[김대호 진단] 반도체 열전 ⑭ ASML... 무소불위 '슈퍼 을'

[김대호 진단] 반도체열전 ⑭ ASML, 무소불위 '슈퍼 을'
"갑보다 더 센 무소불위의 슈퍼을" 반도체 웨이퍼에 회로를 새기는 극자외선 노광광지 메이커 ASML의 별명이다. 엔비디아, TSMC, 삼성전자, 인텔 등 굴지의 반도체 기업들도 ASML앞에서는 고개를 숙인다. ASML은 반도체 미세 공정이 나노미터(nm) 단위를 넘어 원자 수준의 극한으로 치달으면서 대체 불가능한 지위를 확보했다. 시장에서는 이 기업을 가리켜 '갑(甲)보다 더 센 을(乙)', 혹은 '무소불위의 슈퍼 을'이라 부른다. ASML의 출발은 소박했다. 1984년 네덜란드의 가전 거인 필립스(Philips)와 반도체 장비 제조사 ASM 인터내셔널(ASMI)의 50 대 50 합작 투자로 설립되었을 당시, 이들의 연구실은 네덜란드 동남부 아이트호벤(Eindhoven)에 위치한 필립스 본사 건물의 뒤뜰에 처박힌 허름한 리셉션 오두막이었다.

그 당시 글로벌 노광(Lithography) 장비 시장은 일본의 니콘(Nikon)과 캐논(Canon)이 완전히 장악하고 있었다. 후발 주자였던 ASML은 만성적인 자금난과 기술적 한계에 부딪혀 매달 파산 위기를 겪는 무명업체 였다. ASML이 세계를 지배할 수 있었던 원천적인 뿌리는 다름 아닌 모태 기업 필립스가 축적해 온 광학적 유산에 있었다. 필립스는 오랜 기간 가전제품과 의료기기를 개발하며 세계 최고 수준의 렌즈 설계, 정밀 제어, 그리고 광학 메커니즘 기술을 보유하고 있었다. ASML은 이 필립스의 핵심 연구 인력과 원천 기술을 고스란히 이식받았다. 일본의 경쟁사들이 기존의 기계적 메커니즘을 고도화하는 데 집중할 때, ASML은 필립스의 고도화된 광학 기술을 바탕으로 빛의 파장을 극단적으로 줄이는 기초 연구에 사활을 걸었다.

이후 대량 생산 체제를 구축하기 위해 아이트호벤 인근의 펠트호벤(Veldhoven)으로 본사를 이전하면서, ASML은 본격적으로 독자적인 노광 기술의 생태계를 구축하기 시작했다. 필립스라는 거대한 기술적 뿌리가 없었다면 오늘날의 ASML은 존재하지 못했을 것이다.반도체의 성능은 머리카락 수만 분의 일 굵기의 실리콘 웨이퍼 위에 얼마나 많은 회로를 정밀하게 그려 넣느냐에 따라 결정된다. 빛을 이용해 웨이퍼에 회로를 찍어내는 공정을 노광이라 부르며, 이 장비의 핵심은 '얼마나 짧은 파장의 빛을 쏠 수 있는가'이다. 파장이 짧을수록 더 미세한 선폭을 그릴 수 있기 때문이다.
ASML이 글로벌 독점력을 확보하게 된 결정적 계기는 극자외선(EUV, Extreme Ultraviolet) 노광 장비의 세계 최초 상용화다. 기존의 주력 장비였던 불화아르곤(ArF) 액침 장비의 광원 파장이 193나노미터였던 것에 반해, EUV는 13.5나노미터에 불과하다.이 기술을 개발하는 과정은 인류 과학기술의 한계에 도전하는 천문학적인 도박이었다. 극자외선은 자연계의 모든 물질, 심지어 공기조차 빛을 흡수해 버리는 극악의 물리적 특성을 가지고 있다. 따라서 렌즈를 투과하는 기존 방식은 불가능했으며, 완벽한 고진공 상태에서 특수 거울을 이용해 빛을 여러 번 반사시켜 웨이퍼에 도달하게 하는 초정밀 공학이 요구되었다.

ASML이 이를 극복한 비결은 독자 개발에 집착하지 않고 세계 최고의 기술력을 가진 기업들을 하나의 아웃소싱 생태계로 묶어버린 '오픈 이노베이션(Open Innovation)' 전략에 있었다. ASML은 거울 광학 분야의 세계 최고 권위자인 독일의 칼 자이스(Carl Zeiss)에 지분 투자를 단행하며 독점 공급 계약을 맺었고, 초정밀 레이저 광원을 만드는 미국의 사이머(Cymer)를 아예 인수합병(M&A)했다.수십만 개의 정밀 부품이 유기적으로 맞물려 돌아가는 EUV 장비의 생태계를 ASML 중심으로 수직 계열화한 것이다. 20여 년 동안 수십조 원의 연구개발비를 쏟아부은 이 무모한 집념은 결국 성공을 거두었고, 경쟁사였던 니콘과 캐논이 엄청난 비용을 감당하지 못하고 포기하면서 ASML은 지구상에서 유일하게 EUV 장비를 생산할 수 있는 유일무이한 지위를 확보했다. 최근에는 2나노미터 이하 초미세 공정을 가능하게 하는 대당 5,000억 원 몸값의 차세대 장비 '하이 NA(High NA) EUV'까지 독점 공급하며 기술 초격차를 공고히 유지하고 있다.

