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ASML
ASML(ASML Holding N.V.)은 네덜란드 벨트호벤에 본사를 두고 있는 세계 최대의 포토리소그래피 장비 제조사이다. 네덜란드 국적 기업 중 시가총액 1위를 기록하고 있고 전 세계 기준으로도 시가총액 30위권에 들어가는 반도체 산업에서 굉장히 중요한 기업이다. CEO는 크리스토피 푸케이다.
개요
ASML은 네덜란드의 반도체 제조 장비업체로 극자외선(EUV) 노광(photolithography)장비 분야에서는 전세계에서 독점적인 지위를 확보하고 있다.
1984년에 네덜란드의 벨트호벤(Velp)에서 설립되었으며, 초기에는 반도체 제조 공정에 사용되는 광학 시스템을 개발하였다.
이후, 1990년대에는 EUV 노광 기술을 개발하기 시작하였고, 2000년대에 이르러 EUV 노광 장비를 상용화하는 데 성공하였다.
반도체 미세 공정에 필수적인 장비로 알려져 있으며, 이를 사용하는 기업으로는 삼성전자, SK하이닉스, TSMC, 인텔 등이 있다. 2023년 ASML의 매출 280억 유로에 영업이익은 190억 유로를 달성했다.
ASML은 반도체 업계에서 중요한 회사지만, 반도체 칩 자체를 만드는 회사는 아니다. 반도체를 만드는 공정에 사용되는 장비, 그 중에서도 포토 리소그래피 장비를 거의 독점적으로 제작하고 있는 기술기업이다.
반도체에 그려지는 집적회로는 나노 시대로 들어오면서 물리적인 방법으로는 그릴 수 없기 때문에 빛에 반응하는 포토 레지스트(photo resist)라고 불리는 감광액을 미리 정해진 패턴을 따라 도포한 뒤에 특정 주파수의 빛을 쬐어주면(노광) 화학적인 반응이 일어나 감광액이 뿌려진 패턴대로 실리콘 웨이퍼 위에 회로가 그려지는 방식을 이용한다. ASML은 이러한 포토공정에 사용되는 장비[6]를 설계하고 제작한다.
2010년대 후반부터 7nm 이하 미세공정을 위해 EUV 장비의 필요성이 높아졌는데, EUV 장비를 제작할 수 있는 회사는 전 세계에서 ASML 한 곳뿐이다. EUV 부문 평균판매단가는 1억 7,000만 유로를 족히 넘는 초고가 장비이고 공급량도 제한되어 있다. 연간 생산량이 50대 내외 수준이라 받으려면 줄을 서서 기다려야 한다. 생산량이 매우 적고 대기 물량이 많다는 점으로 인해 슈퍼 을 기업으로 불리며 영향력이 매우 높아졌다. 2021년 기준으로 노광장비 시장에서 91%(니콘 6%, 캐논 3%)의 점유율로 업계 선두를 지키고 있다.
이런 거액을 지불할 여력이 되는 반도체 기업이 전 세계에 삼성전자, TSMC, 인텔을 포함해서 한 손으로 꼽을 정도라 고객사가 상당히 한정되어 있다. 덕분에 TSMC나 삼성 등이 신규 공장 증설 등의 대규모 투자 계획을 발표할 때마다 주가가 오르는 대표적인 기업이다. 2023년 기준 국가별 매출로는 로직 위탁생산이 강한 대만이 30%, DUV 최대 고객국인 중국 29%, 메모리 반도체 IDM 업체가 있는 대한민국 20%를 차지하고 있다. 세 곳의 국가에 매출 절대다수를 의존하는 형국이기 때문에 특정 국가 의존도가 매우 높다는 점은 단점으로 뽑히기도 한다. 이들의 팹 신설과 확장에 따라 ASML의 매출도 덩달아 증감하기 때문이다.
역사
네덜란드 필립스와 ASM의 합작으로 1984년에 네덜란드 아인트호벤의 필립스 사옥 옆 목재 건물에서 설립되었다. 같은 해에 PAS 2000 Stepper를 출시하였다. 이 장치의 간략한 성능은 분해능 1.2㎛, 오버레이는 250㎚에 100㎜ 웨이퍼를 이용 가능했고 시간당 40개의 물량을 소화할 수 있었다. 이후 1985년에 현재까지도 본사가 위치하고 있는 벨트호벤으로 이사를 하였다.
1986년에는 이 회사에서 PAS 2500 Stepper를 개발하여 판매하였다. 이 장치가 시장에서 호평을 얻으면서 본격적으로 반도체 노광장비 시장에 이름을 날리기 시작했다.
