imec, High‑NA EUV로 양자점 큐비트 소자 첫 구현

양자컴퓨팅 연구가 오랫동안 부딪혀온 가장 큰 문제 중 하나는 **제조(Manufacturing)**다. 실험실에서 몇 개의 큐비트를 구현하는 것과, 수천·수백만 개를 동일한 특성으로 만들어내는 것은 전혀 다른 문제이기 때문이다.

벨기에의 반도체 연구기관 imec이 발표한 최근 결과는 이 문제의 해답이 기존 반도체 산업의 초정밀 제조 기술에서 나올 수 있음을 보여준다. imec은 ASML의 High‑NA EUV 노광 장비를 사용해 제작한 양자점(quantum‑dot) 큐비트 소자를 세계 최초로 시연했다고 밝혔다.

아직 상용 양자 프로세서는 아니지만, 이번 실험은 중요한 메시지를 던진다. 차세대 반도체 칩을 만들기 위해 개발된 장비와 공정이 양자컴퓨팅 하드웨어에도 적용될 수 있다는 점이다.

imec이 실제로 구현한 것

2026년 5월 imec은 High‑NA EUV 리소그래피로 패터닝된 양자점 큐비트 장치를 제작했다고 발표했다. 이는 현재 반도체 산업에서 사용 가능한 가장 높은 해상도의 노광 기술을 활용한 사례다.

High‑NA(High Numerical Aperture) EUV 시스템은 기존 EUV 장비보다 훨씬 높은 해상도를 제공한다. 이 기술은 실리콘 웨이퍼 위에 극도로 미세하고 정밀한 구조를 만들 수 있어 2나노미터 이하 공정 노드에서 필수적인 기술로 여겨진다.

imec은 이 장비를 이용해 서로 매우 가까운 간격으로 배치된 양자점 큐비트 네트워크를 제작하고 동작을 확인했다. 이는 실리콘 기반 양자컴퓨팅 구조에 필요한 나노미터 수준 패턴을 High‑NA EUV로 구현할 수 있음을 보여준다.

다만 구체적인 공정 레시피(예: 레지스트 구조, 식각 공정, 수율 등)는 공개되지 않았다. 이번 발표의 핵심은 실제로 해당 노광 플랫폼으로 양자 소자를 만들 수 있다는 가능성을 입증했다는 점이다.

왜 High‑NA EUV가 중요한가

대부분의 양자컴퓨팅 접근 방식이 겪는 공통 문제는 **확장성(scale)**이다. 개별 큐비트가 작동하더라도, 수천 개를 동일하게 제조하는 것은 매우 어렵다.

양자점 큐비트는 이 점에서 흥미로운 후보로 평가된다. 이유는 간단하다. 이 큐비트는 실리콘 위에 형성된 나노 스케일 게이트 구조로 만들어지며, 구조적으로는 최신 CMOS 공정과 유사하기 때문이다.

High‑NA EUV가 여기에 중요한 이유는 다음과 같다.

• 실리콘 웨이퍼에서 더 작은 구조와 높은 해상도 구현 가능
• 큐비트 특성에 중요한 패턴 정밀도와 정렬 정확도 향상
• 기존 반도체 제조 공정과의 호환성 확보 가능

즉, 같은 노광 기술로 로직 칩과 양자 소자를 모두 만들 수 있다면, 양자컴퓨팅 하드웨어도 반도체 산업의 생산 규모를 활용할 가능성이 생긴다.

양자 기술과 반도체 산업의 ‘융합’

과거 대부분의 양자 소자는 대학 연구실이나 소규모 장비로 제작되는 경우가 많았다. 하지만 imec의 이번 실험은 다른 방향을 제시한다.

양자 장치를 주류 반도체 제조 인프라에서 생산하는 모델이다.

이 접근 방식이 중요한 이유는 반도체 산업이 이미 다음과 같은 역량을 갖추고 있기 때문이다.

• 나노미터 수준 리소그래피 제어
• 수백 단계에 이르는 공정 통합
• 대량 웨이퍼 생산
• 수율 개선 및 계측 기술

실리콘 기반 큐비트가 이 생태계를 활용할 수 있다면, 양자컴퓨팅 하드웨어의 발전 경로는 기존 반도체 산업과 비슷한 기술 로드맵 형태를 따를 가능성이 있다.

NanoIC 파일럿 라인과의 연결

이 연구는 imec의 대형 반도체 연구 인프라인 NanoIC 파일럿 라인과도 연결된다. NanoIC는 벨기에 루벤에 위치한 EU 칩스법(EU Chips Act) 기반 유럽 최대 반도체 파일럿 라인이다.

이 프로젝트의 총 투자 규모는 25억 유로로, 이 중 약 7억 유로가 EU 자금이며 나머지는 국가·지역 정부와 산업 파트너가 공동 투자했다.

NanoIC의 목표는 기업과 연구기관이 다음 세대 칩 기술을 양산 전 단계에서 시험할 수 있는 환경을 제공하는 것이다.

ASML의 High‑NA EUV 장비 역시 imec의 300mm 클린룸에 설치되어 이 연구 인프라의 핵심 장비로 활용되고 있다.

이런 환경 덕분에 양자 장치 같은 신기술도 산업용 반도체 공정과 동일한 조건에서 실험할 수 있다.

High‑NA EUV를 둘러싼 글로벌 경쟁

이번 성과는 동시에 High‑NA EUV 기술이 세계 반도체 산업에서 얼마나 중요한 위치를 차지하고 있는지도 보여준다.

ASML의 High‑NA EUV 시스템은 극자외선 노광 기술의 다음 단계로, 향후 수년 내 등장할 차세대 로직 및 메모리 칩 생산에 핵심 역할을 할 것으로 예상된다.

이 기술 개발을 위해 ASML과 imec은 공동 연구 프로그램과 리소그래피 연구소를 통해 긴밀히 협력하고 있다.

한편 ASML의 영향력은 유럽을 넘어 확장되고 있다. 예를 들어 인도에서는 **타타 일렉트로닉스(Tata Electronics)**와 협력해 구자라트주 돌레라(Dholera)에 건설 중인 인도 최초의 상업용 300mm 반도체 팹에 리소그래피 장비와 기술 지원을 제공하기로 했다.

이 프로젝트는 인도 반도체 생태계 구축을 위한 핵심 투자로 평가된다.

이번 성과의 진짜 의미

imec의 실험이 곧 대규모 양자컴퓨터가 등장한다는 의미는 아니다. 이번 발표는 대규모 큐비트 배열이나 오류 정정 기반 양자 프로세서를 입증한 것은 아니다.

그러나 중요한 사실 하나를 보여준다.

최첨단 반도체 제조 장비로 실제 양자 소자를 만들 수 있다는 점이다.

이 연결 고리는 앞으로 어떤 양자컴퓨팅 기술이 실험실을 넘어 산업 단계로 확장될 수 있는지를 결정하는 핵심 요소가 될 수 있다. 그리고 실리콘 양자점 큐비트가 계속해서 반도체 산업의 제조 인프라를 활용할 수 있다면, 미래의 양자컴퓨터는 지금의 마이크로전자 산업이 걸어온 길과 비슷한 방식으로 발전할 가능성이 있다.