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7나노 뚫은 중국 반도체, 5나노도 뛰어넘을까?

인터넷뉴스팀 l 기사입력 2023-09-22

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파운드리 업체 SMIC, 7나노 칩 양산 성공…이론상 5나노도 가능…수율·비용 등 난제 불가피

 

▲ 시진핑 중국 국가주석.    

 

중국 기업들이 7나노미터(㎚·10억 분의 1m) 공정 기반 반도체 칩 양산에 성공하며 TSMC와 삼성전자가 전유하고 있는 미세 공정 분야에 한 발 더 다가섰다.

 

업계에서는 이번 7나노 양산 성공에도 불구, 중국의 차기 공정 개발이 난항을 겪을 것으로 보고 있다. 현재 중국 반입이 원천 금지된 극자외선(EUV) 장비 없이는 5나노 고지를 넘기가 쉽지 않기 때문이다.

 

9월13일 업계에 따르면 중국 화웨이의 최신 스마트폰 ‘메이트 60 프로’는 파운드리(반도체 위탁생산) 기업인 SMIC의 7나노 공정이 적용된 반도체 칩이 탑재됐다.

 

SMIC의 7나노 공정은 이미 TSMC가 2018년에 상용화한 기술이지만, 미국의 장비 수출 규제로 첨단 장비를 공급 받지 못하는 상황에서 공정 개발에 성공했다는 점에서 전 세계의 주목을 받았다. SMIC는 이 초미세 공정에 EUV 장비를 사용하지 않은 것으로 알려졌다.

 

EUV 장비는 반도체를 만드는 데 가장 중요한 ‘포토(웨이퍼에 반도체 회로를 그리는 작업)’ 공정에 주로 쓰인다. 칩의 집적도가 높아지면 반도체 회로의 선폭이 갈수록 좁아지는데, EUV 장비를 활용하면 회로를 더 미세하고 오밀조밀하게 새길 수 있다.

 

반면 EUV 장비가 없다면 수율(결함이 없는 합격품의 비율)은 물론 제조 시간 등에서 어려움이 커진다. 특히 EUV 장비를 사용하면 한 번에 그릴 수 있는 반도체 회로를 여러 단계로 나눠서 그리는 ‘멀티 패터닝’ 기술을 써야 한다.

 

반도체 제조 단계가 늘고, 공정이 복잡해지면 기술 난도도 함께 올라간다. 비용 증가 문제도 생긴다. 그만큼 생산에 어려움이 커질 수 있다.

 

업계에서는 EUV가 없더라도 이론적으로 5나노 공정 개발이 가능하지만 생산 단가를 감당하기란 쉽지 않다는 평가다. 그동안 EUV 장비 없이 초미세 공정을 개발하려던 많은 기업들의 시도가 불발된 이유도 이 때문이다.

 

미국의 대중국 장비 수출 규제가 지속되는 한 SMIC의 나노 기술 발전은 쉽지 않을 것이란 관측이 나온다. 

 

하지만 중국의 범용 기술을 중심으로 새로운 공급망 구축에 나서며, 반도체 시장의 한 축으로 떠오를 가능성이 그만큼 높아졌다.

 

대외경제정책연구원(KIEP) 최근 보고서에 따르면 향후 글로벌 반도체 공급망은 ‘미국과 동맹국 중심의 첨단 반도체 공급망’과 ‘범용 기술에 기반을 둔 중국 중심의 반도체 공급망’으로 양분될 전망이다.

 

중국은 공격적으로 반도체 장비 투자를 늘리고 있어 주목된다. SEMI에 따르면 올해 2분기 전 세계 반도체 장비 매출액은 작년 동기 대비 2% 감소한 258억 달러를 기록했지만, 중국은 전년 동기보다 15% 늘어난 65억6000만 달러를 달성했다.

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