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반도체 전쟁 근황 (feat 삼성전자, TSMC)경제 2023. 2. 11. 08:51
반도체 전쟁에 변수가 하나 보이는듯 해서 정리해 봅니다.
처음 읽는 사람도 이해가 되도록 기존 설명글이 포함되어 글이 길어지니 긴 글 주의 바랍니다.
1. 2015년 중국 전국 인민 대표회의에서 시진핑은 '중국 제조 2025'를 선언함.
2. 중국 제조 2025의 핵심은 반도체에 1조 위안(180조 원)을 투자해서 반도체 자급률을 2020년 40%, 2025년 70%까지 올리겠다는 것이었음.
3. 중국 제조 2025를 발표했던 2015년의 중국 반도체 자급률은 6%였음. 반도체 자급률이 6%라는 말은 94%를 외국에서 수입한다는 말임.
4. 중국은 세계 1위의 반도체 소비국이지만, TSMC나 삼성전자 등의 수입에 의존하고 있었던 것임.
5. 2020년이 왔지만, 중국 반도체 자급률은 목표인 40%에 반도 못미치는 16%에 그쳤고, 2025년이 되더라도 19%에 머무를 것으로 보여짐.
6. 2020년에 중국이 소비한 반도체는 1천4백억 달러(200조 원)로, 이중에서 중국이 생산한 반도체는 227억 달러였음.
7. 2015년에 6%였던 반도체 자급률이 5년 만에 16%까지 올라온 것은 꽤 선방한 것이 아니냐고 생각할 수 있음.
8, 하지만, 2020년 중국에서 생산한 227억달러에는 TSMC와 SK하이닉스, 삼성전자 등의 중국공장에서 나온 144억 달러가 포함되어 있었음.
9. 실제 중국기업만 가지고 계산한 매출은 83억 달러, 6%에 불과한 것임.
10. 미국이 열 일을 한 결과임.
11. 반도체는 미국이 세계 패권국가 유지의 핵심으로 보고 있는 산업이었음.
12. 산업혁명이 일어날 때마다 패권 국가가 바뀌고는 했음.
13. 4차 산업혁명을 이끌 산업으로 미국은 로봇, 인공지능, 드론, 자율주행 전기차등을 꼽고 있음.
14. 미국은 이들 산업의 기반이 되는 핵심영역이 정밀기계, 기초기술 및 5G와 반도체라고 봄.
15. 정밀기계는 일본, 독일 두 미국의 우방국이 가장 앞서나가고 있어 관리가 가능함.
16. 5G는 화웨이를 잡아 시간을 벌었고, 기초기술은 미국의 핵심학과에 중국인들의 입학을 학부부터 막기 시작함.
17. 관리가 안 되고 남은 것은 반도체임.
18. 반도체 중에서도 설계는 미국 기업이 앞서나가고 있고, 미국이 보유한 특허가 많아 관리가 되지만, 제조공장이 없는 것을 문제로 봄.
19. 미국은 부가가치가 높아 돈이 되는 설계 위주로 역량을 발전시키고, 제조업을 등한시 한 것임.
20. 영업이익률을 나타내는 스마일 커브라는 말이 있음.
21. 반도체는 설계 회사가 가장 돈을 많이 벌고, 반도체 제조사, 상품화를 시키는 패키징 회사 순으로 영업이익률이 낮아지는 구조임.
22. 패키징은 노동력이 중요해서 중국이 많이 했고, 미국은 이것을 받아와서 엔비디아나 인텔 같은 업체들이 상품화해서 판매하는 구조로 돌아감.
23. 중국의 반도체 굴기에 중국의 패키징 기업들이 제조까지 하겠다고 나섰고, 설계는 회사 인수와 해킹 등으로 빠르게 수준이 올라가는 상황이 됨.
24. 과거의 반도체 생산은 발전 속도가 워낙 빨라 후발주자가 따라가기 힘들었음.
25. 기술이 성숙기에 접어들며 발전 속도가 정체되다 보니, 장비와 돈만 있으면 후발주자가 따라잡을 수 있을 것 같은 상황이 되기 시작함.
