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DSMC는 세계 최대 규모의 독립 반도체 파운드리로 시장 점유율 50%를 차지하고 있습니다. 애플, 엔비디아, 퀄컴, AMD와 같은 유명 칩 설계 회사에 제품을 공급하고 있죠. 최근 DSMC의 활동에 대한 언론의 관심이 높아지고 있지만, TSMC 역시 자체 협력업체를 보유하고 있습니다. 이 협력업체들은 TSMC가 24시간 연중무휴로 가동하는 최첨단 설비를 제작하는 업체들입니다. 네덜란드 다국적 기업 ASML은 TSMC의 가장 중요한 협력업체이며, N7 플러스 및 N5 공정에 필수적인 EUV 장비를 생산합니다. 이 영상에서는 다소 생소한 이 회사를 소개하고 TSMC와의 관계를 살펴보겠습니다.
또한, 누가 더 중요한지 알아보고, 인터넷 게시판에서 팬들이 서로 논쟁을 벌일 수 있도록 답을 제시해 보겠습니다. 누가 더 중요한가? 정답은 두 회사 모두 서로에게 매우 중요하다는 것입니다. 하지만 먼저, 여러분께 Asionometry 뉴스레터를 구독해 주시길 부탁드립니다. 같은 말을 반복하는 게 지겨우시죠? 사실 스폰서도 없고, 최근에 뉴스레터를 하나 마무리했습니다. 지난 300~ 400년에 걸쳐 중국 본토에서 대만으로 이주한 한족에 대한 내용입니다. 또한, 정체성, 지리적 및 주제별 하위 국가 정체성의 의미에 대해 간략하게 다룬 짧은 에세이도 추가했습니다.
뉴스레터 링크는 아래 영상 설명란에서 찾으실 수 있으며, asianometry.com에 직접 방문하셔도 됩니다. 구독해 주시면 유익한 정보를 제공해 드리도록 노력하겠습니다. 매 4일마다 대만 시간으로 새벽 1시에 새로운 뉴스레터를 보내드립니다. 감사합니다. 그럼 ASML이란 무엇일까요? ASML은 반도체 산업을 위한 첨단 기술 시스템을 제공하는 선도적인 기업입니다. 이 회사는 1984년 네덜란드 기업인 ASM International 과 Phillips의 합작 투자로 설립되었습니다. ASML의 첫 번째 장비인 PAS 2000 스테퍼는 1985년에 출시되었습니다.
스테퍼는 슬라이드 프로젝터처럼 실리콘 웨이퍼에 디자인을 투사하는 장치입니다. ASML은 설립 후 10년 동안 50가지가 넘는 버전의 스테퍼를 생산했습니다. 하지만 반도체 리소그래피라는 틈새시장에서 경쟁하는 데 어려움을 겪었습니다. 반도체 공급 산업은 경제 호황과 불황을 거듭하면서 엄청난 어려움에 직면했습니다. 경쟁이 매우 치열했던 ASML은 설립 후 6년간 적자를 기록했고, 1990년에 독립 회사로 분사했습니다. 2년 후인 1991년, ASML은 첫 번째 히트 제품인 아이라인 스테퍼를 출시했습니다. 아이라인은 365나노미터의 광 파장을 사용하는 스테퍼로, 파운드리 업체들이 더 작은 디자인을 인쇄하고 무어의 법칙을 더욱 발전시킬 수 있도록 했습니다.
이 제품의 성공으로 ASML은 1995년 기업공개(IPO)를 통해 자금을 조달하여 추가 제품 개발을 추진했습니다. 몇몇 미국 리소그래피 회사를 인수하면서 ASML은 일본 기업인 니콘, 캐논과 함께 과점 기업으로 성장했습니다. 그리고 2000년대 중반, 두 가지 주요 제품 출시를 통해 ASML은 시장을 선도하게 되었습니다. 2006년 ASML은 트윈 스캔 시스템을 개발 및 출시했습니다. 이 장비는 파운드리 고객이 동일한 시간 내에 더 많은 웨이퍼를 에칭할 수 있도록 하는 공정 최적화 기능을 제공했습니다. 니콘과 캐논은 이 기술을 모방할 수 없었고, ASML은 이 기술로 일본 기업들을 제치고 처음으로 시장 점유율 1위를 차지했습니다.
