저자: 미상 · 외국인
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TSMC는 세계 최대 독립 파운드리로 시장점유율 50%를 차지하며, ASML은 EUV 장비를 공급하는 핵심 협력사다. ASML은 1984년 설립 후 적자를 거쳐 침수 리소그래피로 시장을 선도했고, EUV는 2003년 이후 인텔 등의 투자와 EUV LLC 라이선스를 통해 2016년 첫 장비가 출하됐다. 영상은 TSMC와 ASML 중 누가 더 중요한지를 묻고, 두 회사 모두 서로에게 필수적이라고 결론짓는다. 비유로 제빵사(TSMC)와 오븐(ASML)을 들어 설명한다. 특정 자산의 가격 전망 발언은 없다.
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TSMC는 세계 최대 규모의 독립 반도체 파운드리로, 시장 점유율이 50%에 이릅니다. 애플, 엔비디아, 퀄컴, AMD 같은 유명 칩 설계 회사에 제품을 공급하고 있죠. 최근 TSMC의 활동에 대한 언론의 관심이 높아지고 있지만, TSMC 역시 자체 협력업체를 두고 있습니다. 이 협력업체들은 TSMC가 24시간 연중무휴로 가동하는 최첨단 설비를 만드는 회사들입니다. 네덜란드 다국적 기업 ASML은 TSMC의 가장 중요한 협력사이며, N7 플러스와 N5 공정에 필수적인 EUV 장비를 생산합니다. 이 영상에서는 다소 생소한 이 회사를 소개하고 TSMC와의 관계를 살펴보겠습니다.
또한 누가 더 중요한지도 짚어보겠습니다. 인터넷 게시판에서 팬들이 서로 논쟁을 벌이는 바로 그 질문이죠. 결론부터 말하면, 두 회사는 서로에게 매우 중요합니다. 그 전에 먼저 Asianometry 뉴스레터를 구독해 주시길 부탁드립니다. 같은 말을 반복하는 게 지겨우시죠? 사실 이 채널은 스폰서가 없고, 최근에 뉴스레터 하나를 마무리했습니다. 지난 300~400년에 걸쳐 중국 본토에서 대만으로 이주한 한족에 관한 내용입니다. 정체성, 지리적·주제별 하위 국가 정체성의 의미를 간략히 다룬 짧은 에세이도 함께 실었습니다.
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ASML은 반도체 산업을 위한 첨단 기술 시스템을 공급하는 선도 기업입니다. 1984년 네덜란드 기업 ASM International과 필립스의 합작 투자로 설립되었고, 첫 제품인 PAS 2000 스테퍼는 1985년에 출시되었습니다. 스테퍼는 슬라이드 프로젝터처럼 실리콘 웨이퍼에 회로 디자인을 투사하는 장치입니다.
ASML은 설립 후 10년 동안 50종이 넘는 스테퍼를 생산했지만, 반도체 리소그래피라는 틈새시장에서 경쟁하기 어려웠습니다. 반도체 공급 산업은 경기 호황과 불황을 거듭하며 큰 어려움을 겪었고, 치열한 경쟁 속에서 설립 후 6년간 적자를 기록했습니다. 결국 1990년 독립 회사로 분사했습니다.
2년 뒤인 1991년, ASML은 첫 히트 제품인 아이라인 스테퍼를 출시했습니다. 365나노미터 파장의 빛을 사용하는 이 장비 덕분에 파운드리 업체들은 더 작은 회로를 인쇄할 수 있었고, 무어의 법칙을 한 단계 더 발전시킬 수 있었습니다. 이 성공으로 ASML은 1995년 기업공개(IPO)로 자금을 조달해 추가 제품 개발에 나섰습니다. 미국 리소그래피 회사들을 인수하면서 일본의 니콘, 캐논과 함께 과점 기업으로 성장했습니다.
2000년대 중반에는 두 가지 주요 제품으로 시장을 선도하게 되었습니다. 첫째, 2006년 출시한 트윈 스캔 시스템입니다. 파운드리 고객이 같은 시간 안에 더 많은 웨이퍼를 에칭할 수 있도록 공정을 최적화한 장비였습니다. 니콘과 캐논은 이 기술을 모방하지 못했고, ASML은 처음으로 시장 점유율 1위에 올랐습니다.
둘째는 침수식 리소그래피입니다. 간단히 말해 웨이퍼와 렌즈 사이를 물로 채워 레이저 파장을 줄이는 기술입니다. 이 기술은 1980년대 대만 과학자 린번(Burn Lin)이 발견했으며, 빛의 파장을 더 줄이지 않고도 무어의 법칙을 더 오래 이어가게 해 주었습니다. 이를 바탕으로 ASML은 83%의 시장 점유율을 확보했습니다.
