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[광반도체 혁명] ③ AI 칩의 탄생을 가능하게 하는 포토리소그래피

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AI 핵심 요약

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  • 황숙혜 기자가 20일 AI 반도체 핵심 공정인 포토리소그래피와 EUV 기술, ASML의 독점적 위상을 짚었다.
  • ASML은 13.5nm EUV와 8nm 구현 High-NA 장비로 최첨단 공정을 주도하며, 미국 규제로 중국은 양산 수준 EUV 확보에 난항을 겪고 있다.
  • EUV 리소그래피 시장은 AI·광통신 수요를 바탕으로 2024년 112억달러에서 2032년 487억달러 규모로 성장할 전망이다.

!AI가 자동 생성한 요약으로 정확하지 않을 수 있어요.

빛으로 반도체 회로 인쇄
태양보다 뜨거운 물리학
ASML이라는 단 하나의 병목

이 기사는 5월 20일 오후 1시22분 '해외 주식 투자의 도우미' GAM(Global Asset Management)에 출고된 프리미엄 기사입니다. GAM에서 회원 가입을 하면 9000여 해외 종목의 프리미엄 기사를 보실 수 있습니다.

[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 인공지능(AI) 반도체를 제조하는 데 필수적인 기술 중 심장부에 해당하는 것은 단연 포토리소그래피(photolithography)다.

엔비디아(NVDA)의 블랙웰이나 애플(AAPL) AI 칩, HBM(고대역폭메모리)까지 최첨단 칩을 포토리소그래피 없이 만들어 내기란 불가능하다.

전체 반도체 제조 공장의 40% 가량을 차지할 정도로 커다란 비중을 차지하는 포토리소그래피는 빛에 반응하는 감광제, 즉 포토레지스트를 웨이퍼 표면에 얇게 도포하고, 회로 청사진이 담긴 포토마스크를 통해 빛을 투과시키는 방식으로 패턴을 새기는 공정이다.

사진을 인화하듯 마스크의 패턴이 감광층에 복사되고, 현상액이 노광된 영역을 선택적으로 제거하면서 정밀한 회로 구조가 드러나게 된다.

칩의 회로 선폭, 즉 트랜지스터의 크기를 결정하는 것도, 칩의 성능과 전력 효율의 상한선을 규정하는 것도 바로 이 공정이다.

빛의 파장이 짧을수록 그리고 광학계의 개구수(Numerical Aperture, NA)가 높을수록 보다 미세한 회로를 새길 수 있는데, 이 같은 물리 법칙이 수십년에 걸친 반도체 기술 진화의 나침반이 됐다.

반도체 업계는 이런 원리를 따라 빛의 파장을 끊임없이 줄여왔다. 포토리소그래피는 수 십년에 걸쳐 진화한 기술이다.

1980~1990년대에는 수은 램프의 자외선(UV, 365nm)이 주류를 이뤘고, 이후 불화크립톤(KrF) 레이저를 활용한 심자외선(DUV, 248nm), 이어 불화아르곤(ArF) 레이저 기반의 193nm DUV로 진화했다. 193nm DUV는 이후 물을 굴절 매질로 활용하는 액침(immersion) 기술과, 하나의 층을 여러 차례 나눠 노광하는 다중 패터닝(multi-patterning) 기법으로 수명을 연장했지만 비용 상승과 공정의 복잡성 측면에서 뚜렷한 한계를 드러냈다.

ASML이 개발한 하이-NA EUV [사진=업체 제공]

DUV가 인쇄할 수 있는 최소 구조는 약 30nm 수준이다. 기존 EUV의 최소 임계 치수 13.5nm와 비교하면 레고와 듀플로의 차이라 할 수 있다. 결국 7나노 이하 공정에서의 벽을 넘기 위해서는 파장 자체를 혁명적으로 줄여야 했다.

한 단계 발전한 극자외선(EUV, Extreme Ultraviolet) 리소그래피는 13.5nm의 엑스선에 가까운 파장의 빛을 사용한다. EUV 파장의 빛은 공기 중 산소와 질소에 즉시 흡수되기 때문에 광원에서 웨이퍼에 이르는 전체 광학 경로를 고진공 상태로 유지해야 한다. 뿐만 아니라 일반 유리 렌즈는 EUV를 투과시키지 못하므로 반사경만으로 빛을 제어해야 한다.

