나노임프린트 돌파구: 中 프리나노, DUV 리소그래피 없이 8인치 광학 칩 웨이퍼 양산 성공

중국 항저우의 한 스타트업이 전 세계 반도체 업계에서 가장 엄격하게 통제되는 장비 없이도 첨단 칩을 대량 생산할 수 있는 길을 제시했다. 2026년 6월 5일, 프리나노(璞璘科技)는 ASML이 지배하는 심자외선(DUV) 리소그래피 장비를 완전히 우회하는 기계식 스탬핑 기술을 이용해 8인치 광자 칩 웨이퍼의 확장 가능한 생산을 검증했으며, 그 비용은 기존의 약 10분의 1 수준이라고 발표했다 .

선전 리트라 테크놀로지(Shenzhen Litra Technology)와의 협력으로 이루어진 이 성과는 중국의 반도체 야망과 더불어, 특정 칩 유형에서 기존 광학 리소그래피의 실행 가능한 대안으로서 나노임프린트 리소그래피(NIL)의 상용화에 중요한 이정표를 세웠다.

작동 원리: 빛의 향연 대신 찍어내는 스탬프

기존의 DUV 리소그래피는 매우 정교한 프로젝터처럼 작동한다. 빛을 패턴이 새겨진 포토마스크에 통과시켜 실리콘 웨이퍼에 회로를 새기는 방식이다. 이 공정에는 엑시머 레이저, 초정밀 투사 광학계, 진공 자외선 조명 시스템 등 복잡하고 값비싼 부품들이 필요하며, 이들 모두는 엄격한 수출 통제 대상이다 .

프리나노의 접근 방식은 자체 개발한 PL-AS 진공압 웨이퍼 레벨 NIL 장비를 사용하여 근본적으로 더 단순하다. 그 과정은 다음과 같다.

• 기계식 스탬핑: 나노미터 크기의 회로 패턴이 새겨진 석영 복합 템플릿을 웨이퍼 위에 코팅된 특수 레지스트(감광액) 층에 직접 눌러 찍는다. 이 기계적 임프린팅은 마치 음반을 찍어내듯 한 번의 단계로 패턴을 전사하지만, 그 해상도는 나노미터 수준이다.
• 비용 동인 제거: PL-AS 시스템은 DUV 스캐너보다 기계적 구조가 훨씬 간단하다. 복잡한 엑시머 레이저 광원, 초정밀 투사 광학계, 진공 자외선 조명 시스템이 전혀 필요 없다 .
• 수명이 긴 소모품: 임프린트 공정에 사용되는 석영 복합 템플릿은 기존 DUV 포토마스크보다 사용 수명이 훨씬 길어, 시간이 지남에 따라 웨이퍼당 비용을 더욱 절감한다 .
• 맞춤형 이중층 레지스트 시스템: 8인치 웨이퍼 전체에 걸쳐 나노미터 수준의 균일성을 달성하기 위해, 프리나노는 독자적인 2중층 임프린트 레지스트 재료 시스템과 진공압 공정을 개발했다. 이 혁신은 기능성 광자 칩에 필요한 해상도에서 재현 가능한 패터닝을 위해 결정적으로 중요했다 .

그 결과, 제조 비용은 기존 DUV 기반 공정의 약 10% 수준으로 압축되었다 . 이러한 비용 절감은 주로 장비 자체의 획기적으로 낮은 가격과 임프린트 템플릿의 연장된 수명 덕분이다.

헤드라인 너머: 이것이 칩 제조에 실제로 의미하는 바

90% 비용 절감이라는 수치는 충격적이지만, 이번 돌파구의 범위를 정확히 이해하는 것이 중요하다. 프리나노의 발표는 스마트폰이나 AI 가속기에 들어가는 최첨단 로직 프로세서가 아닌, 라이다(LiDAR), 광통신, 첨단 센서에 사용되는 광자 칩을 구체적으로 겨냥한 것이다 .

광자 칩에 필요한 형상 크기는 극자외선(EUV) 리소그래피를 필수적으로 만드는 3nm 이하의 공정보다 덜 까다롭다. NIL은 이러한 요구 사항에 매우 적합하지만, 현재로서는 가장 진보된 로직 제조에서 EUV를 직접 대체할 위치에 있지는 않다.

기술 냉전 속 전략적 우회로

이번 개발의 의미는 단일 제품 발표 이상으로 확장된다. 일본 캐논에 이어 세계에서 두 번째로 반도체 등급 NIL 시스템을 상용화한 회사가 된 프리나노는 서방 리소그래피 장비에 대한 국내 대안을 체계적으로 구축해 왔다 .

2025년 8월, 이 회사는 처음으로 자체 개발한 PL-SR 시리즈 스텝-앤-리피트 나노임프린트 시스템을 국내 특수 공정 고객사에 납품했다. 이 시스템은 10nm 미만의 선폭을 달성하고, 메모리 칩, 실리콘 기반 마이크로디스플레이, 첨단 패키징에 대한 연구개발 검증을 완료한 것으로 알려졌다 .

2026년 6월의 발표는 그 기반 위에 세워져, 이 기술이 연구개발 단계에서 검증되고 확장 가능한 제조 단계로 이동할 수 있음을 입증했다. DUV 및 EUV 장비에 대한 수출 규제가 강화되는 상황에 직면한 중국 칩 제조사들에게 NIL은 완전히 국산화된 장비로 중요한 종류의 칩을 생산할 수 있는 실행 가능한 경로를 제공한다.

이 기술에는 공개적으로 명확하지 않은 오버레이 정밀도 및 생산성(스루풋) 문제를 포함한 단점도 존재한다 . 하지만 극한의 트랜지스터 집적도가 주요 목표가 아닌 광자 칩의 경우, NIL의 비용 효율성과 해상도는 이미 충분하다.

프리나노의 진전은 글로벌 반도체 장비 시장이 독점 체제가 아님을 시사한다. 최첨단 로직에 있어 ASML의 EUV 장비는 여전히 대체 불가능하지만, 상업적으로 실행 가능한 NIL 장비의 부상은 특수 칩, 센서 및 광학 장치를 위한 평행 트랙을 창출한다. 이는 공급망을 재편하고 차세대 칩 설계자들에게 진입 장벽을 낮출 수 있는 길이다.