판키우는 ASML "EUV 60대 생산"…반도체 공정 도입에 '장비 쟁탈전'

대형 박스 형태의 EUV 장비(출처=ASML)

[아시아경제 정현진 기자] 세계 최대 반도체 노광장비 기업인 네덜란드 ASML가 첨단 극자외선(EUV) 노광장비 생산량을 2023년 60대 이상으로 확대한다. 파운드리에 이어 D램 공정에까지 EUV 장비가 속속 도입되면서 수요에 발맞춰 생산량을 늘리는 것이다. 삼성전자, SK하이닉스 등 주요 반도체 업체들은 반도체 생산에 필수가 된 EUV 장비 쟁탈전을 벌이고 있다.

2016년 6대→2023년 60대 이상…7년만에 생산량 10배 ↑

22일 업계에 따르면 피터 베닝크 ASML 최고경영자(CEO)는 전날 2분기 실적발표 자리에서 EUV 장비를 2023년 60대 이상 생산하는 것을 목표로 하고 있다고 밝혔다. ASML은 2016년까지만 해도 4대 생산했던 EUV 장비를 점차 늘려 지난해 31대, 올해 40여대, 내년에는 55대를 생산할 예정이다. 올해 상반기에는 총 16대를 생산, 판매했다.

EUV 장비는 반도체 초미세공정의 핵심 장비다. 반도체 칩을 생산할 때 반도체 원판인 실리콘 웨이퍼에 회로 패턴을 새겨 넣기 위해 레이저 광원을 투사하는 노광작업이 진행되는데 7나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 이하의 미세 회로를 새길 수 있는 유일한 장비가 바로 EUV 장비다.

문제는 EUV 장비를 생산하는 곳이 전 세계에서 ASML 뿐이고 생산기간도 장비 1대에 수개월이 소요돼 늘 수요에 비해 공급이 부족하다. 장비 1대당 가격이 2000억원에 달하지만 삼성전자, TSMC 등 반도체 제조업체들이 줄을 선 것도 이러한 이유에서다.

베닝크 CEO는 "내년에 EUV 장비를 55대 생산할 것을 목표로 하고 있는데 이미 올해 2분기 말 80%가 예약이 끝났다"면서 "향후 수년간 크게 성장할 것으로 예상한다"고 말했다. 이어 "고객들이 EUV 장비를 산다고 생각하지만 실제로는 다루는 웨이퍼 용량을 사는 것"이라면서 EUV 장비 자체를 업그레이드해 생산성을 키우고 있다고 덧붙였다.

피터 베닝크 ASML 최고경영자(CEO) [이미지출처=로이터연합뉴스]

EUV, 파운드리에 이어 D램 공정까지 진출

EUV 장비 생산량을 이처럼 크게 늘리는 이유는 반도체 제조업체들이 앞다퉈 주문을 쏟아내고 있기 때문이다. 당초 EUV 장비는 초미세공정이 중요한 파운드리 사업에서 주로 사용됐으나 최근에는 메모리 반도체인 D램 공정으로 확대되고 있다. 삼성전자, SK하이닉스를 비롯한 세계 반도체 제조업체들이 ASML과 꾸준히 소통하며 EUV 장비 확보에 공들이는 것도 이러한 이유에서다.

현재까지 삼성전자가 보유하고 있는 EUV 장비는 20여대로 알려져 있다. 삼성전자는 지난해 3월 업계 최초로 D램에 EUV 공정을 적용해 양산 체제를 갖추고 10나노급 1세대(1x) DDR4 D램 모듈 100만개 이상을 공급해 고객사에 공급했다. 올해 하반기에는 10나노급 4세대(1a) D램 양산을 시작할 전망이다. TSMC와 첨단공정 경쟁을 해온 파운드리 사업에 이어 D램 생산 공정에도 EUV 장비를 적극 도입하고 있는 것이다.

SK하이닉스도 EUV 장비 확보에 속도를 내고 있다. SK하이닉스는 지난 2월 4조7500억원을 투자해 ASML로부터 5년간 EUV 장비를 구매하기로 계약을 맺었다. 이후 최근 EUV 장비를 활용한 10나노급 4세대(1a) D램 양산을 시작했다. 10나노급 4세대 D램 양산에 EUV 장비를 적용한 것은 이번이 처음이다. 10나노급 4세대 양산에 처음 성공했다고 밝힌 미국 마이크론은 불화아르곤(ArF) 공정을 사용하고 있다. SK하이닉스는 향후 1a D램 모든 제품을 EUV를 활용해 생산할 계획이다.

삼성전자 DS부문 화성사업장

SK하이닉스가 EUV를 활용해 양산하기 시작한 10나노급 4세대 D램.

D램 업계 3~4위인 마이크론과 대만 난야도 EUV 장비를 공정에 속속 도입하겠다고 선언했다. 마이크론은 지난달 말 실적 컨퍼런스콜에서 2024년부터 EUV 장비를 도입할 것이라고 밝혔다. EUV 장비 생산 자체가 오랜 시간이 걸리는 만큼 빨리 주문해야한다며 올해 회계연도에 EUV 장비 대금을 포함시켰다. 난야는 지난 4월 새로운 공장 설립 계획을 공개하면서 EUV 장비를 활용한 생산라인을 설치하겠다고 밝힌 바 있다. 이 공장은 올해 말 착공해 2023년 완공, 2024년 양산을 시작할 예정이다.

"中에 EUV 도입 안돼" 네덜란드 막아선 미국

EUV 장비가 이처럼 반도체 생산의 핵심이 되면서 미·중 무역전쟁의 이슈로 또 다시 떠올랐다. 도널드 트럼프 전 미 행정부에 이어 조 바이든 행정부도 EUV 장비가 중국으로 넘어가지 않도록 네덜란드 정부를 압박하고 있는 것이다. 월스트리트저널(WSJ) 등에 따르면 네덜란드 정부는 ASML의 EUV 장비가 중국으로 수출되는 것에 대해 허가를 보류하고 있다. 바이든 정부가 국가안보 우려를 이유로 들면서 네덜란드 정부를 압박한 데 따른 결과라고 외신들은 평가하고 있다.

반도체 업계에서는 현 상황을 예의주시하고 있다. 반도체 제조 과정에서 EUV 공정이 점차 필수가 되고 있는 가운데 중국에 공장이 있는 기업들은 이러한 상황을 염두에 둘 수밖에 없는 것이다.

삼성전자는 현재 중국 시안 공장에서 낸드플래시를 생산하고 있지만 당장은 낸드 제조 공정에 EUV 장비를 도입할 계획은 없는 것으로 전해진다. SK하이닉스는 중국 우시 공장에서 D램을 생산하고 있는 만큼 중장기적으로는 EUV 장비를 도입할 가능성이 있으나 현 시점에서는 국내 생산에 집중하겠다는 방침이다. SK하이닉스는 현재 EUV 장비를 경기도 이천 M16 공장에 배치했다.

반도체 업계 관계자는 "반도체 제조업체들이 반도체의 미세 공정이 진행됨에 따라 한계를 넘어서기 위해 EUV 공정을 속속 도입하고 있다"면서 "서로 EUV를 먼저 확보, 차지하기 위해서 각종 노력을 쏟아부을 것"이라고 말했다.

정현진 기자 jhj48@asiae.co.kr