28나노 오늘, 7나노 내일?
중국 최대 파운드리 업체인 SMIC이 중국 최초의 국내 액침 DUV(Deep Ultraviolet) 리소그래피 장비를 테스트 중이라고 파이낸셜 타임스가 보도했습니다. 이 시스템은 화웨이의 SiCarrier와 연계된 상하이 유량성 기술(Shanghai Yuliangsheng Technology Co.)이 개발한 것으로, 중국이 웨이퍼 팹 장비 분야에서 자급자족을 이루려는 노력의 중요한 축으로 평가받고 있습니다.
유량성사가 SMIC에 제공한 테스트 플랫폼에 포함된 DUV 장비는 액침 리소그래피를 사용하며, 28nm급 공정 기술에 최적화된 것으로 알려져 있습니다. 다만, 멀티패터닝(multipatterning) 기술을 적용하면 7nm 또는 심지어 5nm 생산 노드에서도 활용할 수 있다고 전해집니다. 현재 해당 장비는 대부분 중국 내에서 조달된 부품으로 구성되었으나, 일부 부품은 여전히 수입에 의존하고 있어, 이 회사는 전체 공급망의 현지화를 위해 적극적으로 노력하고 있습니다. 만약 현지화가 성공적으로 이루어진다면, 중국은 해당 반도체 생산 부문에서 미국이나 유럽의 수출 통제 정책으로부터 자유롭게 운영할 수 있게 될 것입니다.
파이낸셜 타임스의 장비 설명이 정확하다면, SMIC이 현재 테스트 중인 유량성 액침 DUV 시스템은 2008년, 32nm급 공정 기술을 단일 노출로 구현하도록 설계된 ASML의 Twinscan NXT:1950i와 유사성을 보입니다. 해당 장비는 1.35의 수치개구수(Numerical Aperture), 2.5nm의 오버레이(Overlay), 38nm의 해상도를 특징으로 했으며 22nm급 팹 노드의 칩 제작에 사용 가능했습니다. 이론적으로 NXT:1950i가 7nm 및 5nm급 노드에 사용될 여지는 있으나, ASML은 이러한 첨단 팹 기술을 위해 여러 세대 앞선 NXT:2000i를 개발했습니다.
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해당 유량성 장비가 SMIC의 실제 생산 공정(즉, 실제 칩이나 패턴을 생산하는 단계) 내에서 테스트되고 있는지, 아니면 단순히 스캐너 테스트 초기 단계에 이르러 웨이퍼에 '첫 빛(first light)'을 닿게 했거나 초기 패턴화 마일스톤에 도달한 것인지에 대해서는 불명확합니다(후자일 가능성이 더 높습니다). 만약 후자라면, 실제 칩 양산까지는 상당한 시간이 남아있다는 의미입니다. 실제 목표는 이 국내 액침 DUV 리소그래피 장비들을 자격 인증을 거쳐 2027년부터 생산 라인에 통합하는 것입니다. 그 이전까지 SMIC은 여전히 ASML의 장비에 의존할 것으로 예상됩니다.
SMIC(및 유량성사)가 28nm급 생산 노드에 사용되는 장비로 7nm 및 5nm급 공정 기술의 구현이 가능하다고 믿고 있지만, 오버레이 성능, 정밀도, 제어 수준 등에서 28nm급 장비가 극적으로 발전하지 않는 한 실제로 가능할지는 미지수입니다. 본질적으로, 기존 장비가 2027년 SMIC의 28nm 공정에 투입되어 성숙한 이후에도, 유량성사가 16nm를 거쳐 7nm 팹 노드로 도약하려면 대대적인 재설계가 요구되는 스캐너가 필요하므로, 2030년 이전에 SMIC의 10nm 이하 팹 공정이 국내 리소그래피 시스템으로 상용화될 것이라고 기대하기는 어렵습니다.
이 장비는 세계 최고봉의 이름을 딴 '마운트 에베레스트(Mount Everest)'라는 코드명을 얻었는데, 이는 프로젝트의 중요성을 강조하는 것으로 해석됩니다. 흥미롭게도 SiCarrier는 다른 WFE(Wafer Fab Equipment) 프로젝트에서도 산 이름을 사용하는 경향이 있어, SiCarrier와 상하이 유량성 기술이 단순한 관계를 넘어 하나의 목표를 공유하는 그룹에 속할 가능성을 시사합니다. 한편, 상하이 유량성 기술은 이미 미국 상무부(U.S. Department of Commerce)에 알려진 바 있으며, 2024년 말 '엔티티 리스트(Entity List)'에 등재된 이력이 있습니다.