EUV 노광 기술 이해, 왜 ASML은 AI 반도체 시대의 독점 기업이 되었을까

제가 주식 투자를 하면서 항상 중요하게 보는 것 중 하나가 산업 내 지배력입니다.

아무리 좋은 산업이라도 경쟁사가 너무 많으면 결국 수익성이 낮아질 수 있기 때문입니다. 그래서 저는 특정 산업을 볼 때 “누가 가장 강한 지배력을 가지고 있는가”를 먼저 보는 편입니다.

대표적인 사례가 파운드리의 TSMC입니다.

현재 AI 반도체 시장에서 엔비디아, AMD, 애플 같은 기업들이 설계를 담당하고 있지만 실제 생산은 대부분 TSMC를 거치고 있습니다. 그만큼 대체하기 어려운 위치를 차지하고 있습니다.

그런데 AI 반도체 공급망을 공부하다 보니 TSMC 못지않게 독보적인 기업이 하나 더 눈에 들어왔습니다.

바로 네덜란드의 ASML입니다.

사실 ASML이라는 이름이 완전히 낯설지는 않았습니다.

예전에 동진쎄미켐에 투자했던 경험이 있었기 때문입니다. 당시 투자 공부를 하면서 포토레지스트가 반도체 노광 공정에 사용되는 핵심 소재라는 사실을 알게 됐고, 자연스럽게 노광 장비 시장도 함께 찾아봤습니다.

그 과정에서 ASML이라는 기업을 처음 접했습니다.

당시에는 단순히 반도체 장비 회사 정도로 생각했습니다. 하지만 AI 반도체 산업을 공부할수록 생각이 바뀌었습니다.

지금의 TSMC도, 삼성전자도, 인텔도 특정 장비 없이는 첨단 반도체를 생산할 수 없습니다.

그리고 그 장비를 사실상 독점 공급하는 기업이 바로 ASML입니다.

AI 반도체 경쟁은 엔비디아와 AMD의 경쟁처럼 보이지만, 그 뒤에서는 EUV 노광 기술을 누가 확보하느냐의 경쟁이 동시에 벌어지고 있습니다.

도대체 EUV는 무엇이고, 왜 ASML은 전 세계 반도체 산업에서 TSMC에 비견될 정도의 독점적 위치를 차지하게 된 걸까요?

1. 노광 공정은 반도체 회로를 그리는 과정입니다

반도체는 단순히 실리콘 덩어리를 깎아서 만드는 것이 아닙니다.

웨이퍼 위에 아주 미세한 회로 패턴을 반복해서 그리고, 깎고, 쌓는 과정을 통해 만들어집니다. 이때 회로 패턴을 빛으로 그리는 과정이 바로 노광 공정입니다.

쉽게 말하면 노광은 반도체 제조의 사진 인화 과정과 비슷합니다.

웨이퍼 위에 감광액인 포토레지스트를 얇게 바르고, 설계된 회로 패턴이 담긴 마스크에 빛을 통과시켜 웨이퍼에 회로 모양을 새깁니다. 이후 현상과 식각을 거치면서 실제 회로 구조가 만들어집니다.

이 공정이 중요한 이유는 선폭을 결정하기 때문입니다.

반도체에서 선폭이 작아질수록 같은 면적에 더 많은 트랜지스터를 넣을 수 있습니다. 트랜지스터가 많아지면 연산 성능이 높아지고, 전력 효율도 좋아질 수 있습니다.

결국 7nm, 5nm, 3nm 같은 첨단 공정을 가능하게 만드는 핵심 중 하나가 노광 기술입니다.

2. DUV는 오래 버텼지만 한계가 있었습니다

EUV가 등장하기 전까지는 DUV, 즉 Deep Ultraviolet 노광 기술이 반도체 산업의 중심이었습니다.

특히 ArF 이머전 노광은 193nm 파장의 빛을 사용했습니다. 여기에 렌즈와 웨이퍼 사이를 물 대신 초순수로 채우는 액침 기술을 활용해 해상도를 끌어올렸습니다.

이 기술은 오랫동안 반도체 미세화를 지탱했습니다.

하지만 7nm, 5nm 이하로 내려가면서 한계가 분명해졌습니다.

