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1. EUV 노광장비, 정확히 뭘 하는 기계인가
반도체 칩을 만드는 과정을 아주 단순하게 말하면, 웨이퍼라는 실리콘 원판 위에 회로를 그리는 일입니다. 이때 회로를 그리는 도구가 빛입니다. 마치 사진관에서 필름에 빛을 쬐어 이미지를 인화하듯, 웨이퍼 위에 감광액을 바르고 그 위에 빛을 쏘아 원하는 패턴만 남기는 방식이죠. 이 공정을 ‘노광(리소그래피)’이라고 부르고, 그 장비가 바로 노광장비입니다.
문제는 반도체 회로가 계속 작아지고 있다는 겁니다. 지금 최신 스마트폰 AP는 회로 선폭이 3나노, 2나노 수준까지 내려갔습니다. 사람 머리카락 두께가 8만 나노미터라는 걸 감안하면, 머리카락을 3만 등분한 굵기의 선을 그려야 한다는 뜻입니다.
일반적인 빛(자외선, DUV)의 파장은 193나노미터입니다. 그런데 회로 선폭이 이 파장보다 작아지면, 붓이 종이보다 굵어서 세밀한 그림을 그릴 수 없는 것과 같은 상황이 벌어집니다. 그래서 등장한 게 파장이 13.5나노미터인 극자외선(EUV, Extreme Ultra Violet)입니다. 기존 빛보다 파장이 14분의 1 수준으로 짧아, 훨씬 가는 붓으로 정밀하게 그릴 수 있게 된 겁니다.
2. 원리: 빛의 파장 하나로 반도체 산업이 갈렸다
여기서 진짜 어려운 부분이 시작됩니다. 파장이 13.5나노미터인 극자외선은 거의 모든 물질에 흡수돼버리는 빛입니다. 렌즈를 통과시키려 해도 렌즈 유리 자체가 빛을 흡수해서 사라져버립니다. 그래서 EUV 장비는 렌즈 대신 거울을 씁니다. 그것도 그냥 거울이 아니라, 원자 단위로 두께를 조절한 층을 40~50겹씩 쌓아 만든 다층박막거울(Multilayer Mirror)입니다. 이 거울 하나의 표면 오차 허용치는 원자 몇 개 수준이라고 하면 감이 오실 겁니다.
빛을 만드는 과정도 상식을 벗어납니다. 주석(Tin) 방울을 초당 5만 번씩 떨어뜨리면서, 그 방울에 고출력 레이저를 두 번 정확히 맞혀 플라즈마 상태로 만들어야 극자외선이 발생합니다. 총알보다 빠르게 낙하하는 표적을 레이저로 두 번 연속 맞히는 것을 1초에 5만 번 반복하는 셈이죠. 게다가 이 모든 과정이 공기 중이 아니라 진공 상태에서 이뤄져야 합니다. 공기 분자조차 EUV 빛을 흡수해버리기 때문입니다.
즉, EUV 노광장비는 “빛을 만드는 기술(광원)” + “빛을 정밀하게 반사시키는 기술(광학계)” + “웨이퍼를 나노미터 단위로 움직이는 기술(스테이지 제어)”이 동시에, 완벽하게 맞아떨어져야만 작동하는 장비입니다. 이 셋 중 하나라도 부족하면 장비 자체가 성립하지 않습니다.
3. 왜 아무도 ASML을 못 따라잡을까 – 독점의 5가지 이유
“기술이 어려우니까 독점하는 거 아니야?”라고 생각하기 쉬운데, 사실 그게 전부는 아닙니다. 반도체 업계에는 어려운 기술이 수두룩하지만 대부분 2~3개 업체가 경쟁 구도를 이룹니다. EUV만 유독 한 회사가 100%에 가까운 지분을 가진 데는 구조적인 이유가 있습니다.
① 특허 장벽 — 1만 4천 개 이상
ASML은 EUV 관련 특허를 1만 4천 개 넘게 보유하고 있습니다. 후발주자가 비슷한 장비를 만들려 해도, 핵심 공정마다 ASML의 특허를 피해 갈 방법이 사실상 없습니다.
