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지난해 8월 중국 난징에서 열렸던 세계 반도체 대회에서 tsmc는 삼나노 수요를 80%까지 끌어올렸다며 치열해진은 3나노 반도체 경쟁에서 자신감을 보인과 동시에 대만 언론들을 삼성의 3라노스 유리 20% 수준이라 말하며 자국의 tsmc와 3나노 경쟁을 펼치는 삼성전자를 견제했습니다. 삼성은 당시 대만 언론에 반환에 대해서 사실이 아니라며 논란의 불씨를 길쭉했습니다. 그리고 수개월이 지난 지급 삼성은 tsmc와의 경쟁에서 강력한 비밀 무기를 준비하고 있다는 소식이 전해져 주목받고 있습니다. 2022년 7월 25일 경기도 화성캠퍼스 v1 라인에서 삼성전자는 차세대 트레지스터 기술을 적용한 산나노 바운드리 제품 출하식을 개최했습니다.
그동안 파운드리 분야에서 대만의 tnmc를 넣기 위해 삼성은 tsmc보다 먼저 3나노 양산 카드를 꺼내 들었습니다. 삼성인 3라노츠라 소식에 tsmc도 가만히 있지 않았습니다. 자신들도 곧 삼나노 제품을 출시할 것이라 발표했습니다. 하지만 계속된 연산 연기 발표로 12월이 되어서야 3나노 공정 반도체 양산 기념식을 열고 본격적으로 삼성과의 3라노 경쟁을 시작하게 되었습니다. 삼성 입장에서는 6개월이라는 시간적 격차와 시장 선정 기간을 가질 수 있게 된 것이죠. 업계의 전문가들은 삼성과 tsmc의 삼나노 싸움에 승부처가 수요일에 있다며 수요일 90%를 달성하는 쪽이 승자 될 것이라고 분석했습니다.
그런데 지난 난징에서의 tsmc 수율 80% 발언으로 전문가들은 tsmc가 이토록 단숨에 수요를 개선할 수 있었던 비결로 극자외선 펠리클에 주목하고 있습니다. eov 펠리클은 반도체 회로 패턴을 그릴 유리 기판에 먼지가 붙지 않도록 씌우는 얇은 필름을 말합니다. 이유비 노광장비는 기존 노강장비 대비 파장이 짧아 더 미세한 패턴을 그릴 수 있게 되었지만 파장이 짧은만큼 빛을 흡수하는 흡수율이 크기 때문에 두과율이 높은 클리크를 사용할수록 수율이 개선이 된다고 합니다. 수요일뿐만 아니라 가격 면에서도 큰 장점이 있습니다. eov 포토마스크 가격은 개당 5억에서 10억이 반면 eub 펠리클은 5천만원에서 1억원 수준입니다.
만약 이유비 포토마스크가 전용 펠리클이 없으면 한 두 쓰고 나면 불순물 때문에 버리고 일산 포토마스크를 매번 바꿔가며 회로를 다시 만들어야 합니다. 비용 문제가 천문학적으로 커지게 되는 것이죠. 그동안 삼성과 txnc는 전용 펠리컬 없이 이오비 권장을 진행해 왔습니다. 하지만 필리클에 등장으로 인해 두 기어 모두 펠리클의 목숨을 걸고 있습니다. 반도체 업계에서 요구하는 펠리클에 두가율은 90%입니다. asml이 지난 2021년 미국 반도체 장비 업체인 테러다임과 합작해 투과율 90%의 펠리클을 개발했고 일본 미쓰에이 화학과 라이선스 계약을 맺은 뒤이 부품을 일부 생산하고 있습니다.
dsmc의 경우 3년 전부터이 부품을 사체 개발에 일부 공정에 적용하고 있는 것으로 예상하고 있으며이 자체 개발 펠리클 덕분에 tsmc가 삼성과 su 격차를 단숨에 따라잡은 것으로 전문가들은 예상하고 있습니다. 한마디로 산나노 이하 반도체 경쟁에서 승부를 결정짓는 핵심이라는 것이죠. tsmc가 자체 개발 필리크를 일부 공정에 투입하고 있는 상황인만큼 삼성 역시 가만히 있을 수만은 없겠죠. 삼성도 자체 개발에 성공했다는 말이 시장에서 들려오긴 하지만 국내 기업인 fst와 sns텍 역시 양산 마빡이 단계에 접어든 것으로 알려지고 있습니다.