1988년에는 필립스와 합작하여 대만에 공장을 세우고 미국에도 84명의 직원에 5개의 지점을 만들면서 아시아, 미국 등 세계 시장 개척에 본격적으로 나서기 시작했다. 그리고 이때 ASM이 합작법인에서 철수하면서 필립스가 그 지분을 인수했다. 그리고 1989년에는 PAS 5000을 개발했다. 이건 분해능 500㎚급에 오버레이 100㎚의 성능을 보유한 장비이다.
1991년 PAS 5500 Stepper/Scanner를 출시했다. 현재는 예전만큼 많이 쓰이지 않지만 당시에는 대세였던 200㎜ 웨이퍼를 이용한 반도체 대량 생산을 위해 만들어진 장치이다. 이 제품의 경우 초기버전은 Stepper 방식을 유지하고 있었지만 후기 버전들은 방식이 개선이 되면서 Scanner 방식을 이용하였다. 분해능은 90~400㎚에 오버레이는 12~100㎚까지 소화가능하다. 그리고 이때 노광기술도 같이 발전하게 되었는데 과거에 쓰이던 G-line(436㎚),H-line(405㎚)에 비해 파장의 길이가 365㎚로 보다 더 짧은 l-line와 함께 High Numerical Aperture(고개구수) KrF(불화크립톤)과 ArF(불화아르곤) 엑시머 레이저를 이용하게 되었다. KrF의 경우 파장의 길이가 248㎚이고 ArF는 193㎚이다. 파장의 길이가 짧을수록 집적화에 유리하므로 200㎚대까지는 i-line을 이용했고 110㎚급까지는 주로 KrF를 이용했고 90㎚대는 ArF를 주로 이용했다. 물론 DPT 기술이 개발되면서 저가 시장을 노리고 80㎚의 집적도를 형성할 수 있는 장비에서도 KrF를 사용한 사례도 있다.
스태퍼와 스캐너의 차이는 회로를 웨이퍼에 그려내는 방식에서 차이를 보인다. 스태퍼의 경우에는 회로 패턴을 렌즈를 이용하여 통째로 축소시켜 한 번에 사진찍 듯이 찍어내는 방식이고 스캐너는 마스크(MASK = Reticle)라고 불리는 틀의 역할을 하는 것과 웨이퍼 다이를 이동시켜서 선으로 회로를 그려내는 방식이다. 말만 들어서는 스태퍼가 인쇄속도도 빠르고 좋게 보일 수도 있지만 웨이퍼나 회로의 크기가 조금만 달라져도 렌즈를 바꿔줘야 돼서 속도가 스캐너보다 빠르지 않고 무엇보다 분해능이 심각하게 떨어지는 편이라 2000년대 들어서는 사장된 장비이다. 쉽게 말하면 스태퍼는 이름대로 발로 눌러서 한 번에 찍어내듯이 찍는 방식이고 스캐너는 한줄한줄 그려서 회로를 찍어내는 방식이다. 현재 가장 최신 기술이 들어간 EUV 장비의 경우에도 기본적인 방식은 스캐너 방식을 따라가고 있다.
1995년에는 IPO를 통해 주식시장에 상장하였고 이와 동시에 필립스에서 ASML의 잔여 지분을 대부분 매각하면서 독립 회사가 되었고 현재도 이 체제가 유지되고 있다.
그리고 2001년에는 이 회사가 현재의 독보적인 노광장치 업체로 발돋움 할 수 있게 한 TwinScan 방식을 개발해낸다. 웨이퍼에 패턴을 노광하기 위해서 먼저 Wafer 어느 위치에 노광을 할지 위치를 결정하는 작업(웨이퍼 표면의 이전 Layer에서 만든 Align key를 읽어 패턴을 생성할 좌표(X,Y)를 결정하는 Align 작업과 웨이퍼의 높이를 정밀하게 측정하여 Focus(Z)를 결정하는 Leveling 작업)을 진행한다. TwinScan 방식은 설비 내에 2개의 스테이지가 있어 한쪽 스테이지가 노광 중일 때, 동시에 반대쪽 스테이지는 다음 웨이퍼를 미리 받아 Align/Leveling 작업을 진행하여 단위 시간당 처리가능한 웨이퍼를 경쟁사 대비 극대화 시킨 ASML사의 핵심 기술이다.