193nm 파장의 DUV로 더 작은 회로를 만들려면 한 번에 그리지 못하고 여러 번 나눠서 그려야 합니다. 이를 다중 패터닝이라고 합니다.

문제는 이 과정이 복잡하고 비싸다는 점입니다.

한 레이어를 만들기 위해 노광, 식각, 세정을 여러 번 반복해야 합니다. 공정 시간이 길어지고, 마스크 수도 늘어나고, 오버레이 정렬 오차도 커집니다. 작은 오차 하나가 수율을 무너뜨릴 수 있습니다.

즉 DUV만으로는 첨단 공정을 계속 밀고 가기에 비용과 복잡도가 너무 커졌습니다.

반도체 산업은 더 짧은 파장의 빛이 필요했습니다.

3. EUV는 13.5nm 파장의 빛을 사용합니다

EUV는 Extreme Ultraviolet의 약자입니다.

기존 DUV의 193nm 파장보다 훨씬 짧은 13.5nm 파장의 빛을 사용합니다. 단순 계산으로도 파장이 약 14분의 1 수준으로 짧아진 것입니다.

파장이 짧아지면 더 미세한 패턴을 그릴 수 있습니다.

그래서 EUV는 7nm 이후 첨단 공정에서 중요한 기술이 되었습니다. 특히 5nm, 3nm, 2nm로 갈수록 EUV의 중요성은 더 커집니다.

하지만 EUV는 단순히 더 좋은 빛을 쓰는 기술이 아닙니다.

13.5nm 파장의 극자외선은 공기 중에서도 쉽게 흡수되고, 일반 렌즈도 통과하지 못합니다. 그래서 EUV 장비는 고진공 환경에서 작동해야 하고, 렌즈 대신 거울을 사용해야 합니다.

ASML의 EUV 장비는 몰리브덴과 실리콘을 수십 층 쌓은 특수 반사 거울을 사용합니다. 이 거울은 독일 칼 자이스가 공급하는 핵심 부품입니다.

여기에 EUV 빛을 만들기 위해 TRUMPF의 고출력 CO2 레이저가 주석 방울을 초고속으로 때립니다. 이 과정에서 플라즈마가 만들어지고, 그때 13.5nm EUV 빛이 발생합니다.

한마디로 EUV 장비는 노광기라기보다 세계 최고 수준의 광학, 레이저, 진공, 제어 기술을 모두 합친 초정밀 시스템입니다.

4. ASML은 왜 독점 기업이 되었을까

현재 최첨단 EUV 노광 장비를 양산 공급할 수 있는 기업은 사실상 ASML뿐입니다.

이 독점은 하루아침에 만들어진 것이 아닙니다.

ASML은 1984년 네덜란드에서 출발했습니다. 처음부터 압도적인 기업은 아니었습니다. 과거 노광 시장에서는 니콘과 캐논 같은 일본 기업들이 강했습니다.

하지만 EUV 시대가 오면서 판도가 바뀌었습니다.

ASML은 미국의 EUV 연구 컨소시엄에 참여했고, 핵심 광원 기술을 확보했습니다. 이후 광학 분야에서는 독일 칼 자이스, 고출력 레이저 분야에서는 독일 TRUMPF와 긴밀한 생태계를 구축했습니다.

또 ASML은 2012년 인텔, TSMC, 삼성전자로부터 대규모 투자를 받아 EUV 개발 비용을 분담했습니다. 고객사가 직접 투자할 정도로 EUV 개발은 막대한 자본과 시간이 필요한 프로젝트였습니다.

이 구조가 ASML의 해자가 되었습니다.

ASML은 단순히 장비를 조립하는 회사가 아닙니다. 전 세계 수천 개 협력사의 기술을 통합해 EUV 시스템을 완성하는 기업입니다.

ASML 2025년 연차보고서에서는 전 세계 약 5,100개의 공급사가 ASML 생태계에 연결되어 있다고 설명합니다.

이 정도 생태계는 단기간에 복제하기 어렵습니다.

5. EUV 장비는 가격부터 상상을 초월합니다

EUV 장비가 왜 독점적 가치를 가지는지는 가격만 봐도 알 수 있습니다.