두 번째 주요 행보는 다음과 같습니다. 광식각 장비 기술의 세대교체를 가져온 침수식 리소그래피는 간단히 말해 물을 렌즈로 사용하여 웨이퍼 에칭 레이저의 파장을 줄이는 기술입니다. 광고처럼 들리겠지만, 이 기술은 1980년대 대만 과학자 번 린(실제 이름은 번 린입니다)이 발견했으며, 빛의 파장을 더 줄일 필요 없이 무어의 법칙을 더 오래 유지하는 데 도움이 되었습니다. 이는 ASML이 83%의 시장 점유율을 확보하는 데 기여했지만, 업계와 ASML은 반도체 생산 분야에서 차세대 혁신 기술이 무엇일지 계속 고민했습니다. ASML은 연구 개발 부서를 설립하고 수백만 유로를 투자하기 시작했습니다.
저는 이전 영상에서 ASML의 극자외선 리소그래피 연구에 대해 간략히 다룬 적이 있는데, 같은 이야기를 반복하지 않고 다른 관점에서 이야기해 보겠습니다. 2003년, 업계는 차세대 리소그래피 장비에 극자외선 리소그래피(EOV)를 적용하는 아이디어를 발전시켰습니다. 당시 이 결정은 논란이 많았고 격렬한 논쟁을 불러일으켰습니다. 이론적인 장애물은 없었습니다. 시간 여행을 하는 드로리안이나 광속보다 빠른 에너지 추진 장치가 아니었으니까요. 하지만 EUV를 실용화하는 데에는 여러 가지 중요한 과제가 있었습니다. 예를 들어 광원을 완전히 새롭게 설계해야 했고, 인텔, 삼성, TSMC 같은 최종 사용자 기업들은 생산 시설을 재정비해야 했습니다.
물론 쉬운 일은 아니었죠. 일각에서는 침수 리소그래피나 멀티패터닝 같은 기존 기술이 업계를 이끌어갈 수 있다고 주장했습니다. EUV 개발은 실패가 잦았고, 오히려 막대한 자금이 투입되는 함정이 될 수도 있다는 것이었습니다. 왜 굳이 유니콘 기업을 노려야 할까요? 이미 잘 작동하는 기술을 더 개선하는 것이 낫지 않을까요? ASML은 다행히 두 가지 모두를 시도할 수 있는 위치에 있었습니다. EUV 개발을 지속하는 동시에 기존 기술 분야에서도 선도적인 역할을 유지하기 위해 투자했습니다. 2008년부터 2014년까지 ASML은 연구 개발에 총 46억 유로를 투자했습니다.
그 결과 2010년에는 TSMC, 인텔, 삼성 같은 업계 주요 기업들이 EUV의 가능성을 인정하게 되었습니다. ASML은 인텔의 기존 주요 공급업체인 니콘으로부터 인텔을 빼앗을 기회를 포착하고 2012년 인텔과의 공동 투자 계획을 발표했습니다. 이 계획에 따라 인텔은 41억 달러를 투자받는 대가로 ASML 지분 15%를 소유하게 되었습니다. 이 자금은 EUV와 같은 미래 기술 개발에 사용될 예정이었습니다. 인텔은 제품 독점권을 요구하지 않았는데, 당시에는 다소 의아한 부분이었습니다. 이로 인해 TSMC와 삼성 도 나중에 투자에 참여할 수 있었습니다.