② 협력사 생태계 — 대체 불가능한 두 파트너
ASML 혼자 이 장비를 만드는 게 아닙니다. 광학계(거울)는 독일 자이스(ZEISS), EUV 광원은 미국 자회사 **사이머(Cymer)**가 담당합니다. 이 두 회사의 기술이 없으면 ASML도 EUV 장비를 만들 수 없습니다. 문제는 자이스와 사이머 역시 수십 년간 이 분야만 파온 회사라, 경쟁사가 처음부터 비슷한 파트너를 구하는 것 자체가 불가능에 가깝다는 점입니다.
③ 20년 이상의 선행 투자와 고객 공동투자 모델
ASML은 2000년대 초반부터 EUV 개발에 뛰어들었습니다. 인텔, 삼성, TSMC 같은 고객사들이 아예 ASML에 지분 투자를 하며 개발비를 함께 부담하는 ‘고객 공동투자 프로그램’까지 운영했을 정도입니다. 경쟁사가 지금 뛰어든다 해도 20년 격차를 따라잡아야 합니다.
④ 생산량 자체가 진입장벽
EUV 장비는 연간 생산량이 원래도 50대 안팎으로 적은데, 그마저도 수년 치 주문이 밀려 있습니다. “물건이 없어서 못 파는” 게 아니라 “만드는 족족 팔리는” 구조라, 경쟁사가 시장에 비집고 들어갈 틈 자체가 생기지 않습니다.
⑤ 경쟁사들의 전략적 포기
니콘과 캐논도 한때 EUV 개발에 도전했습니다. 하지만 격차가 너무 크게 벌어지자 니콘은 인력을 구조조정했고, 캐논은 EUV 대신 나노임프린트리소그래피(NIL)라는 다른 방식으로 방향을 틀었습니다. 두 회사 모두 사실상 EUV 경쟁에서 손을 뗀 셈입니다.
4. 니콘·캐논은 왜 포기했나 (비교표)
| 구분 | ASML (네덜란드) | 니콘 (일본) | 캐논 (일본) |
|---|---|---|---|
| 노광장비 전체 점유율 | 약 85~91% | 약 6~10% | 약 3~4% |
| EUV 장비 생산 | ✅ 유일한 상용화 성공 | ❌ 개발 사실상 중단 | ❌ 미도전, NIL로 전환 |
| 핵심 협력사 | 자이스(광학), 사이머(광원) | 자체 개발 시도 후 격차 확대 | NIL 자체 노선 |
| 최신 장비 | High-NA EUV (0.55 NA) | 구세대 DUV 위주 | DUV + NIL 방식 |
| 대당 가격 | 약 3.5억~3.8억 달러 | 상대적으로 저가 | 상대적으로 저가 |
5. High-NA EUV, 2026년 판이 또 바뀌는 이유
기존 EUV 장비의 개구수(NA, 빛을 얼마나 정밀하게 모을 수 있는지를 나타내는 값)는 0.33이었습니다. ASML은 이를 0.55로 끌어올린 차세대 장비 ‘High-NA EUV(TWINSCAN EXE:5000)’를 내놨고, 2026~2027년 사이 본격 양산 도입이 예상됩니다.
이 장비, 스펙만 봐도 입이 벌어집니다.
- 대당 가격: 약 3.5억~3.8억 달러 (한화 약 5,700억 원)
- 무게: 에어버스 A320 여객기 두 대와 맞먹는 수준
- 부품 수: 10만 개 이상, 케이블 3,000개, 볼트 4만 개, 전기 배선 총길이 2km 이상
- 처리 속도: 시간당 웨이퍼 200장 이상
숫자로만 보면 감이 잘 안 오실 텐데, 이건 사실상 비행기 한 대를 나노미터 단위 오차로 조립하는 것과 맞먹는 정밀 공학이라고 보시면 됩니다. ASML은 2025년부터 매년 약 20대씩 이 장비를 생산해 공급할 계획이며, 삼성전자와 TSMC는 2나노 이하 공정 경쟁에서 앞서기 위해 이 장비를 서로 먼저 확보하려 줄을 서고 있는 상황입니다.