일반 Low-NA EUV 장비는 대당 약 1억 5,000만~2억 달러 수준으로 알려져 있습니다. 차세대 High-NA EUV 장비는 대당 약 3억 5,000만~4억 달러 수준까지 거론됩니다.

한 대에 수천억 원짜리 장비입니다.

ASML의 NXE:3800E 같은 최신 Low-NA EUV 장비는 시간당 약 220장의 웨이퍼를 처리하는 방향으로 개선됐고, 차세대 High-NA EUV 장비인 EXE 계열은 2nm 이후 공정에서 더 중요한 역할을 맡게 됩니다.

가격이 비싼 이유는 단순합니다.

EUV 장비는 부품 하나하나가 극한의 기술입니다.

고진공 챔버, 초정밀 반사 거울, 고출력 레이저, 주석 플라즈마 광원, 나노 단위 스테이지 제어가 모두 동시에 맞아야 합니다.

반도체 장비 한 대라기보다, 하나의 거대한 과학 장치에 가깝습니다.

6. TSMC, 삼성전자, 인텔 모두 EUV에 의존합니다

TSMC는 7nm 파생 공정에서 EUV를 도입했고, 5nm 공정부터 EUV 활용을 본격화했습니다. TSMC의 5nm와 3nm 공정은 애플, 엔비디아, AMD 같은 대형 고객의 핵심 칩을 생산하는 기반이 되었습니다.

삼성전자도 EUV에 빠르게 투자했습니다.

삼성전자는 화성 EUV 전용 라인을 구축했고, 3nm GAA 공정에서도 EUV를 활용합니다. 삼성의 전략은 TSMC보다 먼저 GAA 구조를 도입해 기술 세대 전환에서 승부를 보는 방향이었습니다.

인텔은 과거 EUV 도입이 늦어지면서 공정 전환에서 어려움을 겪었습니다.

이후 Intel 4부터 EUV를 본격 도입했고, Intel 18A와 14A를 통해 파운드리 경쟁력을 회복하려 하고 있습니다. 특히 인텔은 High-NA EUV를 가장 적극적으로 도입하려는 기업 중 하나입니다.

결국 TSMC, 삼성전자, 인텔의 경쟁은 겉으로는 파운드리 경쟁입니다.

하지만 그 아래에는 ASML EUV 장비를 얼마나 확보하고, 얼마나 잘 활용하느냐의 경쟁이 깔려 있습니다.

7. High-NA EUV는 2nm 이후의 핵심입니다

현재 주류 EUV 장비는 Low-NA EUV입니다.

하지만 2nm 이후로 가면 더 높은 해상도가 필요합니다. 그래서 등장하는 것이 High-NA EUV입니다.

High-NA EUV는 기존 0.33 NA에서 0.55 NA로 개구율을 높인 장비입니다. 개구율이 높아지면 더 미세한 패턴을 그릴 수 있습니다.

하지만 장점만 있는 것은 아닙니다.

High-NA EUV는 장비가 더 비싸고, 공정 난이도도 더 높습니다. 한 번에 노광할 수 있는 영역이 줄어드는 문제도 있어 처리량 확보가 중요합니다.

ASML은 이를 해결하기 위해 아나모픽 광학계와 고속 스테이지 제어 기술을 도입하고 있습니다.

이런 이유로 High-NA EUV는 단순한 장비 업그레이드가 아닙니다.

2nm 이하 반도체 공정으로 가기 위한 새로운 장벽이자, ASML의 독점력을 더 강화할 수 있는 기술입니다.

8. AI 반도체와 HBM4도 EUV와 연결됩니다

EUV는 단순히 CPU나 모바일 AP에만 필요한 기술이 아닙니다.

AI 반도체와도 직접 연결됩니다.

엔비디아 Blackwell 같은 AI GPU는 수천억 개의 트랜지스터를 집적합니다. 이런 칩을 만들기 위해서는 TSMC의 선단 공정이 필요하고, 그 선단 공정에는 EUV가 필수입니다.

또 하나 중요한 변화는 HBM4입니다.

기존 HBM3E까지는 메모리 회사가 자체 DRAM 공정 중심으로 처리하는 영역이 컸습니다. 하지만 HBM4로 넘어가면 베이스 다이의 역할이 더 중요해집니다.

