볼 것으로 보인다. 글로벌 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 삼성전자의 전 세계 파운드리 시장점유율은 지난해 4분기 18.3%에서 올해 1분기 16.3%로 2%포인트 하락한 반면, TSMC는 같은 기간 시장 점유율이 52.1%에서 53.6%로 올랐다.업계 관계자는 “TSMC가 파운드리 한 우물만 40년 동안 판 데 비해 삼성전자는 파운드리 업력이 절반 수준이고 전문 인력도 절대적으로 부족하다”며 “차세대 공정을 기반으로 먼저 3나노를 양산하고 차세대 장비를 확보해 격차를 따라잡는 자체가 사실 말이 안 되는 건데 이걸 해내겠다고 하고 해내는 게 삼성의 저력”이라고 말했다.업계에서는 윤석열 대통령의 반도체 드라이브와 맞물려 반도체업계의 시설·장비 투자에 대한 세액 공제 등 정책 지원을 늘려야 한다는 목소리도 나온다. 삼성전자의 경우 올해 ASML이 생산 예정인 EUV 55대 가운데 18대를 확보한 것으로 알려진다. 1대당 가격을 기준으로 EUV 장비에만 4조원 이상을 투자하는 셈이다.☞ 6월29일 보도 ‘[단독]정부, 반도체 세액공제 5배 파격 확대 검토’ 참조반도체업계 한 인사는 “가격이 2배인 하이 NA EUV의 경우 10대만 도입해도 5조원이 넘는다”며 “국가산업경쟁력 차원에서 지원을 확대할 필요가 있다”고 말했다.
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