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삼성, ‘EUV 효과’ 극대화…TSMC와 기술 경쟁 치열

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- 파운드리 사업 상승세…EUV 활용 관건

[디지털데일리 김도현기자] 삼성전자가 극자외선(EUV) 효과를 극대화한다. 위탁생산(파운드리) 사업부 상승세에 힘을 보탤 것으로 보인다. 대만 TSMC와의 기술 경쟁은 더욱 치열해질 전망이다.

13일 삼성전자는 7나노 EUV 시스템반도체에 3차원(3D) 적층 패키지 기술 'X-Cube(eXtended-Cube)'를 적용했다고 밝혔다. 관련 테스트 칩 생산도 성공했다.

해당 기술은 전공정을 마친 웨이퍼 상태의 칩을 위로 얇게 적층해 하나의 반도체로 만드는 기술이다. 통상 시스템반도체는 로직 부분과 임시저장공간을 하나의 칩에 평면으로 나란히 배치해 설계한다. X-Cube를 도입하면 각각을 설계 및 생산해 위로 적층할 수 있다. 칩 면적을 줄이고, 고객의 설계 자유도를 높일 수 있다.

삼성전자는 고대역폭메모리(HBM2E) D램 등에 도입된 실리콘관통전극(TSV) 기술을 시스템반도체에서 응용하기도 했다. TSV는 칩에 미세한 구멍을 뚫어 상단 칩과 하단 칩을 전극으로 연결하는 패키징 기술이다. 기존 와이어 본딩 기술보다 속도를 끌어올리는 데 효과적이다.

EUV 강화를 위해 협력사 지원에도 나섰다. 삼성전자는 최근 에스앤에스텍에 659억원을 투자했다. 이 회사는 블랭크마스크와 펠리클을 생산 및 개발한다. 각각 반도체 노광 공정에 사용되는 포토마스크 원재료, 미세입자(파티클)로부터 포토마스크를 보호하기 위해 씌우는 박막이다. 특히 EUV용 펠리클은 상용화가 되지 않은 상태다. 펠리클이 있으면 수억원에 달하는 EUV용 포토마스크를 3~5회 더 사용할 수 있다.

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현재 EUV 라인을 갖춘 업체는 삼성전자와 TSMC뿐이다. 삼성전자가 ASML의 EUV 장비를 선제 도입했고, TSMC가 뒤를 이었다. 양사는 EUV 전용라인을 마련하는 등 관련 기술력으로 파운드리 양강 체제를 구축했다.

TSMC는 EUV 마스크용 건식 세정 기술을 개발, 생산라인에 적용한 것으로 알려졌다. 해당 기술로 파티클을 제거, 펠리클 없이 여러 차례 마스크 사용할 수 있도록 했다. 덕분에 재사용률이 지난 2018년 대비 80% 이상 올라간 것으로 알려졌다.

TSMC는 EUV를 활용한 7나노미터(nm) 공정이 매출의 30% 이상을 차지할 정도로 최신 기술 비중이 상승했다. 퀄컴, 애플, AMD 등이 몰리면서 선단 공정 가동률이 높아졌다. EUV 라인을 운영 중인 삼성전자도 관련 매출이 증가세다. 양사가 ASML의 장비 쟁탈전을 벌이면서 EUV 경쟁은 심화하고 있다.

반도체 업계 관계자는 '파운드리에서 EUV가 핵심으로 떠오른 만큼, 이를 어떻게 활용하느냐에 따라 희비가 엇갈릴 것'이라며 '고객사가 요구하는 공정 수준이 점점 높아지고 있어, 삼성전자 TSMC 등의 기술력 향상도 빨라질 전망'이라고 분석했다.

한편 TSMC와 삼성전자 파운드리 사업부는 올해 역대 최대 매출을 기록할 것으로 보인다. TSMC는 7월 매출이 1059억대만달러(약 4조2678억원)를 기록했다고 밝혔다. 전년동기대비 25.0% 오른 수준이다.TSMC의 2020년 월평균 매출(1~7월)은 1039억대만달러다. 2019년(892억대만달러)을 훌쩍 넘어선다. 지난해에 이어 올해도 신기록 달성이 기대되는 이유다.

삼성전자는 지난달 2분기 실적발표 컨퍼런스콜을 통해 '코로나19에 따른 불확실성과 모바일 수요 위축에도 분기 및 반기 기준 최대 매출을 달성했다'고 설명했다. 하반기 역시 긍정적인 실적이 예상된다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr

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