하지만 경제성이 있을까요?
Axiom Space는 우주 임무 전문 미국 기업이자, 국제우주정거장(ISS)과 모듈을 연결하는 유일한 상업 주체입니다. 포커스 타이완(Focus Taiwan)에 따르면, 이 회사는 최근 대만을 방문하여 우주에서 특정 반도체 소재를 생산하자는 흥미로운 아이디어를 제시했습니다. Axiom은 저궤도(LEO) 환경의 고유한 조건이 초순수 소재 생산을 가능하게 한다고 믿고 있습니다.
Axiom Space의 아시아태평양 최고기술책임자(CTO)이자 전 일본 ISS 지휘관인 코이치 와카타(Koichi Wakata) 박사는 반도체 제조 공정 개선에 있어 미세중력 및 진공 환경이 지닐 잠재력을 강조했습니다. 그는 이러한 환경 조건이 결함 없는 결정 성장을 유도하여, 지구의 중력이나 대기 불순물로는 생산하기 어려운 고품질 소재를 구현할 수 있게 한다고 설명했습니다.
Axiom의 반도체 상용화 글로벌 책임자 디비야 판차나탄(Divya Panchanathan)은 지구 중력이 결정 구조의 불완전성을 야기하는 반면, LEO의 미세중력은 보다 균일한 성장을 가능하게 한다고 설명했습니다. 또한, 우주 진공 상태는 '컨테이너 없는 공정(containerless processing)'을 용이하게 하여 오염을 최소화하고, 반도체용으로 더 크고 성능이 높은 결정을 생산하는 데 도움을 줍니다.
SpaceX, 궤도 데이터센터 구축 위해 xAI 인수
일론 머스크, 칩, 메모리, 패키지 프로세서를 한 곳에서 개발하는 200억 달러 규모 ‘테라팹(TeraFab)’ 칩 프로젝트 공개
Axiom은 ISS에서 초기 실험을 진행하기 위해 대만 기업들과 협력할 것을 제안했으며, 2030년 이후에는 제조 시설을 자체 상업 우주 스테이션으로 이전할 계획입니다. 회사는 성공적인 실험 결과가 전용 우주 모듈에서의 대규모 생산으로 이어지는 확장 가능한 공정 체계를 구상하고 있습니다.
Axiom 임원들은 구체적으로 언급한 결정 소재는 밝히지 않았으나, 문맥상 이들은 칩 제작의 기초 기판으로 사용되는 단결정 소재(예: 실리콘, 질화갈륨(GaN), 갈륨비소(GaAs) 등)일 가능성이 가장 높습니다. 화합물 반도체(GaN 또는 GaAs 등)와 같은 차세대 소재들은 지구의 중력 및 환경 요인으로 유입되는 불순물과 결함에 특히 민감할 수 있습니다. 미세중력 상태에서는 용융물과 모든 도펀트가 더 균일하게 분포되어, 잠재적으로 더 높은 품질의 웨이퍼를 제조할 수 있습니다.
하지만 우주에서 어떤 재료를 생산하는 것에는 현실적인 고려 사항들이 따릅니다. 재료를 우주로 발사하고 궤도 시설을 유지하는 것은 매우 비쌉니다. 현재 1킬로그램당 우주 발사 비용은 약 3,000달러 수준입니다(실리콘 웨이퍼 한 장은 100~150그램 무게에 100~200달러). 다만, 팔콘 헤비(Falcon Heavy) 발사체를 이용할 경우 비용이 킬로그램당 2,000달러 이하로 감소할 것으로 예상됩니다. 설령 웨이퍼의 품질이 높아지더라도, 현재의 발사 비용을 감안할 때, 지구 밖에서 생산하는 비용이 얻는 이익을 상쇄할 위험이 있습니다. 수십 년에 걸쳐 제조업체들이 지상 기반 결정 성장을 최적화해왔으며, 대부분의 칩 제조업체들은 품질과 가격 사이의 균형점에서 만족감을 느끼고 있습니다. 따라서 현재로서는 저궤도에서 웨이퍼를 생산하는 것이 경제성이 떨어진다고 볼 수 있습니다.
만약 마이크로일렉트로닉 산업이 서브-옹스트롬(sub-angstrom) 공정 기술로 진입하게 된다면, 저궤도에서 생산되는 초고순도 웨이퍼가 필요할 수는 있습니다. 그러나 실리콘, GaN 또는 GaAs 잉곳을 제조하는 회사들과 이들의 공급망은 관련 기술을 개발해야 할 것입니다. 그럼에도 불구하고, 이 경우라 하더라도 웨이퍼는 '개조된' 환경에서라도 지구에서 생산될 가능성이 더 높을 것으로 보입니다.
흥미롭게도, Axiom은 반도체를 넘어 우주 기반 제조를 통해 이익을 얻을 수 있는 추가 산업들(예: 생명공학(biotechnology), 제약(pharmaceuticals), 인공 장기 3D 프린팅 등)도 식별했습니다.