26. 돈은 이미 충분하니, 제대로 된 장비만 있으면 중국이 해볼 만 하다는 분위기가 되며, 반도체가 장비싸움판이 된 것임.
27. 중국이 반도체를 따라잡기 위해 꼭 필요한 장비가 있음.
28. 최첨단 노광기임.
29. 반도체를 만들려면 웨이퍼, 산화, 노광, 패키징 등 8개의 단계를 거치게 되는데, 가장 중요한 공정이 노광 공정임.
30. 노광은 실리콘 웨이퍼 위에 반도체의 회로를 빛으로 새기는 단계로 반도체의 설계도이자 반도체 그 자체가 만들어지는 단계임.
31. 노광 공정이 반도체 전체 생산시간의 60%를 잡아먹고, 35%의 비용이 들어가는 핵심공정임.
32. 이런 노광 공정을 수행하려면 빛을 발생시키고, 빛으로 웨어퍼에 회로를 새기는 장비가 필요한데, 이 장비가 노광기임.
33. 워낙 회로도가 미세하다 보니, 엄청난 기술과 정교성이 필요한 영역임.
34. 현재 제대로 된 노광기는 ASML만이 만들 수 있음.
35.ASML은네덜란드의 전자제품 기업 필립스와 ASMI의 합작으로 1984년 설립됨.
36. 나노미터(nm, 10억 분의 1m)로 경쟁하는 초미세 회로를 웨이퍼에 새겨 넣으려면 파장이 극도로 짧은 빛을 쏘아야 하는데, ASML은 파장이 13.5nm에 불과한 극자외선(EUV)을 쏠 수 있는 장비를 세계 최초로 상용화했고, 세계에서 유일하게 생산하기 시작함.
37. 진공상태에서 빠르게 움직이는 미세한 주석 알갱이를 레이저로 쏴 맞춰 플라스마 상태로 만드는 일을 초당 5만 번이나 하는 기계인 것임.
38. 네덜란드의 기술도 중요하지만, 빛을 모아서 실리콘 칩으로 정확하게 쏘는 거울을 만들려면 최고의 광학기술이 있어야 하고, 독일의 광학기술이 들어가게 됨.
39. 1992년, 세계 최대 반도체 생산 업체였던 인텔은 파장이 13.5nm인 노광기 개발에 투자하기로 결정을 함.
40. 노광기를 직접 만들 생각이 없었던 인텔은 노광기를 만들어줄 협력업체를 찾아야 했는데, 그 당시 장비의 강자는 일본의 캐논과 니콘이었음.
41. 반도체에서 일본 업체들과 경쟁했던 미국의 인텔은 핵심 장비인 노광기를 일본 업체인 캐논과 니콘에 의존하고 싶지 않았고, 당시 미국 장비 업체들은 기술이 없었음.
42. 미국과 일본의 반도체 전쟁에서 중립적인 위치에 있었던 네덜란드 기업인 ASML이 대안으로 선택됨.
43. ASML은 인텔의 투자를 받아 미국 기술을 얻었고, 미국정부의 허용하에 관련 업체들을 인수할 수 있었음.
44. ASML이 만드는 노광기에 들어가는 부품 중 ASML이 직접 만드는 부품은 15% 수준이고, 독일의 광학기술, 미국의 광원기술과 부품이 합쳐져서 완성되고 있는 것임.
45. 노광기는 슬슬 구형이 되어가고 있는 DUV와 신상 노광기인 EUV(Extreme Ultra Violet)로 나누어짐.
46. 10나노 이하의 초정밀 반도체를 만들려면, 신상 노광기인 EUV가 필요한데, 현재는 ASML만이 만들수 있음.
47. 노광기도 결국은 기계인데 중국이 돈하고 사람 쏟아부어서 신경쓰면 만들수 있지 않겠느냐고 하지만 쉽지가 않음.
