테크인사이트 최정동 박사님은 업계에서 반도체 공정 리버스 엔지니어링 최고 전문가임. 삼전과 하닉에서도 이 분을 초빙해서 사내에서 몇 번 강연도 했었음. 이 분이 최근 디일렉에서 각 업체별 디램 경쟁력에 대해 아주 재밌는 인터뷰를 하셨는데, 그 내용 일부를 인용해 봄. 첨부 동영상 7분 37초부터, Q가 디일렉 한주엽 기자, A가 최정동 박사님임.


Q. 디램 공정원가에서 중요한 요소에는 무엇이 있는가?
A. 디램 공정원가에서 가장 큰 비중을 차지하는 게 감가비인데, 최근 들어 크게 2가지가 감가비에서 가장 큰 비중을 차지한다. 신규 FAB에서 제조했느냐? EUV 장비를 썼느냐? 이 2가지다. 예를 들어 Die Cost가 1달러인데, 신규 FAB에서 제조하면 거의 30% 이상 원가가 상승해서 1.3불 정도 된다. 그리고 EUV를 쓰면 거기에 또 0.2달러가 더해져서 1.5달러 정도 된다. 어쨌든 신규 FAB에서 EUV까지 사용하면 감가비가 최대 50%까지 차이가 날 수도 있다.

Q. 분기에 3~4조 원씩 적자를 (삼전 포함) 모든 메모리 회사들이 내고 있는데, 과거 삼전이 이 정도는 아니었다. 어려웠어도 경쟁사 대비 적자를 덜 내고 그랬기 때문에 지금은 기술 개발 능력이 떨어진 게 아닌가 하는 이야기가 나온다. 반드시 그렇게 보기만 힘든 건가?
A. 앞서 말한 요인(신규 FAB, EUV)가 50%, 나머지 요인이 50% 된다. 1anm 접어들면서 EUV 말고도 신규 공정을 많이 적용했다. 예컨대 디램에서도 HKMG를 전면적으로 적용했는데, 그러다 보니 HKMG로 전환되는 시점에서 신규 장비 투자가 추가로 많이 필요하게 되었다. 뿐만 아니라 프리커서 물질도 변경하는 등 신규 물질도 1znm, 1anm 공정에 매우 많이 들어갔다.

Q. 삼전과 타 사 간의 격차가 많이 좁혀졌다고 하는데, 시간이 지나면 멀리 도망갈 수 있다?
A. 완전히 그 전략을 삼전에서 가져가는 듯 하다. 이유는 1bnm, 1cnm가 되면 EUV를 안 쓸수가 없기 때문이다. 마이크론도 1cnm부터 EUV를 적용해서 아무리 못해도 다음 4세대 이상은 EUV를 무조건 써야만 한다. 그 시간 동안은 삼전이 미리 많이 투자한 게(신규 FAB, EUV) 감가상각이 완료되어 비용도 줄어들고, 또 EUV 경험치도 다르다 보니 거기에서 엄청난 차이가 벌어지겠죠. 내년부터 반도체 업황이 반등하면 삼전이 기회를 잡을 것이고, 2~3년 뒤에는 완전히 독주하지 않을까 생각한다. 그것을 위해서 삼전이 팬더믹 기간에 많이 투자했고, 지금도 감산은 하면서도 미래기술 투자는 지속하기로 한 것을 보면 그 전략이 맞는 게 아닌가 생각한다.

Q. 각 사의 디램 개발 일정, 특히 마이크론의 로드맵은 어떨 것 같은가?
A. 지금까지 마이크론이 매우 공격적으로 디램 개발 일정을 가져가서, 일반적으로 2년 가까이 걸리는 공정 전환 기간을 1.5년 이하로 단축해서 선도 업체들을 많이 따라 잡았다. 그런데 앞으로 1cnm부터는 공정을 전환하는 주기를 기존처럼 짧게는 가져가기 힘들 것이다. 예전처럼 2년 주기로 가져가지 않을까 한다. 왜냐하면 1cnm부터는 마이크론도 EUV 공정을 새로 적용해야만 하고, 또 EUV를 사용하지 않는 공정들 역시 ArF 트리플 패터닝(SATP), ArF 쿼드 패터닝(SAQP)로 세밀하게 최적화해야만 하기 때문이다. 그러한 점들을 고려하면 특히 1cnm는 정말 오래 걸릴 듯 하다. (이하 중략)


메모리 반도체에서 생산량을 늘리는 방법에는 크게 2가지가 있음. 신규 FAB을 많이 짓는 것과 그리고 미세공정 전환을 빠르게 하는 것임. 그렇게 보면 최근 몇 년, 특히 디램에 EUV 적용 이후부터 삼전은 신규 FAB 건설을 통해, 반대로 마이크론은 미세공정 전환을 통해 생산량을 늘려 왔음. 하닉은 둘 사이에 있는데 삼전 스타일에 좀 더 가까운 편임(신규 FAB 건설 비중> 미세공정 전환 비중). 예컨대 삼전이 평택 P1부터 P3까지 초대형 메가 FAB들을 세 개나 짓는 동안, 마이크론은 대만 렉스칩 FAB과 히로시마 구 엘피다 FAB을 확장하는 것 말고는 디램에서 신규 FAB 건설이 없었음. 그동안 하닉은 디램에서 우시 FAB을 확장하고 EUV 전용 FAB인 M16을 건설함.

