시스템반도체 노광장비 절대강자,네델란드 ASML 소개!

대당 가격 최소 2000억, 인간이 만든 가장 복잡한 기계라는 평을 듣는 장비를 만들어서 파는 세계적인 반도체 기업이 네덜란드에 있습니다.

ASML , 뒤늦게 후발주자로 뛰어들어 어떻게 전세계 시장점유율 97%라는 대기록을 세우게 되었는지 반도체 핵심기술인 회로도를 그려주는 노광장비 부문에서 부동의 1위를 하고 있는 ASML.

인텔, tsmc, 삼성등, 굴지의 세계적 반도체업체들이 줄을 서서 대기하는 하지만, 최소 한대당 가격이 최소 3천억 인 이 제품은 1년에 50대만 생산됩니다.

미국 바이든 대통령도 네델란드에 압력을 넣어 중국에 팔지 말라고 합니다. 도대체 어떤 기술이기에 하는 궁금증이 나옵니다.

ASML 반도체 노광장비

 

1. 반도체의 종류

반도체는 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체로 나눌 수 있습니다.

◆메모리 반도체

메모리 반도체는 데이터 및 정보를 저장하기 위한 목적으로 사용되는 반도체입니다. 메모리 반도체는 기기의 전원을 껐을 때 정보의 소멸 여부에 따라 RAM과 ROM으로 구별됩니다. RAM은 휘발성 메모리로, 전원이 꺼지면 저장된 정보가 사라지고 데이터 탐색 속도가 비교적 빠릅니다. ROM은 비휘발성 메모리로, 전원이 꺼져도 정보가 계속 저장되며, 기록된 정보를 읽을 수만 있습니다. 메모리 반도체의 종류로는 DRAM, SRAM, SDRAM, EEPROM, NAND Flash 등이 있습니다.

◆시스템 반도체

시스템 반도체는 비메모리 반도체라고도 불리며, 각종 연산, 제어, 정보처리 등을 목적으로 하는 반도체입니다. 시스템 반도체는 디지털화된 전기적 정보를 연산하거나 처리하는 반도체로, CPU, 센서 등이 이에 속합니다. 시스템 반도체는 마이크로컴포넌츠, 아날로그 IC, 로직 IC, 광학반도체 등으로 구분됩니다.

◆메모리 반도체와 시스템 반도체의 차이점

메모리 반도체와 시스템 반도체의 가장 큰 차이점은 메모리 반도체는 정보를 저장하고 기억하는 반면 시스템 반도체는 추론 및 연산 등 정보를 처리한다는 점입니다. 또한 메모리 반도체는 대량 생산이 가능하고 비교적 가격이 저렴한 편이고, 시스템 반도체는 고부가가치 산업으로 소량생산에도 많은 이윤을 남길 수 있습니다.

2. 노광장비란?

시스템 반도체 노광장비는 시스템 반도체를 제조하는 과정에서 웨이퍼에 회로 패턴을 그려주는 장비입니다. 노광장비는 빛의 성질을 이용하여 마스크에 있는 회로 패턴을 축소하여 웨이퍼에 옮기는 역할을 합니다. 노광장비의 성능은 빛의 파장과 렌즈의 개구수 (NA)에 의해 결정됩니다. 파장이 짧고 NA가 크면 더욱 미세한 회로를 그릴 수 있습니다. 현재 시스템 반도체 제조에 사용되는 노광장비의 종류로는 극자외선 (EUV) 노광장비, 아르곤 플루오라이드 (ArF) 노광장비, 쿠프로 (KrF) 노광장비 등이 있습니다.

ASML의 EUV(Extreme ultraviolet lithography) 기술은 높은 해상도와 정확도를 가진 반도체 제조용 장비입니다. ASML은 이러한 기술을 개발하면서 많은 과정과 진전을 거쳐왔습니다. ASML은 2006년부터 EUV 장비를 개발하고 있으며, 2012년 첫 번째 EUV 장비(NXE:3100)를 출시하였습니다. 이후 2014년 NXE:3300B, 2017년 NXE:3400B, 그리고 2019년 NXE:3400C를 출시하면서 EUV 공정 역량을 지속적으로 향상해 왔습니다. 현재 ASML은 광원 출력을 높이는 것과 광학 시스템의 정확도를 개선함으로써 EUV 공정의 효과를 더욱 높이고 있습니다. ASML은 아르노버 300C에서 EUV 장비의 고도의 자동화, 정확한 제어, 지속적인 업그레이드 등 고객이 높은 수준의 성능과 생산성을 유지할 수 있도록 지원하고 있습니다. ASML은 여러 가지 측면에서 EUV 기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있습니다. 이는 광원, 마스크, 광학 시스템, 재료 및 통합 소프트웨어, 공정 등 다양한 분야에서 이루어지고 있습니다. 이러한 노력의 결과로 ASML은 EUV 기술 개발 분야에서 선두에 위치하는 기업 중 하나입니다. 최근 EUV 기술은 반도체 제조 분야에서 매우 중요한 역할을 하고 있습니다. 미세한 공정 규모와 높은 정확도를 요구하는 메모리, 로직, 프로세서 등 다양한 분야에서 EUV 기술의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. ASML은 이러한 산업 환경 변화에 맞춰 계속하여 기술적으로 탁월한 EUV 장비 개발을 위해 노력할 것으로 예상됩니다.

