기존 DUV ArF 이머전 노광장비로 더블 패터닝 해 양산 적용
EUV 등 첨단 장비는 사실상 활용 불가능…업계 "기술 평가는 더 지켜봐야"
중국 파운드리 업체인 SMIC가 최근 최선단 공정인 7nm(나노미터) 제품 양산에 성공한 것으로 알려지면서 진위 여부나 개발 과정 등에 관심이 쏠리고 있다.
7nm는 파운드리 업계의 최선단 공정이다. 지금껏 대만 TSMC와 삼성전자만이 양산에 적용할 수 있는 기술이다. 때문에 업계에서는 SMIC가 실제로 7nm 공정을 양산할 능력이 있는지에 대한 의구심을 던지는 시각도 있다.
일각에서는 SMIC가 최선단 파운드리 공정에 필수적인 EUV(극자외선) 장비를 몰래 도입한 것이 아니냐는 관측도 나오는 실정이다. 미국의 제재 그물에 구멍이 뚫렸을 수 있다는 것이다. 그러나 SMIC는 이번 7nm 공정 양산에 EUV 장비가 아닌 기존 노광기술인 DUV(심자외선)를 활용한 것으로 파악된다.
28일 업계에 따르면 SMIC은 최근 40nm 공정에 쓰이는 DUV ArF(불화아르곤) 이머전 노광장비를 활용해 7nm 공정을 양산한 것으로 알려졌다.
앞서 미국 반도체 전문 분석기관 테크인사이츠(TechInsights)는 SMIC가 7nm 공정 기반의 암호화폐 채굴용 SoC(시스템온칩)을 제조한 정황을 포착했다고 밝혔다. 고객사는 중국의 비트코인 채굴 장비업체 마이너바(MinerVa)다. 특히 해당 칩은 TSMC의 7nm 공정 제품과 설계 및 성능이 매우 유사한 것으로 나타났다.
SMIC는 지난해 기준 전세계 파운드리 시장에서 점유율 5위를 기록한 중국 최대 규모의 파운드리 업체다. 중국 내에서 유일하게 14nm 파운드리 공정을 양산 적용할 수 있는 업체로 알려져 있다.
중국 최대 파운드리 업체이지만, 시장에선 SMIC가 14nm 이하의 선단 공정에 진입하는 데에는 어려움이 클 것이란 시각이 지배적이었다. 지난 2020년 미국 상무부가 SMIC를 이른바 '블랙리스트'에 올려, 미국으로부터 10nm 및 그 이하의 공정에 적용하는 첨단 반도체 장비를 사실상 수입하지 못하도록 제재했기 때문이다.
특히 미국은 SMIC가 7nm 이하 공정 양산의 필수 장비로 꼽히는 EUV 노광장비도 도입하지 못하도록 강력하게 규제하고 있는 중이다. EUV는 기존 DUV에서 활용되는 ArF 광원 대비 파장이 14분의 1 수준으로 짧아 미세회로 구현에 더 용이하다. 그만큼 기술적 난이도가 높아, EUV 노광장비를 생산하는 업체는 네덜란드의 ASML이 유일하다. 파운드리 업체 중 EUV 공정을 양산할 수 있는 업체도 현재로선 대만의 TSMC, 국내 삼성전자 뿐이다.
때문에 업계는 SMIC가 실제 7nm 칩을 양산할 수 있는 설비와 기술을 갖추고 있는지에 대한 의구심을 제기하고 있다. 일각에서는 SMIC가 수입이 금지된 EUV 불법적으로 들여온 것 아니냐는 주장까지 나온다. 실제로 7nm 공정 양산을 했다면, 미국의 대 중국 규제망에 구멍이 뚫렸다는 것으로도 볼 수 있다.
이와 관련, 복수의 업계 관계자에 따르면 SMIC는 이번 7nm 공정을 기존 40nm급 공정에 쓰이던 DUV ArF 이머전 노광장비를 통해 구현했다. 이머전은 렌즈와 웨이퍼 표면 사이의 공간을 굴절률이 큰 액체의 매질로 대체해 해상력을 높이는 기술이다. 이를 통해 DUV의 미세 회로를 단일 패터닝 기준 최소 38nm까지 줄이는 것이 가능하다. 해당 장비로 회로를 '더블 패터닝(노광 공정을 두 번 거침)'하게 되면 7nm급 공정 구현이 가능하다. 실제로 TSMC 역시 EUV 기술 도입 전에 DUV로 7nm 제품을 다수 생산한 바 있다.
사안에 정통한 관계자는 "우리가 흔히 말하는 7nm 공정은 기술의 발전을 상징적으로 의미하는 것이지 실제 게이트 길이를 의미하는 것이 아니다"며 "일반적인 7nm 공정의 게이트 길이가 실제로는 10nm 이상이기 때문에 기존 DUV 이머전 노광장비로도 충분히 대응할 수 있다. EUV 장비는 설치 뒤에도 ASML의 서포트가 필요하기 때문에 사실상 활용이 불가능"하다고 설명했다.
SMIC의 7nm 공정 양산 성공의 의미를 지나치게 확대 해석하는 것은 성급하다는 의견도 나온다.
또 다른 업계 관계자는 "SMIC가 14nm 공정의 수율을 안정화시키는 데도 7~8년 수준의 오랜 기간이 걸렸다. 하나의 칩 양산 사례를 가지고 한 업체의 공정에 대해 논하는 것은 적절치 않은 일"이라며 "때문에 삼성전자, TSMC와의 기술력 비교나 격차를 논하기에는 이르다"고 지적했다.