즉, EUV를 디램에 많이 적용할수록 신규 FAB을 많이 지어야만 하는 상황임. 왜냐하면 디램에 EUV를 적용하면 EUV 말고 다른 공정들 역시 신규 장비 투자가 많이 필요해지기 때문임. 예컨대 PR만 해도 EUV PR은 ArF PR보다 Thickness가 훨씬 얇아서 PR Strip이나 Etch 공정과 장비에 변화가 있어야만 함. 또한 계측 장비들 역시 훨씬 많이 필요함. 다른 공정들도 비슷함. 바로 이 점 때문에 디램에 EUV를 적용하지 않은 마이크론은 CAPEX 투자가 경쟁사들 대비 훨씬 덜 필요했던 것임.

더불어 신규 FAB을 지으면 이런저런 추가적인 비용이 많이 발생하는데, 그것을 '조업도 손실'이라고 표현함. 공장이 정상 상태(FULL CAPA)에 도달하지 못해서 발생하는 비용임. 예컨대 클린룸 3만평 규모 FAB을 지었는데, FAB 건물 감가비가 월 200억 원 정도 됨. 그런데 지금 가동 초기라서 클린룸 3000평에만 장비가 들어와 있음. 그러면 건물 감가비의 90%(27000/30000)는 비효율적으로 발생하는 것임. 왜냐하면 지금 FAB의 90% 면적은 놀고 있으니까. 인건비도 비슷함. 신규 FAB 가동한다고 사람 왕창 뽑았는데 지금 장비 대수가 적으니 면적당 인건비가 기존 FAB 대비 훨씬 비쌈.

뿐만 아니라 장비를 설치하는 데에도 대당 2억 원은 드는데 평택 P3 같은 메가 FAB에는 저런 장비들이 수천 대씩 들어감. 또 FAB의 클린룸 상태(목표 온도, 습도, 공기 청정도 등)를 유지하는 공조 비용이 많게는 몇백억 원임. 이러한 공조 비용은 FAB에 장비가 한 대도 없어도 발생할 수밖에 없는 완전 고정성 비용임. 마지막으로 FAB이 가동하고 장비 가동률이 정상 상태(한 80%)까지 도달하는데 많게는 1년 반 이상 걸리는데, 장비 가동률이 낮아서 발생하는 손실도 조업도 손실임. 이러한 점들을 다 고려하면 신규 FAB 하나를 오픈하면 발생하는 조업도 손실이 누적 수천억 원은 되고, 삼전은 공정원가에서 이 조업도 손실이 차지하는 비중이 경쟁사(특히 마이크론보다) 많이 높음.

즉, 삼전은 디램에 EUV를 적용해서 CAPEX도 그렇고, 비용도 그렇고 공정원가 측면에서 경쟁사들보다 큰 손해를 보고 있었던 것임. 그런데 1cnm 공정부터는 이야기가 달라짐. 삼전/하닉/마이크론의 디램 EUV 공정이 1anm는 5/1/0, 1bnm는 5/4/0, 1cnm는 7/6/5임. 1cnm부터는 마이크론도 EUV를 5공정씩이나 적용함. 1cnm부터 마이크론에 본격적인 도전이 시작됨. 생소한 EUV를 5공정이나 적용하는 것도 그렇고, 이제는 마이크론도 본격적으로 CAPEX 투자를 크게 늘려야만 함. 나는 그래서 마이크론이 24년 가동을 목표로 미국 뉴욕 주에 디램 FAB을 크게 짓고 있는데, 이게 1cnm 양산 시점과 거의 비슷해서 그것을 미리 감안하고 지은 게 아닌가라고 생각 중임.

여기에서 재밌는 점은 삼전이 처음부터 이 모든 상황을 의도했던 건 아니라는 사실임. 처음 디램에 EUV를 적용했을 때 삼전은 "먼저 매를 맞자" 이라기보다는 "먼저 적용해서 꿀을 빨자"에 가까웠음. 이론적으로 EUV를 디램 양산에 적용하면 ArF 대비 공정 수를 크게 줄일 수 있거든. LELE 공정을 반복할 필요 없이 패터닝 한 번만 하면 되니까 말이지. 그런데 막상 까 보니 EUV 적용 과정에서 이런 저런 문제들이 너무 많아서 결과적으로 EUV 적용에서 발생하는 문제점>>EUV 적용으로 얻는 효익이 되어 버렸지만 말이지. 그렇다고 해도 궁극적인 목표는 달라지지 않았음. 매를 먼저 쳐 맞건, 꿀을 먼저 빨건 어쨌거나 EUV를 먼저 적용해서 경쟁사들보다 앞서 나가겠다는 것 말이지.

결론적으로 마이크론이 디램에 EUV를 본격적으로 적용하는 2025년이 되면 경쟁사들, 특히 삼전은 EUV에서 경험치를 많이 쌓았을 뿐만 아니라 2018년부터 구입하기 시작한 EUV 장비 감가상각(상각년수 5년)이 본격적으로 끝나기 시작함. 원가경쟁력에서 크게 앞서 나가게 됨. 더불어 마이크론도 더 이상 매를 미루면서 선단공정 앞서 나가기가 불가능해지게 됨. 최정동 박사님도, 나도 디램은 2025년부터가 본격적인 승부라고 생각하는 게 이 때문임. 이처럼 마이크론이 단순히 디램에서 선단공정 비중이 높다는 이유만으로 무조건 경쟁사들보다 기술력에서 앞서 나간다고 할 수는 없음. 마이크론이 언플하는 선단공정 기술력에는 거품이 좀 껴있다고 생각함.