3.ASML 회사 소개

네덜란드 벨트호벤에 본사를 두고 있는 세계 최대의 노광장비기업입니다. 노광장비는 포토 리소그래피(photo-lithography) 공정에서 실리콘 웨이퍼에 집적회로를 프린팅 하는 장비이며, 반도체에 그려지는 집적회로는 나노 시대로 들어오면서 물리적인 방법으로는 그릴 수 없기 때문에 빛에 반응하는 포토 레지스트(photo resist)라고 불리는 감광액을 도포한 후 노광을 해주면 화학적인 반응이 일어나 실리콘 웨이퍼 위에 회로가 그려지는 방식을 이용합니다.

필립스와 ASMI의 합작으로 설립되었습니다.

강력한 EUV 장비를 앞세워, 2021년 기준으로 노광장비 시장에서 97%(니콘 2%, 캐논 1%)의 점유율로 업계 선두를 지키고 있습니다.

특히 n나노대의 반도체를 제작하기 위해서는 EUV(극자외선) 노광장비가 필수적인데 이 장비를 제작할 수 있는 회사는 전 세계에서 ASML 한 곳뿐입니다. 이 모델은 1대당 3000억 원이 족히 넘는 초고가 장비이고 공급량도 제한되어 있습니다. 연간 생산량이 50~60 대 수준이라 받으려면 줄 서서 기다려야 합니다. 때문에 ASML은 소위 슈퍼 을기업이라고 불립니다. 한편으로는 이런 거액을 지불할 여력이 되는 반도체 기업이 전 세계에 삼성전자, TSMC, 인텔을 포함해서 한 손으로 꼽을 정도라 고객사 또한 매우 제한적입니다. 덕분에 TSMC나 삼성 등이 신규 공장 증설 등의 대규모 투자 계획을 발표할 때마다 주가가 오르는 대표적인 기업입니다.

네덜란드 필립스와 ASMI의 합작으로 1984년에 네덜란드 아인트호벤의 필립스 사옥 옆 목재 건물에서 설립됩니다. 같은 해에 PAS 2000 Stepper를 출시하였습니다. 

1986년에는 이 회사에서 PAS 2500 Stepper를 개발하여 판매하였고, 이 장치가 시장에서 호평을 얻으면서 본격적으로 반도체 노광장비 시장에 이름을 날리기 시작했습니다.

1988년에는 필립스와 합작하여 대만에 공장을 세우고 미국에도 84명의 직원에 5개의 지점을 만들면서 아시아, 미국 등 세계 시장 개척에 본격적으로 나서기 시작합니다.

1995년에는 IPO를 통해 주식시장에 상장하였고 이와 동시에 필립스에서 ASML의 잔여 지분을 대부분 매각하면서 독립 회사가 되었고 현재도 이 체제가 유지되고 있습니다.

EUV 장비를 처음으로 발주하기 시작한 건 삼성전자였지만 파운드리 시장 1위인 대만의 TSMC에서도 7㎚ EUV 양산 테스트를 성공적으로 마치면서 EUV장비 확보에 열을 올리기 시작합니다.

미국정부는 미국-중국 무역 전쟁의 디커플링(탈동조화) 전략의 일환으로 네덜란드 정부에게 ASML의 최신 EUV의 중국 수출금지를 요청했지만, ASML 본사는 이익을 이유로 해당 요청에 난색을 표하고, 네덜란드 외교통상부 장관도 네덜란드의 국익과 미국의 국익이 항상 일치하는 것은 아니라며 국가적 입장에서도 미국의 요청을 부정적으로 보고 있습니다.

2023년 3월 네덜란드는 ASML 장비의 중국 수출제한을 더 강화하기로 결정했다. 미중 간의 갈등이 심화되고 있고 생산하는 장비의 핵심 기술 중 상당수가 미국기업이 가지고 있는 것이라 여러 제한이 걸릴 수밖에 없다고 합니다.

2022년 경기도 화성시의 동탄 2 신도시(동탄 JC 옆)에 ASML 아시아 본부 + 공장 + 연구소를 착공했습니다. 이전에 ASML은 한국 지사(연락사무소)를 판교테크노밸리에 두고 있었는데, 삼성전자와 SK하이닉스의 중간 지점을 찾다 보니 동탄신도시가 선택된 것입니다. 총투자액은 2,400억 원가량. 원래 ASML은 TSMC를 따라서 대만에 아시아 본부를 설치하려 했으나, 미국-중국 패권 경쟁에 따라 대만해협의 긴장이 고조되면서 대한민국 동탄신도시에 입지 하는 것으로 결정하였습니다. 법인세를 감면해 주는 점에서 보면 경제자유구역인 인천경제자유구역 송도국제도시가 훨씬 유리할 텐데, ASML이 동탄을 선택한 이유는 역시 삼성전자(기흥, 평택)와 SK하이닉스(이천, 청주)와의 지리적 근접성을 택한 것으로 보입니다.

