컴퓨팅
래이스 리소그래피가 EUV 리소그래피를 10배 더 작은 원자 빔으로 대체
Securities.io를 Google의 선호 소스에 추가
반도체 리소그래피는 현대 세계를 지원하는 가장 중요한 기술로, 칩, 메모리, AI 하드웨어 및 다양한 전자 부품 제조의 기반을 형성합니다. 오늘날에도 리소그래피, 정확히는 포토리소그래피의 원리는 발명될 때와 동일합니다.
강력한 광원을 방출하고 집중시켜 실리콘 웨이퍼에 패턴을 새겨 트랜지스터와 현대 전자 제품을 가능하게 하는 기타 미세 부품을 형성합니다.
물론 이는 과도한 단순화이며, 실제 생산 과정에는 재료를 추가·제거하고 불순물을 제거하며 완제품을 안정화·포장하는 등 많은 단계가 포함됩니다. 그럼에도 포토리소그래피는 종종 가장 중요한 단계가 됩니다.
이는 가장 진보된 형태의 리소그래피인 EUV(극자외선 리소그래피)를 통해 완벽히 설명됩니다. EUV는 고출력 UV 광선을 이용해 실리콘 웨이퍼에 가능한 한 작은 패턴을 새깁니다. 이 기술은 네덜란드 기업 ASML(ASML )이 거의 독점하고 있으며(자세한 내용은 우리의 투자 보고서를 참고), 중국은 자체 독립 버전을 개발하려 활발히 시도하고 있습니다.
“칩은 세상을 움직입니다. 그리고 칩을 만드는 일은 점점 더 어려워지고 있습니다. 현재 가장 진보된 리소그래피 장비는 한 대당 3억8000만 유로 이상이며, 차세대 장비는 7억 유로를 초과할 것으로 예상됩니다. 이 장비들은 매우 복잡하고 에너지 집약적이며, 단일 공급업체에 의존하고 있습니다.
지금까지 리소그래피는 점점 더 정밀하고 강력한 광원을 사용해 파장이 짧아지고 제어 시스템이 복잡해지는 방향으로 발전해 왔습니다.
하지만 이 과정은 곧 한계에 도달할 수 있습니다. 포토리소그래피는 사용되는 빛의 파장보다 더 정밀해질 수 없기 때문입니다.
출처: Allresist
이 때문에 전 세계 연구팀들은 AI가 요구하는 더욱 강력한 컴퓨팅 용량을 충족시키기 위해, 더욱 정교하고 강력한 컴퓨팅 부품을 만들 수 있는 대안을 모색하고 있습니다.
그 대안 중 하나는 빛 대신 개별 원자를 직접 사용하는 것으로, 이는 노르웨이 기업 Lace Lithography이 주장하는 접근법입니다. 이 회사는 2026년 3월에 4천만 달러의 시리즈 A 자금을 조달했으며, 마이크로소프트의 지원을 받고 있습니다.
빛에서 원자로
무어의 법칙이 한계에 도달
포토리소그래피는 나노미터 규모까지 매우 정밀하게 실리콘 웨이퍼를 새길 수 있습니다. 그러나 기본 물리학적 이유로, 빛은 자신의 파장보다 더 정밀할 수 없습니다.
좀 더 기술적으로 말하면, 주요 문제는 회절 한계이며, 서로 다른 빛이 간섭하여 원하는 패턴이 흐려지는 현상입니다.
출처: ResearchGate
따라서 점점 더 강력한 EUV 광선이 도움이 될 수는 있지만, 물리학적 한계에 부딪히면 10년 이내에 한계에 도달할 가능성이 있습니다. 이는 무어의 법칙—반도체 산업이 2년마다 트랜지스터 밀도를 두 배로 늘리는 경험적 추세—을 위협할 수 있습니다.
“그 결과는 전 세계 경제의 핵심에 있는 제조 병목 현상이 되며, AI가 전례 없는 컴퓨팅 수요 급증을 주도하는 시점과 정확히 맞물립니다. 업계는 이 문제가 다가올 것을 알고 있었지만, 아직 신뢰할 만한 해답은 없었습니다.”
