차세대 EUV 장비 주도권 잡은 삼성, ‘2나노 시대’ 먼저 연다

ASML과 공동연구소 설립 협약
초미세공정 장비 확보 속도낼 듯
양산 좌우 ‘수율’ 확대도 유리해져
삼성, 2025년 모바일용 2나노 이어
고성능컴퓨팅용 제품 등 양산 예정

삼성전자가 윤석열 대통령과 이재용 회장의 네덜란드 ASML 방문을 계기로 차세대 파운드리(반도체 위탁생산) 시장 패권을 좌우할 2나노미터(1nm=10억분의 1m) 이하 초미세공정의 핵심 장비인 '하이 뉴메리컬어퍼처(NA) 극자외선(EUV)' 노광장비 확보에도 유리한 고지를 선점할 것으로 기대되고 있다.

당초 삼성전자는 ASML이 독점 생산하는 하이 NA EUV 장비 초도물량 6대를 인텔이 모두 확보하면서 우려를 샀지만 이번 순방에서 ASML과 EUV 노광장비 공동연구소 투자 성과를 이끌어 내면서 2나노 제품 양산 시기에서 TSMC와 인텔을 앞설 수 있다는 기대감이 나오고 있다.

18일 반도체 업계에 따르면 파운드리 2나노 공정 구현에 필수적인 하이 NA는 렌즈와 반사경 크기를 늘려 빛의 집광능력을 나타내는 수치인 NA를 0.33에서 0.55로 끌어올린 장비다. EUV는 극자외선 파장의 광원으로 웨이퍼(반도체 원판)에 패턴을 그리는데, 해상도를 높여 더 정밀하고 미세한 패턴을 새길 수 있다. 1대당 가격은 4000억~5000억원 수준으로 알려졌다. 기존 EUV와 비교해 성능 향상, 수율(양품 비율) 개선, 생산비용 감축 등이 기대된다.

ASML은 하이 NA 첫 생산분을 내년 말 첫 공급한 이후 2025년 대량 생산에 들어갈 것으로 전망된다. 2025년을 기점으로 파운드리 업계의 2나노 경쟁이 본격화되는 가운데 하이 NA 장비는 시장 판도를 바꿀 핵심 변수로 꼽힌다.

삼성전자는 ASML과 경기도 화성 동탄에 차세대 노광장비 개발을 위한 공동연구소를 설립하는 업무협약(MOU)을 체결하며 하이 NA 기반 차세대 공정 기술 주도권을 쥘 계기를 마련했다는 평가다. ASML 엔지니어들이 한국에 상주하며 하이 NA를 활용한 기술 노하우를 삼성전자와 공유할 것으로 기대된다. 하이 NA 장비 가동 시 회사가 보유한 공정 레시피를 최적화할 시간을 단축하며 생산 효율을 빠르게 높일 수 있게 된 셈이다.

삼성전자는 오는 2025년 2나노 양산에 들어갈 계획이다. 2025년 모바일을 시작으로 2026년 고성능컴퓨팅(HPC), 2027년 차량용으로 응용처를 확대한다. 2027년부터는 1.4나노 양산에 돌입한다. 전 세계 1위 파운드리 기업 TSMC도 2025년 2나노 양산을 추진하고 있다. 2028년에는 1나노 양산을 계획하고 있다. 인텔은 지난 9월 1.8나노급인 18옹스트롬(A) 공정 반도체 웨이퍼 시제품을 공개하며 2나노급 20A와 함께 내년 양산을 예고하고 있다. 양산 로드맵만 보면 TSMC, 삼성전자를 앞선다. 특히 인텔은 하이 NA 초도물량 6대를 모두 확보하며 차세대 EUV 보유대수 기준 TSMC와 삼성전자를 앞서나가고 있다.

그러나 양산을 좌우하는 수율(정상제품 비율) 측면에서 ASML과 공동 연구 관계인 삼성전자가 유리하다는 분석이 나온다. 이번 MOU를 계기로 삼성전자에 대한 ASML의 하이 NA 공급 시기가 앞당겨질 가능성도 거론된다.

업계 관계자는 "기존 EUV 장비 보유 대수는 TSMC의 절반 수준에 그친 삼성전자가 ASML과 협력을 강화하며 하이 NA 장비 선점 경쟁에서 뒤지지 않겠다는 의지를 드러내고 있다"고 말했다.

[e-mail] 장민권 기자