ASML 해설: 모든 AI 칩이 의존하는 장비 기업

ASML은 네덜란드 헛간에서 출발한 장비 기업으로, 빛의 파장을 줄이는 기술 경쟁에서 액침 노광과 EUV를 차례로 주도했습니다. 극자외선 장비는 주석 방울, 레이저, 초정밀 거울이 결합된 구조이며, 이 독점적 위치가 AI 칩 생산과 미중 기술 경쟁에 직접 연결돼 있다는 것이 영상의 핵심입니다.

⏱ 00:00약 2억 달러짜리 EUV 노광장비 한 대는 스쿨버스만 한 크기이며 40여 개의 컨테이너에 나뉘어 운송됩니다. 주석 방울에 레이저를 두 번 쏘아 극자외선을 만드는 이 장치는 ASML만 만들 수 있다고 영상은 소개합니다.

영상은 이 회사가 40년 전 비가 새는 나무 헛간에서 출발했다는 점을 짚으며, 어떻게 세계 반도체의 병목이 되었는지 추적합니다.

⏱ 00:581984년 아인트호번의 필립스 연구소에서 웨이퍼 스테퍼가 출발점이었습니다. 스테퍼는 마스크 패턴을 렌즈로 축소해 실리콘 웨이퍼에 노광하고, 이 과정을 여러 번 반복해 칩을 만드는 장비입니다. 필립스는 사업을 분사해 합작사를 세웠고, 직원들은 번듯한 사옥 대신 낡은 임시 건물에서 일했습니다.

초기 제품은 기름을 쓰는 유압식 스테이지 때문에 오염 문제가 있었고, 전기 모터로 바꾸면서 개선됐습니다. 그럼에도 일본의 Nikon과 Canon이 시장을 지배했고, 1980년대 후반에는 자금난으로 철수 논의까지 나왔습니다. 1991년 모듈형 장비 PAS 5500이 팔리면서 비로소 독립 기업의 길이 열렸습니다.

⏱ 04:40노광 해상도는 빛의 파장에 묶여 있습니다. 파장이 짧을수록 더 얇은 선을 그릴 수 있어 업계는 365nm, 248nm, 193nm로 광원을 줄여 왔습니다. 그러나 157nm 계획은 칼슘플루오라이드 렌즈 결정의 품질 문제로 좌초됐습니다.

이때 TSMC의 번 린(Burn Lin)은 렌즈와 웨이퍼 사이에 얇은 물 층을 두는 액침(immersion) 방식을 제안했습니다. 물 속에서는 빛이 굴절되어 더 짧은 파장처럼 작용하므로 기존 193nm 광원으로도 더 미세한 패턴을 만들 수 있습니다. ASML은 이 전환을 빠르게 받아들여 2011년 액침 장비 판매의 약 82%를 차지했다고 영상은 전합니다.

⏱ 06:40물로도 한계가 오자 업계는 13.5nm 극자외선(EUV)으로 넘어가야 했습니다. EUV는 유리와 공기 등 거의 모든 물질에 흡수되므로 렌즈 대신 반사 거울을 쓰고 진공에서 작동해야 합니다. 개발 난도가 매우 높았기에 Nikon과 Canon은 중도에 물러났습니다.

2012년 인텔, TSMC, 삼성이 ASML 지분을 사들이고 연구개발비를 대는 방식으로 개발을 떠받쳤습니다. 경쟁 관계인 고객들이 공급사에 공동 투자한 셈이며, 영상은 EUV가 실패하면 미세화 자체가 멈출 것이라는 위기감이 배경이었다고 설명합니다.

⏱ 09:47광원부는 초당 5만 번 떨어지는 주석 방울을 만들고, 독일 Trumpf의 레이저가 각 방울을 두 번 때립니다. 첫 펄스는 방울을 납작하게 펴고, 두 번째 펄스가 태양 표면보다 뜨거운 플라즈마를 만들어 EUV 빛을 냅니다. 2013년에는 광원 기업 Cymer를 인수해 이 기술을 내재화했고, 2017년 250W 광원을 달성해 실제 웨이퍼 생산이 가능해졌습니다.

이 빛은 독일 Zeiss의 초정밀 거울들로 반사되어 웨이퍼에 수십 개 원자 너비의 선을 새깁니다. 전체 공정은 진공 안에서 이뤄지며, 약 10만 개 부품이 약 5천 개 공급사에서 들어갑니다. ASML은 모든 부품을 직접 만들기보다 이를 통합하고 작동시키는 지휘자 역할을 합니다.

⏱ 11:182019년경부터 미국은 네덜란드 정부에 EUV 장비의 중국 수출을 막아달라고 요구했고, ASML은 중국에 EUV 장비를 한 대도 판매하지 않았습니다. 2023년에는 구형 장비까지 규제 대상에 포함됐고, 2024년 1월 네덜란드 정부가 일부 장비의 수출 허가를 취소했습니다.

영상에 따르면 중국의 매출 비중은 2024년 41%에서 2025년 약 3분의 1로 줄었고, 회사는 2026년 약 20%를 예상합니다. 중국은 규제 전에 구형 장비를 대거 사들였고, 이후 자체 EUV 개발을 시도하는 것으로 보도됐다고 전합니다.

⏱ 13:16최신 하이NA 계열 장비는 한 대에 약 3억 8천만 달러로 알려졌고, 인텔이 2023년 말 첫 장비를 도입했습니다. AI 칩 수요가 최첨단 공정에 몰리면서 EUV는 사실상 대체가 어려운 장비가 됐습니다. 영상은 TSMC와 네덜란드 경제가 혜택을 봤고, 중국과 일부 일본 기업은 뒤처졌다고 정리합니다.

결국 핵심은 장비 자체보다 빛을 다루는 기술이며, 단일 공급사에 의존하는 구조가 세계 반도체 생태계의 취약점이라는 점도 함께 짚습니다.