원자를 이용한 조각
회절 한계는 파동인 빛의 특성 때문입니다. 그러나 개별 원자는 이 한계에 얽매이지 않습니다. 정확히 말하면, 모든 양자 규모 객체와 마찬가지로 파동처럼 행동하지만, 빛보다 훨씬 짧은 파장을 가집니다.
“원자는 파동처럼 행동하지만 훨씬 짧은 파장을 가지고 있어, 훨씬 미세한 구조, 더 강력한 칩, 그리고 급격히 낮은 에너지 소비를 가능하게 합니다.”
Lace Lithography는 빛 대신 헬륨 원자 빔을 이용해 리소그래피를 수행하는 방법을 개발하고 있습니다.
이 회사가 칩을 만들 때 사용할 빔의 폭은 단일 수소 원자와 비슷한 0.1 나노미터입니다. 비교하자면, ASML의 리소그래피 도구는 약 13.5 나노미터 폭의 빛을 사용하고, 인간 머리카락은 약 100,000 나노미터 폭입니다.
물론 이 아이디어는 새로운 것이 아닙니다. 수십 년 동안 원자가 빛보다 갖는 고유한 정밀도 때문에 고려되어 왔으며, 특히 수천 개의 작은 주석 방울을 초고온으로 가열해 만드는 EUV와 같은 빛을 생성·제어하는 것이 얼마나 어려운지를 생각하면 더욱 그렇습니다.
하지만 주요 문제는 그런 마스크를 만드는 것이었습니다. 전통적인 포토마스크는 석영이나 유리 기판 위에 불투명 필름을 코팅하고, 그 위에 제조될 장치의 패턴을 새기는 방식입니다. 이 필름은 실리콘 웨이퍼에 새겨질 칩의 템플릿 역할을 하지만, 조각 과정에서 훨씬 더 작은 규모로 미세화됩니다.
원자와 함께 작동하는 마스크를 만들기 위한 수학은 지금까지 너무 복잡해 설계가 불가능하다고 여겨졌습니다.
이제 Lace Lithography는 이 문제를 해결했다고 주장합니다.
래이스 리소그래피
래이스 리소그래피 개요
이 회사는 2023년에 설립되었으며 “다음 100년 동안 칩 생산을 위한 혁신적인 패턴 기술을 개발”한다는 목표를 가지고 있습니다.
노르웨이 베르겐 대학 물리·기술학부의 부교수이자 덴마크·노르웨이 출신 물리학자 Bodil Holst와 그녀의 전 박사과정 학생 Adria Salvador Palau가 설립했습니다.
회사는 노르웨이, 스페인, 네덜란드에 시설을 두고 있으며, 본사는 노르웨이 베르겐에 있습니다.
빔 리소그래피용 마스크 제작 문제를 해결하기 위해 팀은 AI를 활용해 이전에 풀리지 않았던 수학 문제를 해결했습니다. 이는 AI가 단순히 작업 방식을 바꾸는 것을 넘어, 하드 사이언스와 엔지니어링 분야에서 완전히 새로운 가능성을 열어줄 수 있음을 보여줍니다.
“남은 어려운 문제는 마스크 설계였습니다: 관련 수학은 사실상 풀 수 없다고 여겨졌습니다. Lace는 전용 AI 기반 알고리즘으로 계산 속도를 10^15 배 이상 가속화해 이를 해결했습니다. 이는 단순한 개선이 아니라 카테고리 전환입니다.”
이론적으로 이 기술은 가장 진보된 광 기반 리소그래피보다 10배 더 작은 패턴을 새길 수 있습니다.
회사는 캘리포니아 주 산호세에서 SPIE가 주최한 Advanced Lithography + Patterning 학술 회의에서 이 성과의 과학적 근거를 발표했습니다.
이 발표의 초록에 따르면, “원자 리소그래피에 메타안정 원자를 사용하는 근본적인 이점은 패턴 해상도가 패턴 에너지와 분리된다는 점”이라고 설명합니다. 이는 빔을 필요에 따라 더 강하거나 약하게 조절할 수 있음을 의미하며, 빛은 높은 에너지 수준을 위해 점점 더 짧은 파장이 필요합니다.
“우리는 두 가지 노출 모드—근접 및 회절—를 시연했습니다. 근접 모드에서는 50 nm CD, 100 nm 반피치의 구멍 패턴을, 회절 모드에서는 50 nm 반피치의 규칙적인 라인 패턴을 제시했습니다.”