몰리브덴과 실리콘을 수십 층 교대로 적층한 브래그 반사경(Bragg reflector)이 활용되고, 각 반사경의 표면 거칠기는 0.1nm 이하, 즉 원자 수십 개 크기 수준으로 관리돼야 한다. 이런 극한의 공학적 정밀성을 상용 양산 장비로 구현한 전세계 단 하나의 기업이 네덜란드의 ASML이다.

ASML의 EUV 장비(TWINSCAN NXE 시리즈) 한 대의 가격은 약 2억 달러에 달한다. 업체가 2024년 말부터 출하를 시작한 차세대 High-NA EUV 장비, TWINSCAN EXE:5000의 가격은 약 3억8000만달러로 알려졌다. 장비 한 대를 제작하는 데 전세계 수천 개 공급사로부터 조달한 10만개 이상의 부품이 필요하고, 완성까지 1년 이상의 기간이 걸린다. TSMC(TSM)와 삼성전자, 인텔(INTC)이 수년치 물량을 선주문하는 이유도 이 때문이다.

구조적 병목에 지정학이 맞물리면서 EUV 장비의 수출 허가 여부는 국가 간 기술 패권 경쟁의 핵심 변수가 됐다. 미국은 2019년부터 네덜란드 정부를 압박해 ASML의 대(對)중국 EUV 장비 수출을 차단했고, 2023년에는 DUV 장비 일부에 대한 수출 통제도 추가로 부과했다.

미국 싱크탱크 CNAS(Center for a New American Security)의 분석에 따르면, ASML은 DUV 장비의 약 70%를 중국 기업에 공급했을 만큼 중국 의존도가 컸지만 EUV만큼은 단 한 대도 중국에 반입되지 않았다. 2024년 12월에는 워싱턴이 추가적인 규제 허점까지 보완하며 통제를 한층 강화한 상태다.

중국도 손을 놓고 있지 않다. 2025년 말 로이터 통신은 선전의 비밀 연구팀이 EUV 광원 생성에 성공한 시제품을 만들었다고 보도했다. CNAS는 이 주장을 액면 그대로 받아들이더라도 상업적 양산 수준의 장비 완성이 2030년 이전에는 어려울 것으로 판단한다. 물리적 장벽을 넘는 것과 이를 초당 5만 회의 주석 플라즈마 생성으로 안정화하며 수율을 확보하는 양산 장비로 만드는 것 사이에는 수십 년의 공학적 축적이 요구된다는 얘기다.

현재 기술의 최전선은 개구수(NA)를 기존 0.33에서 0.55로 높인 High-NA EUV로 이동하고 있다. ASML의 TWINSCAN EXE:5000은 임계 치수(Critical Dimension) 8nm를 구현, 기존 Low-NA EUV의 13nm 대비 약 1.7배 미세한 트랜지스터와 약 3배 높은 집적 밀도를 가능하게 한다. 단일 노광(single exposure)으로 이 수준의 패턴을 찍을 수 있다는 것은 비용과 복잡성을 대폭 낮출 수 있다는 의미이기도 하다.

도입에 가장 적극적인 곳은 인텔이다. 업체는 2024년 초 ASML로부터 EXE:5000 1호기를 인도받아 자사 팹에 설치했고, 14A 공정 노드를 이 장비로 구현하겠다는 로드맵을 공개했다. ASML이 High-NA의 다음 단계인 '하이퍼-NA(Hyper-NA)'를 개발 중인 가운데 전문가들은 2032년에서 2035년 사이에 해당 기술이 등장할 것으로 전망하고 있다.

앞서 다룬 실리콘 포토닉스 칩과 CPO(Co-Packaged Optics) 소자 역시 결국 포토리소그래피의 정밀도 위에서 제조된다. 광 도파로(optical waveguide)의 선폭과 마이크로 링 공명기의 크기가 나노미터 수준으로 정밀하게 제어돼야 원하는 파장의 빛을 정확히 다룰 수 있기 때문이다.

AI 시대 빛이 데이터를 나를 뿐 아니라 빛을 나르는 칩을 만드는 데도 EUV, 즉 빛이 필요하다는 얘기다.

보도에 따르면 EUV 리소그래피 시장은 2024년 기준 약 112억6000만달러로 집계됐고, 관련 업계는 2032년까지 487억6000만달러로 성장하는 시나리오를 제시하고 있다.