2007년에 TWINSCAN XT 라인업의 이머전 TWINSCAN XT:1900i 실기기가 고객사들에게 공급되기 시작하였다. 이 라인업의 제품들은 현재까지도 현역으로 활약하고 있고 가격이 대당 900억 혹은 그 이상인 비싼 장비인지라 쉽게 교체하기는 힘들다. (TWINSCAN XT:1900i 사양서 분해능 40㎚에 레이아웃은 6㎚로 스캔 속도는 600㎜/s 시간당 131개의 웨이퍼를 처리할 수 있는 성능을 보유하였다.)
2012년 10월 EUV 및 DUV 생성을 위한 부속품 제조사인 미국의 사이머 인수를 발표했다. 일본의 기가포톤과 더불어 업계 선두권을 형성하고 있는 업체다.
2013년 5월 공정거래위원회를 비롯하여 대부분의 국가에서 조건부 승인을 얻으며 37억 달러에 사이머 인수를 마무리지었다. 해당 시장은 소수 업체 위주로 형성되었기 때문에, 공정 거래를 위한 양사의 판매 부문 독립 운영 등이 주요 조건으로 걸렸다.
최근에는 이머전 ArF 멀티플 패터닝의 한계를 극복하는 방법으로 각광받는 EUV 기술을 적용해서 더블 패터닝만으로 7㎚를 구현할 수 있는 TWINSCAN NXE를 세계에서 유일하게 생산하고 있다. 파장의 길이가 193㎚인 불화아르곤 레이저를 이머전 기술로 광학적인 개구수(NA)를 늘린다고 해도 단일 패터닝 방식으로는 38㎚가 한계였고 더블 패터닝 방식을 이용한다고해도 19㎚이다. 물론 여기서 식각과 포토 공정을 몇 번 더 거치는 트리플, 쿼드 등의 멀티플 패터닝 방식을 이용해서 미세화를 시킬 수는 있지만 이렇게 되면 공정이 복잡해질 뿐더러 불량률은 올라가면서 생산량이 떨어지는 결과를 낳게 된다. 반면 EUV는 초단파로 파장의 길이가 13.5㎚로 기존의 ArF보다 1/14 미만으로 굉장히 짧고 이 덕분에 ArF를 이용하는 것보다 미세화, 집적화에 훨씬 유리해서 대안으로 각광을 받기 시작한 것이다. 다만, EUV는 오직 진공에서만 빛이 유지가 되기에 (세상의 모든 물질은 EUV를 흡수한다.) 광로가 모두 진공 혹은 저압의 수소 환경이 되고 이에 따라 기술적 어려움이 폭증하는 사태가 발생했다.
이는 2012년 시작된 EUV 공동투자 프로그램의 결과물이다. 팹을 보유하고 있는 고객사가 직접 의결권이 없는 ASML 주식에 투자하고 EUV 개발비에 기여하는 방식이다. 투자한 고객사는 EUV 장비를 선구매 가능하다. EUV 장비를 처음으로 발주하기 시작한건 삼성전자였지만 파운드리 시장 1위인 대만의 TSMC에서도 7㎚ EUV 양산 테스트를 성공적으로 마치면서 EUV장비 확보에 열을 올리기 시작했다. 2019년 하반기 기준, 두 선발주자들이 EUV 장비를 이용한 포토 공정에서의 안정화 단계에 이제 막 접어들고 있는 상황이며 ASML도 지속적으로 장비를 개선 중이다. 인텔은 2021년부터 본격적으로 도입을 시작할 예정이다.
2022년 공급난으로 인해 EUV 생산에 어려움을 겪었다. 한편 마이크론과 SK 하이닉스 등 메모리 제조업체도 EUV 장비 수급에 본격적으로 열을 올리기 시작했다. 6세대 DRAM과 HBM, 300단대 NAND 분야가 주력이다.
2022년 경기도 화성시의 동탄2신도시(동탄JC 옆)에 ASML 한국법인 지사 + 교육센터를 착공했다. 예전에 한국진출 초기 ASML은 한국 지사(연락사무소)를 판교테크노밸리에 두고 있었고 현재는 동탄IT밸리에 위치해 있는데, 삼성전자와 SK하이닉스의 중간 지점을 찾다 보니 동탄신도시가 간택된 것이다. 총 투자액은 2,400억 원 가량. 그리고 한국법인 지사에는 Asia 지역의 기술적 대응을 담당하는 Global Support Center(GSC)가 함께 위치해 있을 예정이다. 원래 ASML은 TSMC를 따라서 대만에 GSC를 설치 했으나, 미국-중국 패권 경쟁에 따라 대만해협의 긴장이 고조되면서 한국지사에 입지하는 것으로 결정되었다. 법인세를 감면해주는 점에서 보면 경제자유구역인 인천경제자유구역 송도국제도시가 훨씬 유리할텐데, ASML이 동탄을 선택한 이유는 역시 삼성전자(화성,기흥, 평택)와 SK하이닉스(이천, 청주)와의 지리적 근접성을 택한 것으로 보인다.
