현재 세계 반도체 파운드리 업계를 선도하는 두 기업은 각각 TSMC와 삼성 파운드리입니다. 두 회사 모두 2019년부터 극자외선(EUV) 리소그래피 기술을 칩 생산에 적용하기 시작하면서 7nm 이하 공정으로의 전환을 위한 길을 열었습니다.
간단히 말해서, 공정이 작을수록 칩의 트랜지스터가 작아지고, 처리 용량과 에너지 절감이 커지므로 더 작은 노드를 향한 경쟁은 세계 유수의 반도체 거대 기업들이 공통적으로 겪는 경쟁입니다.
트랜지스터가 작아질수록 같은 면적에 더 높은 밀도를 구현할 수 있습니다. 최신 칩은 수백억 개의 트랜지스터를 포함할 수 있으며(예를 들어 3nm A17 Pro는 칩 하나에 200억 개의 트랜지스터가 들어 있습니다), 트랜지스터 사이의 간격은 매우 얇아야 합니다. 바로 이 부분에서 EUV 리소그래피 장비가 등장합니다. EUV 리소그래피 장비를 생산하는 회사는 전 세계적으로 네덜란드 ASML 하나뿐입니다.
차세대 극자외선 리소그래피(EUV) 또는 고개수(NA) EUV가 출하를 시작했습니다. 2025년까지 TSMC와 삼성 파운드리로부터 공정 노드 선두 자리를 되찾겠다고 약속한 인텔은 4억 달러 규모의 고개수 EUV 장비를 최초로 구매했습니다. 이 장비는 개구수(NA)를 0.33에서 0.55로 증가시킬 것입니다. (개수(NA)는 렌즈 시스템의 집광 능력으로, 광학 시스템의 해상도를 평가하는 데 자주 사용됩니다.)
미국 오리건주에서 조립 중인 고개구수 EUV 리소그래피 장비. (사진: 인텔)
이를 통해 이 기계는 반도체 세부 사항을 1.7배 더 작게 에칭하고 칩의 트랜지스터 밀도를 2.9배 증가시킬 수 있습니다.
1세대 EUV는 파운드리 업체들이 7nm 노드 진입에 성공하는 데 기여했으며, 더욱 발전된 고개수(NA) EUV 장비는 칩 생산을 1nm 공정 노드, 심지어 그보다 더 낮은 공정 노드까지 확대할 것입니다. ASML은 차세대 장비의 높은 개구수(NA) 0.55가 1세대 EUV 장비보다 우수한 성능을 제공한다고 밝혔습니다.
인텔은 고개방(NA) EUV 머신 11대를 보유하고 있는 것으로 알려졌으며, 첫 번째 머신은 2025년에 완성될 예정입니다. 한편, TSMC는 2028년에 1.4nm 공정 노드의 새로운 머신을, 2030년에는 1nm 공정 노드의 새로운 머신을 사용할 계획입니다. TSMC는 내년에 기존 EUV 머신을 계속 사용하여 2nm 칩을 생산할 예정입니다. 인텔은 고개방 EUV를 통해 최첨단 파운드리 분야에서 TSMC와 삼성을 따라잡기를 기대하고 있습니다.
하지만 인텔은 여전히 저조한 생산량, 재정적 손실, 그리고 미국 증시에서 가장 강력한 30개 종목을 대표하는 다우존스 산업평균지수에서 제외될 정도로 주가가 폭락하는 상황에 직면해 있습니다. 인텔의 상황은 매우 심각하여 3nm 이상 공정의 칩 생산을 TSMC에 아웃소싱할 정도입니다.
중국 최대 파운드리 업체이자 TSMC와 삼성 파운드리에 이어 세계 3위 규모인 SMIC는 미국의 제재로 1세대 EUV 리소그래피 장비 구매조차 불가능했습니다. 대신 7nm 이하 노드 칩 생산에 어려움을 겪는 구형 심자외선(DUV) 리소그래피 장비를 사용해야 했습니다.
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