48. 10만 개의 정밀부품이 들어가는데, 주요 부품 제조사들을 ASML이 인수해서, ASML의 허락 없이는 돈만 준다고 부품을 사 올 수 없는 것임.
49. 현재까지 ASML이 EUV 장비를 파는 회사는 4개사임.
50. 대만의 TSMC와 삼성전자가 메인이고, 인텔과 SK하이닉스가 최근 공급계약을 체결함.
51. EUV 장비는 미국 샌디에이고에 있는 미국 기업 Cymer 사가 레이저 광원을 납품하고 있음.
52. 바이든은 ASML의 EUV를 미국의 광원기술이 들어간 장비로 간주해서, 수출 시에 미국의 동의를 얻게 만든 후, 지금까지 한 건의 동의도 해주지 않고있음.
53. 2023년 2월 8일 현재, 중국은 최첨단 EUV를 1대도 확보하지 못하고 있음.
54. 중국은 화웨이를 키우고 있음.
55. 화웨이는 2021년 말 선전에 패키징등 후공정을 전문으로 하는 화웨이 정밀 제조유한공사를 설립함.
56. 화웨이의 자회사 하보과기투자는 최근 3년간 반도체 장비, 소재, 설계 자동화, 소프트웨어와 관련된 중국 반도체 회사 52곳에 투자함.
57. 화웨이는 반도체 설계회사(팹리스)인 하이실리콘을 이미 가지고 있고, 화웨이는 첫 반도체 제조공장(팹)을 우한에 건설하고 있음.
화웨이가 우한시에서 짓고 있는 첫 반도체 제조 공장(팹)의 모습.
58. 화웨이의 반도체 기업 인수 및 개발 자금은 중국 정부가 우회 지원함.
59. 중국 정부는 미국의 화웨이 제재로 적자전환한 화웨이의 저가 스마트폰 회사 아너를 국영기업을 통해 1,000억 위안(18조)에 인수해 줌.
60. 화웨이는 아너 매각대금으로 시설투자를 하고, 반도체 인력을 독일, 터키, 스웨덴, 폴란드, 핀란드, 인도 등 세계 각국에서 대거 유치하고 있음.
61. 후베이성 우한의 HSMC는 중국 최초 7㎚ 이하 시스템반도체를 제작하겠다며 주목을 받았지만 자금난과 건설지연으로 부도가 남.
62. 중국정부는 HSMC를 인수한 후 화웨이에 넘겨줌.
63. HSMC에는 포장도 안뜯은 ASML(1980Di)의 중국 유일 7㎚ 노광기”가 있었고, 화웨이가 이것을 확보했지만, 최첨단 노광기는 아니었음.
64. 중국이 다양한 우회수단으로 반도체 개발을 계속하자 미국의 대응도 계속 강해지고 있음.
65. 중국 반도체 기업에 장비공급을 규제하려면 미국 기술이 일정 비중 이상 포함돼 있어야 하는 규제상 헛점이 있었음.
66. 2022년 10월 7일, 미국은 끝판왕급인 규제를 추가함.
67. 14나노 이하 파운드리, 18나노 이하 D램, 128단 이상의 낸드 플래시와 관련된 장비에 대해 대중 수출통제조치를 발동한 것임.
68. 해당 상품의 제조과정에 하나라도 미국 기술이 포함되면 수출 자체를 막을 수 있는 새로운 규제가 추가된 것임. .
69. 트럼프는 외형은 과격해보였지만, 중국이 규제를 회피할 우회수단들이 군데군데 보이는 규제를 발동하였음.
70. 바이든의 규제는 빈틈이 없이 꼼꼼하게 중국 반도체의 앞길을 막아버린 것임.
71. 백악관에 제대로 된 반도체 전문가가 있는 것 같다는 평이 나왔고, 중국은 반도체 전략을 바꿀 수 밖에 없게 됨.
72. 중국은 최첨단 반도체 개발을 포기하고, 규제대상이 아닌 28나노 공장 30개를 동시에 착공에 들어가는 모습을 보임.