 

shhwang@newspim.com

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홈플러스 67개 점포 재개장 [서울=뉴스핌] 김용석 기자 = 임시 휴업 이후 지난 7일 가오픈으로 영업을 재개한 홈플러스가 13일 전국 67개 점포의 정식 재개장에 들어갔다. 홈플러스가 13일 재개장에 들어갔다. [사진 = 뉴스핌DB] 무엇보다 관건은 매출 회복 속도다. 홈플러스는 법원이 정한 회생 계획안 가결 최종 기한인 9월 4일까지 약 3주 동안 정상화 가능성을 입증하고 채권자들을 설득해야 한다. 회생 계획안이 부결되거나 회생 절차가 다시 폐지될 경우 청산 위험이 커질 수 있다. 공교롭게도 정식 개장 이후 첫 주말은 경쟁사인 이마트와 롯데마트가 광복절 연휴 장보기 수요를 겨냥해 대규모 할인전에 돌입하는 시점과 겹쳤다. 여기에 훼손된 공급망 복구와 대주주 책임을 둘러싼 노조의 반발까지 맞물리면서 회생의 첫 관문을 맞게 됐다. 유통업계에 따르면 홈플러스는 이날 전국 67개 점포의 정식 재개장에 들어갔다. 이 가운데 59개 점포는 온라인 배송도 함께 재개했다. 홈플러스는 지난달 13일 자금난을 이유로 임시 휴업에 들어간 뒤 2000억 원 규모의 긴급 운영 자금(DIP)을 확보했고, 지난 7일 67개 점포의 가오픈을 시작했다. 이후 12일까지 협력업체들과 납품 조건을 협의하고 상품 입고와 시스템 보완 작업을 진행했다. 정식 개장에 맞춰 고객 유입을 위한 할인 행사도 마련했다. 마이홈플러스 회원을 대상으로 13일부터 나흘간 한우 전 품목을 최대 50% 할인 판매한다. 14일부터 사흘간은 당당 후라이드 치킨을 50% 할인한 3490원에 선보이며, 한돈 일품포크 삼겹살·목심은 40% 할인한 100g당 1980원에 판매한다. 2000억 원 규모의 긴급 운영 자금(DIP)을 확보한 홈플러스가 13일 정식 개장했다. 사진은 서울 시내 한 홈플러스 매장. khwphoto@newspim.com ◆ 이마트·롯데마트는 연휴 할인전 문제는 빅2도 같은 시기에 대규모 할인전에 나선다는 점이다. 이마트와 롯데마트는 통상 월초를 중심으로 대표 할인 행사를 열어왔지만, 이번 8월에는 말복과 광복절, 대체 공휴일로 이어지는 연휴 수요를 겨냥해 행사를 두 차례로 확대했다. 이에 따라 두 회사의 두 번째 할인 행사가 홈플러스 정식 재개장 시기와 겹치게 됐다. 롯데마트는 홈플러스 재개장일인 13일부터 17일까지 닷새간 '통 큰데이' 행사를 진행한다. '통 큰 통닭'과 완도 활전복, 삼겹살·목심, 러시아산 활대게 등을 할인 판매하고, 한우 등심·국거리·불고기 등도 행사 대상에 포함했다. 이마트는 14일부터 17일까지 나흘간 '고래잇 페스타' 2차 행사를 연다. 신선식품과 델리, 간편식, 생필품 등을 최대 50% 할인하는 가운데 제주산 광어회와 광어회 필렛을 반값 수준에 판매한다. 이마트 관계자는 "올여름 기록적인 폭염으로 물가 부담이 커진 만큼 8월에는 고래잇 페스타를 2회로 확대 운영해 고객들이 체감할 수 있는 가격 혜택을 강화했다"고 말했다. 그동안 홈플러스의 점포 휴업·폐점 여파로 인근 이마트와 롯데마트 매출이 두 자릿수 증가하는 등 반사이익이 나타난 것으로 집계됐다. 신한투자증권은 홈플러스 매출의 30%가 경쟁사로 이동하면 이마트·롯데쇼핑 매출이 최대 1조5000억원 증가할 수 있다고 전망하기도 했다.   ◆ 공급망 복구가 변수…안정적인 납품과 상품 확보돼야 두 경쟁사가 사전에 대규모 행사 물량을 확보해둔 것과 달리 홈플러스는 기업 회생 절차와 임시 휴업을 거치며 훼손된 공급망을 복구하는 단계에 있다. 