전세계 반도체 업체들이 초미세 공정 구현을 위한 리소그래피 기술 확보에 나선 가운데, 대만 TSMC가 관련 특허 보유 수가 가장 많은 것으로 나타났다. TSMC의 보유 특허는 448건으로, 경쟁사인 삼성전자 대비 170건 가량 많았다.

27일 반도체 분석 전문기관 테크인사이츠에 따르면 TSMC는 EUV를 비롯한 차세대 리소그래피 기술에서 삼성전자를 크게 웃도는 특허를 보유하고 있다.

EUV는 기존 노광 공정에 활용되어 온 KrF(불화크립톤), ArF(불화아르곤) 광원 대비 파장의 길이가 14분의 1가량 짧다. 이를 통해 더 미세한 회로를 효율적으로 구현할 수 있어, 첨단 메모리 및 시스템 반도체 제조 공정에서 점차 도입이 확대되고 있다. 관련된 주요 업체로는 전세계 유일의 EUV 노광장비 업체인 ASML과 ASML의 주요 협력사인 광학 전문업체 칼 자이스, EUV 공정을 통해 반도체를 제조하는 TSMC, 삼성전자 등이 있다.

현재 이들 4개 업체의 EUV 리소그래피 특허 수는 1114건에 달하는 것으로 나타났다. 이 가운데 칼자이스(353건)와 ASML(345건) 두 업체가 상당한 비중을 차지하고 있다. 파운드리 업계 1위인 TSMC도 279건의 특허를 보유 중이다. 삼성전자는 137건으로 주요 경쟁사인 TSMC의 절반 수준을 기록했다.

EUV가 본격적인 상용화 궤도에 오르며 반도체 업계의 많은 주목을 받고 있으나, NIL(나노임프린트)·DSA(유도자기조립) 등 대체 기술에 대한 연구개발도 활발한 추세다. EUV 노광장비 가격이 대당 2000억원을 넘어갈 정도로 매우 비싸고, 공급망 역시 한정적이기 때문이다.

NIL은 웨이퍼 상에 감광액(PR)을 도포하고 그 위로 특정 패턴이 각인된 스탬프를 찍어 회로를 형성한다. 렌즈를 쓰지 않기 때문에 기존 노광 공정 대비 저렴한 비용으로 미세 공정을 구현할 수 있다. DSA는 화학 재료로 패턴을 형성하는 방식으로 이 역시 기존 노광 공정 대비 원가 절감에 유리하다. 다만 NIL 및 DSA는 결함 제어와 같은 신뢰성 부문을 충족하지 못해, 여전히 연구개발 단계에 머물러 있다.

NIL 리소그래피 특허 보유 수는 캐논이 913건으로 독보적이다. TSMC와 삼성전자는 각각 145건, 70건의 특허를 보유 중이다. 다만 DSA 리소그래피 특허는 삼성전자가 68건으로 24건인 TSMC를 앞섰다.

테크인사이츠는 "TSMC는 첨단 리소그래피 연구개발에서 가장 선도적인 파운드리로, EUV에 가장 많은 투자를 하고 있으나 NIL과 DSA에도 많은 관심을 두고 있다"며 "총 특허 보유 수에서 5위를 기록한 삼성전자 역시 TSMC에는 못 미치지만 특허 확보에 적극적"이라고 설명했다.

한편 인텔, IBM, 글로벌파운드리 등 북미의 주요 반도체 업체는 해당 특허 보유 순위에서 모두 10위권 밖에 위치해 있다. 중국의 경우 중국과학원을 중심으로 EUV 관련 기술 개발에 활발히 투자하고 있으며, 최근까지 EUV·NIL·DSA 특허 수가 지속적으로 증가해 온 것으로 나타났다.

디일렉=장경윤 기자 jkyoon@thelec.kr
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