[CXMT 4F² 해부 ③] 규제가 떠민 CXMT의 4F²…K메모리 해법은 ‘수율·원가’

▲중국 CXMT와 삼성전자·SK하이닉스의 차세대 D램 기술 경쟁을 형상화한 그래픽. 한국은 극자외선(EUV) 공정을 앞세운 반면, CXMT는 수출 규제로 EUV 장비 도입이 막히자 DUV 기반 4F² 기술로 독자 노선을 모색하고 있다. 그래픽=김하나 기자

수출 규제가 강요한 선택이 중국 메모리의 독자 노선으로 굳어지고 있다. 당장의 기술 격차는 뚜렷하다. 하지만 막대한 이익과 국가 지원을 등에 업은 CXMT를 상대로 한국이 내세울 것은 첫 출시가 아니라 양산 수율과 원가라는 지적이 나온다.

◇ EUV 쥔 한국, 출발선부터 다르다

27일 업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 이미 여러 세대 D램의 핵심 공정에 극자외선(EUV) 장비를 쓰고 있다. DUV 멀티 패터닝 대신 EUV를 쓰면 핵심 레이어 층에서 공정 단계가 약 50~60% 줄어든다. 반대로 EUV 없이 같은 물량을 생산하려면 웨이퍼를 30%가량 더 투입해야 한다는 분석도 있다.

4F²가 중국만의 길은 아니다. 업계와 기술 전문 매체에 따르면 삼성전자는 올해 초 10㎚급 공정으로 만든 16Gb 4F² 시제품의 읽기·쓰기 동작을 공개했고, 2028년 전후 양산을 목표로 하는 것으로 알려졌다. SK하이닉스도 지난해 4F²와 웨이퍼 본딩을 차세대 플랫폼으로 공식화했다. 다만 출발선이 다르다. 한국에 4F²는 값비싼 EUV 사용을 줄이는 선택지지만, CXMT에는 EUV 없이 버티기 위한 사실상 유일한 경로다.

기존 6F² 미세화에서도 격차는 여전하다. CXMT는 지난달에야 1a 공정 양산에 들어갔지만, 삼성전자는 2021년에 이미 이 단계를 지났다. EUV를 들여올 수 없는 CXMT로서는 선폭 경쟁에서 갈수록 불리해질 수밖에 없다. 선폭을 줄이지 않고 셀 모양을 바꿔 밀도를 높이는 4F²로 노광 해상도 싸움을 구조 싸움으로 바꾼 배경이다. SAQP·수직 트랜지스터·웨이퍼 본딩을 묶어 내세운 것도 같은 맥락으로, 전략 자체는 합리적이라는 평가다.

◇ 자금·규모 앞세운 CXMT…'공급 과잉' 나비효과

▲중국 CXMT의 생산능력 확대와 글로벌 메모리 시장의 공급 과잉 가능성을 형상화한 그래픽. CXMT는 연말 월 30만 장에서 향후 월 60만 장 규모로 웨이퍼 생산능력을 늘릴 것으로 전망되며, 수율 안정화 여부가 시장에 미칠 파급력을 좌우할 것으로 분석된다. 그래픽=김하나 기자

그렇다고 가볍게 볼 상대는 아니다. CXMT는 확보한 기술부터 단계적으로 조합해 제품을 만들고, 중국 내수 시장을 시험대 삼아 완성도를 끌어올리는 전략을 쓰고 있다. EUV 없이 1a급 D램을 양산 궤도에 올렸고, 4F² 관련 특허도 300건 넘게 쌓았다.

자금은 더 큰 변수다. 메모리 호황으로 CXMT의 올해 매출은 몇 배로 늘고, 매출총이익률은 80%를 웃돌 전망이다. 이 이익과 국가 지원은 수율이 낮은 초기 구간을 버티게 하는 완충판 역할을 한다. 중국산 DUV 장비 생산도 시작됐다. 높은 메모리 가격은 CXMT의 원가 열세를 가려주고 있다.

가장 큰 파장은 CXMT가 기술적 난관을 넘어 4F² 전환에 안착했을 때 나타날 수 있다. 메모리 시장 전반이 공급 과잉 국면으로 접어들 수 있다는 우려다. CXMT의 웨이퍼 생산능력은 연말 월 30만 장에 이르고, 공장 증설이 더해지면 월 60만 장까지 늘어날 전망이다. 실제 생산량은 수율에 달렸지만, 수율이 안정 궤도에 오르면 물량에 원가 경쟁력까지 함께 갖추게 된다.

한국 기업들도 영향권을 벗어나기 어렵다. 중국 완제품 업체들이 자국산 메모리에 한해 도입 기준을 완화하면, 그동안 한국산 칩을 써 온 현지 고객사가 CXMT로 이동할 가능성도 있다. 시점도 겹친다. 메모리 업체들의 증설 물량이 본격적으로 풀리는 2028년은 업계 전반의 4F² 전환 시기와 맞물린다. 공급이 한꺼번에 늘면 가격 하락 압력도 그만큼 커질 수밖에 없다.

진종문 경남대 반도체부트캠프사업단 교수는 “진짜 위협은 중국이 이미 앞질렀다는 발표가 아니라 수출 규제가 벌어준 시간이 빠르게 줄고 있다는 데 있다"며 “강요된 선택이라도 쌓이면 독자적인 기술 경로가 된다"고 말했다. 그는 “이번 경쟁의 본질은 누가 먼저 발표하느냐가 아니라 누가 먼저 수율과 원가를 맞추느냐"라며 “한국은 첫 출시 경쟁에 휘말릴 필요 없이 서버 고객 인증을 통과한 양산 수율, EUV·4F²·웨이퍼 본딩을 결합한 원가 우위를 숫자로 보여줘야 한다"고 강조했다.

4F² 다음 전장인 3D D램 준비도 과제다. 시장조사기관과 기술 분석 보고서에 따르면 마이크론은 수직 트랜지스터 단계를 건너뛰고, 낸드플래시처럼 셀을 층층이 쌓는 3D 구조로 직행하고 있다. 진 교수는 “3D D램 준비도 늦춰선 안 된다"며 “연말에 나올 제품의 사양과 수율, 서버 고객의 실제 채택 여부가 첫 성적표가 될 것"이라고 했다.

김하나 기자 uno@ekn.kr