대당 5천억 하이 NA EUV 장비, 왜 삼성과 TSMC는 목숨 걸고 확보할까?

1. 반도체 미세 공정의 절대 열쇠, EUV 노광장비가 무엇이길래

현대 산업의 쌀로 불리는 반도체 제조 과정에서 가장 정밀한 단계를 꼽으라면 단연 빛으로 회로를 그리는 노광(Lithography) 공정입니다. 반도체 칩 안에 얼마나 많은 회로를 촘촘하게 집어넣을 수 있느냐에 따라 성능과 전력 효율이 결정되기 때문입니다. 최근 수년간 글로벌 반도체 시장의 생사고락을 가르는 핵심 장비로 떠오른 것이 바로 EUV(극자외선) 노광장비입니다.

EUV 장비는 기존에 사용하던 불화아르곤(ArFi) 액침 장비보다 빛의 파장이 14분의 1 수준으로 짧은 $13.5\text{nm}$의 극자외선을 사용합니다. 빛의 파장이 짧을수록 더 가늘고 미세한 회로 선폭을 구현할 수 있어, $7\text{nm}$(나노미터) 이하의 초미세 첨단 공정을 구현하기 위해서는 이 장비가 필수적입니다. 이 장비 없이 반도체 고성능화를 추구하는 것은 마치 두꺼운 매직펜으로 초정밀 지도를 그리려는 것과 같습니다. 머리카락 굵기의 수만 분의 일에 불과한 회로를 그리기 위해 글로벌 반도체 제조사들이 이 장비에 매달리는 이유가 여기에 있습니다.

2. 네덜란드 ASML의 기묘한 독점 구조와 슈퍼을(乙)의 탄생

재미있는 점은 전 세계에서 이 고도의 EUV 노광장비를 만들 수 있는 회사가 네덜란드의 ASML 단 한 곳뿐이라는 사실입니다. 한 대당 가격이 수천억 원을 호환하고, 최근 도입되기 시작한 차세대 '하이 NA(High NA) EUV' 장비의 경우 대당 5,000억 원이 넘어감에도 불구하고 돈이 있어도 사지 못하는 품귀 현상이 벌어집니다. 제조 프로세스가 워낙 까다롭고 정밀한 부품들의 결합체이다 보니 ASML조차도 한 해에 수십 대 수준밖에 생산하지 못하기 때문입니다.

이러한 독점 체제는 반도체 업계의 전통적인 갑을 관계를 완전히 뒤흔들었습니다. 삼성전자, TSMC, 인텔 같은 글로벌 반도체 거물들이 ASML의 장비를 한 대라도 더 배정받기 위해 네덜란드 본사로 경영진을 보내 줄을 서는 진풍경이 벌어집니다. 제조사가 공급사에게 고개를 숙여야 하는 '슈퍼 을(乙)'의 탄생입니다. ASML의 장비 출하량과 배정 계획에 따라 글로벌 파운드리 시장의 점유율 지형도가 바뀔 정도이니, 장비 확보 자체가 곧 기업의 미래 경쟁력과 직결되는 구조입니다.

3. 한국과 대만의 소리없는 전쟁: 삼성전자와 TSMC의 확보 경쟁

EUV 장비를 둘러싼 가장 치열한 전선은 한국의 삼성전자와 대만의 TSMC 사이에서 형성되어 있습니다. 파운드리(반도체 위탁생산) 세계 1위인 대만의 TSMC는 초기에 EUV 장비를 가장 공격적으로 사들이며 미세 공정의 주도권을 쥐었습니다. TSMC가 애플, 엔비디아 등 글로벌 빅테크 기업들의 최첨단 칩 물량을 독점할 수 있었던 기반에는 인프라를 선제적으로 구축한 힘이 컸습니다. 실제로 전 세계에 보급된 EUV 장비의 과반수 가까이가 대만 영토 내에서 가동 중인 것으로 알려져 있습니다.