이어뷰 펠리클은 현재 기술 점백이 워낙 높은데다 현 시장에서 시장을 이끄는 확실한 리드기업이 없다고 합니다. 거기다 업계에서 원하는 스펙을 완벽하게 갖춘 제품도 없다고 하는데요. 미쓰의 화학이 라이선스 생산한다고 하지만 물량이 충분치 않고 dsmc의 경우 두가율이 부족한 상황에 외국산이 선점한 시장이나 하루빨리 국산화가 필요한 필리핀에 도전하고 있는 한국 기업이 있으니 그나마 다행이라고 생각이 됩니다. 심지어 다행인 수준을 넘어서 단숨에 글로벌 선두주자로 나설 것으로 예상되는데요. fst가 준비중인 밸리클의 경우 두가율이 90% 이상을 충분히 웃도는 것으로 추장되는 상황입니다.
거기다 준비 중인 실리콘 카바이드 기반 히오비 펠리클릭 경우고 내열성까지 갖추고 있어서 asml의 차세대 정비에서도 더 큰 효과를 볼 것으로 기대된다고 합니다. slst 역시 올해 상반기부터 투과의 90%가 넘는 euv 벨리크 양산에 돌입할 가능성이 크다고 합니다. 이렇게 국내 대기업이 삼성의 자본력과 경험 중소기업의 기술력을 하나로 묶어 펠리클 구산화를 완성하고 서둘러 표준으로 만들어야 한다는 의견도 나오고 있습니다. 시간에 지체할수록 미쓰의 화학에 대한 의존도가 커지기 때문에 지난 한일간의 무역 분쟁 때처럼 한국 반도체가 일본에 의해서 흔들릴 수 없기 때문이죠.
그래서 현재 이유비 같이 사슬 구축해 정부지원도 촉구하는 상황입니다. 그만큼 중요하다는 뜻을 내포하고 있는 것이죠. 펠리클 시장은 성장성도 밝은 것으로 전망되고 있습니다. 2021년에는 2000억원 정도에 불과했던 시장이었지만 매년 102% 이상의 성장세를 벌며 내년에는 1조 5천억원 규모로 성장할 것으로 예측되고 있습니다. 앞으로 이유비 노강정비 사용이 늘어날수록 전용 벨리크 시장도 폭발적으로 늘어날 것이기 때문이죠. 반도체 업계에서는 asml의 경우 이미 두바이오 95%를 바라보는 제품 개발에 나섰으며 tsmc는 자체 생산하는 펠리클의 양을 2배 이상 늘리겠다는 목표를 세웠습니다.
파운드리에 뛰어들 인테리 역시 eub 밸리클 수급에 나사키 때문에 한국 입장에서는 수요가 폭발하기 직전에 국산화 시장의 제품을 내놓고 경쟁자들과 경쟁을 시작해야 합니다. 폭발하고 난 후에 시장에 내놓아봤자 이미 경쟁자들이 계약을 체결하고 난 이유라 시장의 진입하기도 어렵기 때문이죠. 글로벌 경제가 침체하면서 반도체 업계 역시 전 세계적으로 허리띠를 좋으면서 치열한 경쟁에 돌입했습니다. 이번 싸움에서 반드시 살아남아야 침체 이후에 찾아올 대폭발의 스웨이를 입을 수가 있습니다. 한국의 대기업과 중소기업 그리고 과학자와 개발자 분들 모두 좋은 기술과 뛰어난 기술로 위기를 기회로 헤쳐 나가셨으면 좋겠습니다.
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