“TSMC, 1나노 공정에서도 High-NA EUV 대신 ‘포토마스크 펠리클’ 채택”
400만 달러 장비 대신 현실적 해법, 초미세 공정은 ‘실험과 보정’ 단계
TSMC가 차세대 1.4nm(코드명 A14) 및 1nm(A10) 공정으로의 전환을 앞두고, ASML의 초고가 High-NA EUV(극자외선 노광장비) 도입 대신 ‘포토마스크 펠리클(Photomask Pellicle)’ 방식을 채택하기로 했다. 한 대당 4억 달러(약 5,500억 원)에 달하는 High-NA 장비를 포기하고, 비용 효율과 생산 유연성을 확보하는 전략으로 선회한 셈이다.
“2nm 이후, TSMC의 해법은 장비가 아닌 공정 최적화.”
TSMC는 현재 2nm 대량 생산(2025년 말 예정)을 목표로 기존 EUV 장비 기반의 생산 효율을 높이는 데 주력하고 있다. 그러나 그 아래 세대인 1.4nm와 1nm 공정으로 진입할 경우, 기존 EUV 기술만으로는 노광 정밀도와 수율 관리에서 한계가 드러난다.
ASML의 High-NA EUV 장비는 이런 문제를 해결할 수 있는 유일한 해법으로 꼽히지만, 장비 가격과 공급 속도 모두 TSMC의 대규모 양산 전략과는 맞지 않는다.
“장비 한 대 4억 달러, 연간 생산량은 고작 5~6대.”
ASML은 현재 연간 5~6대 수준의 High-NA EUV 장비만 생산 가능하다. TSMC가 이미 표준 EUV 장비 30대를 확보해 고객 수요(애플 등)에 대응하고 있는 상황에서, 소수의 고가 장비에 의존하는 것은 장기적으로 비효율적이라는 판단이다. 이에 따라 회사는 펠리클 기반 공정 보정 방식으로 방향을 틀었다.
“펠리클은 완벽한 해법은 아니지만, 가장 현실적인 선택.”
포토마스크 펠리클은 노광용 마스크 위를 덮는 보호막으로, 먼지나 오염 입자가 웨이퍼에 닿는 것을 방지하는 역할을 한다. 1.4nm 이하 초미세 공정에서는 노광 과정이 더 많은 반복 노출을 필요로 하므로, 마스크 손상과 수율 저하 위험이 커진다. 이때 펠리클은 오염으로 인한 결함을 최소화하는 핵심 부품이다. 다만 펠리클을 적용하면 투과율 저하, 열 안정성 등 부수적 문제가 발생할 수 있어 ‘시행착오(trial and error)’ 기반의 공정 보정 과정이 불가피하다.
“1.5조 대만달러, 약 490억 달러 투자로 1.4nm R&D 본격화.”
현재 TSMC는 신주(新竹) 공장을 중심으로 1.4nm 연구개발을 진행 중이다. 이미 30대의 EUV 장비를 추가 확보했으며, 2028년 양산을 목표로 인프라를 구축하고 있다. 이번 펠리클 전략은 “High-NA 없이도 동일한 수율과 품질을 달성할 수 있다”는 TSMC의 기술 자신감에 근거한 것으로 풀이된다.
업계는 이번 결정을 두고 “TSMC가 장비 의존형 패러다임에서 공정 제어 중심 전략으로 이동하고 있다”고 평가한다. ASML의 차세대 기술을 기다리기보다, 보유 장비로 가능한 최대 효율을 끌어내겠다는 계산이다.
TSMC의 이번 선택은 “기술 독립성과 공정 자율성을 확보하려는 전략적 실험”이라는 점에서 업계의 주목을 받고 있다.
출처: WCCFtech / Omar Sohail
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