인텔의 특별한 크리스마스 선물…트윈스캔 EXE 5000 [고든 정의 TECH+]

지난 몇 년간 미세 공정에서 우위를 잡기 위해 공격적인 투자를 벌였던 인텔이 특별한 크리스마스 선물을 받았습니다. 바로 0.55 NA(numerical aperture)를 지원하는 하이 NA(high-NA) EUV 리소그래피 스캐너인 트윈스캔 EXE:5000(Twinscan EXE:5000)입니다.

물론 인텔이 돈 주고 산 것이고 사실 2018년에 주문한 것이기 때문에 선물이라고 보기 힘들 수도 있지만, 인텔 입장에서는 꽤 큰 크리스마스 선물입니다. 왜냐하면 차세대 EUV 장비를 경쟁 관계에 있는 삼성전자나 TSMC보다 먼저 받았기 때문입니다. 반도체 생산 설비 가운데서도 리소그래피 스캐너는 가장 핵심 장비라고 할 수 있습니다. 조각에 비유하면 더 작은 조각칼로 남보다 더 정교하게 회로를 새길 수 있습니다. 당연히 남보다 앞서려면 더 작고 정교한 조각칼이 유리합니다.

현재 0.33NA 혹은 로우 NA를 적용한 EUV 리소그래피 장치는 7nm 이하 미세 공정에서 필수 장비입니다. 하지만 0.33 NA EUV 스캐너로는 2nm 이하 공정 이하 진입이 어려워지기 때문에 0.55 NA를 지원하는 하이 NA EUV 장비가 필요합니다. 따라서 현재 사용하는 모든 EUV 리소그래피 스캐너를 독점 제조하고 있는 ASML은 차세대 하이 NA 장비인 트윈스캔 EXE 5000 시리즈를 개발했습니다. 그리고 첫 시험 생산 모델인 트윈스캔 EXE 5000를 리본까지 달아 미국 오레곤에 있는 인텔의 D1X 팹에 보낼 예정입니다.

사실 트윈스캔 EXE 5000은 매우 크기 때문에 사진에 보이는 컨테이너 13개에 나눠 선적한 다음 공장에서 다시 조립합니다. 현재 쓰이는 로우 NA EUV 장비도 대당 2억 달러에 달하는 고가품이지만 트윈스캔 EXE 5000의 가격은 대당 3-4억 달러로 알려져 있습니다. 본래 인텔은 18A 공정에 트윈스캔 EXE 5000 시리즈를 사용하려 했으나 실제 상업용 버전인 트윈스캔 EXE 5200의 양산이 늦어지는 바람에 다음 공정부터 본격 적용할 것으로 알려졌습니다. 따라서 2024년부터 양산에 돌입하는 20A, 18A 공정은 0.33 NA EUV 리소그래피 장비를 이용해 제조할 예정입니다.

대신 현재 선적된 트윈스캔 EXE 5000 장비는 18A 공정에서 노하우를 익혀 차세대 미세 공정에서 0.55 NA EUV 기술을 적용하는데 도움을 줄 수 있습니다. 18A 이하 차세대 공정은 아마도 2025-2026년 사이 진입하게 될 것으로 예상되는데, 이 공정에는 트윈스캔 EXE 5200이 사용될 예정입니다.

인텔은 막대한 비용을 들여 하이 NA 장비 획득에 열을 올렸습니다. 2024년에 선적하는 하이 NA EUV 리소그래피 장치 10대 중 6대가 인텔이 주문한 것이라는 이야기가 있을 정도입니다. 하지만 이런 공격적인 투자가 모두 결실을 거둘 수 있을지는 두고 봐야 알 수 있습니다. 인텔이 10nm 공정 진입에서 예상치 못한 난관에 부딪혀 어쩔 수 없이 14nm 공정을 오랜 세월 사용했던 점에서도 볼 수 있듯이 극한의 미세 공정에서는 어떤 문제가 생길지 모르기 때문입니다.

다만 인텔이 차세대 하이 NA EUV 장비를 현재 준비 중인 신기술과 함께 잘 결합한다면 상당한 시너지 효과가 있을 수 있습니다. 인텔은 20A 및 18A 공정에서 반도체의 전력 공급층과 신호층을 서로 나눠 효율을 높이는 반도체 후면 전력 기술인 '파워비아'(PowerVia)와 인텔의 자체 게이트 올 어라운드(Gate-all-around, GAA) 기술인 리본펫(RibbonFET)을 적용할 예정입니다. 여기에 더해 차세대 EUV 장비까지 순조롭게 적용할 수 있으면 앞서 가던 경쟁자들에게 도전장을 내밀 수 있습니다. 인텔의 차세대 EUV 장비 선점이 어떤 결과를 가져올지 궁금합니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com