중국 심천의 고급 보안 연구실에서, 미국이 수년 간 저지하기 위해 노력한 결과를 얻었습니다. 중국은 AI, 스마트폰, 무기 및 기타 중요한 장치에 사용되는 반도체 칩을 생산하기 위한 초극자외선(EUV) 노광기 원형을 제작하였습니다. 2025년 초 완공될 이 원형은 공장의 거의 모든 면적을 차지하며 현재 시험 가동 중입니다. 로이터의 소식에 따르면, 이 기계는 성공적으로 초극자외선 빛을 생성하였으나 완전한 작동이 가능한 칩은 생산하지 못하고 있습니다. ASML의 EUV 노광기는 세계에서 가장 진보된 칩 생산 과정에서 중요한 역할을 합니다.
중국이 접근하기 어려운 첨단 칩 제조 기계
노광기는 웨이퍼(실리콘 얇은 판)에 회로를 투사하고 새기는 작업을 수행하며, 이는 칩의 성능에 매우 중요합니다. 니케이 아시아에 따르면, 이 복잡하고 비싼 노광기는 전 세계에서 오직 세 개의 회사만이 제작할 수 있으며, 이들은 ASML(네덜란드), 캐논, 니콘(일본)입니다. ASML은 시장 가치 기준으로 세계 최대의 칩 제조 장비 생산업체이며, EUV 기술을 독점적으로 보유하고 있습니다. EUV 기계의 가격은 2억 5천만 달러에 달하며, Nvidia, AMD와 같은 회사에서 설계하고 TSMC, 인텔, 삼성과 같은 제조업체에서 생산하는 가장 진보된 칩을 제작하는 데 사용됩니다.
ASML에 따르면, 첫 번째 EUV 기계 원형은 2001년에 탄생했습니다. 이후 ASML은 상업용 칩을 생산하기 전까지 연구 및 개발에 거의 20년과 수십억 유로를 소모하였습니다. 2018년, 미국은 ASML이 중국에 EUV 기계를 판매하는 것을 저지하기 위한 압박을 시작했습니다. 2022년에는 조 바이든 대통령의 행정부가 중국의 첨단 반도체 기술 접근을 차단하고자 제재를 확대하였습니다. ASML에 따르면, 중국 고객에게 EUV 시스템이 판매된 적은 없습니다.
서방의 통제 조치는 EUV뿐만 아니라 구형 극자외선(DUV) 노광기에도 해당되며, 이는 화웨이와 같은 기업이 덜 진보된 칩을 생산하는 데 사용됩니다. 이러한 조치는 중국의 칩 생산 능력이 최소 한 세대 뒤처지도록 만들기 위한 것입니다. 미국 국무부는 도널드 트럼프 대통령 하의 행정부가 첨단 칩 제조 장비의 수출 통제를 강화했으며, 기술 발전에 따른 ‘틈새를 막기’ 위해 파트너들과 협력하고 있다고 밝혔습니다.
중국이 EUV 기계를 자주 개발하기 위한 ‘맨해튼 프로젝트’
로이터에 따르면, 약 6년 전 중국은 반도체 분야에서 완전한 자주성을 목표로 하는 이니셔티브를 시작했습니다. 반도체 산업과 관련된 많은 목표가 공개되었지만, 심천의 EUV 프로젝트는 비밀리에 진행되고 있습니다. 중국 중앙과학기술위원회 위원장인 딩쉐샹이 이 프로젝트를 이끌고 있으며, 기술 대기업 화웨이가 모든 단계에 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 수천 명의 엔지니어가 참여하고 있습니다.
일부 소식통은 EUV 프로그램을 제2차 세계대전 당시 미국의 원자폭탄 개발을 위한 ‘맨해튼 프로젝트’와 유사하다고 언급했습니다. 이는 대규모 투자, 전략적 중요성 및 높은 기밀성 때문입니다. 화웨이의 직원들은 종종 현장에서 숙식하며, 근무 주 중에는 집에 돌아가는 것이 금지되었습니다. 민감한 임무를 수행하는 팀은 전화 사용이 제한되기도 했습니다. 한 직원은 “팀 간의 분리를 통해 프로젝트의 기밀성을 유지하고 있다”고 로이터에 말했습니다. “그들은 다른 팀이 무엇을 하고 있는지 알지 못합니다.”
