올해 중국 반도체굴기 국산 28nm 노광기 개발 주력
[고영화의 중국반도체] <11> 2023년 중국 반도체 5대 관전 포인트 <上>에서 이어짐
4. 미국의 제재 하에서 중국 메모리 반도체의 활로는 어디인가.
지난해 10월에 미국의 대중국 반도체 추가제재 3가지 중 2가지가 메모리 반도체관련 제재이다. 여기서 128단 이상 낸드플래시 기술〮장비〮인력 수출금지는 창장메모리(长江存储, YMTC)에 대한 조치이고, 18nm D램 기술〮장비〮인력 수출금지는 창신메모리(长鑫存储, CXMT)에 대한 것이다. 이런 상황에서 중국의 반도체는 어떻게 활로를 찾을 것인가?
창장메모리는 21nm 공정의 128단 3D 낸드플래시를 2020년 말부터 양산 중 이며, 해외판로개척에도 힘을 써서, SSD 제품이 이미 2022년 초부터 한국 온라인 쇼핑몰에서도 판매되고 있다. 또한 지난해 3월 애플은 창장메모리의 낸드플래시를 애플14 저가 모델에 탑재해 중국 내수는 물론 미국에도 수출하겠다고 발표했다가, 미국 정부의 압력으로 10월 포기를 선언하는 해프닝이 벌어지기도 했다. 하지만 YMTC는 2022년 3분기 이미 세계 낸드플래시 시장점유율 2.3%를 차지했고 7위를 기록 중이다.
2022년 6월 중국 언론보도에 따르면, 창장메모리는 이미 192단 3D 낸드플래시 개발을 완료했고, 2023년 초 양산할 계획이며, 곧이어 232단 제품도 개발하기 위해 기술개발에 총력을 다하고 있다. 또한 2020년 말 1000억 위안(한화 약18.5조원)을 들여 제2공장을 착공했고, 제1공장과 합쳐 생산량을 웨이퍼 월30만장으로 늘려서 2023년 말에는 세계 시장점유율 5% 달성을 목표하고 있었다.
하지만 지난해 10월 미국은 창장메모리에 대한 추가 제재를 가했다. 최근 2월 13일 사우스차이나모닝포스트(SCMP)의 보도에 따르면, 제2공장을 건설 중인 창장메모리가 중국 최대 반도체장비 기업 베이팡화창(NAURA)의 장비 구매 계약의 70%를 취소했다고 전해진다. 노광기를 비롯해, 식각장비, 세정장비, 화학적증착(CVD)장비 등 전체장비의 80% 이상을 네덜란드, 미국, 일본 등 서방에서 구매하고 있는 창장메모리는 제2공장 건설 전반에 큰 차질이 생긴 것으로 보인다.
한편 중국 유일의 D램 양산공장 창신메모리는 2019년 말부터 19nm 공정으로 DDR4, LPDDR4 제품을 양산 중이며, 2021년 이미 웨이퍼 8.5만장을 생산할 정도의 생산능력을 보이고 있다.
지난해 2월에는 알리바바를 비롯한 19개 투자자부터 200억 위안 (한화 약3.7조원) 이상의 자금을 투자유치 하는데 성공한 이후, 기존 19nm 공정 제품을 17nm 공정으로 고도화 시키고, DDR5 및 LPRRD5 등 신기술 개발에 발차를 가하는 한편, 생산량 확대를 위해 제2공장 설립을 추진하고 있다.
하지만 1개 생산라인에서 웨이퍼 월 12~13만 장을 생산하는 삼성이나 SK하이닉스에 비해 생산효율이 높지 않고, 2022년도 3분기까지도 세계 시장점유율이 0.2%에도 미치는 못하는 등 큰 문제를 안고 있는데, 설상가상으로 미국이 18nm 이하 D램 기술수출을 제한 함으로 신기술 개발과 제2공장 설립이 미궁으로 빠져들고 있다.
기타 메모리 공장 현황을 보면, 2017년 중국에서 제일 먼저 푸젠시 정부 주도로 출범한 푸젠진화(JHICC)는 25nm 공정의 D램 개발을 마무리하고 본격 양산에 들어가기 직전, 미국의 제재와 마이크론(Micron)의 특허소송으로 2019년 말 가동이 중지된 이후, 최근까지 가동 정상화가 제대로 되고 있지 않는 듯 하다.
또한 지난해 3월 갑자기 선전시 정부가 3000억 위안(한화 약 56조원)을 투자해 D램 공장을 건설하겠다고 설립한 성웨이쉬(昇维旭, SwaySure)도 계획대로 2024년 공장을 완공할 수 있을지, 진행 상황이 오리무중이다.
5. 중국 반도체 굴기의 올해 최대 목표는 '국산 28nm 노광기' 개발.
중국은 반도체 제조의 핵심장비인 노광기 국산화를 이루지 못하면 영원히 미국 및 서방으로부터 반도체 기술을 독립하지 못한다. 그래서 중국 반도체 산업의 올해 가장 중요한 목표는 국산 28nm DUV 액침노광기(ArFi) 개발일 것이다.
네덜란드 ASML이 28nm 액침노광기를 처음 개발한 것이 2010년 이기 때문에 중국이 올해 개발 성공한다고 해도 13년이나 늦은 것이라고 치부할 수 있다. 하지만 28nm 노광기는 핸드폰AP나 고성능CPU 등 저전력 성능이 필요한 특수 반도체를 제외하고는, 가전 5G 자동차 등 전체 반도체 수요의 90% 이상의 제조가 가능한 기본 장비이기 때문에 그 의미가 매우 크다.
중국의 ASML인 상하이마이크로전자(上海微电子, SMEE)는 2018년 90nm ArF DUV 건식노광기를 출시했고, 2010년부터 특히 2016년부터는 중국 국책과제의 일환으로 28nm ArFi DUV 액침노광기(모델명: SSA800/10W)를 개발 중이다.
사실 28nm 노광기의 1차 개발목표는 2020년 말이었고, 2021년 말에는 개발이 지연된다는 소식이 잠깐 인터넷에 나돌다가 사라지더니, 2022년 이후에는 아무런 언급이 없다. 현재 중국 28nm 노광기 개발 진도는 완전히 베일에 쌓여있는데, 아마도 개발이 완료되어도 결과를 외부에 공개하지 않을 가능성도 없지 않다.
다만, 개발에 성공한다면 상하이마이크로는 중국 최대의 반도체 장비업체로 자리매김하게 될 것이기 때문에, 지분 32% 대주주 상하이전기(上海电气, 601727.SH), 지분 11% 주주 장장까오커(张江高科, 600895.SH), 지분 8% 주주 동팡밍주(东方明珠, 600637.SH)의 주가가 폭등할 것으로 추측될 뿐이다.
<필자 약력>
베이징대학 한반도연구소 연구원
한국창업원(베이징) 원장
SV 인베스트먼트 고문
전 산업은행 베이징지점 고문
서울대 조선해양공학 학사/석사