73. 공장 1개에 조단위 비용이 들어가는데, 30여개의 공장이 완공되면 28나노는 중국이 시장을 완전히 가져갈듯함.
74. 반도체 시장은 메모리 반도체와 비메모리 반도체로 나누어짐.
75. D램과 플레시메모리를 합쳐서 메모리 반도체라고 하고, 그 나머지를 모두 묶어서 비메모리 반도체라고 보통 부름.
76. 비 메모리는 CPU,AP 등 시스템 반도체가 주력임.
77 메모리 반도체가 많이 사용되는 PC판매가 정체되고 있고, AI, 사물인터넷, 자동차용반도체 등 시스템 반도체에 성장이 집중되어 반도체 시장 규모는 시스템이 70%, 메모리가 30%로 시스템 비중이 계속 높아지고 있음.
78. 메모리 반도체는 삼성과 SK하이닉스, 마이크론 3개 회사가 완제품을 생산하는 과점체제로, 과거 10여 개의 업체들이 있었는데 치킨게임을 통해서 대부분 망하고 3개사가 살아남은 것임.
79. 비 메모리 업체는 퀄컴, 인텔, 엔비디아 같은 큰 기업부터 자잘한 수많은 기업들이 있음.
80. 비메모리 반도체 회사들은 설계만 하고 생산 공장(Fab)이 없어 팹리스(Fabless)가 대부분이고, 보통 생산만을 전담하는 파운드리 회사에 위탁 생산을 하게 됨.
81. 삼성은 전통적인 메모리 반도체 분야의 일인자였음.
82. 메모리의 주력시장인 PC 성장이 정체되는 등 시장 확대에 한계가 보이자, 삼성전자는 삼성 파운드리 사업부를 만들며 파운드리 위탁 생산 영역에 발을 담금.
83. 현재 위탁 생산의 절대 강자는 대만의 TSMC임.
84. TSMC 혼자서 대만 기업 전체 시총의 40%를 차지하고 있고, 대만 정부가 목숨을 걸고 운영하는 실질적인 국영기업임.
85. 삼성은 더 크고 빠르게 성장하는 비 메모리 시장에 발을 담그고, TSMC를 따라잡기 위해 171조의 투자를 감행함.
86. 비 메모리 시장에서 TSMC를 따라잡는 것이 쉽지는 않았음.
87. 비 메모리 생산에 사용되는 미세공정의 기술적 난이도가 너무 높고, 엄청난 시행착오가 필요해서 TSMC를 따라잡을 기미가 보이질 않는 것임.
88. EUV 노광장비를 활용한 양산 과정을 보면 차이를 알 수 있음.
89. EUV는 인류가 만들어 낸 가장 정밀한 장치로 불릴 만큼 한대 3~4천억짜리의 다루기 어려운 기계라, 수율을 잡고 돈이 되는 양산에 안착하기까지 엄청난 시행착오 과정이 들어감.
90. 5nm 양산 과정을 예로 들면, TSMC는 7~8대의 EUV를 투입해서 매달 7~8만 장의 웨이퍼를 시험생산에 투입함.
91. 매달 7~8만 장을 시험한다며 버린다는 말이고, 웨이퍼 한 장당 1,500개 내외의 D 램이 생산되는 것을 감안하면 폐기 규모가 장난이 아닌 수준인 것임.
92. TSMC는 보유한 80대 내외의 EUV 중 10%인 7~8대를 투입해서 수율을 잡기 위한 양산 테스트를 진행한 것임.
93. 삼성전자는 EUV가 25대 정도 확보되어 있음.
94. 80대를 보유한 TSMC보다 EUV가 적다 보니, 양산 테스트에 투입할 장비 규모도 작음.
95. 삼성전자는 월 3천 장~1만 장을 테스트에 투입하다 보니, 월 7~ 8만 장을 투입하는 TSMC보다 테스트가 작을 수밖에 없는 것임.
96. 더 많이 테스트한다고 더 빨리 수율을 잡는다는 말은 아님. 하지만, 테스트 물량이 많으면 수율을 빨리 잡을 수 있는 확률이 높아지는 것임.
