ASML·TSMC, 초대형 AI 칩 위한 12인치 마스크 전환 추진

ASML은 TSMC와 함께 High-NA(고개구수) EUV 노광 장비용 포토마스크를 기존 6인치 규격에서 12인치 규격으로 전환하는 공동 산업 이니셔티브를 발표했다. 다른 High-NA 도입 기업과 공급업체에도 참여가 열려 있다. 목표는 High-NA의 미세 패터닝 능력을 유지하면서도 엔비디아 등이 설계하는 대형 AI·데이터센터 프로세서처럼 다이 면적이 큰 칩을 실용적으로 생산할 수 있게 하는 것이다. 13

왜 12인치 마스크가 필요한가

반도체 노광에서 포토마스크는 웨이퍼에 회로 패턴을 전사하기 위한 원판이다. 현재 일반 EUV 장비는 수치개구(NA) 0.33 광학계를 쓰며, 대형 칩에도 대응할 수 있는 전체 노광 면적을 제공한다.

반면 차세대 High-NA EUV는 NA를 0.55로 높여 해상도를 끌어올린다. ASML은 EXE 플랫폼이 8nm 임계치수(CD)를 제공한다고 설명한다. 다만 비등방 광학계 탓에 기존 6인치 마스크를 사용할 경우 한 방향의 노광 필드가 NXE 장비보다 절반으로 줄어든다. 즉 회로는 더 정밀하게 그릴 수 있지만, 한 번의 노광으로 만들 수 있는 칩 면적은 작아져 초대형 AI·데이터센터 다이에는 제약이 된다. 145

12인치 마스크는 이 문제를 해결하기 위한 접근이다. 큰 칩을 여러 구역으로 나눠 노광한 뒤 경계를 정밀하게 맞추는 ‘스티칭’의 필요성을 줄여, High-NA의 장점을 대형 다이에까지 적용하려는 것이다. ASML과 TSMC는 이 전환이 팹 생산성을 높이고 제조 비용을 낮추며 High-NA EUV의 이점을 더 크게 활용하게 할 것으로 보고 있다. 13

누가 도입하거나 검토하고 있나

• 인텔은 가장 앞선 사례다. 2024년부터 실험을 시작한 뒤 2026년 Panther Lake 프로세서 일부 생산에 High-NA 장비를 사용하기 시작했다. 6
• 인텔과 SK하이닉스는 High-NA 도입 예정 기업으로 거론됐으며, 인텔을 비롯한 여러 칩 제조사가 장비를 시험해 왔다. 45
• TSMC는 ASML과 12인치 마스크 이니셔티브를 공동 주도한다. 대형 마스크 전환에 앞서 기존 6인치 마스크 기반으로 High-NA를 먼저 도입하는 단계적 방식을 예상하고 있다. 13
• 삼성전자는 ASML과 High-NA 협력을 확대하고, 미래 DRAM 생산에 이 기술을 도입할 계획이라고 밝혔다. 12인치 마스크 이니셔티브에도 참여한다. 11

다만 제공된 근거만으로는 TSMC·삼성전자·SK하이닉스의 회사별 확정 양산 시점을 단정하기 어렵다. 이들 기업에 대해 2027~2028년 양산 시점을 일괄적으로 제시하는 주장은 여기서 확인된 자료만으로는 충분히 뒷받침되지 않는다. 41135

일정과 생산성 전망

ASML과 TSMC는 2031년 12인치 마스크 파일럿 라인 구축을 목표로 하고, 2033년 첨단 노드 생산을 위한 전체 리소그래피 시스템 준비를 목표로 제시했다. 13

제공된 보도에 따르면 대형 마스크 방식은 생산성을 약 40% 높일 수 있을 것으로 전망된다. 다만 ASML의 공식 발표 자료는 생산성 향상과 비용 절감의 방향성은 확인하지만, 여기 제공된 발췌문에는 40%라는 수치가 직접 제시되지 않았다. 813

별개로 ASML의 현세대 EUV 장비인 NXE:3800E는 시간당 220장 웨이퍼 처리 능력을 갖추며, NXE:3600D 대비 37% 높다. 이 수치는 12인치 마스크 기반 High-NA의 예상 생산성 향상과는 다른 지표다. 1

결국 이번 계획의 핵심은 ‘더 미세하게 그리는 장비’를 ‘더 큰 AI 칩에도 경제적으로 쓸 수 있는 장비’로 확장하는 데 있다. High-NA EUV의 해상도 이점과 대형 다이 생산성을 동시에 확보할 수 있을지가 2030년대 첨단 반도체 경쟁의 중요한 변수로 떠오르고 있다.