2024~2025년 부터는 1nm 미만의 미세공정을 구현할 수 있을 것으로 기대되는 차세대 High NA(Numerical Aperture) EUV TWINSCAN EXE 장비의 초도 생산분이 고객사들에게 인도될 예정인데, 예상가격이 현재 EUV 장비 한대 가격인 2,000억원대를 훌쩍 뛰어넘어 무려 대당 5,000억원에 이를 것으로 보인다. 현행 EUV 장비에 사용되는 렌즈(미러)의 NA값이 0.33인데 이를 0.55로 크기를 키워 더욱 미세한 노광공정을 구현할 수 있다고 한다. 2022년, 과거 공동투자 프로그램에 가장 많은 개발비를 투자한 인텔 파운드리에 2024년까지 EXE:5200 여섯 대를 우선 공급하기로 계약을 체결했다. 해당 장비는 2025년 14A 공정에 쓰이며 옹스트롬 시대를 열 예정이다.
미국정부는 미국-중국 무역 전쟁의 디커플링(탈동조화) 전략의 일환으로 네덜란드 정부에게 ASML의 최신 EUV의 증국 수출금지를 요청했다. 하지만 ASML 본사는 이익을 이유로 해당 요청에 난색을 표하고, 네덜란드 외교통상부 장관도 네덜란드의 국익과 미국의 국익이 늘 일치하는 것은 아니라며 국가적 입장에서도 미국의 요청을 부정적으로 보고 있다.
2022년 EUV 매출은 전부 NXE:3600D이었다. 40대를 판매했다.
화웨이가 노광장비를 생산하겠다고 선언한데 이어서 ASML의 중국계 직원이 기밀자료를 유출했다고 한다. 화웨이의 성장과정에서 노텔의 기술을 훔쳐서 큰 이익을 본 것을 생각하면 ASML로서도 쉽게 여길 상황은 아닌 듯하다.
2023년 3월 네덜란드는 ASML 장비의 중국 수출제한을 더 강화하기로 결정했다. 미중간의 갈등이 심화되고 있고 생산하는 장비의 핵심 기술 중 상당수가 미국기업이 가지고 있는 것이라 여러 제한이 걸릴 수 밖에 없다고 한다.
2023년 9월 화웨이 메이트 60 시리즈에 탑재된 기린 9000s 칩이 미국의 제재에도 불구하고 7nm로 생산되었다는 소식이 전해져서 충격을 주었는데, 이후 10월에는 SMIC가 ASML의 DUV 장비를 통해 제조했다는 관계자의 발언이 나왔다. 해당 장비는 미국의 수출 규제로 인해 9월부터 중국에 판매가 중단되었으나, 수출 라이선스가 연말까지 남아있어 실질적인 통제로 이어지진 않은 것이다. 이번 건으로 인해 보다 세부적인 미국의 제재가 예상된다. ASML은 2019년부터는 EUV 노광장비 중국 수출을 중단한 것으로 알려졌고 내년부터는 EUV보다 이전 세대 기술 제품인 DUV 노광장비의 중국 수출을 중단할 예정이다.
2023년 11월 피터 베닝크 CEO가 2024년 1분기 내로 정년 퇴임 의사를 밝혔으며, 후임으로는 이듬해 4월부터 크리스토피 푸케가 임명된다.
2023년 12월 21일 0.55NA 집광력이 탑재된 EXE:5000의 첫 번째 모듈을 인텔 파운드리의 오리건 공장으로 납품했다고 밝히면서 본격적인 출하가 시작되었다. 인텔 14A 공정을 시작으로 TSMC, 삼성전자, SK하이닉스까지 계약을 체결해둔 네 곳의 업체의 2nm 이하 공정에 도입될 예정이다.
2024년 1월 1일 보도에 의하면 네덜란드 정부가 일부 중국 수출 품목에 대한 제동을 걸었다고 한다. 다만 새로운 품목이 아니라, 지난해 이미 받았던 14nm급 이상의 DUV 노광장비의 선적 면허를 취소해버렸다는 점에서 화제성을 띈다. # 상술된 수출 우회 논란을 해결하며, 미국의 결정에 따르려는 태도를 어필하는 것으로 보인다.