ASML이 EUV라는 거대한 프로젝트를 추진할 당시, 재정적 한계는 극에 달해 있었다. 장비 개발이 실패할 경우 회사의 존폐가 걸린 상황에서 ASML은 2012년 자사 고객사들을 대상으로 개발비를 분담하는 대신 지분을 제공하는 전략적 파트너십 프로그램을 제안했다.그때 대만의 TSMC와 한국의 삼성전자, 미국의 인텔이 구원투수로 등판했다. 특히 TSMC는 당시 약 1조 원이 넘는 자금을 투입하여 ASML의 지분 5%를 인수함과 동시에 연구개발 비용을 과감하게 지원했다.이 투자는 반도체 역사의 지형도를 바꾼 결정적 계기가 되었다. 자금을 수혈받은 ASML은 EUV 개발 완료에 성공했고, 가장 먼저 대만의 TSMC에 장비를 대량으로 우선 공급하기 시작했다. TSMC는 ASML의 EUV 장비를 세계 최초로 7나노미터 및 5나노미터 모바일 AP 양산 공정에 전면 도입하며, 당시 미세 공정에서 앞서가던 인텔을 제치고 글로벌 파운드리(위탁생산) 시장의 절대 왕좌를 차지했다.

TSMC, 삼성전자, 인텔 등은 장비 확보 목적을 달성한 이후 투자 차익 실현 및 자체 투자 재원 마련을 위해 ASML의 지분을 상당 부분 매각하여 현재 공식적인 주요 주주 명부에서는 내려온 상태다. 현재 ASML의 주요 주주는 미국의 대형 자산운용사인 뱅가드 그룹(Vanguard Group)과 블랙록(BlackRock) 등 글로벌 기관 투자자들이 장악하고 있다. 이러한 지분 관계의 변화와 무관하게 TSMC와 대만 반도체 생태계가 ASML과 맺고 있는 밀월 관계는 여전히 견고하다. TSMC는 매년 ASML이 생산하는 EUV 장비의 절반 이상을 쓸어 담는 최대 고객사이며, ASML 역시 대만에 거대한 기술 지원 센터와 트레이닝 서포트 인프라를 구축하여 대만 지형을 중심으로 한 공급망을 강화하고 있다. 대만과의 관계는 ASML의 생존과 매출을 떠받치는 가장 핵심적인 기둥이다.
압도적인 기술 초격차로 태평성대를 누리던 ASML은 미·중 패권 전쟁이 본격화되면서 거대한 지정학적 리스크의 한복판으로 끌려 들어갔다. 미국 행정부는 중국이 첨단 반도체를 자체 생산하여 군사적·인공지능적 패권을 쥐는 시나리오를 극도로 경계해 왔으며, 이를 차단하기 위한 가장 확실한 방법으로 반도체 생산의 목줄인 ASML을 정조준했다.미국 정부는 네덜란드 정부에 강력한 외교적 압박을 가하여 첨단 반도체 제조에 필수적인 EUV 노광 장비의 중국 수출을 전면 차단하는 규제를 관철시켰다. 이에 따라 중국의 대형 파운드리 기업인 SMIC나 메모리 반도체 기업들은 돈이 있어도 ASML의 최첨단 장비를 단 한 대도 구하지 못하는 고립 상태에 빠졌다.

미국의 규제 수위는 해가 갈수록 높아져, 첨단 EUV뿐만 아니라 구형 공정에 범용으로 쓰이는 심자외선(DUV) 노광 장비 중 일부 상위 모델(액침 DUV 장비 등)까지 중국 판매 금지 대상에 포함시켰다. 중국은 규제가 발효되기 전 막대한 현금을 동원해 ASML의 구형 장비를 사재기하며 일시적으로 ASML 매출의 상당 부분을 차지하기도 했으나, 미국의 촘촘한 그물망 규제로 인해 향후 중국 시장에서의 매출 감소와 유지 보수 중단 압박은 ASML의 장기적 성장에 커다란 족쇄로 작용하고 있다. 기술적 '슈퍼 을'이라 할지라도 거대한 지정학적 헤게모니 앞에서는 미국의 통제 메커니즘을 거스를 수 없음을 보여주는 대목이다.

네덜란드 아이트호벤의 조그만 오두막 연구실에서 필립스의 광학 DNA를 받아 태어난 ASML은, 누구도 감히 도전하지 못했던 극자외선(EUV)이라는 미지의 영역을 개척하며 반도체 산업의 독점적 지배자가 되었다. 글로벌 파운드리 거인들과의 전략적 동맹을 통해 리스크를 분산하고, 핵심 부품사들을 독점 생태계로 묶어버린 이들의 오픈 이노베이션 전략은 현대 기술 경영학의 정점으로 평가받는다.

'갑을 삼켜버린 슈퍼 을'의 영광 뒤에는 지정학적 무기화라는 무거운 책임이 뒤따르고 있다. 미국과 중국의 기술 냉전 심화 속에서 ASML의 노광 장비는 단순한 산업 기계가 아니라 한 국가의 국방과 안보 역량을 결정짓는 전략 물자가 되었기 때문이다. 중국 시장 폐쇄라는 리스크를 안고 미국의 글로벌 공급망 통제 체제에 동참해야 하는 상황에서, ASML이 독점적 기술 초격차를 유지하며 정치적 격랑을 어떻게 돌파해 나갈 것인가. 이들의 행보는 향후 글로벌 거시 경제와 반도체 패권의 향방을 가를 가장 중차대한 지표다.

김대호 글로벌이코노믹 연구소장 tiger8280@g-enews.com