협력업체 다수가 선결제나 결제 기한 단축을 요구하면서 납품 협상이 길어지고 있으며, 공익 채권 미변제 논란도 거래 신뢰 회복을 어렵게 하는 요인으로 남아 있다. 홈플러스는 신규로 공급받는 상품의 대금을 우선 지급하는 조건 등을 제시하며 협력업체 설득에 나선 것으로 알려졌다. 기존 채권과 신규 납품분의 지급 조건을 구분해 거래를 재개하는 방식이다. 자금 회수가 빠르고 집객 효과가 큰 신선식품과 자체 브랜드(PB) 상품 중심으로 매대를 구성한 것도 이런 사정과 무관하지 않다. 홈플러스는 기존 복층 매장을 단층 중심으로 재편하고 식품·생필품과 PB 상품에 집중하는 이른바 '트레이더 조'형 모델도 추진하고 있다. 다만 이 같은 사업 모델 전환이 성과를 내기 위해서는 안정적인 납품과 점포별 상품 구색 확보가 선행돼야 한다. 홈플러스 마트산업노조는 "MBK는 끝내 청산을 시도할 것"이라며 "그 전에 '제대로 된 회사'에 인수 합병(M&A)이 이뤄져야 한다"고 주장했다. 최대 주주인 MBK파트너스가 경영에서 물러나고 새로운 인수 주체가 나서야 한다는 요구다. 다만 현재 시장에서는 홈플러스 인수 의향을 공개적으로 밝힌 기업을 찾기 어려운 상황이다. 시장에서는 인수 금액뿐 아니라 고용 승계와 노사 관계, 잠재 채무 등도 인수자의 부담 요인으로 거론된다. 앞서 최대 채권자인 메리츠금융그룹과 MBK파트너스는 2000억원 규모의 DIP 조달과 대주주 책임을 둘러싸고 수개월째 공방을 벌여왔다. MBK와 메리츠가 자금 지원 조건과 보증 책임을 놓고 대립하는 동안 노조는 양측의 책임 있는 조치와 정부 개입을 요구해왔다. 결국 이번 첫 연휴 주말의 판매 실적은 단순한 유통 3사의 할인 경쟁을 넘어 홈플러스의 정상화 가능성을 가늠하는 시험대가 될 전망이다. fineview@newspim.com 2026-08-13 08:46
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美 7월 소비자물가 3.4%로 둔화 [서울=뉴스핌] 고인원 기자= 미국의 7월 소비자물가 상승세가 시장 예상에 부합하며 완만한 흐름을 보였다. 올해 초 중동 분쟁에 따른 에너지 가격 급등으로 커졌던 인플레이션 압력이 다소 진정되고 있다는 신호로 해석되면서 미 연방준비제도(Fed·연준)의 9월 추가 금리 인상 가능성도 낮아졌다. 미 노동부 노동통계국(BLS)은 12일(현지시간) 7월 소비자물가지수(CPI)가 전월 대비 0.1% 상승했다고 밝혔다. 6월에는 0.4% 하락해 6년 만에 처음으로 월간 기준 하락세를 기록했다. 전년 대비 CPI 상승률은 3.4%로 6월의 3.5%에서 둔화했다. 변동성이 큰 식품과 에너지를 제외한 근원 CPI는 전월 대비 0.2% 상승했다. 6월에는 보합이었다. 전년 대비 근원 CPI 상승률 역시 2.6%에서 2.5%로 낮아졌다. 헤드라인과 근원 CPI의 전월 대비 상승률은 모두 로이터와 다우존스가 집계한 시장 전망치에 부합했다. 미국 여성이 생활용품점 '달러트리'에서 식료품을 구입하고 있다. 2018.08.30 [사진=블룸버그] 물가 상승률은 여전히 연준의 목표치인 2%를 웃돌고 있지만, 6월에 이어 7월에도 월간 물가 흐름이 비교적 안정적으로 나타나면서 올해 초 에너지 가격 급등으로 촉발됐던 인플레이션 압력이 완화되고 있다는 평가가 나온다. 연준은 공식 물가 목표를 판단할 때 CPI보다 개인소비지출(PCE) 물가지수를 더 중시한다. ◆ CPI 예상 부합…9월 금리 인상 확률 42%로 하락 이번 CPI는 지난주 발표된 미국 고용보고서에서 예상 밖의 일자리 감소가 확인된 직후 나온 것이어서 연준의 향후 통화정책에 대한 시장의 관심이 더욱 컸다. CPI 발표 전 CME 페드워치에 반영된 연준의 9월 금리 인상 가능성은 약 46%였다. 