2024년 1월에 발표한 2023년 연결 실적 결과에 따르면, 중국 매출 비중이 지난해 대비 14%에서 29%로 무섭게 치고 올라오면서 미중무역전쟁 리스크가 더욱 커질 전망이다. 중국 비중이 높은 DUV 매출 증가율이 EUV 증가율을 더블스코어로 누른 탓이다. 특히 ArFi 대역 기기의 판매 증가율이 두드러졌다. 대한민국은 3위로 밀렸다. 4분기만을 기준으로 한다면 중국 비중이 무려 39%까지 높아진다.
2024년 3월, 네덜란드 정부가 이민 제한 등의 정책을 시행하자 ASML은 정부 정책에 반대하며 여의치 않을 경우 아예 네덜란드를 떠나서 해외에 본사를 새로 설치하는 것도 고려하겠다고 밝혔다. 이렇게 되자 마르크 뤼터 내각은 '베토벤 작전' 태스크포스를 꾸려 ASML 지원 대책 마련에 나섰지만 2023년 11월 총선에서 자유당(PVV)가 승리한 탓에 합의점 마련이 쉽지 않을 전망이다.
2024년 4월 17일 실적 발표에서 수주액, 매출, 순이익이 각각 전분기 대비 61%, 27%, 40% 급락했다는 다소 충격적인 소식을 전하면서, 주가가 7% 가까이 급락했으며 필라델피아 반도체지수도 급락하는 등 반도체 섹터에 우려감을 가중시켰다. EUV 매출 감소가 뼈아픈 실적 부진의 주된 원인이었으며, 이로 인해 시스템 분야 중국 매출 비중이 49%까지 급등하여 미국-중국 무역 전쟁발 리스크는 더욱 심화되는 꼴이 되었다.
4월 22일 에인트호번 당국과 자국 내 사업 확장 관련 의향서에 서명했다는 소식이 알려졌다. 구체적으로는 최근 당국이 에인트호번 부근 25억 달러 규모의 지원책을 발표하자, 북쪽 공항 인근 저개발 지역에 2만명의 신규 직원을 수용 가능할 수준의 투자를 진행하겠다는 내용이 담겨있다. 이번 투자건은 프랑스 등 앞선 해외 투자 계획을 대체할 것으로 보인다.
경쟁업체
- 노광장비 시장에서 그나마 경쟁사라고 할 수 있는 기업들로는 캐논과 니콘이 있다. 우선 니콘은 위에 나온 멀티플 패터닝 장비를 출하하는데 주 고객사들이 EUV 장비로 갈아타는 추세다. 굳이 EUV 장비가 아닌 DUV 시장에서도 니콘은 ASML에게 완패하고 있는 것이 현실이다. 캐논의 경우, 2023년 시점에서 'NIL(나노 임프린트 리소그래피)방식의 초미세공법'을 상용화하였다. UV 감광액을 실리콘 웨이퍼에 코팅한 후 패턴이 그려진 스탬프를 이용하여 압력을 가하면 패턴이 형성되고 이를 UV로 쪼아주면 굳어서 회로가 만들어지는 것을 이용한 공법이다.
- 노광 외에 반도체 장비 업체로는 AMAT과 도쿄 일렉트론, 램리서치, KLA 등이 있다. 특히 KLA와는 레이저를 활용한 계측 검사장비 (YieldStar) 를 두고 경쟁하고 있다.
- 미국 주도로 서방의 제재를 받고 있는 중국의 경우, SMEE가 이제서야 28nm DUV 노광장비 개발을 하고 있을 정도로 ASML이 독점하고 있는 EUV 노광장비 시장은 중국 반도체 자립화에 있어서 가장 큰 약점으로 뽑히는 분야다. 반면 ArF 레이저에서 안정제 역할을 하는 네온 등 희귀 가스 공급망에 있어서는 강세를 띄고 있다. 2024년부터 7nm는 물론 14nm급 이상의 DUV 노광장비 수출도 중단되었기 때문에, 향후 중국이 자급자족으로 7nm 이하급 반도체를 양산할 수 있을 지에 대한 관심이 쏠려 있는 상황이다.
동영상
참고자료
- ASML 공식 홈페이지 - https://www.asml.com/
- "ASML", 《나무위키》
- "ASML", 《한경 경제용어사전》
- "ASML", 《위키백과》
- 김양혁 기자, 〈삼성전자, 세계 유일 EUV 제조사 ASML 3000억 투자로 3兆 ‘대박’〉, 《조선비즈》, 2021-03-16
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