마스크 기술은 현재 산업에서 사용되는 실리콘 웨이퍼 크기로 확장될 수 있으며, 더 나아가 확장 가능성도 있습니다.
“또한 우리는 원자를 위한 최초의 AI 기반 역리소그래피 기술(ILT) 회절 마스크 설계를 제시합니다. 이 마스크 설계는 이론적인 해상도 한계를 실리콘 원자 간격까지 낮출 수 있음을 보여줍니다. 마스크 설계 시뮬레이션은 현재 전체 필드 크기와 그 이상으로 확장될 수 있습니다.”
Atomico 외에도 이 회사는 마이크로소프트의 벤처 부문 M12, Linse Capital, 스페인 기술 전환 협회, Nysnø로부터 자금을 받았습니다. Lace Lithography의 전체 평가액은 공개되지 않았습니다.
상용화를 위한 준비
물론 과학적 돌파구가 공개된 뒤 프로토타입이 나오고 실제 대규모 기술 활용까지는 시간이 필요합니다.
하지만 Lace Lithography는 반도체 파운드리와 비교적 쉽게 통합될 것으로 보입니다. EUV 광원을 헬륨 빔으로, 전통적인 포토마스크를 AI 기반 빔 마스크 설계로 교체하면 기존 반도체 제조 산업의 조립 라인이나 공급망을 크게 재설계할 필요가 없습니다.
이미 프로토타입을 보유한 이 회사는 2029년경에 파일럿 칩 제조 공장(“fab”)에서 첫 상용 등급 도구 테스트를 진행할 계획입니다.
원자 빔 리소그래피에 투자하기
Microsoft
MSFT 가격 차트
이 기술은 아직 매우 초기 단계이며, 2030년 이전에 실제 상용 칩이 생산되지는 않을 것이고, 대량 배치는 최선의 경우 2035년 이후가 될 것입니다.
(MSFT )하지만 장기적으로 보면 이는 게임 체인저가 될 수 있으며, 현재 리소그래피 독점 기업인 ASML을 완전히 제치게 될 가능성이 있습니다. ASML의 현재 가치는 4,500억 달러에 달하므로, Lace Lithography에 소규모 투자만으로도 향후 큰 수익을 기대할 수 있습니다.
대부분의 투자자는 이와 같은 초기 스타트업에 직접 투자하기 어렵기 때문에, 마이크로소프트 주식에 대한 노출이 두 번째로 좋은 옵션일 것입니다.
운영 체제와 소프트웨어 거인인 마이크로소프트는 AI, 특히 B2B 활용 및 과학 연구에 적용되는 AI에 중점을 두고 혁신 기술에 대대적인 베팅을 하고 있습니다. 지난 10년 동안 마이크로소프트는 다음과 같은 분야에서 한계를 뛰어넘으며 위험을 감수해 왔습니다:
- 양자 컴퓨팅 칩, 새로운 물질 상태(토포컨덕터) 발명.
- 핵융합, Helion Energy가 2028년까지 마이크로소프트에 제공할 원자로.
- 핵발전소 재시작을 앞서 진행하여 AI 데이터 센터에 전력 공급.
- 과학 AI를 물질 과학, 화학, 생물학 분야에 적용.
- B2B 및 PC 기반 AI(Copilot).
이 외에도 마이크로소프트는 운영 소프트웨어, B2B 소프트웨어(Office), B2B 소셜 네트워크(LinkedIn), 비디오 게임 개발, 게임 콘솔(Xbox), 클라우드 컴퓨팅 및 AI 개발 분야의 선두주자입니다.
따라서 원자 빔 리소그래피가 단독으로 마이크로소프트의 이미 거대한 시가총액에 또 다른 1조 달러를 추가하지는 않겠지만, 이 회사가 초기부터 투자한 매우 유망한 분야 중 하나입니다. 따라서 이 주식은 파괴적인 “문샷” 혁신으로부터 상승 여력을 제공함과 동시에, 회사의 보다 안정적이고 예측 가능한 핵심 사업에 대한 노출도 제공합니다.
(You can read more about Microsoft’s business as a whole in our investment report dedicated to the company.)
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