【④AI 반도체의 그림자】 AI 반도체 공급망 위기, 어디서 막히는가? 3나노·ASML·포토레지스트 완전 해부

 

 

 

AI 반도체 시장이 급성장하고 있습니다. 하지만 그 이면에는 보이지 않는 병목, 즉 '공급망 리스크'가 도사리고 있습니다. 이 글에서는 AI 칩 생산을 가로막는 진짜 장애물이 무엇인지 구체적으로 파헤칩니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

목차

1. AI 반도체 수요는 왜 폭증하고 있나?
2. 병목 ① 미세공정 – 3나노가 왜 그렇게 어려운가?
3. 병목 ② 장비 – ASML 없이는 한 발짝도 못 나간다
4. 병목 ③ 소재 – 포토레지스트, SiC는 왜 부족할까?
5. 울프스피드와 ASML – AI 생태계를 쥐고 있는 기업들
6. 공급망 리스크는 왜 투자 판단의 핵심인가?
7. AI 반도체 전쟁, 진짜 전장은 보이지 않는 곳에 있다

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1. AI 반도체 수요는 왜 폭증하고 있나?

 

 

챗GPT, 이미지 생성 AI, 자율주행차, 데이터센터 확장 등으로 인해 AI 연산 수요가 폭발적으로 늘고 있습니다. 특히 엔비디아의 H100과 같은 고성능 GPU 수요가 폭증하면서, AI 칩을 구성하는 여러 공정과 부품에 부담이 쌓이고 있습니다.

단순히 설계만 잘한다고 되는 것이 아니라, 생산 현장의 '재료', '기계', '기술력'이 따라줘야 하는 상황입니다.

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2. 병목 ① 미세공정 – 3나노가 왜 그렇게 어려운가?

 

3나노 공정은 현재 가장 진보된 반도체 제조 기술 중 하나입니다.

여기서 '3나노'는 반도체 칩 안의 회로 선폭이 3나노미터(10억 분의 3미터)라는 뜻으로, 아주 미세한 구조를 가리킵니다. 이 공정은 전력을 줄이고 성능을 높이는 데 효과적이지만, 그만큼 제조도 훨씬 까다롭습니다.

 

현재 TSMC와 삼성전자가 3나노 공정의 '양산을 진행 중'이라고 밝히고 있지만, 이는 실제 대량 생산보다는 초기 생산단계에 가깝습니다. 즉, 기술적으로는 제품을 만들고 있으나, 생산 효율이나 수율(정상 작동하는 칩 비율)이 아직 안정적이지 않아 전체 공급에는 한계가 있는 상황입니다.

특히 '수율 문제'는 이 공정의 가장 큰 걸림돌입니다. 수율이 낮으면 100개 중 40~50개만 정상 작동하는 식으로 낭비가 크고, 생산 단가도 높아지기 때문에 AI 반도체의 대량 생산에 큰 장애가 됩니다.

 

AI 반도체는 고성능, 고밀도, 저전력을 동시에 요구하기 때문에 이 극미세공정 없이는 원하는 성능을 구현하기 어렵습니다. 결국 이 기술의 병목이 전체 AI 칩 생산의 병목이 되는 셈입니다.

 

 

 

 

 

 

 

3. 병목 ② 장비 – ASML 없이는 한 발짝도 못 나간다

 

 

3나노 이하 미세공정에서는 회로를 웨이퍼에 정밀하게 새겨 넣기 위해 극자외선(EUV)을 사용하는 '노광 장비'가 필수입니다.

이 장비는 일종의 고해상도 인쇄기처럼, 설계된 회로 패턴을 실리콘 위에 정확하게 전사하는 핵심 장비입니다.

그런데 이 장비를 전 세계에서 오직 한 회사, 네덜란드의 ASML만이 만들 수 있습니다.

한 대에 수천억 원이 넘고, 주문 후 받는 데도 1~2년이 걸립니다.

EUV 장비가 없으면 5나노 이하 공정, 특히 더 진보된 3나노 및 향후 2나노 공정은 아예 시작할 수 없습니다.

즉, AI 반도체 시대의 핵심인 미세공정은 결국 ASML이라는 회사 하나에 병목이 걸려 있는 것입니다.

미국, 한국, 대만, 일본의 반도체 산업 모두 이 한 회사의 공급 능력에 의존하고 있다는 점은 무시할 수 없는 리스크입니다.

 

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4. 병목 ③ 소재 – 포토레지스트, SiC는 왜 부족할까?

 

반도체는 원재료부터 복잡합니다. 그중에서도 미세공정용 포토레지스트(감광제)는 일본 일부 기업에서만 고품질 제품을 만들 수 있습니다. 일본의 수출 규제처럼 정치적인 변수 하나만으로도 생산이 멈출 수 있는 구조입니다.

 

또한 전력 반도체나 AI 반도체에서 고온·고전압을 버티기 위한 SiC(실리콘카바이드) 소재도 공급 부족 현상이 큽니다.

이 분야에서는 울프스피드(Wolfspeed)가 대표적인 기업인데, 수요 대비 공급 여력이 부족해 완성칩 생산에 병목을 만들고 있습니다.

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5. 울프스피드와 ASML – AI 생태계를 쥐고 있는 기업들

 

• ASML: 전 세계에서 유일하게 EUV 노광 장비를 공급하는 회사로, 반도체 제조의 필수 관문 역할을 합니다.
• Wolfspeed: SiC 소재의 원천 기술과 제조 시설을 보유한 기업으로, AI 반도체 및 전력 반도체에 있어 소재 측 병목을 해결할 수 있는 핵심 기업입니다.

이 두 기업은 AI 반도체 생태계에서 '보이지 않는 강자'로, 단순한 장비/소재 회사가 아니라 전략적 병목 포인트를 장악한 플레이어입니다.

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6. 공급망 리스크는 왜 투자 판단의 핵심인가?

 

 

많은 투자자들이 엔비디아, AMD, 삼성전자 같은 설계사와 완성 제조사만을 주목합니다. 하지만 진짜 중요한 건 이들이 '제때 만들 수 있느냐'입니다.

• ASML 장비를 받지 못하면 칩을 생산할 수 없습니다.
• 포토레지스트가 부족하면 라인이 멈춥니다.
• SiC 기판 공급이 늦어지면 납품이 지연됩니다.

공급망 병목은 단순한 생산 지연이 아니라 매출 차질과 주가 하락으로 바로 이어질 수 있는 중요한 투자 요소입니다.

 

 

 

 

 

 

 

7. AI 반도체 전쟁, 진짜 전장은 보이지 않는 곳에 있다

 

AI 반도체 경쟁은 칩 성능만의 문제가 아닙니다. 그 칩이 '제때', '충분히', '원가를 맞춰' 생산되느냐가 진짜 승부처입니다.

ASML, 울프스피드, 포토레지스트 기업처럼 병목 구간을 쥐고 있는 플레이어들이 결국 AI 반도체 생태계의 실질적인 권력을 갖게 될 것입니다.

앞으로의 투자는 눈에 보이는 기업만이 아니라, 공급망 안쪽에 숨은 핵심 기업들을 찾아내는 안목이 더 중요해질 것입니다.

 

 

 

 

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