올해 초 일론 머스크가 테라팹 조감도에 관한 질문에 세 단어로 답했을 때, 그것은 도발에 가깝게 읽혔습니다. 자유전자레이저가 이긴다는 구호는, 그 용도로 만들어진 적이 없는 기계를 들어 아무도 흠집 내지 못한 독점을 겨눈 말이었습니다.
여섯 달이 지난 지금, 그 논쟁은 타임라인을 떠나 하드웨어와 돈과 일정의 문제가 됐습니다. 6월 2일 미국 상무부와 국립표준기술연구소(NIST)는 실리콘밸리 스타트업 엑스라이트(xLight)에 1억 5,000만 달러의 최종 지원을 확정했습니다. 용도는 극자외선(EUV) 광원용 자유전자레이저 시제기를 세계 최초로 짓고 실증하는 것입니다.
이 시점이 다시 들여다볼 만한 이유는 도전자가 돈을 받았다는 데 있지 않습니다. 같은 기간에 기존 강자도 답을 내놓았고, 두 답이 이제 같은 연도를 겨누고 있다는 데 있습니다.
빛보다 돈이 먼저 도착했다
엑스라이트는 2025년 12월 2일 상무부와 의향서를 맺었고, 지원은 여섯 달 뒤 확정됐습니다. 구조가 특이합니다. 상무부가 1억 5,000만 달러어치의 지분을 받아, 연방기관이 매출도 없는 가속기 스타트업의 주주가 됩니다.
이제는 전례가 없는 일도 아닙니다. 2025년 8월 연방정부는 인텔 지분 89억 달러어치를 사들이기로 합의했고, 인텔은 그 전에 이미 57억 달러의 칩스법 자금을 받은 상태였습니다. 국가가 보조금을 써주는 대신 포지션을 잡기 시작한 것입니다.
시제기가 들어설 곳은 뉴욕주 올버니 나노테크 콤플렉스입니다. 2025년 7월 국가반도체기술센터(NSTC)로 문을 연 칩스법의 대표 연구 거점입니다. 위치 자체가 요점인데, 이 단지에는 이미 칩스 포 아메리카 EUV 액셀러레이터가 들어와 있고 표준 하이 NA EUV 노광기도 갖춰져 있습니다.
광원은 비출 대상이 없으면 쓸모가 없습니다. 실제로 작동하는 하이 NA 장비 옆에 시제기를 세운다는 것은, 이 논쟁을 실제로 끝낼 수 있는 유일한 실증, 즉 빔 성능표가 아니라 웨이퍼 노광을 시도하겠다는 뜻입니다.
최고경영자 겸 최고기술책임자 니컬러스 켈레즈는 이 시설의 노광 역량이 연구를 가능하게 만들 것이라고 밝혔고, 회사는 2028년 이곳에서 시제기를 가동하는 것을 목표로 잡고 있습니다.
이사회 구성도 조달 담당자가 제안서를 읽는 방식을 바꿀 만한 수준으로 짜였습니다. 3월 전 인텔 최고경영자 팻 겔싱어가 엑스라이트 이사회 의장(executive chairman)으로 합류했고, 같은 달 벤처캐피털 플레이그라운드 글로벌의 파트너가 됐습니다. 이 회사는 7월 4,000만 달러 규모 시리즈B를 주도했습니다.
기술은 맨땅에서 만들지 않고 빌려 쓰는 구조입니다. 엑스라이트는 초전도 고주파 공동과 크라이오모듈은 페르미연구소에서, 에너지회수형 가속기 CBETA의 성과는 코넬대에서 가져와 상용화하고 있으며, 에너지부 국립연구소 체계 전반과 계속 협업하고 있습니다.
회사의 핵심 주장은 숫자 하나와 배치 하나입니다. 자사 광원이 기존 레이저생성플라즈마(LPP) 방식보다 약 네 배의 EUV 출력을 낼 수 있고, 장비마다 광원을 하나씩 두는 대신 한 대가 여러 노광기에 빛을 나눠 공급할 수 있다는 것입니다.
