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[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 엔비디아(NVDA)의 블랙웰 GPU(그래픽처리장치)와 애플(AAPL)의 A18 Pro 칩 등 모든 최첨단 인공지능(AI) 가속기에는 공통점이 하나 있다. 네덜란드 남부 도시 펠트호번에 본사를 둔 한 업체의 장비가 있어야 만들 수 있다는 점이다.

ASML(ASML)은 전세계에서 유일한 EUV(극자외선) 리소그래피 장비 제조사로, 시장점유율 100%를 차지하고 있다. DUV(심자외선) 장비까지 포함한 전체 노광 장비 시장에서도 ASML의 점유율은 90%를 웃돈다.

반도체 칩을 만드는 일은 웨이퍼 위에 회로 패턴을 빛으로 찍어내는 리소그래피 공정에서 시작되고, 그 빛을 다루는 장비를 ASML만이 공급한다. 월가가 ASML을 20세기 석유 메이저에 비유하는 이유도 이 때문이다.

ASML의 독점적 시장 지위는 단순히 특허 몇 건이나 선발주자 이점에서 비롯된 것이 아니다. 수십 년에 걸쳐 광원과 광학계, 장비 통합에 이르는 공급망 전체를 내부화한 결과다. EUV 장비 한 대는 약 10만개의 부품으로 구성되는데 가장 정밀한 광학 소자는 ASML 공급망 외부에서 조달하기가 사실상 불가능하다. 업체의 구조적 해자는 수십 년, 수조 달러의 투자 없이 단기간에 복제할 수 없다.

ASML은 지난 1984년 4월 네덜란드 전자 대기업 필립스와 반도체 장비 업체 ASM 인터내셔널이 합작 벤처를 설립하며 탄생했다. 처음에는 필립스 내부에서 개발된 웨이퍼 스테퍼 기술, 즉 PAS 2000의 상업화를 목표로 펠트호번의 필립스 연구 부지 내 낡은 건물 한 켠을 빌려 시작한 스타트업이었지만 오늘날 시가총액 약 6000억달러의 유럽 최대 테크 기업으로 성장했다.

ASML을 독점 기업으로 만든 결정적 전략은 광원 공급망의 내부화였다. EUV 리소그래피의 핵심 기술적 난제는 13.5nm 파장의 극자외선을 충분한 출력으로 발생시키는 일이다.

업체는 이 문제를 외부 협력사에 맡기지 않고 2013년 5월 미국 캘리포니아주 샌디에이고에 본사를 둔 리소그래피 광원 전문 기업 사이머(Cymer)를 인수해 자체적으로 해결하는 전략을 택했다. EUV와 DUV 모두가 필요로 하는 레이저 광원 기술 세계 1위 기업을 흡수한 데 따라 ASML은 빛을 만드는 기술까지 손에 쥐게 됐다.

광학계도 마찬가지다. EUV는 대기 중 공기 분자에 흡수되기 때문에 렌즈 대신 초정밀 반사 미러를 사용해야 하는데 이 미러는 세계 최고 수준의 광학 정밀도를 요구한다.

2016년 11월 ASML은 독일 광학 명가 칼 자이스의 반도체 부문 자회사인 칼 자이스 SMT의 지분 24.9%를 10억유로에 인수하기로 합의했고, 이와 동시에 칼 자이스 SMT의 R&D를 지원하기 위한 추가 투자 7억6000만유로를 약정했다. 거래는 2017년 6월 완료됐다.

광원은 사이머가, 광학 미러는 칼 자이스 SMT가, 노광 장비 통합은 ASML이 담당하는 삼각 수직 통합 체계는 시장에 진입하려는 모든 후발 주자가 세 가지 과제를 동시에 해결해야 한다는 사실을 의미한다. 독점은 우연이 아니라 30년에 걸친 공급망 장악의 필연적 결과였다.

기존 EUV 장비의 개구수(NA)는 0.33이다. 이미 인류가 만든 가장 정밀한 광학 시스템 중 하나지만 AI 시대가 도래하면서 반도체 설계자들은 한계를 얘기하기 시작했다. ASML이 내놓은 답은 High-NA EUV다.

일명 EXE:5000 시리즈는 개구수를 0.55로 높였고, 임계 치수(critical dimension) 기준 8nm 패턴 구현 능력을 갖췄다. ASML 공식 발표에 따르면 이 장비는 기존 NXE 시스템 대비 1.7배 작은 피처를 단일 노광으로 구현하고, 트랜지스터 밀도를 약 2.9배 향상시킬 수 있다. 한 대당 가격은 약 3억8000만 달러로, 기존 EUV 장비의 두 배 수준이다.

