반도체 산업의 핵심은 ‘미세 공정’ 기술에 있습니다. 공정이 미세화될수록 더 많은 트랜지스터를 칩에 집적할 수 있고, 이는 곧 성능 향상과 전력 효율을 의미합니다. 현재 글로벌 파운드리 시장의 중심에는 TSMC, 삼성전자, 인텔 같은 주요 기업들이 있으며, 이들은 3나노(Nm), 2나노 공정 경쟁에서 치열한 기술 싸움을 벌이고 있습니다. 특히 EUV(극자외선) 노광 기술은 이 경쟁의 핵심 요소로 떠오르고 있으며, 기술력과 양산 역량에 따라 기업들의 시장 점유율이 크게 좌우되고 있습니다. 본 글에서는 TSMC, 삼성전자, 인텔을 중심으로 최신 미세 공정 기술인 3나노, 2나노, 그리고 EUV 공정 기술의 비교와 향후 전망을 자세히 살펴보겠습니다.
1.3나노 공정 기술 비교 (TSMC vs 삼성 vs 인텔)
3나노 공정은 현재 반도체 산업에서 가장 주목받는 첨단 기술 중 하나입니다. 특히 삼성전자는 2022년 6월 세계 최초로 GAA(Gate-All-Around) 구조를 적용한 3나노 공정 양산에 성공하며 기술적 선두주자로 부상했습니다. 이는 기존 FinFET 구조보다 전력 효율과 성능에서 더욱 뛰어난 결과를 제공한다고 알려져 있습니다. 삼성은 자체적으로 개발한 MBCFET(Multi-Bridge Channel FET)을 GAA 기반으로 구현해 칩 크기를 줄이면서도 성능은 향상시켰습니다.
반면, TSMC는 보수적인 접근을 택해 기존 FinFET 구조를 유지한 3나노(N3) 공정을 먼저 선보였습니다. 2023년 하반기부터 본격적인 양산에 들어간 TSMC의 3나노 공정은 애플의 차세대 칩인 A17 프로에 적용되어 시장에서 검증을 받고 있습니다. TSMC는 공정의 안정성과 수율을 중시하며 점진적으로 GAA 구조를 도입할 계획입니다.
인텔은 상대적으로 3나노 공정에서는 후발주자이지만, 자체적인 Intel 3 공정 개발에 힘쓰며 추격하고 있습니다. 특히 인텔은 자사 제품 외에도 파운드리 서비스를 확장하고자 하는 의지를 드러내고 있어, 기술력 확보에 사활을 걸고 있습니다.
2.2나노 공정 개발 경쟁 (차세대 기술 선점 전쟁)
2나노는 반도체 산업에서 차세대 기술의 기준이 되는 핵심 공정입니다. 이 단계부터는 GAA 구조의 안정적인 구현이 필수이며, 소재와 장비의 기술 난이도 또한 급격히 높아집니다.
삼성전자는 2025년까지 2나노 공정을 양산하겠다는 목표를 밝히며 로드맵을 공개했습니다. 기존 GAA 구조를 개선한 MBCFET의 성능 향상과 함께, 전력 효율은 최대 50% 이상 증가하고, 면적은 최대 35% 이상 축소될 것으로 기대됩니다. 특히 삼성은 고성능 AI, HPC, 모바일 반도체 시장을 타겟으로 기술 고도화를 추진하고 있습니다.
TSMC는 2025년 하반기를 목표로 2나노(N2) 공정의 양산을 준비 중이며, 최초로 GAA 구조를 본격 도입합니다. TSMC는 신중한 접근으로 공정의 수율과 생산성을 최우선에 두고 있습니다. 애플, 엔비디아, AMD 등 주요 고객들이 TSMC의 2나노 공정에 높은 기대를 걸고 있으며, 수율 안정성과 칩 설계의 유연성이 주요 강점으로 꼽힙니다.
인텔 역시 2024~2025년 사이에 20A 및 18A 공정을 통해 2나노급 제품을 출시할 예정입니다. 특히 RibbonFET 구조를 통해 GAA 구현을 시도하고 있으며, PowerVia라는 후면 전력 공급 기술을 병행 적용해 차세대 고성능 반도체에 적합한 플랫폼을 구축하고자 합니다. 인텔은 반도체 자립화를 내세우는 미국 정부의 정책적 지원도 받고 있어, 시장 재진입 가능성에 대한 기대감도 커지고 있습니다.
3.EUV 기술력 비교 (양산 역량과 장비 확보)
EUV(Extreme Ultraviolet) 기술은 7나노 이하의 미세 공정에서 필수적인 노광 기술입니다. 기존 DUV(Deep Ultraviolet) 방식과 달리, 훨씬 짧은 파장의 빛을 이용해 회로를 정밀하게 그릴 수 있습니다. 다만, 장비 가격이 수천억 원에 달하고, 유지 및 공정 안정화가 어려워 상용화에 높은 기술 장벽이 존재합니다.
TSMC는 가장 먼저 EUV를 상용화한 기업 중 하나로, 7나노부터 EUV를 부분 도입했고, 5나노와 3나노에서는 EUV의 비중을 크게 높였습니다. 현재는 ASML의 하이엔드 EUV 장비를 가장 많이 보유한 기업이며, 생산성과 수율 면에서 업계 최고 수준으로 평가받고 있습니다.
삼성전자 역시 EUV 공정에서 앞서 있는 기업 중 하나입니다. 5나노 공정부터 EUV를 본격 도입하였고, 3나노 GAA 공정에서는 EUV의 역할이 더욱 커졌습니다. 특히 삼성은 화성, 평택, 미국 텍사스 공장 등에 EUV 전용 생산 라인을 갖추며 기술 투자에 적극 나서고 있습니다. 다만 TSMC에 비해 수율에서 다소 아쉬운 평가를 받고 있어, 공정 안정성 확보가 핵심 과제로 지적되고 있습니다.
인텔은 상대적으로 늦게 EUV를 도입했지만, 최근 공격적인 투자를 통해 빠르게 격차를 줄이고 있습니다. 특히 미국 오하이오와 애리조나 신규 공장에 ASML의 차세대 EUV 장비인 High-NA EUV 시스템 도입을 추진하며, 미래 기술 경쟁력을 확보하고자 노력 중입니다. 다만 아직까지 실질적인 양산 경험이 적고, 수율 최적화에는 시간이 더 필요할 것으로 보입니다.
4.결론
3나노와 2나노 공정, 그리고 EUV 기술력은 단순한 기술 경쟁이 아닌, 기업의 미래 생존과 직결되는 전략적 요소입니다. 현재로서는 TSMC가 안정성과 수율 면에서 앞서 있으며, 애플, 엔비디아 등 고객 기반이 탄탄한 점도 강점입니다. 삼성전자는 GAA 구조의 선도자로서 기술 혁신에 강한 의지를 보이고 있으며, 인텔은 미국 중심의 파운드리 확장 전략과 정책적 지원을 무기로 점유율 회복을 노리고 있습니다. 향후 2~3년간 미세공정 기술의 성패는 반도체 시장의 패권을 가를 핵심 키워드가 될 것입니다. 각 기업이 어떤 전략과 기술력으로 대응할지 주목할 필요가 있습니다.