인텔의 투자와 참여는 ASML에게 숨통을 트여주었고, 수많은 문제점을 해결할 수 있는 시간을 벌어주었습니다. 마침내 2016년, EUV 기술의 개념이 처음 제시된 지 30년 만에 네덜란드에서 첫 EUV 장치가 출하되었습니다. 2007년 시제품이 처음 공개된 이후 10년 넘게 기술 개발이 지연되었지만, 이제 드디어 상용화될 준비가 된 것입니다. 흥미로운 점은 반도체 업계의 주요 기업들이 최종 기술 개발을 위해 투자하고 협력했다는 것입니다. 평소 치열한 경쟁 관계에 있던 이들 기업들은 기술 부재의 위협을 감지하고 공동 투자를 결정했습니다.
미래를 준비 하고 조화롭게 협력하기로 결정한 ASML은 고객의 적극적인 참여와 자금 지원 없이는 EUV 기술을 완성할 수 없었을 것입니다. 이 고객들은 수십억 유로를 제품 개발 과정에 투자했으며, 투자 결과가 수년간 나타나지 않을 것이라는 사실을 알고 있었습니다. 이러한 고객들의 참여가 없었다면 ASML은 캐논처럼 수십 년에 걸친 여정을 지속하지 못하고 파산했을 것입니다. 덧붙여 말하자면, 최근 미국 정부가 ASML의 EUV 장비의 중국 수출을 막기 위해 개입했습니다. 일부 사람들은 미국이 EUV 수출을 제한하는 근거가 무엇인지 묻습니다.
ASML은 네덜란드 회사이고, 네덜란드는 미국의 주가 아니기 때문입니다. 게다가 2012년 ASML CEO는 인텔이 반도체 장비 투자에 기여하기로 동의한 첫 번째 고객이 된 것을 환영한다고 말했습니다. 이 투자 의 결과는 모든 반도체 제조업체가 아무런 제한 없이 이용할 수 있을 것입니다. 다시 말해, 아무런 제한이 없다는 것입니다. 그렇다면 왜 이런 일이 벌어지는 걸까요? EUV는 말 그대로 미국에서 시작된 기술이기 때문입니다. EUV를 스타트업으로, 미국을 그 스타트업의 지배주주로 생각해 보세요. 말하자면 마크 저커버그가 설립한 EUV LLC는 1997년 미국의 반도체 회사인 인텔과 마이크론이 미국 에너지부와 협력하여 EUV 연구를 상용화하기 위해 설립했습니다.
EUV LLC는 초기 단계에 30년 동안 2억 5천만 달러를 투자했고, 그 결과 모든 UV 수익에 대한 로열티를 받았습니다. 1999년 2월, ASML은 EUV LLC로부터 EUV 기술에 대한 라이선스를 협상하여 획득했습니다. ASML이 시장에서 성공을 거둔 제품을 출시하기 훨씬 전인 1999년, 일본 기업인 니콘과 캐논이 반도체 리소그래피 시장의 54%를 점유하고 있었고, ASML은 34%를 점유하고 있었습니다. 당시에는 미국 기업이 없었으며, 만약 미국 기업이 있었다면 라이선스를 먼저 획득했을 것이라고 생각합니다. EUV LLC의 참여 덕분에 ASML은 EUV 분야에서 일본의 발전을 앞지르고 인텔, TSMC, 삼성과 같은 주요 고객으로부터 중요한 선점 효과를 얻을 수 있었습니다.
캐논과 니콘은 라이선스를 받지 못했고, 결국 EUV 기술 개발을 ASML만큼 적극적으로 추진하지 않기로 결정했습니다. 특히 캐논은 2007년에 EUV 기술 개발을 중단했습니다. 제가 말씀드렸듯이 니콘은 재정적인 문제 때문에 기존 기술의 지속적인 발전을 추구하다가 결국 실패했습니다. ASML이 오늘날과 같은 최종적으로 사용 가능한 EUV 제품을 만드는 데 막대한 자원을 투자했다는 점에는 우리 모두 동의했습니다. 그들은 큰 위험을 감수했고, 적절한 시기에 적절한 기업으로 자리매김했습니다. 또한 유럽인들이 항상 미국의 말에 동의해서는 안 되며, 국가 주권을 유지하는 것이 매우 중요하다는 점에도 동의했습니다.
