中 반도체 자립? “150년 격차”

일각에서 언급하는 15년설은 중국 시장을 고려한 립서비스에 불과하다는 평가다.

실제 기술 격차는 15년보다 훨씬 크며, 일각에서는 150년 이상의 차이가 존재한다고 평가한다. 중국이 태산명동서일필 격으로 성과를 내고 있지만, 그 수준은 아직 미미하다는 지적이다.

반도체 제조의 핵심 공정인 포토리소그래피(Photolithography)는 그리스어로 '돌'을 뜻하는 '리소스'와 '그린다'는 '그래피'의 합성어다.

이는 단순히 2차원 평면에 그림을 그리는 것을 넘어, 깊이를 가진 3차원적 미세 패턴을 형성하는 기술을 의미한다.

노광 공정은 반도체 성능 향상을 위한 필수적인 미세화 기술로, 회로의 정밀도를 결정짓는 핵심 단계로 작용한다.

미세한 회로를 정확하게 새겨 넣는 이 기술 없이는 고성능 반도체 생산이 불가능하다.

중국이 DUV(심자외선) 장비를 사용해 EUV(극자외선) 수준의 5나노 칩을 만들어냈다는 주장은 정밀도가 크게 떨어지는 다중 노광 공정을 이용한 것이다.

이러한 방식은 웨이퍼 100장 투입 시 불량률과 양산율을 고려해야 하는데, 정렬이 조금만 틀어져도 칩 전체를 폐기해야 하는 문제가 발생한다.

하나의 칩을 만드는 것과 상업적 양산을 통해 수익을 창출하는 것은 별개의 문제이며, 국가적 지원이 있더라도 경제적 수익성이 확보되지 않으면 지속하기 어렵다.

삼성전자와 같은 선두 기업은 12인치 웨이퍼를 월 71만 장 규모로 생산하며 경제성을 확보하고 있다.

그러나 포토마스크는 칩당 1:1로 대응되며 개당 수억 원을 호가하는 고가 소모품으로, 수율이 낮으면 반복 공정 비용을 감당하기 어렵다.

중국은 현재 낮은 수율로 인해 양산 단계에서 경제성 확보가 어려운 상태에 머물고 있어, 이를 개선하기 위한 많은 노력이 필요하다.

하이실리콘의 허팅부(He Tingbu)를 중심으로 상하이교통대 교수진이 참여하여 EUV 장비 없이 기술 격차를 극복하려는 전략을 모색하고 있다.

13.5nm 빛을 추출하기 위해 주석 방울을 조준하는 광학 기술이 핵심이다. 초당 5만 개를 낙하시켜 1차 레이저로 납작하게 펴고 2차 레이저로 플라즈마화하는 복잡한 과정을 거친다.

1차 레이저는 주석 방울을 납작한 팬케이크 형태로 펴고, 이어서 2차 레이저가 이를 플라즈마로 만들어 13.5nm의 극자외선(EUV)을 추출한다.

이 과정에서 찌꺼기 제거와 0.01도 단위의 미세 온도 관리 등 극도로 높은 공정 난이도가 요구된다.

이러한 초정밀 기술은 EUV 노광 공정의 핵심이자 ASML이 독점적인 위치를 차지하는 이유 중 하나다.

몰리브덴과 실리카를 약 100층 증착해 반사율을 70% 수준까지 높였다. 이 장비의 반사경은 평탄도 오차를 독일 면적 대비 100마이크론 수준으로 낮춘 초정밀도를 갖췄다.

13.5nm 파장의 EUV 빛 반사율을 높이기 위해 몰리브덴과 실리카를 약 100층 증착하지만, 기술적 한계로 인해 반사율은 약 70%에 머무는 실정이다.

기술 자립을 외치는 중국의 실질적 기술력은 과장된 측면이 강하다. 선도 기업의 기술을 죄의식 없이 모방하는 문화가 만연해 있다는 지적이다.

중국은 국가 역량을 모아 기술 격차를 좁히려는 노력을 하고 있으나, 현실적인 한계에 직면해 있다.

이러한 모방 위주의 전략으로는 진정한 기술 자립을 이루기 어렵다는 평가다.

중국 내에서 거론되는 '15년 내 노광장비 자립' 전망은 중국의 대내외 시장 홍보를 위한 립서비스에 불과하다는 회의적인 시각이 지배적이다.

ASML의 EUV 장비는 전 세계 5,000여 개 최첨단 기술 업체가 협업하는 방대한 생태계 속에서 만들어진다.

이러한 생태계와 엄격한 NDA(비밀유지협약) 보안 문제를 고려할 때, 중국이 15년 내에 독자적으로 노광장비를 자립하는 것은 사실상 불가능하며, 오히려 150년은 걸릴 것이라는 주장도 나온다.

ASML은 니콘, 캐논 등 일본 업체들이 기술 경시로 기회를 놓칠 때 자이스(Zeiss)의 지분을 매집하여 굴절 광학계 기술을 독점적으로 확보했다.

또한 5,000여 개 업체와의 끈끈한 협력 생태계를 구축하여 독점적인 시장 지위를 공고히 했다.

빠른 길을 통해 기술을 확보하려는 시도는 단기적으로는 효율적일 수 있으나, 장기적으로는 오히려 느린 발전 경로로 이어질 수 있다는 지적이다.

이는 기술 자립 없이 해외 기술에 의존하는 구조가 고착화될 위험이 있다는 경고다.

중국 CXMT의 HBM3 소량 생산 소식에 너무 긴장할 필요는 없다는 분석이 나왔다.

만 원을 투입해 100원을 건지는 수준의 낮은 경제성을 보이며, 이는 중국의 과시성 홍보에 불과하다는 지적이다. 경제적 실익을 따지는 것이 중요하다.

중국이 HBM 점유율을 언급하지만, 이는 수율과 수익성을 고려하지 않은 발표에 불과하다.

공개된 내용은 '우리도 만들었다' 수준에 그치며, 세부적인 성능은 미공개 상태이다.

따라서 중국의 발표를 액면 그대로 믿고 지레 겁먹을 필요는 없다는 전문가의 의견이다.

삼성과 SK하이닉스는 이미 시장 1등을 경험하며 기술력을 검증받았다.

1등 기업 특유의 조급함과 노파심은 오히려 기술 발전의 원동력이 되며, 위기를 극복하는 방법을 잘 알고 있다. 반면 중국은 기술 개발보다 핵심 인재 영입에 더 집중하는 경향을 보인다.

중국으로 유출된 국내 반도체 전문가는 계약 기간 3년을 채우지 못하고 1년 만에 해고되는 경우가 많다.

중국 기업은 인재의 머릿속에 있는 기술을 단기간에 뽑아내는 것을 목표로 하며, 기술 유출 가담자는 국내 복귀 후 업계 내 평판 하락으로 경력 단절을 겪게 된다.

이는 국가 핵심 기술을 보호하고 불법적인 기술 탈취를 막기 위한 제도적 장치가 마련되었음을 의미한다.