6. 한국 반도체(삼성·SK하이닉스)에 미치는 영향
한국 반도체 업계에 EUV는 생존과 직결된 문제입니다. 삼성전자는 파운드리 점유율에서 약 60%를 차지하는 TSMC를 뒤쫓기 위해 High-NA EUV 추가 확보를 검토 중이고, SK하이닉스와 마이크론도 최신 D램(1-감마 노드 등)에 EUV 도입을 확대하고 있습니다. 결국 “누가 ASML 장비를 더 빨리, 더 많이 확보하느냐”가 곧 기술 경쟁력의 척도가 되어버린 셈입니다. ASML이 화성(동탄)에 트레이닝·부품 재제조 캠퍼스를 세운 것도 이런 한국 고객사들과의 협력을 강화하기 위해서입니다.
7. 중국은 왜 여전히 EUV를 못 만들까
중국은 미국 주도의 수출 통제로 EUV 장비 자체를 구매할 수 없습니다. 그렇다고 자체 개발이 쉬운 것도 아닙니다. 중국 장비업체 SMEE는 이제 겨우 28나노급 DUV(구형 노광장비) 개발 단계에 머물러 있는데, 이는 ASML의 최신 EUV 기술과 최소 20년 이상 격차가 나는 수준입니다. 특허, 자이스·사이머 같은 협력사, 수십 년치 노하우를 동시에 갖춰야 하는 산업이라, 단순히 예산을 쏟아붓는다고 따라잡을 수 있는 영역이 아니라는 게 업계의 공통된 평가입니다. 이 때문에 EUV는 반도체 자립을 노리는 중국의 가장 큰 약점으로 꼽힙니다.
❓ FAQ
Q1. EUV와 DUV의 차이는 뭔가요?
DUV(심자외선)는 파장 193nm의 기존 노광 방식이고, EUV는 파장 13.5nm로 훨씬 정밀합니다. 대략 7나노 이하 공정부터는 EUV가 필수입니다.
Q2. EUV 장비는 왜 이렇게 비싼가요?
부품 10만 개 이상, 나노미터 단위 정밀 제어, 진공·플라즈마 기술이 총동원되기 때문입니다. 게다가 연간 생산량 자체가 적어 규모의 경제가 어렵습니다.
Q3. ASML 주식은 왜 반도체 업황과 함께 움직이나요?
삼성, TSMC, 인텔 등 모든 첨단 반도체 기업이 ASML 장비 없이는 최신 공정을 만들 수 없기 때문에, 반도체 투자 사이클이 곧 ASML 수주로 직결됩니다.
Q4. 한국이나 중국이 EUV 장비를 자체 개발할 수는 없나요?
이론적으로는 가능하지만, 특허·협력사 생태계·수십 년치 노하우를 동시에 갖춰야 해서 현실적으로 최소 10~20년 이상의 시간이 필요하다는 게 업계 평가입니다.
Q5. High-NA EUV는 기존 EUV와 뭐가 다른가요?
개구수(NA)를 0.33에서 0.55로 높여 더 미세한 패턴을 그릴 수 있습니다. 2나노 이하 공정에는 이 장비가 필수입니다.
Q6. EUV 장비를 만드는 데 왜 진공 상태가 필요한가요?
극자외선은 공기 중 산소 분자에도 흡수되는 성질이 있어, 빛이 손실 없이 웨이퍼까지 도달하려면 진공 환경이 필수입니다.
Q7. ASML의 경쟁사는 앞으로도 없을까요?
단기간 내에는 어렵다는 게 중론입니다. 다만 캐논의 NIL 같은 ‘다른 방식’으로 우회하려는 시도는 계속되고 있어, 장기적으로는 대체 기술이 변수가 될 수 있습니다.
마무리 요약
EUV 노광장비는 단순히 “기술력이 좋아서” ASML이 독점한 게 아닙니다. 특허, 협력사 생태계, 20년 이상의 선행 투자, 제한된 생산량, 경쟁사의 전략적 포기까지 여러 요인이 겹겹이 쌓여 만들어진 결과물입니다. 2026년부터 본격화되는 High-NA EUV 시대에도 이 구도는 당분간 이어질 가능성이 높고, 삼성·TSMC·인텔 모두 결국 ASML의 생산 스케줄에 맞춰 자신들의 로드맵을 짜야 하는 상황입니다. 반도체 산업을 이해하려면 결국 이 ‘한 회사’를 이해하는 것에서 시작해야 하는 이유입니다.