하지만 제게 있어 UV 사례는 대부분의 유럽인들보다 훨씬 더 명확합니다. 한국, 인도, 대만 등 많은 사람들이 이 노력에 기여했지만, 미국이 설립하고 주도했습니다. 여담이지만, EU가 지원하는 유클리드 프로그램이 UV 연구를 진행하고 있다는 것을 알고 있지만, EUV LLC만큼 성공적이지는 않은 것 같습니다. 그리고 또 여담이지만, 기술 스타트업에서 일해본 사람이라면 창업자의 의견이 가장 중요하다는 것을 알 것입니다. 그렇다면 TSMC와 ASML 중 누가 더 중요할까요? 제가 이 영상을 만들게 된 계기는 TSMC가 등장할 때마다 격렬하게 벌어지는 민족주의적인 인터넷 논쟁 때문입니다.
뉴스에는 곧바로 합창하듯 쏟아지는 댓글들이 있지만, 모두 네덜란드 회사인 ASML에 의존하고 있고, 이는 다시 ASML의 미국 자회사 등에 대한 이야기로 이어집니다. 미성숙한 민족주의는 차치하고, 제 생각에 이 질문은 매우 중요합니다. 좋은 질문은 현재 상황을 더 잘 이해하는 데 도움이 되기 때문입니다. 반도체 파운드리 작업을 비유로 들어보겠습니다. 파운드 케이크를 굽는 것과 같습니다. 원재료가 있고, 여러 단계를 거쳐 특별한 방식으로 가공해야 합니다. 이 과정에서 미들비의 오븐 이나 해밀턴 비치의 블렌더와 같은 특수 장비를 사용하여 최종 제품을 만듭니다.
TSMC는 주방의 제빵사이고, 미들비와 같은 ASMR은 첨단 오븐을 제공하는 회사라고 할 수 있습니다. 케이크를 굽는 것은 여러 단계 중 하나일 뿐이지만, 물론 중요한 단계입니다. 하지만 그 단계에만 너무 집중하면 밀가루 와 계란을 섞는 과정이나 크림 프로스팅을 얹어 맛을 더하는 것의 중요성을 간과하게 됩니다. 그렇게 하면 케이크 맛이 없을 수도 있습니다. 마이크로칩도 마찬가지입니다. 리소그래피는 최종 개발에서 중요한 단계이지만, 그 외에도 많은 단계가 있습니다. 최종 칩이 컴퓨터나 그래픽 카드에 탑재되기 전에 마무리해야 하는 단계들이 있습니다.
예를 들어 패키징과 테스트 같은 것들이죠. 그렇지 않으면 그냥 실리콘 덩어리에 불과합니다. ASML의 EUV 장비를 사용하는 다른 회사들의 발전 과정을 생각해 보면 이 말이 직관적으로 이해됩니다. TSMC는 세계에서 가장 많은 EUV 장비를 보유하고 있지만, 인텔과 삼성도 상당한 수의 EUV 장비를 갖추고 있습니다. 인텔은 EUV 기술 개발에 있어 사실상 주도적인 투자자였습니다. 두 파운드리 모두 ASML만큼 의 수율과 생산량을 달성하지는 못했습니다. 제 형편없는 케이크들이 증명하듯이, 요리 기술과 경험은 매우 중요합니다. 고객이 최종 제품을 접하고 즐길 때, 케이크의 맛을 결정하는 데 있어 재료인 계란 과 밀가루, 오븐에서 나오는 열, 제빵사의 기술 등 여러 요소를 백분율로 계산할 수 있을까요?
시도해 볼 수는 있겠지만, 결국 아무렇게나 끄집어낸 숫자에 불과할 겁니다. 현실은 모든 요소가 하나의 조화로운 순간에 어우러져 놀라운 결과물을 만들어낸다는 것이죠. 모두 건강하시고 안전하게 지내세요.
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