ASML, 반도체 후공정 노광장비 시장 진출…캐논 14년 독점 체제 균열

반도체 전공정 노광장비 시장을 장악한 네덜란드 ASML이 후공정 노광장비 시장에 본격 진출하면서 2011년부터 이 분야를 사실상 독점해온 일본 캐논에 정면 도전장을 내밀었다.

니케이(일본경제신문)는 ASML이 2025년 9월까지 첨단 패키징 전용 노광장비 '트윈스캔 XT:260'의 글로벌 반도체 대기업 납품을 시작했다고 20일(현지시각) 보도했다. 니콘도 2027년 3월까지 시장 진입을 예고하면서 후공정 노광장비 시장 3파전이 본격화할 전망이다.


ASML의 후공정 진출은 인공지능(AI) 반도체용 선진 패키징 기술 수요 폭증에 따른 것이다. AI 반도체는 그래픽처리장치(GPU)와 고대역폭메모리(HBM) 등 여러 칩을 하나로 조립해 성능을 극대화하는 선진 패키징 기술 채택이 확산되고 있다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면 대만 TSMC의 대표 선진 패키징 기술인 CoWoS(칩온웨이퍼온서브스트레이트) 월간 생산능력은 2024년 3만5000장에서 2025년 말 7만장, 2026년 말 최대 13만장으로 빠르게 확대될 전망이다. 엔비디아, AMD 등 주요 AI 반도체 업체들이 CoWoS 주문을 집중하면서 공급 부족이 심화되고 있다.
이 과정에서 칩과 기판 사이를 연결하는 중간기판(인터포저)에 미세 배선을 그리는 노광장비 수요가 급증하고 있다. 기존에는 지름 300밀리미터 원형 실리콘 웨이퍼에서 인터포저를 잘라냈지만, 대형 패키지 수요 증가로 대형 각형 기판 전환이 진행되고 있다. 파나소닉홀딩스도 칩을 수직으로 쌓는 3D 적층 장비를 개발해 2027년 판매에 나선다. 3D 적층 기술은 배선 길이를 줄여 소비전력을 최대 절반까지 낮출 수 있다.


ASML이 출하한 XT:260은 전공정 장비 대비 생산성이 4배 높다는 점을 무기로 내세웠다. 0.775~1.7밀리미터 두께의 기판을 처리할 수 있고, 여러 칩을 탑재하면서 생기는 최대 1밀리미터 기판 휨 현상도 완화할 수 있다. ASML은 "기존 시장에서 단순 경쟁이 아니라 혁신적 해결책으로 새로운 수요에 대응한다"고 밝혔다.

캐논은 지난해 7월 반도체 후공정 노광장비 생산을 강화하기 위해 투자한 우쓰노미야에 500억 엔(약 4670억 원)을 투입해 21년 만에 신규 노광장비 공장을 가동했다. 이로써 생산능력이 50% 이상 늘어났다. 캐논의 다케이시 히로아키 전무는 "우위는 있다고 보지만 성능은 수렴할 가능성이 있다"며 "후공정만의 수요를 장비로 해결할 수 있는지가 중요하다"고 말했다.


니콘은 2027년 3월까지 후공정 노광장비를 투입한다. 캐논과 ASML이 회로 패턴이 그려진 원판인 포토마스크를 전사하는 방식인 반면, 니콘은 마스크가 필요 없는 디지털 노광 방식을 채택했다.
디지털 노광은 패키지 대형화 대응이 쉽다. 칩 탑재 수가 늘면서 중간기판도 커지는데, 원형 웨이퍼보다 낭비가 적은 대형 각형 기판 수요가 증가할 것으로 업계는 전망하고 있다.

선진 패키징 시장에서 기술 개발 방향이 아직 확립되지 않은 가운데, 장비 제조사들은 업계 동향과 수요를 정확히 파악하는 능력이 경쟁력을 좌우할 전망이다. TSMC, 인텔, 삼성전자 등 주요 반도체 업체들이 각기 다른 중간기판 크기, 소재, 설계 방법을 개발하며 표준화를 추진하고 있어 장비 업체들의 대응 전략이 주목된다.


ASML과 니콘의 후공정 시장 진입은 삼성전자와 SK하이닉스 등 한국 반도체 기업에 장비 공급망 다변화 기회를 제공한다.

삼성전자는 미국 텍사스에 첨단 패키징 클러스터를, 일본 요코하마에 연구개발(R&D) 센터 설립을 진행 중이다. 3D 패키징과 글라스 인터포저 개발로 HBM4 대응 체계를 구축하고 있다. SK하이닉스는 HBM3E 생산라인을 2025년까지 전면 가동하며 엔비디아, AMD 등과 HBM4 공동검증을 진행 중이다. 업계 관계자는 "장비사 경쟁 구도 형성으로 제조기업들의 가격 협상력이 강화되고 공급 시기도 앞당겨질 수 있다"며 "다만 선진 패키징 기술 표준이 확립되지 않은 만큼 장비 선택과 기술 개발 방향 설정이 중요하다"고 말했다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com