중국의 EUV 기계는 서방의 예상치를 초과하다
“때때로 중국 기업들은 생산을 위해서가 아니라 기계의 부품을 분해하고 시스템 및 부품 조립 방법을 연구하기 위해 외국의 칩 장비를 구매합니다. 이것이 바로 역설계(리버스 엔지니어링)입니다,”라고 한 기술 이사가 니케이 아시아에 전했습니다. 로이터는 ASML에서 근무한 전문가들이 심천에서 혁신을 이루어내는 데 도움을 주었으며, EUV 및 DUV 기계의 부품을 역설계하는 새로운 졸업생 약 100명이 프로젝트에 참여하고 있다고 보도했습니다. 각 작업대에는 조립 과정을 기록하는 카메라가 장착되어 있으며, 성공적으로 부품을 조립한 직원은 보상을 받습니다.
필요한 부품을 얻기 위해 중국은 오래된 ASML 기계의 부품을 분해하고, 중고 시장을 통해 ASML의 공급업체로부터 구매합니다. 중개업체의 네트워크가 때때로 최종 구매자를 숨기기 위해 사용되기도 합니다. 한 소식통에 따르면, 중국의 EUV 기계 원형은 니콘과 캐논의 수출이 제한된 부품을 사용하고 있습니다.
ASML의 최첨단 EUV 기계는 학교 버스와 같은 크기이며 180톤의 무게를 가집니다. 여러 차례의 실패 끝에, 심천 연구소의 EUV 원형은 성능을 개선하기 위해 여러 배로 커졌습니다. 중국과학원(CAS) 산하 정밀 기계 및 광학 연구소는 원형의 광학 시스템에 초극자외선 빛을 통합하는 데 성공하여 이 기계가 2025년 초에 가동될 수 있도록 하였지만, 광학 시스템은 여전히 상당한 조정이 필요합니다.
새로운 원형은 ASML의 기계에 비해 주로 Carl Zeiss AG(독일)와 같은 공급업체의 광학 시스템 제작에 어려움을 겪고 있어 뒤처져 있습니다. Carl Zeiss AG의 웹사이트에 따르면, 그들의 광학 시스템은 매우 높은 정확도로 여러 개의 곡면 거울로 구성되어 있습니다. 이러한 거울 중 하나를 독일 면적에 맞추어 확대하면 가장 큰 울퉁불퉁한 부분도 0.1mm에 불과합니다. 반도체 연구 회사인 SemiAnalysis의 분석가이자 전 ASML 엔지니어인 제프 코흐는 “중국이 충분히 강력하고 신뢰할 수 있으며 과도한 오염을 발생시키지 않는 광원을 확보한다면 상당한 진전을 이룰 것”이라고 말했습니다. 그는 “기술적으로 확실히 가능한 일이며, 문제는 시간이다. 중국은 상업적으로 사용 가능한 EUV 기술이 이미 있으므로 0에서 시작할 필요가 없다”고 덧붙였습니다.
지난 4월, ASML의 CEO인 크리스토프 푸케는 중국이 EUV 기술 개발에 “매우 많은 세월”이 걸릴 것이라고 언급했습니다. 그러나 새로운 원형의 출현은 중국이 칩 자주성에 더욱 빠르게 접근하고 있음을 보여줍니다. 로이터와의 인터뷰에서 두 소식통은 중국이 2028년까지 EUV 기계 원형으로 작동 가능한 칩을 생산할 계획이라고 밝혔으나, 일부 프로젝트 관계자들은 2030년이 현실적인 시점이라고 언급했습니다. 그럼에도 불구하고 이 시점은 중국이 서방의 반도체 기술에 접근할 것으로 예상했던 시점보다 훨씬 빠릅니다.