97. EUV 장비는 TSMC, 삼성전자, 기타사의 공급비율이 7 대 2 대 1 정도가 유지되고 있어, 격차가 좁혀지는 징후는 아직 안 보임.
ASML EUV 장비(사진=ASML)
98. 란체스터 전략이라는 것이 있음. 영국의 항공공학자 란체스터가 공중전을 분석해 발견한 법칙을 기반으로 하는 경영전략임.
99. 전략의 핵심은 "수적으로 우세한 쪽과 열세인 쪽의 실제 전력 차이는 수적 차이보다 훨씬 큰 차이로 커진다"라는 것임.
100. 성능이 같은 아군 전투기 5대와 적군 전투기 3대가 공중전을 벌이면, 살아남는 아군 전투기는 5-3=2대가 아니라, √(5 ²-3²)=4대라는 이론임.
101. TSMC는 파운드리만 하는 회사이고, 삼성전자는 메모리에서는 SK하이닉스와 스마트폰에서는 애플과 경쟁하는 종합 전자 회사임.
102. 삼성전자는 다양한 영역에서 세계 최고를 다투는 대단한 종합 전력을 가지고 있지만, 파운드리라는 국지전만 보면 TSMC 대비 집중도의 차이는 어쩔 수 없고, 란체스터 전략의 시각으로 보면 그 차이는 생각보다 더 큰 것임.
103. 삼성은 파운드리에 하나의 전략을 세우게 됨. '당장의 수익은 일부 포기하고 오로지 기술 우위만을 추구한다.'는 기술우위 전략임.
104. 기술우위 전략은 공정 개발 후 양산해서 수익을 누리는 기간을 짧게 잡고, 지체 없이 바로 다음 공정 개발에 착수하는 전략이었음.
이재용 삼성전자 회장이 지난해 6월 ASML 본사를 방문해 경계현 삼성전자 DS부문장과 함께 EUV 노광장비에 대한 설명을 듣는 모습. [사진=삼성전자 제공]
105. 삼성은 기술 우위 전략으로 한방을 노림.
106. 신기술 GAA 공정을 3나노에서 조기 도입한 것임.
107. 3나노에서 GAA 카드가 잘 먹혀들면 기술 우위라는 목표를 달성할 수 있다고 본 것임.
108. TSMC는 GAA를 2025년경으로 예상하는 2나노부터 도입하기 때문에, 삼성전자는 2022년 3나노에 GAA를 조기 도입해서 기술 우위의 전환점이 되는 것을 기대한 것임.
109. 문제는 수율이고, 삼성은 3나노 수율을 아직 잡지 못하고 있음.
110. 삼성의 대응 방안은 "수율은 잡지 못했지만 양산은 시작한다"임.
111. 이번에 양산을 시작한 삼성의 3나노 납품처는 PanSemi임.
112. 중국기업이고, 비트코인 채굴용 장비를 만드는 곳이라, 3나노 수율을 잡지 못해 제대로 된 납품처를 확보하지 못한 것으로 봐야함.
113. 삼성전자는 수율을 잡지 못하고 생산을 시작하다 보니, 양산이라고 표현을 못 하고 시험생산이라는 다소 생소한 용어를 사용함.
114. 삼성은 미친듯한 속도로 3나노 공장을 평택에 건설하고 있음. 돌이킬 수 없는 풀 배팅임.
115.TSMC도 3나노에 도전하고 있음.
116. TSMC는 "3나노까지는 Fin 팻 방식으로 가능하고, GAA 팻 방식은 2024년 예정된 2나노에서 하면 됨"이라는 입장임.
117. TSMC는 올해 2월에 하겠다던 3나노 양산이 계속 연기되며 삼성전자가 말한 "핀팻 공정의 한계에 온 게 아닐까?" 하는 의문이 부각된 것임.
118. 이런 상황에서 TSMC가 3나노 양산과 관련된 새로운 계획이 최근 공개됨.
119. 3나노를 N3, N3E, N3P, N3S, N3X의 5종류로 순차 도입하겠다는 계획임.
