TSMC는 네덜란드로, 라피더스는 미국으로…2나노 기술·장비 확보 '속도'

TSMC CEO, 자체 행사 불참→ASML 行
'비싸다'던 하이NA EUV 설명 들어
日라피더스, 美 IBM서 EUV 사용법 익혀

반도체 초미세 공정 기술력 경쟁이 한층 치열해지면서 2나노미터(㎚·1나노는 10억분의 1m) 이하 반도체 양산을 목표로 하고 있는 파운드리(반도체 위탁생산) 업체들이 관련 기술과 장비 확보에 속도를 내고 있다. 파운드리 세계 1위 기업인 대만 TSMC는 최고경영자(CEO)가 직접 ASML을 찾아 차세대 극자외선(EUV) 노광장비에 대한 설명을 들었고, 일본 정부의 적극적인 지지를 받는 라피더스는 직원 100명을 미국 IBM연구소에 파견해 첨단 반도체 기술 개발에 나섰다.

29일 디지타임스 등에 따르면 웨이저자 TSMC CEO는 지난 23일 대만 타이베이에서 열린 'TSMC 테크놀로지 심포지엄 2024' 행사에 참석하는 대신 네덜란드 반도체 장비 업체인 ASML 본사를 찾아 크리스토퍼 푸케 ASML CEO를 만났다. 푸케 CEO는 자신의 사회관계망서비스(SNS)에 "웨이 CEO에 ASML의 최신 기술과 신제품을 소개하고 하이NA EUV 장비가 미세공정 기술을 구현하는 방식을 소개했다"며 그와 함께 찍은 사진을 올렸다.

네덜란드 반도체 장비 업체 ASML 본사를 방문한 웨이저자 TSMC 최고경영자(CEO)와 크리스토퍼 푸케 ASML CEO 등이 기념촬영을 하고 있다.(사진출처=크리스토퍼 푸케 ASML CEO SNS)

ASML이 독점 생산하는 신제품 하이NA EUV는 기존 EUV 장비보다 회로를 정밀하게 그릴 수 있지만, 가격이 2배 이상 비싸 1대에 5000억원을 웃돈다. TSMC도 "장비가 너무 비싸다"며 기존 장비를 이용해 2나노 공정을 소화하겠다고 선언했을 정도였다. 하지만 이러한 TSMC도 파운드리 업계가 초미세 공정을 두고 기술력 경쟁을 벌이는 상황에서 현재 쥐고 있는 패권을 공고히 유지하기 위해 투자가 불가피하다고 판단한 것으로 보인다.

TSMC는 내년까지 2나노 반도체 양산을 목표로 하고 있다. TSMC는 일단 2026년 하반기 양산 예정인 1.6나노 제품 A16까지는 기존 장비로 생산하고 이후 공정부터 하이NA EUV 도입을 검토하고 있는 것으로 전해졌다.

하이NA EUV는 삼성전자와 인텔 등 다른 파운드리 업체도 확보하려고 공들이고 있는 장비다. 이재용 삼성전자 회장은 지난달 푸케 CEO와 만나 '반도체 삼각 동맹'을 공고히 했고, 인텔은 지난 3월 "기대보다 빠른 속도로 하이NA EUV 장비를 안정화하고 있고 생산라인에 투입하는 시기도 내년으로 앞당길 수 있게 됐다"고 선언한 바 있다.

日 라피더스 직원 100명 IBM연구소 파견

반도체 기업들은 첨단 장비 확보 외에도 2나노 반도체 양산을 위한 기술 개발에 공을 들이기도 한다. 일본 니혼게이자이신문은 최근 미국 뉴욕주 올버니 소재 IBM연구소에서 라피더스 직원 약 100명이 2나노 반도체 기술 개발에 집중하고 있다고 보도했다. 2027년 일본에서 자체적으로 2나노 반도체를 생산하겠다는 목표를 세우고 미국의 기술력을 적극 활용하고 있는 모습이다.

올버니 IBM연구소는 뉴욕시에서 차로 3시간 거리에 있는 곳으로 부지 면적만 도쿄돔의 3배 규모다. 12인치(300㎜) 웨이퍼 팹(공장) 기준으로는 미국 최대 규모다. 니혼게이자이는 IBM연구소가 세계 최초로 2나노 반도체 설계, 개발에 성공한 곳이라고 설명하며 연구소는 연구개발 거점이지만, 내부가 반도체 공장 형태로 구축돼 있다고 전했다.

[이미지출처=로이터연합뉴스]

라피더스 기술자들이 IBM연구소에서 하는 핵심 업무는 2나노 반도체 양산 기술 개발이다. 라피더스는 2027년 일본 홋카이도에 건설 중인 공장에서 2나노 반도체를 양산하는 기술력을 갖추겠다는 목표를 세운 상태다. 이를 위해 라피더스 기술자들은 EUV 장비 사용법을 IBM 기술자에게서 배우고 있다.

일본이 첨단 반도체 생산 기술 개발뿐 아니라 양산을 목표로 하는 만큼 IBM연구소에서는 양산화 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 파악하는 데도 집중하고 있다. 반도체 생산할 때 이물질이 들어가는 문제부터 생산 공정이나 설계 과정에서 생산 수율이 떨어지는 원인이 다양할 수 있는 만큼 올버니 연구소 내 모의 생산라인을 만들어 문제가 발생하면 해결책을 찾는 식으로 대응하고 있다.

IBM연구소의 기술력을 배우기 위해 지난해 4월 라피더스 기술자 7명이 처음 파견됐다. 라피더스는 앞으로 200명까지 파견 인원을 확대할 예정이다. 니혼게이자이는 기술자의 절반은 생산 공정을 담당하고, 나머지는 성능을 측정 분석하는 디바이스 엔지니어와 회로 설계를 하는 설계 엔지니어라고 전했다. 현재 이들이 연구하는 주제는 300개가 넘는 것으로 알려졌다.

IBM리서치 소속 무케시 카레 반도체 총괄은 "경쟁이 치열한 만큼 (라피더스가 양산을 시작하는) 2027년 이후를 염두에 둔 제품 개발이 중요하다"고 말했다.

정현진 기자 jhj48@asiae.co.kr