삼성·SK, 내년 고가의 EUV 장비 적용한 차세대 D램 양산 돌입 시스템 반도체에서 메모리로 기술 확대…EUV 확보 전쟁도 치열할 듯
글로벌 D램 시장이 내년부터 '슈퍼 사이클'(장기 호황기)에 진입할 것이라는 예상이 주를 이루는 가운데 내년 중 세계 최초로 극자외선(EUV) 공정을 도입한 차세대 D램이 출시되면서 시장판도 변화가 예상된다. 그동안 시스템 반도체 공정에 활용하던 첨단 EUV 기술이 메모리 반도체까지 확대 적용되면서 D램 생산성 향상 경쟁은 물론 EUV 노광 장비 확보 전쟁도 가속화 할 것이라는 전망이 나온다.
14일 반도체 업계에 따르면 내년부터 세계 D램 생산 1, 2위를 점유하고 있는 삼성전자와 SK하이닉스가 EUV 노광장비로 생산한 차세대 D램 공급을 본격화한다.
EUV 공정은 반도체 포토 공정에서 극자외선 파장의 광원을 사용하는 것으로, 기존 불화아르곤(ArF)의 광원보다 파장의 길이가 짧아(10분의 1 미만) 반도체에 미세 회로 패턴을 구현할 때 유리하고 성능과 생산성도 높일 수 있다. 그간 EUV 장비는 대당 가격이 1천500억∼2천억원으로 높아 첨단 미세공정 싸움이 치열한 시스템 반도체 제작에만 사용됐고 메모리 반도체에는 적용하지 않았다.
그러나 점차 고성능 D램 생산을 위해서는 칩 크기를 줄여 집적도를 높여야 하고, 기존 방식으로는 한계가 오기 시작하면서 EUV 기술 도입을 추진하는 것이다.
가장 앞서가는 곳은 삼성전자다. 삼성전자는 파운드리(반도체 위탁생산)에서 갈고 닦은 EUV 미세 공정 기술력을 메모리 반도체까지 확대해 '초격차'를 이어간다는 전략으로 도입을 서두르고 있다.
이미 지난 3월 1세대 10나노급(1x) DDR4에 EUV 공정을 시범 적용해 고객 평가까지 마쳤다.
본격 양산은 내년 하반기 선보일 차세대 D램인 DDR5와 모바일용 LPDDR5부터 적용되며 세계 최대 규모의 평택 2라인에서 생산된다. 이 D램은 기존 제품보다 속도가 1.8배가량 빠른 4세대 10나노급(1a)으로 EUV 장비를 쓰면 기존 DDR4(1x)보다 12인치 웨이퍼당 생산성을 2배로 높일 수 있다.
SK하이닉스도 현재 창사 이래 처음으로 경기도 이천 캠퍼스에 EUV 장비 도입을 진행 중이다.
삼성과 달리 EUV 장비 사용 경험이 없는 SK하이닉스는 일단 한두 대의 EUV 장비로 내년 하반기 이후 양산할 4세대 10나노급(1a) DDR5부터 EUV 기술을 도입하되, 생산 효율과 수율(양품율)을 따져보고 점차 활용도를 높여간다는 계획이다.
D램 생산 3위 기업인 미국의 마이크론은 삼성과 하이닉스와 달리 아직 구체적인 EUV 장비 도입 계획을 공개하진 않고 있지만 조만간 EUV를 통한 생산 경쟁에 합류할 것이라는 게 업계의 관측이다.
전문가들은 내년부터 2년간 D램 가격이 급등하는 '슈퍼사이클'이 도래할 것으로 예상하는 가운데, 첨단 기술을 적용한 차세대 D램 개발 경쟁도 가속할 것으로 본다.
반도체 업계의 한 관계자는 "D램은 중앙처리장치(CPU) 등에 비해 가격이 낮아 원가경쟁력 측면에서 EUV와 같은 고가 장비를 도입하는 게 부담스러웠던 게 사실"이라며 "공정 효율을 높여 장비에 투입한 원가를 상쇄해야 하는데 내년 EUV 도입의 성공 여부가 D램 시장의 판도 변화를 가져올 수 있다"고 말했다.
고가의 EUV 노광장비 확보 경쟁도 더욱 치열해질 전망이다.
첨단 반도체 수요 증가로 파운드리에서 EUV 장비를 쓰는 7나노 이하의 미세공정 수요가 급증하고 있는 가운데 메모리 반도체까지 가세한 영향이다.
문제는 EUV 장비 공급을 네덜란드의 반도체 장비 생산 기업인 ASML이 독점하고 있어 생산에 한계가 있다는 점이다.
현재 EUV 노광 장비를 가장 많이 보유한 기업은 대만의 파운드리 업체 TSMC이며, 그다음이 삼성전자로 양 사가 경쟁적으로 EUV 도입을 늘리고 있다.
지난 10월 삼성전자 이재용 부회장이 직접 네덜란드 ASML을 방문한 것도 EUV 장비를 선점하기 위해서다. 유안타증권에 따르면 내년 ASML의 EUV 장비 생산능력은 45∼50대 수준이며 이미 40대 정도는 수요가 정해졌다.