하지만 업계와 ASML은 반도체 생산의 차세대 혁신 기술이 무엇일지 계속 고민했고, ASML은 연구개발 부서를 세우고 수백만 유로를 투자하기 시작했습니다.
이전 영상에서 ASML의 극자외선(EUV) 리소그래피 연구를 간략히 다룬 적이 있어, 이번에는 다른 관점에서 이야기해 보겠습니다. 2003년 업계는 차세대 리소그래피 장비에 EUV를 적용하는 아이디어를 발전시켰습니다. 당시 이 결정은 논란이 많았고 격렬한 논쟁을 불렀습니다. 이론적인 장애물은 없었지만, 실용화에는 여러 과제가 있었습니다. 광원을 완전히 새로 설계해야 했고, 인텔, 삼성, TSMC 같은 최종 사용자 기업들도 생산 시설을 재정비해야 했습니다.
일각에서는 침수 리소그래피나 멀티패터닝 같은 기존 기술이 업계를 이끌 수 있다고 주장했습니다. EUV 개발은 실패가 잦아 막대한 자금이 들어가는 함정이 될 수 있다는 것이었습니다. 굳이 위험한 길을 갈 필요가 있느냐는 것이죠.
ASML은 다행히 두 가지 모두를 시도할 수 있는 위치에 있었습니다. EUV 개발을 지속하면서 기존 기술 분야에서도 선도적 역할을 유지하기 위해 투자했습니다. 2008년부터 2014년까지 ASML은 연구개발에 총 46억 유로를 투자했습니다.
그 결과 2010년에는 TSMC, 인텔, 삼성 같은 주요 기업들이 EUV의 가능성을 인정하게 되었습니다. ASML은 인텔의 기존 주요 공급사인 니콘의 자리를 노릴 기회를 포착했고, 2012년 인텔과의 공동 투자 계획을 발표했습니다. 인텔은 41억 달러를 투자하는 대가로 ASML 지분 15%를 갖게 되었고, 이 자금은 EUV 같은 미래 기술 개발에 쓰였습니다. 인텔은 제품 독점권을 요구하지 않았는데, 당시로선 다소 의외의 부분이었습니다. 덕분에 TSMC와 삼성도 나중에 투자에 참여할 수 있었습니다.
인텔의 투자와 참여는 ASML에 숨통을 틔워 주었고, 수많은 문제를 해결할 시간을 벌어 주었습니다. 마침내 2016년, EUV 개념이 처음 제시된 지 30년 만에 네덜란드에서 첫 EUV 장비가 출하되었습니다. 2007년 시제품이 처음 공개된 뒤 10년 넘게 개발이 지연됐지만, 이제 상용화 준비가 된 것입니다.
흥미로운 점은 평소 치열하게 경쟁하던 반도체 업계의 주요 기업들이 최종 기술 개발을 위해 함께 투자하고 협력했다는 사실입니다. 기술 부재의 위협을 감지했기 때문입니다.
ASML은 고객의 적극적 참여와 자금 지원 없이는 EUV 기술을 완성할 수 없었을 것입니다. 고객들은 수십억 유로를 개발 과정에 투자했고, 그 결과가 수년간 나타나지 않으리라는 것을 알고 있었습니다. 이런 참여가 없었다면 ASML은 캐논처럼 수십 년에 걸친 여정을 버티지 못하고 파산했을지도 모릅니다.
최근 미국 정부가 ASML의 EUV 장비의 중국 수출을 막기 위해 개입했습니다. 일부에서는 미국이 EUV 수출을 제한할 근거가 무엇이냐고 묻습니다. ASML은 네덜란드 회사이고, 네덜란드는 미국의 한 주가 아니기 때문입니다. 게다가 2012년 ASML CEO는 인텔의 투자 참여를 환영하며, 그 투자 결과는 모든 반도체 제조사가 제한 없이 이용할 수 있을 것이라고 말했습니다. 그런데 왜 이런 일이 벌어질까요? 답은 EUV가 말 그대로 미국에서 시작된 기술이기 때문입니다.
EUV를 하나의 스타트업으로, 미국을 그 스타트업의 지배주주로 생각해 보시면 이해가 쉽습니다. EUV LLC는 1997년 미국 반도체 회사인 인텔과 마이크론이 미국 에너지부와 협력해 EUV 연구를 상용화하기 위해 설립한 조직입니다. EUV LLC는 초기 단계에 30년간 2억 5천만 달러를 투자했고, 그 대가로 모든 EUV 수익에 대한 로열티를 받았습니다.