반면 메모리 반도체 최강자인 한국의 삼성전자는 메모리 공정의 효율성을 극대화하는 동시에 파운드리 부문에서 TSMC를 추격하기 위해 EUV 장비 확보에 사활을 걸고 있습니다. D램 반도체에도 EUV 공정을 도입해 원가 경쟁력을 높이는 한편, 3나노 이하 최첨단 파운드리 공정에서 대등한 승부를 펼치기 위해서는 장비의 절대적인 숫자가 부족하면 안 되기 때문입니다. 이 때문에 한국의 기업 총수들이 직접 네덜란드로 날아가 ASML 경영진과 스킨십을 강화하고 협력 관계를 공고히 하는 동맹 외교를 펼치는 것도 이 장비 확보전에서 밀리지 않기 위한 생존 전략입니다.

4. 미국의 견제와 지정학적 패권의 소용돌이

EUV 노광장비는 단순히 기업 간의 이익 다툼을 넘어 국가 간의 정치·외교적 패권 무기로도 작용하고 있습니다. 미국은 중국의 기술 굴기를 막기 위해 ASML의 첨단 장비가 중국으로 수출되는 것을 원천 봉쇄하는 전략을 취하고 있습니다. 반도체 제조 장비에 들어가는 원천 기술 중 상당수가 미국산 라이선스에 기반하고 있기 때문에, 미국 정부는 네덜란드 정부와의 공조를 통해 중국행 수출 라이선스 발급을 제한하는 방식으로 압박을 가합니다.

중국 역시 막대한 자본을 투입해 노광장비 국산화를 시도하고 있지만, 수십 년간 축적된 ASML 고유의 광학 기술과 전 세계 협력사들의 생태계를 단기간에 따라잡기는 불가능에 가깝습니다. 결국 첨단 반도체를 제조할 수 있는 라인을 구축하느냐 마느냐는 미국의 공급망 통제 안에서 EUV 장비를 원활히 공급받을 수 있는 동맹국인가 아닌가에 따라 갈리게 됩니다. 한국과 대만이 미국의 반도체 공급망 재편 과정에서 중요한 축을 담당하게 된 것도 이 장비의 운용 능력을 갖춘 허브이기 때문입니다.

5. 하이 NA EUV로 이어지는 차세대 기술 주도권의 향방

현재 반도체 업계의 시선은 한 단계 더 진화한 '하이 NA EUV' 장비로 이동하고 있습니다. 렌즈의 개구수(NA)를 기존 $0.33$에서 $0.55$로 키워 회로를 더욱 세밀하게 그려내는 장비입니다. 2나노 이하 공정 진입의 필수재로 꼽히는 이 차세대 장비의 초기 물량을 선점하기 위해 인텔, TSMC, 삼성전자 간의 수주 경쟁이 다시 한번 불붙었습니다. 과거 EUV 도입 시기를 놓쳐 파운드리 시장에서 뒤처졌던 인텔이 이번에는 가장 먼저 하이 NA 장비를 들여오며 판도 뒤집기를 시도하는 등 장비 도입 순서가 곧 기술력 서열로 이어지는 양상입니다.

결과적으로 ASML의 독점 체제는 당분간 깨지기 어려울 것으로 보입니다. 장비 한 대를 만드는 데 필요한 수십만 개의 부품과 독일 자이스(Zeiss)의 거울 렌즈 등 대체 불가능한 공급망 사슬이 ASML을 중심으로 묶여있기 때문입니다. 한국과 대만의 반도체 기업들은 이 거대한 장비 생태계 안에서 안정적인 물량을 확보하는 한편, 장비의 성능을 극한으로 끌어올려 수율(합격품 비율)을 높이는 제조 공정 노하우에서 격차를 벌려야 하는 과제를 안고 있습니다. 앞으로 글로벌 반도체 패권의 향방은 이 거대한 기계를 누가 더 많이 확보하고, 누가 더 완벽하게 통제하느냐에 따라 갈릴 것입니다.

※본 포스팅은 글로벌 거시 경제 흐름을 분석하는 참고 자료이며, 모든 투자의 책임은 투자자 본인에게 있습니다.