기존 강자도 가만히 있지 않았다
자유전자레이저를 밀어야 한다는 논거는 늘 하나의 고발 위에 서 있었습니다. ASML이 극자외선을 만드는 방식이 극도로 비효율적이고, 그 비효율이 노광기 한 대가 시간당 처리할 수 있는 웨이퍼 수를 묶어놓는다는 것입니다.
올해 ASML의 대답은 그 상한을 정면으로 공격하는 것이었습니다. 회사는 광원을 1,000와트로 돌리는 개념검증을 시연했습니다. 현재 현장에서의 평균치가 약 600와트 수준인 것과 비교됩니다.
거기까지 가려면 진공 챔버 안의 안무를 바꿔야 했습니다. 주석 방울 투입 속도를 초당 약 10만 개로 두 배 늘렸고, 하나의 주 펄스로 때리던 방식은 여러 단계의 시퀀스로 바뀌었습니다.
1마이크로미터 선행 펄스가 방울을 납작하게 펴고, 두 번째 1마이크로미터 펄스가 밀도를 낮추며, 그다음에야 10마이크로미터 이산화탄소 주 펄스가 도착해 얇아진 표적을 플라즈마로 만듭니다. 원리는 그대로지만 훨씬 정교해진 실행입니다.
상업적으로 중요한 것은 처리량 셈법입니다. ASML은 2030년까지 웨이퍼 처리 시간을 대략 절반으로 줄이겠다는 목표를 내걸었습니다. 현재 시간당 약 220장에서 330장 수준으로 올리고, 이 구조가 최종적으로 도달할 지점은 400~500장으로 봅니다.
여유분에 대해서도 이례적으로 분명하게 말했습니다. 1,500와트까지는 비교적 명확한 경로가 있고, 2,000와트에 도달하지 못할 근본적 이유는 없다는 것입니다. LPP가 한계에 다다랐다는 전제에 대한 직접적인 반박입니다.
그렇다고 원래의 지적이 틀린 것이 되지는 않습니다. 주석 잔해는 여전히 집광 미러를 갉아먹고, 그 미러를 지키는 수소 유량은 여전히 분당 수백 리터 단위이며, 방울 투입 속도를 두 배로 올리면 오염 문제는 쉬워지는 것이 아니라 어려워집니다.
ASML이 한 일은 그 지적을 해결한 것이 아니라 앞질러 달아난 것입니다. 그리고 이 회사가 10년쯤 전과 비교적 최근, 두 차례에 걸쳐 자유전자레이저를 검토한 뒤 두 번 다 위험이 낮은 길을 골랐다는 사실도 기억해둘 만합니다.
그래서 경쟁의 질문 자체가 모양을 바꿨습니다. 더 깨끗하고 효율 높은 광원이 원리상 낫느냐가 아니라, 13.5나노미터에서 한 번도 발진해본 적 없는 광원이 기존 강자가 그 틈을 메우기 전에 도착할 수 있느냐입니다.
테라팹 부지 확정이 물리 문제에 끼어드는 이유
자유전자레이저는 공유 인프라일 때만 경제성이 성립합니다. 가속기 한 대가 빔라인으로 여덟에서 열 대의 노광기에 빛을 나눠주면 장비당 비용이 싸지지만, 같은 가속기가 두 대에만 빛을 대면 그것은 비싼 조명입니다.
이 개념이 초대형 팹 이야기와 늘 함께 등장하는 이유가 여기 있고, 최근 몇 달의 테라팹 소식이 머스크가 쓴 어떤 문장보다 엑스라이트에 더 중요한 이유이기도 합니다.