120. 애플에 공급된다고 하는 3나노는 N3임.
121. N3는 성능 면에서는 5나노보다는 개선되었고, 3나노에는 아직 못 미치는 4나노급 또는 보급형 3나노로 볼 수 있음.
122. 반도체의 성능은 보통 밀도(크기), 속도, 전력 사용량으로 비교를 함.
123. 삼성의 3나노는 5나노보다 크기가 35% 작아지고, 속도가 30% 빨라지고, 전력이 45% 줄어드는데 비해서, TSMC의 3나노는 크기가 13% 작아지고, 속도가 10% 빨라지며, 전력이 30% 줄어드는 정도임.
124. TSMC CEO는 향후 2년에 걸쳐서 N3E, N3P, N3S, N3X를 순차적으로 출시하겠다고 함.
125. 제대로 된 3나노에 가기까지 단계적으로 성능을 개선하겠다는 말임.
126.N3에 이어서 2023년 3분기에 출시 예정인 N3E는 크기를 8%, 전력소비를 34% 줄이고, 성능을 18% 올리겠다는 것임.
127. N3E는 N3보다 성능을 8% p 높이는 대신, 크기는 N3보다 더 커지고, 소비전력은 큰 차이가 없음.
128. 23년 3분기까지 나오는 TSMC의 3나노도 삼성전자급 성능이 아니라는 말임.
129. TSMC가 2024년에 출시할 N3S도 크기를 최대한 줄이는 모델이고, N3X는 전력 소모와 관계없이 극한 성능을 3나노 급으로 뽑는 수준임.
130. 밀도(크기), 성능, 전력 사용량을 모두 만족하는 3나노를 포기하는 대신 밀도, 성능, 전력 사용량 중 한두 가지를 만족하는 반도체를 수율을 최대한 높여서 공급하겠다는 전략으로 봐야 할듯함.
131. TSMC의 전략도 나름 일리는 있음.
132. 애플 등 구매사들의 니즈가 각각 다르기 때문에, 구매사들의 니즈에 맞춘 3나노를 공급하며 수율을 최대한 올리겠다는 전략임.
133. 삼성전자의 3나노는 수율이 문제고, TSMC의 3나노는 종합성능이 문제인 상황이 됨.
134. 삼성전자가 3나노 수율을 70% 이상으로 올려 경제성을 확보하면, 2023년은 삼성전자에게 기회의 해가 될 수 있음.
삼성전자 평택캠퍼스 생산라인(사진=삼성전자)
135. 삼성전자가 3나노 수율을 잡는 게 빠를지, TSMC가 제대로 된 3나노를 뽑아내는 게 빠를지 경쟁하고 있다고 보면 될듯함.
136. 반도체는 의사결정 하나로 어마어마한 차이가 날 수 있는 영역임.
137. 삼성전자는 1987년에 NEC, 도시바 등 일본 반도체 회사들과 4메가 D 램 개발 경쟁을 치열하게 진행함.
138. 당시 반도체 회사들은 공정을 Stack으로 할지 Trench로 할지를 선택해야 했음.
139. Stack은 반도체를 위로 쌓는 것이고, Trench는 밑으로 파내려 가는 방식인데, 일본 반도체 회사들은 Stack 방식의 집적 품질이 떨어진다는 이유로 선진 기술이라는 Trench 방식을 선택함.
140. "트렌치는 하자가 발생하면 속수무책이지만, 스택은 아파트처럼 위로 쌓기 때문에 그 속을 볼 수 있다. 트렌치는 검증할 수 없지만 스택은 검증이 가능하다"라는 이유로 삼성전자의 이건희 회장은 일본 반도체 회사들과는 달리 스택 방식을 선택함.
141. 스택 방식이 트랜치보다 검증이 쉽다 보니 수율이 빠르게 올라왔고, 삼성전자는 수율로 경쟁사들을 압도하는 "양산의 삼성"이 되며 일본 반도체 회사들을 제치고 D 램에서 압도적 강자가 되는 결정적 계기가 됨.
