칩 제조사들이 ASML의 EUV에 투자한 이유

칩 제조사 3사는 아직 양산이 불확실했던 EUV 기술에 공동 투자했고, ASML은 광원·광학·공정 생태계를 조율해 양산 장비를 완성했습니다. 그러나 핵심 광학 부품은 Zeiss 한 곳에 의존하고, 고객 공장의 검증 체계가 신규 진입을 막아 의존성은 사라지지 않고 재편되었다는 것이 핵심입니다.

⏱ 00:002012년 Intel, Samsung, TSMC는 연구 결과를 경쟁사도 쓸 수 있는 조건으로 13.8억 유로를 출연하고 ASML 지분도 매입했습니다. 양산용 EUV 장비가 아직 준비되지 않은 시점이었지만, 이들은 쉽게 대체할 수 없는 공급사에 자금을 댄 셈입니다.

자막은 이 5년 프로그램이 차세대 EUV와 450mm 웨이퍼 연구를 포함했으며, 지분 매입은 별도 거래였다고 설명합니다. ASML은 자체 개발비를 감당할 수 있다고 밝혔고, 고객들은 진전을 앞당기고 위험을 나누는 대가를 치른 것입니다. 결과물은 모든 칩 제조사가 쓸 수 있었으므로 독점 통제권이 아니라 공유된 선택지를 확보한 것에 가깝습니다.

⏱ 01:08칩 공장은 실리콘 웨이퍼의 감광막에 회로를 층층이 새깁니다. 주력 장비인 193nm 심자외선(DUV)으로 패턴이 조밀해지면서 한 층을 여러 번 노광하고 마스크를 나눠 쓰는 방식이 늘었습니다. 노광이 한 번 추가될 때마다 비용과 시간이 늘고 결함이 생길 기회도 커집니다.

EUV는 파장이 13.5nm로 짧아 이런 단계 일부를 줄일 수 있습니다. 다만 공기와 유리도 EUV를 흡수하기 때문에 렌즈 대신 초정밀 거울과 진공 환경이 필요하고, 장비 자체는 훨씬 복잡해집니다.

⏱ 02:38가장 큰 난제는 충분한 빛을 만드는 일이었습니다. 레이저가 주석 액적을 때려 초당 수만 번 플라즈마를 만들어야 했고, 그 빛을 모으는 거울이 오염되지 않아야 했습니다. 자막은 독일 레이저 기술과 미국 광원 기업 Cymer의 개발이 함께 필요했다고 설명합니다.

2010년 ASML의 시험 장비 광원은 1와트에 그쳐 연구용 웨이퍼 노광은 가능했지만 대량 생산에는 턱없이 부족했습니다. 한 번의 성공적인 노광보다 공장 교대 근무 내내 안정적으로 작동하는 것이 더 중요했습니다.

⏱ 03:37EUV 경쟁도 정해진 목표 없이 진행됐습니다. 2011년 Nikon은 막대한 투자 부담을 이유로 EUV 스캐너 개발에서 물러났고, Canon은 패턴을 빛으로 투영하지 않고 코팅에 눌러 찍는 나노임프린트를 상용화하려 했습니다.

그러나 대체 장비가 없다고 해서 EUV가 성공한 것은 아닙니다. EUV의 비용이 정당화되지 않으면 칩 제조사는 기존 장비와 추가 노광을 계속 쓸 수 있었습니다. ASML은 2013년 광원 기업 Cymer를 인수해 광원 개발 속도를 높였습니다.

⏱ 04:212016년 ASML은 독일 광학 기업 Carl Zeiss SMT 지분 24.9%를 10억 유로에 인수하기로 합의하고 연구·생산 역량 지원을 추가했습니다. 자막은 이 합의가 주로 차세대 EUV를 겨냥했다고 설명합니다. 광원 출력, 광학 정밀도, 웨이퍼 위치결정은 함께 맞물려야 했고, 한 부분을 개선하면 다른 부분의 약점이 드러나곤 했습니다.

이 지식은 여러 전문 조직에 나뉘어 축적되어 있었습니다. 경쟁사는 부품을 살 수 있어도 시스템으로 작동시키는 노하우를 곧바로 얻기는 어렵습니다. 2018년 ASML은 광원 출력 250와트를 달성해 시간당 약 125장의 웨이퍼를 처리할 수 있는 수준에 도달했고, EUV가 산업 규모에 근접한 순간이었습니다.

⏱ 05:272019년 TSMC는 EUV를 적용한 N7+ 공정으로 고객 칩을 대량 생산하기 시작했습니다. 이제 문제는 실험실의 패턴이 아니라 반복 가능한 생산이었습니다. 고객 공장은 마스크, 포토레지스트, 검사 장비, 설계 소프트웨어, 공정 레시피를 EUV에 맞춰 검증해야 했고, 어느 한 곳이라도 문제가 생기면 정확한 노광도 불량 칩으로 이어질 수 있습니다.

공정이 안정된 뒤에는 낯선 장비로 바꾸는 위험이 장비 가격보다 훨씬 커집니다. ASML은 고객 공장에서 가동한 장비의 가동률과 결함 피드백으로 다음 장비를 개선할 수 있었고, 신규 진입자는 신뢰받을 실적을 쌓기 어렵습니다. 또한 모든 칩에 EUV가 필요한 것은 아니며, 고급 프로세서도 많은 층에는 여전히 DUV를 씁니다. 다만 EUV가 비싼 노광을 줄이는 곳에서는 대체 가능한 상용 EUV 스캐너가 없고, 2019년에는 네덜란드의 수출 허가 결정으로 EUV 시스템이 중국에 반입되지 못했습니다.

⏱ 07:31ASML의 2025년 연차보고서는 Carl Zeiss SMT를 필수 광학 부품의 단독 공급사로 명시했습니다. Zeiss의 생산능력이 ASML이 만들 수 있는 리소그래피 시스템 수를 제한하며, 광학 생산이 장기간 중단되면 사업이 사실상 멈출 수 있다고 경고했습니다.

2016년 지분 협력은 파트너십을 강화했지만 대체 공급사를 세우거나 Zeiss의 제조 노하우를 ASML 내부로 가져오지는 못했습니다. 결국 ASML은 의존성을 없앤 것이 아니라 조직한 셈입니다. 공동 투자로 복잡성을 넘었지만, 그 대가는 대체하기 어려운 지위와 그만큼 특화된 파트너에 대한 의존입니다.