인공지능(AI) 반도체 수요가 폭증하면서 삼성전자와 대만 TSMC 등 세계 주요 반도체 기업들이 네덜란드 반도체 장비업체  ASML의 최첨단 장비를 잇달아 도입한다. 기존보다 더 미세한 회로를 그릴 수 있는 ‘하이 뉴메리컬 애퍼처(High NA) 극자외선(EUV)’ 기술이 차세대 반도체 생산의 핵심으로 떠오르고 있다.

8일 블룸버그에 따르면 삼성전자와 TSMC가 각각 2028년, 2030년부터 ASML의 하이 NA EUV 장비를 대량 생산에 도입할 계획이다. 

하이 NA EUV 장비는 최첨단 반도체 제조의 핵심 장비로 꼽힌다. 기존 EUV 장비보다 빛의 개구수(NA)를 높여 더 넓은 각도에서 빛을 모을 수 있기 때문에 웨이퍼에 더 미세한 회로 패턴을 구현할 수 있다.기존 EUV 장비로 여러 차례 노광해야 하는 일부 공정을 줄여 반도체 미세화와 생산 효율을 높일 수 있다. 장비 가격은 대당 약 4억 달러(약 5375억원)로 알려졌다. 

이미 이 장비를 도입한 미국 인텔까지 포함하면 세계 주요 반도체 기업들이 차세대 EUV 기술을 본격적으로 활용하기 시작하는 셈이다.

아울러 삼성전자와 TSMC, 인텔, ASML은 반도체를 만드는 데 사용하는 ‘포토 마스크’의 크기를 기존 6인치에서 12인치로 확대하는 기술 개발도 함께 추진한다. 

포토 마스크는 반도체 웨이퍼에 빛으로 회로 패턴을 반복해서 새기는 데 사용하는 일종의 설계판이다. 반도체 업계는 수십 년간 6인치 포토 마스크를 사용해왔지만 반도체 회로가 갈수록 미세해지고 AI 반도체처럼 크고 복잡한 칩에 대한 수요가 늘면서 기존 포토 마스크 크기의 한계도 커졌다.

ASML에 따르면 새로운 기술을 적용하면 하이 NA EUV 장비의 생산 처리량을 최대 40% 높이는 동시에 설계 공정도 단순화할 수 있다. 마르코 피터스 ASML 최고기술책임자(CTO)는 “하이 NA EUV 기술이 반도체 대량 생산에 본격적으로 사용되는 데 중요한 진전”이라며 “고객들이 기존 기술보다 하이 NA EUV 장비의 장점을 인정하고 있다”고 말했다.

사실 포토 마스크를 12인치로 전환하는 작업은 기술적으로 복잡하고 비용도 많이 들어 그동안 쉽게 추진하기 어려웠다. 하지만 AI 반도체 수요가 빠르게 늘면서 삼성전자·TSMC·인텔 등 ASML의 주요 고객사들이 생산성을 높이고 비용을 낮추기 위해 12인치 포토 마스크 기술 개발에 힘을 모으고 있는 것이다.

특히 TSMC는 그동안 비용 대비 생산성 문제를 이유로 하이 NA EUV 장비 도입에 신중했지만, AI 반도체 수요가 급증하면서 차세대 생산 기술 확보에 본격적으로 나선 것으로 풀이된다. TSMC는 기존 6인치 포토 마스크를 사용하는 하이 NA EUV 장비를 2030년부터 도입한 뒤, 12인치 포토 마스크 기술을 개발해 단계적으로 생산에 적용할 계획이다

웨이저자 TSMC 최고경영자(CEO)는 “반도체 산업에서 기술적 문제를 해결하기 위해 협력해왔다”며 “기술적 장벽이 비용 문제로 이어지기 전에 이를 극복하는 것이 중요하다”고 말했다.

ASML 전체 매출의 약 16%를 차지하는 주요 고객인 TSMC의 하이 NA EUV 장비 도입은 ASML에도 의미가 크다고 블룸버그는 평가했다. 

ASML은 세계에서 유일하게 EUV 노광장비를 생산할 수 있는 업체다. EUV 장비는 세계 최첨단 AI 가속기와 반도체를 생산하는 데 필수적인 장비다.  ASML은 반도체 공정 기술이 발전할수록 하이 NA EUV 장비 수요도 늘어날 것으로 보고 있다.