지표 발표 이후에는 42%로 떨어졌다. 금융시장도 즉각 반응했다. 미국 주가지수 선물은 상승폭을 확대했고 미 국채 수익률은 전 구간에서 하락했다. 7월 물가와 고용이 모두 비교적 완만하게 나타나면서 연준이 당장 추가 금리 인상에 나서야 할 필요성이 줄었다는 기대가 반영된 것으로 풀이된다. 연준은 지난달 연방공개시장위원회(FOMC)에서 기준금리인 연방기금금리 목표 범위를 3.50~3.75%로 동결했다. 다음 FOMC는 9월 15~16일 열린다. 다만 연준 정책위원들은 9월 회의에 앞서 8월 CPI와 고용보고서를 추가로 확인할 수 있다. 이코노미스트들은 최근 국제유가가 다시 상승한 만큼 8월에는 소비자물가 상승세가 다소 빨라질 가능성이 있다고 보고 있다. 계절적 왜곡 요인이 사라지면서 고용 증가세도 반등할 것으로 전망된다. ◆ 에너지 가격 1.5%↓…주거비가 CPI 상승분 3분의 2 세부 항목에서는 에너지 가격 하락이 전체 물가 상승을 억제했다. 7월 에너지 가격은 전월 대비 1.5% 떨어졌다. 6월 5.7% 급락한 데 이어 두 달 연속 하락했다. 다만 앞선 몇 달간 국제유가가 크게 오른 영향으로 전년 대비로는 여전히 14.7% 상승한 상태다. 이란에 대한 공격이 시작된 직후인 지난 3월에는 에너지 가격이 한 달 만에 10.9% 급등했다. 식품 가격과 주거비는 각각 전월 대비 0.1% 상승했다. 특히 주거비는 그동안 인플레이션이 연준의 목표치인 2%를 웃돌게 만든 주요 요인 가운데 하나다. 7월 주거비 상승폭 자체는 크지 않았지만 전체 헤드라인 CPI 상승분의 약 3분의 2를 차지했다고 BLS는 설명했다. 신차 가격은 전월 대비 0.1%, 중고차와 트럭 가격은 0.4% 상승했다. 의료비는 0.4% 올랐고 항공료는 2.2% 뛰었다. 이란의 호르무즈 해협 봉쇄를 이미지화 한 일러스트 [사진=로이터 뉴스핌] ◆ 유가 재상승은 변수…8월 물가 다시 뛸 가능성 시장에서는 7월 CPI가 금리 인상 우려를 낮췄지만 인플레이션 위험이 완전히 사라진 것은 아니라는 지적도 나온다. 중동 분쟁으로 국제유가가 다시 상승하고 있기 때문이다. 미국이 원유 순수출국인 데다 그동안 석유 재고를 줄이면서 유가 급등이 경제에 미치는 충격을 일부 흡수했지만, 일부 이코노미스트들은 이런 상황이 무기한 지속되기는 어렵다고 지적했다. 미국을 비롯한 주요국이 결국 줄어든 석유 재고를 다시 채워야 하는 만큼 원유 수요가 늘어나면서 국제유가가 높은 수준을 유지할 가능성이 있다는 것이다. 도널드 트럼프 미국 대통령도 이번 주 공개된 인터뷰에서 이란을 "교활한 협상가들"이라고 비난하며 대이란 군사 대응 가능성을 열어뒀다. 중동 정세가 다시 악화해 국제유가가 추가 상승할 경우 8월 이후 미국 물가에도 다시 상승 압력이 가해질 수 있다. 7월의 완만한 물가 상승은 연준의 추가 금리 인상 우려를 낮췄지만 미국 소비자들의 부담이 크게 줄었다고 보기는 어렵다. 물가 수준 자체가 여전히 높은 데다 임금 상승세가 물가를 충분히 따라가지 못하고 있기 때문이다. 높은 생활비는 트럼프 대통령에 대한 미국인들의 평가에도 부담으로 작용하고 있으며, 오는 11월 미 의회의 향후 2년간 주도권을 결정할 중간선거에서도 주요 쟁점이 될 전망이다. koinwon@newspim.com 2026-08-12 22:07
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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