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[디지털데일리 이수환기자] 삼성전자가 화성 17라인(S3라인, 파운드리사업부 소속)에서 극자외선(Extreme Ultra Violet, EUV) 노광 기술을 활용해 7나노 반도체 생산 준비에 들어간다. 바로 옆에 짓고 있는 신공장은 이제 막 토목공사가 끝난 참이고 전기, 케미컬, 정화, 클린룸 등의 기반 공사가 끝날 때까지 기다릴 수 없기 때문이다. 네덜란드 ASML로부터 대당 1500억원이 훌쩍 넘는 EUV 노광장비는 지난해 3대 도입했고, 올해 8대가 추가된다.

신공장은 6나노 반도체가 우선이다. 이에 따라 S3라인의 ‘7나노 양산→신공장 6나노 전환’이라는 로드맵이 자연스럽게 그려진다. 이후 이곳에서는 고객사 확보 상황을 고려해 5나노까지 대응한다는 계획이다.

7나노 반도체는 대만 TSMC가 먼저 만든다. 하지만 EUV를 이용한 것은 삼성전자가 세계 최초다. 경쟁사와의 격차를 벌리고 애플, 퀄컴과 같은 고객사를 계속해서 확보하기 위한 복안이다. 이재용 삼성전자 부회장의 인공지능(AI), 암호화폐, 자율주행차 등 4차 산업혁명 구상과도 일맥상통한다. 초미세 시스템 반도체가 중심에 있기 때문이다.

7일 업계에 따르면 삼성전자는 화성 S3라인에서 EUV를 활용한 첫 7나노 반도체 대비에 들어간 것으로 전해졌다. 이르면 연말께 생산에 들어간다. 이곳은 10나노 반도체, D램, 낸드플래시 등이 복합적으로 생산되고 있다. 앞서 지난해에는 10나노 반도체 보완 투자에 2조5000억원을 투자한 바 있다.

삼성전자 내부 소식에 정통한 관계자는 “애플 등 고객사 확보의 실패로 10나노 반도체의 보안 투자만큼의 결과가 만족스럽지 않기 때문에 속도를 내는 것”이라며 “올해 투입될 EUV 노광장비는 17라인(S3라인)에서 운용되는 셈이다”라고 설명했다.

EUV는 반도체 회로를 그리는 포토 리소그래피(Photo Lithography·노광)에 사용하는 ‘레이저’로 13.5nm의 짧은 파장이다. 현재 널리 사용하는 액체(주로 물)를 이용한 이머전(Immersion, 액침) 불화아르곤(ArF)의 경우 193nm의 파장을 사용한다. 파장이 더 짧아 오밀조밀하게 회로를 그릴 수 있다.

EUV 자체를 다루기가 극히 까다로웠으나 마스크 검사장비와 펠리클 핵심설계를 마쳤고 마스크 팹에서 생산설비 팹으로 옮기기 위한 이송 생태계도 갖췄다. EUV 마스크 검사는 이머전 ArF와 같은 193nm로 진행하는데, 이는 관련 장비가 전혀 없기 때문이다. 마스크 보호를 위한 펠리클은 자체 개발했고 블랭크 마스크(회로가 그려지지 않은 마스크)는 일본 호야와 아사히글라스에서 수율 높이기에 한창이다.

삼성전자는 EUV 7나노 반도체에 만족하지 않고 내년에는 곧바로 6나노 반도체 양산을 목표로 삼았다. 이 또한 세계 최초다. 업계 관계자는 “이재용 부회장이 경영 현안에 대해서 옥중에서도 보고를 받았고 관련 내용도 파악한 것으로 안다”라고 전했다.

삼성전자 안팎에서는 7나노 반도체 투자에 6조원, 고객사 확보에 따라 추가로 금액이 늘어나는 것을 기정사실로 하고 있다. 화성 신공장 부지가 좁아서 평택 2기 공장으로 낸드플래시 생산설비를 내려보낼 가능성이 커졌다. 새로 공장을 짓기에는 시장 대응에 늦을 수 있다는 판단이 나온다.

업계 전문가는 “삼성전자 내부적으로 화성 신공장을 마냥 기다릴 수 없다고 결론 내렸으며 S3라인에 우선 EUV 노광장비를 운용해 내년 6나노로 자연스럽게 전환하는 것이 목표”라고 덧붙였다.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr