투자자들은 네덜란드 칩 회사에 열광하고 있습니다. 나도 2년전에 처음 들어보았다.

ASML은 가장 진보된 칩을 제조하는 데 필요한 고도로 복잡한 기계를 만들 수 있는 세계 유일의 회사입니다. 각각 약 1억 4,000만 달러에 달하는 이 EUV 기계는 TSMC, 삼성, 인텔을 비롯한 소수의 칩 제조업체에 판매됩니다.  기계는 ”포토레지스트” 화학물질로 처리된 실리콘 웨이퍼에 매우 좁은 광선을 비춥니다.

약 3,500억 달러의 시장 가치를 가진 네덜란드에 본사를 둔 ASML 은 반도체에 대한 끝없는 수요에 따라 계속 성장할 것으로 예상 되는 잘 알려지지 않은 기술의 거물입니다. 31,000명이 넘는 직원을 보유한 37년 된 회사는 가장 진보된 칩을 제조하는 데 필요한 고도로 복잡한 기계를 만들 수 있는 세계 유일의 회사입니다. 

각각 약 1억 4천만 달러의 비용이 드는 이 기계는 ”포토레지스트” 화학 물질로 처리된 실리콘 웨이퍼에 매우 좁은 광선을 비춥니다. 빛이 화학 물질과 접촉하는 웨이퍼에 복잡한 패턴이 생성되며 사전에 신중하게 배치됩니다.

가장 중요한 트랜지스터의 형성으로 이어지는 이 프로세스를 리소그래피라고 합니다. 기계 자체를 극자외선 리소그래피 기계 또는 EUV 기계라고 합니다. 

ASML이 만드는 모든 리소그래피 시스템에 EUV 기능이 있는 것은 아닙니다. EUV는 몇 년 전 대량 생산을 위해 도입한 회사의 최신 기술입니다. DUV(심자외선)는 여전히 업계의 핵심 요소입니다.

ASML은 상대적으로 희귀한 EUV 기계를 TSMC , 삼성 , 인텔을 포함한 소수의 칩 제조 대기업에 판매합니다 . 각 기계에는 100,000개 이상의 구성 요소가 있으며 배송에는 40개의 화물 컨테이너 또는 4개의 점보 제트기가 필요합니다. 작년에 ASML은 재무 자료에 따르면 이러한 거대한 장비 중 31개만 판매했습니다. 총 100개 이상 판매되었습니다.

트럼프 행정부는 심지어 네덜란드 정부에 중국 고객에 대한 기계 판매를 중단하도록 압력을 가 했다고 로이터  가 지난해 보도했다 . 그 결과 중국 칩 제조사들은 가장 앞선 칩을 만들 수 없었다. 바이든 행정부는 트럼프의 입장을 뒤집을 기미를 보이지 않고 있다.

Tufts 대학의 Fletcher 법외교학 조교수인 Chris Miller는 CNBC에 칩 제조업체가 각 실리콘 조각에 더 많은 트랜지스터를 장착할 수 있도록 리소그래피에서 가능한 한 가장 좁은 파장의 빛을 사용하기를 원한다고 말했습니다.

트랜지스터는 현대 전자 제품의 기본 빌딩 블록 중 하나이며 전류가 회로 주위에 흐를 수 있도록 합니다. 일반적으로 칩에 넣을 수 있는 트랜지스터가 많을수록 해당 칩은 더 강력하고 효율적입니다.
반도체 산업의 역사에 대한 책을 집필 중인 Miller는 “ASML의 가장 진보된 도구가 사용하는 EUV 빛은 13.5 나노미터의 파장을 가지므로 실리콘에 매우 작은 모양을 조각할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

ASML의 EUV 기기로 만든 최신 Apple iPhone 의 TSMC 칩 에는 약 100억 개의 트랜지스터가 있다고 Miller는 덧붙였습니다.

리소그래피 외에도 칩이 배송될 준비가 되기 전에 완료해야 하는 몇 가지 다른 제조 프로세스가 있습니다. ″궁극적으로 당신이 하려고 하는 것은 무언가를 조각하고 그 위에 새로운 화학 물질을 증착하는 혼합을 사용하여 실리콘 위에 구조를 구축하는 것입니다.”라고 Miller가 말했습니다. 


미러와 레이저

다른 누구도 대량 제조에 적합한 EUV 기계를 만들 수 없다는 점을 감안할 때 ASML은 해당 부문에서 독점권을 갖고 있으며 누구도 따라잡을 기미가 없습니다.