High-NA 채택의 선봉에 선 것은 인텔(INTC)이다. ASML은 2023년 12월 EXE:5000의 첫 번째 모듈을 인텔에 납품했고, 2025년 12월에는 인텔이 상업 생산용 EXE:5200B를 설치해 검수(acceptance testing)를 통과했다. 장비는 인텔의 14A 공정에서 가장 핵심적인 레이어에 활용될 예정이다.

ASML의 기술 야망은 High-NA에서 멈추지 않는다. 업체의 공식 리소그래피 로드맵에는 개구수 0.7을 1차 목표로 하는 Hyper-NA가 명시되어 있고, 0.85까지 가능성도 연구 중이다. 톰스 하드웨어(Tom's Hardware)가 분석한 ASML의 내부 로드맵에 따르면 Hyper-NA 기회는 2030년경부터 가시화될 것으로 전망된다. 무어의 법칙이 더 이상 작동하지 않는다는 얘기는 수 년째 반복되지만 ASML의 로드맵은 끝이 보이지 않는다는 데 월가는 입을 모은다.

ASML을 둘러싼 지정학적 긴장은 기술 경쟁 못지않게 치열하다. 미국 정부는 중국과 IT 패권 다툼을 벌이는 가운데 수년에 걸쳐 ASML의 대중 수출 통제를 점진적으로 강화해 왔다. EUV 장비의 대중국 수출은 이미 차단됐고, 2023년부터는 특정 DUV 장비도 수출 허가 대상에 포함됐다.

규제 강화에 따른 충격은 불가피했다. 2025년 4분기 기준 중국이 ASML 시스템 매출에서 차지하는 비중이 36%로 하락했고, 2026년 1분기에는 다시 19%로 급감했다. ASML은 2026년 전체 가이던스를 상향했지만 중국 수요 급감에 따른 2분기 전망을 신중하게 제시했다. 미국 의회에서는 네덜란드산 DUV 장비에 대한 서비스까지 규제 범위를 확대하는 이른바 'MATCH 법안(MATCH Act)'이 추진 중이며, 이는 ASML의 고마진 설치 기반(installed base) 서비스 매출에 영향을 미칠 전망이다.

ASML의 장비를 가동하는 데에도 꼭 필요한 업체가 있다. 반도체 소재 분야에서 '골드 러시 당시 청바지 장수'로 통하는 엔테그리스(ENTG)다.

업체는 EUV 공정에 필수적인 포토레지스트 보조 소재 펠리클(마스크 보호 필름)과 초순수 공정 화학물질, 오염 제어 필터, 특수 웨이퍼 운반 용기 등을 공급한다. 업체의 제품 없이는 EUV 공정에서 목표 수율에 도달할 수 없다고 전문가들은 말한다.

때문에 ASML 장비 한 대가 팹에 설치될 때마다 엔테그리스의 제품 수요도 함께 증가하는 구조다. 특히 EUV 공정에서 포토마스크를 미세 오염 입자로부터 보호하는 펠리클 시장이 강한 성장세를 보이고 있는데, 전세계 EUV 펠리클 시장 규모는 2025년 약 6억7000만달러에서 2035년 약 21억7000만달러에 달할 전망이다.

엔테그리스는 2022년 경쟁사 CMC 머티리얼즈를 인수하며 반도체 소재 및 정제 솔루션 분야에서 글로벌 최상위 입지를 구축했다.

업체의 비즈니스가 갖는 구조적 강점은 매출의 상당 부분이 공장 가동 시 반복 소비되는 소모품 수익에서 나온다는 점이다. 설비 투자 사이클이 둔화되는 시기에도 팹이 가동되는 한 필터는 교체돼야 하고 공정 화학물질은 소진된다.

ASML이 장비 독점으로 시장의 진입 장벽을 만든다면 엔테그리스는 그 장비가 창출한 시장 위에서 소모품 부문 지위를 통해 반복적인 수익을 축적한다. 두 업체는 경쟁 관계가 아니라 하나의 생태계를 나눠 점령한 공생 관계다.

두 업체의 중장기 실적 전망은 '장밋빛'이다. 주요 외신에 따르면 ASML의 수주 물량이 이미 2027년까지 확보된 가운데 경영진은 2030년까지 매출 최대 600억유로와 총이익률 56%~60%의 목표를 재확인했다.

월가는 중국 수출 통제 강화와 MATCH 법안에 따른 파장을 우려하면서도 업체의 실적과 주가를 낙관한다.

엔테그리스에 대해 시장 전문가들은 EUV 전환이 가속화되는 한편 High-NA 채택이 본격화되면서 업체의 소재 매출 성장을 구조적으로 견인할 것으로 기대한다.

shhwang@newspim.com