HBM4는 2048비트 인터페이스를 사용합니다. 기존 HBM3 계열의 1024비트보다 데이터 통로가 두 배로 넓어지는 구조입니다.

이 과정에서 HBM4 베이스 다이는 단순 연결판이 아니라 더 복잡한 로직 기능을 담당하게 됩니다. 그래서 SK하이닉스와 마이크론은 HBM4 베이스 다이에 TSMC 선단 로직 공정을 활용하는 방향으로 움직이고 있습니다.

즉 AI GPU 수요가 늘면 TSMC 선단 공정 수요가 늘고, HBM4 수요가 늘어도 선단 로직 공정 수요가 늘어납니다.

그리고 그 선단 공정의 핵심 장비가 EUV입니다.

AI 인프라 투자가 커질수록 ASML이 계속 주목받는 이유입니다.

9. 투자 관점에서 ASML은 병목의 최상단에 있습니다

투자 관점에서 ASML은 매우 독특한 위치에 있습니다.

엔비디아는 AI GPU를 설계합니다.

TSMC는 그 GPU를 생산합니다.

삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론은 HBM을 만듭니다.

하지만 TSMC, 삼성전자, 인텔이 첨단 공정을 만들려면 결국 ASML의 EUV 장비가 필요합니다.

즉 ASML은 특정 반도체 제품 하나에 베팅하는 기업이 아닙니다.

첨단 반도체를 만들려는 모든 기업이 거쳐야 하는 장비 병목을 장악하고 있습니다.

ASML 2025년 실적에서 연간 순매출은 약 327억 유로였고, 매출총이익률은 52.8%였습니다. 또한 2025년 말 기준 수주잔고는 약 388억 유로로 제시됐습니다.

장비 회사가 50%가 넘는 매출총이익률을 유지한다는 것은 대체하기 어려운 기술력과 가격 결정력을 가지고 있다는 뜻입니다.

물론 리스크도 있습니다.

미국의 대중국 반도체 장비 수출 규제가 확대되면 ASML의 중국 매출에는 부담이 될 수 있습니다. 또 반도체 업황이 둔화되면 장비 주문이 일시적으로 줄어들 수 있습니다.

하지만 장기적으로 3nm, 2nm, High-NA EUV, HBM4, AI 데이터센터 확장 흐름은 ASML의 구조적 수요를 뒷받침합니다.

결론

EUV 노광 기술은 단순한 반도체 장비 이야기가 아닙니다.

AI 반도체를 실제로 만들 수 있게 해주는 핵심 인프라입니다.

DUV는 193nm 파장으로 오랫동안 반도체 미세화를 지탱했지만, 7nm 이하 공정으로 갈수록 다중 패터닝의 복잡도와 비용이 한계에 부딪혔습니다.

EUV는 13.5nm 파장의 빛을 사용해 더 미세한 패턴을 구현할 수 있게 만들었습니다.

하지만 이 기술은 너무 어렵습니다.

빛은 공기 중에서 흡수되고, 렌즈를 통과하지 못하며, 고진공과 특수 반사 거울, 초정밀 레이저 시스템이 필요합니다. 이 모든 것을 상용 장비로 통합한 기업이 ASML입니다.

그래서 ASML은 반도체 장비 회사이면서 동시에 AI 반도체 공급망의 최상단 병목입니다.

TSMC가 아무리 강해도 EUV 없이는 3nm와 2nm를 안정적으로 양산하기 어렵습니다.

삼성전자와 인텔도 마찬가지입니다.

엔비디아가 아무리 좋은 AI GPU를 설계해도, 그 설계를 실리콘 위에 구현하려면 TSMC와 ASML의 힘이 필요합니다.

결국 AI 반도체 시대의 경쟁은 설계만의 싸움이 아닙니다.

누가 더 좋은 설계를 하느냐보다, 그 설계를 실제 실리콘으로 구현할 수 있는 장비와 공정을 누가 장악하고 있느냐가 더 중요해지고 있습니다.

그 중심에 있는 기업이 ASML이고, 그 핵심 기술이 바로 EUV 노광입니다.

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