전략컨설팅 베인앤컴퍼니의 반도체 분석가인 Peter Hanbury는 CNBC에 “ASML은 전체 반도체 생태계에 절대적으로 중요합니다. ″어떤 면에서는 TSMC만큼 중요합니다.” 그는 “5나노미터에서 시작하는 모든 최첨단 칩은 아마도 매우 오랜 시간 동안 ASML 장비에 크게 의존하게 될 것”이라고 덧붙였다.
반도체 분석가들은 다른 회사가 ASML과 경쟁할 수 있는 단계에 도달하는 데 약 10년 수십억 달러가 소요될 것이라고 생각합니다.

“ASML에는 그들이 알고 있는 약 4,000개의 공급업체가 있으며 그들의 공급업체에도 공급업체가 있습니다”라고 Miller는 말했습니다.

ASML의 EUV 기계의 주요 구성 요소 중 일부는 특히 만들기가 어렵습니다. 예를 들어 거울은 독일 회사 Zeiss가 ASML과 협력하여 만든 것으로 인간이 만든 가장 평평한 구조물입니다. 
Miller는 ”이러한 구조 자체가 일종의 공학의 경이로움”이라고 말했습니다. 일반 미러와 비교하여 상대적으로 반사성이 높기 때문에 칩 제조업체는 광선이 웨이퍼와 접촉하기 전에 광자가 손실되는 것을 원하지 않기 때문에 중요합니다.

그러나 EUV 기계에서 가장 만들기 어려운 부분은 수년에 걸쳐 발전해 온 광원입니다. Miller는 ”역사적으로 칩 제조업체들은 60년대와 70년대에 전구를 사용했습니다. ″전구는 극자외선을 방출하지 않으며 충분한 전력 또는 방출되는 충분한 광자를 얻기가 어렵습니다.”

ASML의 EUV 기계에 있는 광원은 세계에서 가장 강력한 이산화탄소 레이저에 의해 두 번 분사되는 약 30미크론 너비의 작은 주석 공을 방출합니다. 첫 번째 폭발은 ”준비”되고 두 번째 더 강한 펄스는 플라즈마를 화씨 400,000도의 온도로 변화시킨다고 Miller는 말했습니다.
Miller는 ”이 폭발 주석 플라즈마는 극자외선 광자를 방출합니다.”라고 말했습니다. ″이 프로세스를 작동시키는 데 30년이 걸렸습니다.”

ASML의 리소그래피 기계는 주로 네덜란드의 시설에서 제조되지만 일부 모듈이 제조되는 코네티컷에도 사이트가 있습니다. 그런 다음 모듈은 전체 조립을 위해 약 45,000명의 사람들과 수천 명의 ASML 직원이 있는 네덜란드 마을인 Veldhoven에 있는 ASML 본사로 보내집니다.

Miller는 ”그들을 배송하는 것은 미친 과정입니다.”라고 말했습니다. ″그런 다음 기계가 너무 복잡하기 때문에 기계를 시작하고 실행하는 데 큰 학습 과정이 필요합니다. 기계는 기성품과 달리 플러그를 꽂고 전원을 켜고 이동하는 것과 다릅니다. 직원을 교육할 수 있어야 합니다. 운영하고 있습니다.”

ASML 직원은 기계가 배치되는 칩 파운드리 내부에 있으며 필요할 때마다 기계를 모니터링하고 조정한다고 덧붙였습니다. ″이러한 기계는 전 세계적으로 20대만 운영되고 있습니다. 그들은 여전히 실제 작동 방식을 배우고 있습니다.”

다가오는 판매 붐? 

ASML의 EUV 장비와 DUV 장비에 대한 수요는 칩 제조업체들이 글로벌 위기 를 극복 하려고 시도함에 따라 치솟고 있다 .

9월에  ASML은  향후 10년 동안 판매 호황 을 기대한다고 말했습니다 . 2025년까지 연간 매출이 240억~300억 유로에 달할 것이며 총 마진은 최대 54%~56%에 이를 것으로 예상합니다. 이 예측은 이전에 예측했던 150억~240억 유로 범위보다 훨씬 높습니다.

회사는 “2025년 이후에 상당한 성장 기회가 있을 것으로 보고 있다”며 2020년에서 2030년 사이에 약 11%의 연간 매출 성장률을 달성할 것으로 예상한다고 덧붙였다. 

ASML은 ”전자 산업의 글로벌 메가트렌드”와 ”고수익과 매우 혁신적인 생태계”가 글로벌 칩 부족과 싸우고 있는 반도체 시장 전반에 걸쳐 성장을 계속 가속화할 것으로 예상한다고 말했다. 

반도체 시장의 성장과 ”리소그래피 집약도의 증가”가 자사 제품과 서비스에 대한 수요를 주도하고 있다고 덧붙였다.

<참고 : The global chip shortage is starting to have major real-world consequences>
<참고 : Critical chip machine maker ASML predicts a sales boom over the next decade> 
<참고 : Investors are going wild over a Dutch chip firm. And you’ve probably never heard of it>