142. 삼성전자가 3나노에서 GAA 팻을 선택하고 수율에 승부를 거는 것이 1987년의 스택 선택과 같은 성공의 결정적 계기가 될지는 아직 모름.
143. 삼성도 가능성이 있음.
144. 삼성이 수율을 잡는데 펠리클이 계기가 될지도 모르는 것임.
145. 펠리클은 일종의 먼지덮개임.
EUV 펠리클 / 미쓰이화학
146. EUV용 펠리클은 반도체 회로패턴을 그린 유리기판인 포토마스크에 먼지가 붙지 않도록 씌우는 얇은 필름임.
147. TSMC는 3나노 양산에 자체제작한 EUV용 펠리클을 사용하고 있지만, 삼성전자는 아직 3나노 EUV공정을 펠리클 없이 생산을 하고있음.
148. 아무리 삼성이 먼지관리를 잘한다고 하더라도, 이것때문에 수율에 차이가 나는게 아닌가 하는 의구심들이 있는 상황임.
149. 펠리클은 ASML이 EUV장비를 공급하면서, 캐나다 테라다인과 일본 미쓰이화학과 협력해서 펠리클도 같이 공급하는 구조임.
150. 펠리클은 투과율이 중요함.
151. 핸드폰을 예로들면 보호필름을 씌우더라도 화면이 깨끗하게 잘 보여야 하는 것과 비슷함.
펠리클 역할(사진=메리츠증권)
152. ASML은 2016년 투과율 78%의 MK 1.O을 개발했고, 2018년 이것을 80%까지 올린 MK 2.0, 2020년에는 83%까지 올린 MK 3.0을 개발했지만, 3나노를 양산하기 위해서는 최소 투과율 90%가 필요함.
153. 기존 노광기는 빛이 위에서 내려와 회로 패턴을 그렸지만, EUV장비는 빛이 거울에 반사돼 웨이퍼에 닿는 구조라, 빛의 손실이 훨씬 큰 것임.
154. 안그래도 빛의 손실이 큰데, 펠리클을 통과하는 과정에서 빛의 추가손실이 많으면 패턴이 잘 그려지지 않는 것임.
155. 3나노의 경우 90%이상 투과율에 두께도 50나노급 이하의 앏은 펠리클이 필요하고, EUV의 강한 빛이 펠리클을 통과하면서 발생하는 열에 손상이 가지않는 내구성이 요구되는 필름임.
156. 1만시간 정도 사용할 수 있는 ASML의 MK 4.0 한장이 3만5천달러에 납품 예정이라 많이 비싼 소모품이지만, 1장에 10억씩 하는 포토마스크를 더 오래쓸수 있다면 밥값은 충분히 하는 것임.
157. ASML은 투과율 90%의 MK 4.0을 개발했다고 발표했고, 미쓰이화학을 통해 일부 시제품을 생산하고 있지만, 아직 양산을 못하고 있음.
158. 삼성전자는 펠리클을 만드는 한국 기업 2곳에 각각 658억과 430억을 투자해 90%이상 투과율이 나오는 펠리클 개발을 진행하고 있고, 현재는 ASML의 4.0 양산을 기다리고 있음.
159. 일단 ASML의 4.0을 쓰면서, 한국 기업이 충분한 투과율이 나오는 펠리클을 개발하면 도입하려는 계획으로 보임.
160. TSMC가 2019년부터 자체적으로 만들어 사용하는 펠리클은 투과율 85%선으로 알려지고 있음.
사진=TSMC
161. TSMC가 온전한 성능을 보여주는 3나노가 아니라, 한두가지씩 하자가 있는 3나노를 만드는 이유가, 자체제작 펠라클의 투과율이 약해서 온전한성능의 3나노 수율을 못잡아서 일수도 있음.
한줄 코멘트. 펠리클 없이 3나노를 뽑아내고 있는 삼성전자에 90% 펠리클이 부착될때 수율이 어떻게 될지가 관전포인트가 될 수 있을듯함.
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