1999년 2월, ASML은 EUV LLC와 협상해 EUV 기술 라이선스를 확보했습니다. ASML이 시장에서 성공을 거둔 제품을 내놓기 훨씬 전인 1999년, 일본의 니콘과 캐논이 반도체 리소그래피 시장의 54%를, ASML은 34%를 차지하고 있었습니다. 당시 미국 기업은 없었지만, 만약 미국 기업이 있었다면 라이선스를 먼저 확보했을 것이라고 생각합니다. EUV LLC의 참여 덕분에 ASML은 EUV 분야에서 일본의 발전을 앞지르고, 인텔·TSMC·삼성 같은 주요 고객을 선점할 수 있었습니다.
반면 캐논과 니콘은 라이선스를 받지 못했고, 결국 EUV 개발을 ASML만큼 적극적으로 추진하지 않기로 했습니다. 특히 캐논은 2007년 EUV 개발을 중단했습니다. 니콘은 재정적 문제로 기존 기술의 지속적 발전을 추구하다 결국 실패했습니다.
ASML이 오늘날 상용화된 EUV 제품을 만들기까지 막대한 자원을 쏟아부은 것은 분명합니다. 그들은 큰 위험을 감수했고, 적절한 시기에 적절한 기업으로 자리 잡았습니다. 한편 유럽이 미국의 말에 무조건 동의할 필요는 없으며, 국가 주권을 지키는 것이 매우 중요하다는 점도 짚어둘 만합니다. 제 생각에 EUV 사례는 대부분의 유럽인들이 생각하는 것보다 훨씬 명확합니다. 한국, 인도, 대만 등 많은 나라가 이 노력에 기여했지만, 주도하고 설립한 것은 미국입니다.
덧붙이자면, EU가 지원하는 유클리드 프로그램이 EUV 연구를 진행하고 있다는 것은 알지만, EUV LLC만큼 성공적이지는 않은 것 같습니다. 그리고 기술 스타트업에서 일해 본 사람이라면 창업자의 의견이 가장 중요하다는 것을 알 겁니다.
이 영상을 만든 계기는 TSMC가 등장할 때마다 벌어지는 격렬한 민족주의적 인터넷 논쟁입니다. 뉴스 댓글에는 하나같이 같은 말이 쏟아지지만, 정작 TSMC도 ASML의 장비에 의존하고 있고, 그 이야기는 다시 ASML의 미국 자회사 등으로 이어집니다. 미성숙한 민족주의는 차치하고, 이 질문은 현재 상황을 이해하는 데 분명 도움이 됩니다.
반도체 파운드리 작업을 파운드 케이크 굽기에 비유해 보겠습니다. 원재료가 있고, 여러 단계를 거쳐 특별한 방식으로 가공해야 합니다. 이 과정에서 미들비의 오븐이나 해밀턴 비치의 블렌더 같은 특수 장비로 최종 제품을 만듭니다. TSMC가 주방의 제빵사라면, ASML은 첨단 오븐을 공급하는 회사라고 할 수 있습니다. 케이크 굽기는 여러 단계 중 하나일 뿐이지만 물론 중요한 단계입니다. 그렇다고 그 단계에만 집중하면 밀가루와 계란을 섞는 과정이나 크림으로 맛을 더하는 일의 중요성을 간과하게 되고, 결국 맛없는 케이크가 될 수도 있습니다.
마이크로칩도 마찬가지입니다. 리소그래피는 최종 개발에서 중요한 단계지만, 그 밖에도 많은 단계가 있습니다. 칩이 컴퓨터나 그래픽 카드에 탑재되기 전에 패키징과 테스트 같은 마무리 과정을 거쳐야 하며, 그러지 않으면 그냥 실리콘 덩어리에 불과합니다.
ASML의 EUV 장비를 쓰는 다른 회사들의 발전 과정을 보면 이 말이 직관적으로 이해됩니다. TSMC가 세계에서 가장 많은 EUV 장비를 보유하고 있지만, 인텔과 삼성도 상당수를 갖추고 있습니다. 인텔은 EUV 기술 개발의 사실상 주도적 투자자였습니다. 그럼에도 두 파운드리 모두 ASML만큼의 수율과 생산량을 달성하지는 못했습니다. 제 형편없는 케이크들이 증명하듯, 요리 기술과 경험은 매우 중요합니다.
고객이 최종 제품을 접하고 즐길 때, 케이크 맛을 결정하는 재료인 계란과 밀가루, 오븐의 열, 제빵사의 기술 등 각 요소의 기여도를 백분율로 계산할 수 있을까요? 시도해 볼 수는 있겠지만, 결국 아무렇게나 끄집어낸 숫자에 불과할 겁니다. 현실은 모든 요소가 하나의 조화로운 순간에 어우러져 놀라운 결과물을 만들어낸다는 것입니다.
모두 건강하고 안전하게 지내세요.
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