4. 기업 인수 합병

ASML은 자신의 기술력과 시장 점유율을 강화하기 위해 여러 회사들을 인수하거나 합병을 해 왔습니다. 

2000년: ASML은 광학 리소그래피에서 스테핑 기술을 개선하고 있는 회사인 Silicon Valley Group Inc. (SVG)를 인수하였습니다. 이를 통해 ASML은 경쟁력 있는 광학 리소그래피 설루션을 제공할 수 있게 되었습니다.

2001년: ASML은 EUV (Extreme Ultraviolet Lithography) 기술을 개발하고 독점적으로 보유하는 회사인 Cymer Inc. 를 인수하였습니다. EUV 기술은 반도체 제조 과정에서 고해상도 패턴을 생성하는 데 사용되며, 더욱 작고 더 복잡한 칩을 만들 수 있게 합니다.

2006년: ASML은 반도체 제조 공정에서 사용되는 레이저를 생산하는 회사인 Brion Technologies Inc. 를 인수하였습니다. 이를 통해 ASML은 반도체 제조 공정의 정밀도와 효율성을 향상할 수 있는 설루션을 제공할 수 있게 되었습니다.

2013년: ASML은 반도체 제조 공정에서 사용되는 광학 계측 장비를 생산하는 회사인 Hermes Microvision Inc. (HMI)를 인수하였습니다. 이를 통해 ASML은 반도체 제조 공정의 품질과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 솔루션을 제공할 수 있게 되었습니다.

2016년: ASML은 반도체 제조 공정에서 사용되는 홀로그래피 기술을 개발하는 회사인 e-beam Inc.를 인수하였습니다. 이를 통해 ASML은 반도체 제조 공정의 속도와 정확도를 향상시킬 수 있는 솔루션을 제공할 수 있게 되었습니다.

EUV 기술의 독점: ASML은 최첨단 광학 기술인 EUV를 사용하는 반도체 제조 장비를 개발하고 제공하고 있습니다. EUV 기술은 반도체 제조 공정에서 고해상도 패턴을 생성하는 데 사용되며, 더욱 작고 더 복잡한 칩을 만들 수 있게 합니다. 이 기술은 현재와 미래의 반도체 제조에 있어 핵심 기술로 인식되고 있으며, ASML은 이 분야에서 주요 선도 업체로 인정받고 있습니다.

고객과의 파트너십: ASML은 고객사와 긴밀한 협력을 통해 최신 기술과 제품을 제공하고, 고객의 요구에 부합하는 맞춤형 솔루션을 제공함으로써 고객과의 긴밀한 파트너십을 구축하고 있습니다. ASML은 인텔, 삼성전자, TSMC 등 세계적인 반도체 기업들과 장기적이고 전략적인 관계를 유지하고 있습니다.

6. 신제품 출시계획

트윈스캔 (TWINSCAN) NXE:3800E: 이 장비는 기존 EUV 장비에 비해 렌즈 해상력을 높인 제품으로, D램과 시스템 반도체 선단공정에 사용됩니다. 이 장비의 가격은 약 1800억 원 수준이며, 올해 중 선보일 예정이었으나 일부 부품의 수급 문제로 출시가 지연될 가능성이 있습니다.

- 하이 렌즈수차 (NA) EUV: 이 장비는 2nm (나노미터, 10억 분의 1m) 공정에 사용되는 장비로, 삼성전자, TSMC 등 기업이 주문했습니다. 이 장비의 가격은 약 4900억 원 수준이며, 2025년 양산을 목표로 개발 중입니다.

- EXE 시리즈: 이 장비는 하이 NA EUV보다 한 등급 높은 광학 기술을 적용한 장비로, 1nm 이하 공정에 사용될 것으로 예상됩니다. 이 장비의 개발 일정은 아직 밝혀지지 않았습니다.

7. 기타

요약하면 노광장비는 점점 더 미세해지는 반도체의 회로도를 그리는 겁니다. 

이 독보적 기술을 ASML이 갖고 있습니다.

이 회사의 장점 중 대표적인 것이 필요한 기술을 갖고 있는 회사를 그동안 꾸준히 투자하고, 인수하면서 몸집을 키워왔고, 또한 모든 노광장비 제조에 필요한 기술을 이곳에서 모두 처리할 수 있는 유일한 회사입니다.

보통 어떤 주력제품의 기술을 갖고 있다고 해도 부수적인 기술들은 외주를 주던지 하는 등의 방법으로 운영을 하는 경우가 많은데, 이 ASML은 노광장비에 관한 한 제품에 필요한 기술들을 모두 이곳에서 외주를 주지 않고 처리를 할 수 있으며, 그것이 절대적 강점 중 하나라고 합니다.