머스크는 3월 21일 이 프로젝트를 발표했고, 8월 6일 테슬라와 스페이스X는 부지를 확정해 공개했습니다. 텍사스주 그라임스 카운티이며 1단계 규모는 168억 달러 이상입니다. 앞선 문건과 보도는 초기 550억 달러 규모와 최대 1,190억 달러에 이를 수 있는 총투자를 언급해 왔습니다.
광원 문제를 살아 있게 만드는 것은 이 사업의 규모입니다. 테라팹은 월 100만 장 수준의 웨이퍼 투입을 목표로 하며, 머스크는 산출을 칩 개수가 아니라 연산량으로 설명합니다. 설계·노광·제조·메모리·패키징·테스트를 한 부지에 모으겠다는 구상입니다.
그 밀도라면 장비 수는 수백 대 단위가 되고, 그 전부에 수백 킬로와트급 광원을 하나씩 달아주는 비용은 더 이상 반올림 오차가 아닙니다. 중앙 발전소형 구조가 개별 내장형보다 총소유비용에서 앞서는 유일한 구간이 바로 여기입니다.
장애물은 여전히 그 자리에 있고, 결코 작지 않습니다. 어떤 자유전자레이저도 아직 노광용 13.5나노미터 빛을 만들어낸 적이 없습니다.
에너지회수형 선형가속기 방식을 가장 멀리 밀고 간 일본 고에너지가속기연구기구(KEK)는 17메가전자볼트 빔으로 약 20마이크로미터 대역의 자발광을 시연했습니다. EUV에 닿으려면 800메가전자볼트급에 가까운 가속기가 필요한데, 그것은 아직 존재하지 않습니다.
그 등급의 신규 가속기 건설비는 2억 6,000만~4억 달러 수준으로 추산되고, 여러 노광기에 큰 손실 없이 빛을 배분할 정밀 빔 분배 시스템은 아직 어느 회사도 팔지 않는 물건입니다.
일정에 관한 냉정한 사실도 하나 있습니다. 팹은 과학 프로그램을 기다려줄 수 없으므로, 테라팹 1단계는 장기 구상이 무엇이든 지금 존재하는 장비, 즉 ASML 노광기로 돌아갈 것입니다.
올해 정말로 새로워진 것은 두 개의 시계가 같은 숫자를 가리키게 됐다는 점입니다. 엑스라이트는 2028년 올버니에서 시제기를 가동하는 것을 목표로 하고, 테라팹은 2028년 양산을 목표로 합니다.
이 우연이 세 단어짜리 게시물을 조달 결정의 문제로 바꿔놓습니다. 시제기가 일정대로 제 파장에서 발진한다면, 누군가는 사상 최대 규모로 제안된 팹의 2단계를 1단계 착공 시점에 존재하지도 않았던 광원을 전제로 설계할 것인지 결정해야 합니다.
참고 자료
- NIST·미국 상무부, “Department of Commerce Announces Finalization of CHIPS Incentives with xLight to Support Next-Generation Light Source for Lithography,” 2026년 6월 2일.
- Sara Samora, “XLight, Commerce Department finalize 150M CHIPS Act award,” Manufacturing Dive, 2025년 12월 2일 게재·2026년 6월 2일 갱신.
- 엑스라이트 4,000만 달러 시리즈B(플레이그라운드 글로벌 주도) 및 팻 겔싱어 이사회 의장 선임 관련 보도, 2026년 3월·7월.
- ASML 1,000W EUV 광원 개념검증 및 2030년 처리량 로드맵 보도, Tom’s Hardware·Bits and Chips, 2026년.
- 테라팹 부지 확정(텍사스주 그라임스 카운티), Electrek, 2026년 8월 6일; 프로젝트 발표, 2026년 3월 21일.
- KEK 에너지회수형 선형가속기 FEL 프로그램 자료, 페르미연구소 초전도 고주파 및 코넬대 CBETA 협업 공개자료.
- 대표 이미지: CERN Linac, Florian Hirzinger, 위키미디어 커먼즈, CC BY-SA 3.0.
