칩 커지는데 렌즈는 줄었다… TSMC가 12인치 꺼내든 속사정

네덜란드 ASML과 대만 TSMC는 2026년 9월 8일(현지시각) 하이 NA 극자외선(EUV) 노광 공정의 효율을 높이기 위해 기존 6인치 규격 포토마스크를 12인치 대면적으로 전환하는 공동 기술 이니셔티브를 공식 발표했다.

공식 보도자료에 따르면 양사는 2031년 시험 생산 라인을 구축하고 2033년 첨단 노드 양산 체제를 갖출 계획이며 초기에는 현행 6인치 마스크를 유지하면서 단계적 전환을 추진한다. 인공지능 가속기 칩의 대형화 추세 속에서 차세대 노광 장비의 물리적 한계를 극복하려는 시도로, 한국 반도체 제조사와 부품 생태계의 설비투자 방향과 공정 로드맵에도 직접적인 영향을 미칠 전망이다.


ASML과 TSMC는 미국 캘리포니아주 몬터레이에서 열린 SPIE BACUS 콘퍼런스를 앞두고 9월 7일 협력 이니셔티브를 공식 수립했다. 반도체 업계는 1980년대 이후 40년 넘게 가로와 세로 각 6인치 규격의 포토마스크를 표준으로 사용해 왔다.
그러나 렌즈 개구수를 0.33에서 0.55로 올린 하이 NA EUV 장비는 빛의 입사각 문제로 웨이퍼에 한 번에 찍을 수 있는 노광 면적이 절반으로 축소된다. 대형 인공지능 반도체를 만들 때 회로 패턴을 쪼개어 찍은 뒤 이어 붙이는 스티칭 공정이 늘어날 수밖에 없는 구조다.

공정이 늘어나면 결함 위험이 커지고 생산 속도는 떨어진다. 양사는 포토마스크 자체 면적을 12인치로 넓혀 스티칭 병목을 구조적으로 해소한다는 판단을 내렸다.


공식 로드맵에 명시된 시험 라인 가동 시점은 2031년이다. 양사는 2033년 첨단 노드 양산에 12인치 시스템을 본격 투입하는 준비 태세를 완료한다는 계획을 제시했다.

TSMC는 2030년부터 첨단 노드 대량 생산에 하이 NA EUV를 도입할 방침이다. 트랜지스터 구조가 복잡해짐에 따라 장비 적용 레이어가 증가할 것이라는 분석에 바탕을 둔다. 대당 수천억 원에 달하는 첨단장비 운용에서 마스크 면적이 확대되면 웨이퍼 노광 횟수가 줄어들어 스캐너 생산성이 대폭 개선된다는 것이 양사의 설명이다.

크리스토프 푸케 ASML 최고경영자는 하이 NA EUV 채택이 미세화 로드맵을 따라 점진적으로 늘어날 것이며 12인치 마스크가 더 높은 생산성을 지원할 것이라고 밝혔다. CC 웨이 TSMC 회장 겸 최고경영자도 가치사슬 전반의 전문성을 결집해 첨단 기술의 접근성을 넓히겠다고 강조했다.

마스크 규격 변화는 반도체 제조 공정 전반의 지형을 바꾼다. 삼성전자 등 선단 공정 파운드리 경쟁 기업은 장비 조기 확보와 공정 최적화에서 새로운 기술적 대응을 요구받고 있다. 12인치 표준 전환은 포토마스크 제조용 블랭크마스크 소재뿐 아니라 포토마스크를 만드는 일종의 ‘인쇄기’인 전자빔 묘화기, 결함 검사 장비, 웨이퍼에 불량 회로가 찍히는 것을 방지하는 ‘일회용 보호 비닐’ 같은 펠리클 등 인프라 전반의 교체를 동반하기 때문이다.

한국 소부장 공급망 역시 대형 마스크 대응을 위한 연구개발 부담을 안게 됐다. 다만 대형 기판의 열 왜곡 제어 기술 확보가 늦어지거나 장비 제조사 간 규격 표준화 합의가 지연될 경우 2031년 시험 가동 일정이 뒤로 밀릴 가능성도 상존한다. 6인치 기반 공정이 장기간 유지되는 시나리오도 배제할 수 없다.

글로벌 제조사들의 연합 합류 여부와 세부 규격 확정 속도는 향후 반도체 패권 경쟁의 핵심 변수다. 12인치 규격 안착 여부가 차세대 칩 제조 단가와 공정 수율의 격차를 가를 핵심 관건으로 작용할 전망이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com