고객이 원하는 형태의 '패키징' 과정 중요…기술개발 안간힘
국내 ‘후공정 생태계’ 대만에 비해 열악…협력사 키우기 나서
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▲삼성전자 평택캠퍼스 |
[에너지경제신문 이진솔 기자] 삼성전자가 파운드리(반도체 수탁생산) 세계 1위 업체인 대만 TSMC와 기존 초미세경쟁은 물론 ‘반도체 후공정 분야’까지 치열한 경쟁을 펼치고 있다. 반도체 조립과 검수 등을 진행하는 후공정 분야는 자체 기술력에 더해 전문 업체인 반도체 테스트·패키징 기업(OSAT)과 협력이 중요하다.
13일 업계에 따르면 삼성전자는 최근 100여 곳으로 늘어난 파운드리 고객사 요구에 맞추기 위해 후공정 기술력 확보에 고심하고 있다. ‘다품종 소량생산’ 특성을 가진 비메모리 반도체 사업에서는 각 고객사가 원하는 특성에 부합하도록 반도체를 패키징(포장)하는 과정이 중요하기 때문이다.
파운드리 업계가 패키징 등 반도체 후공정에 몰두하는 이유는 전공정에 해당하는 미세가공 기술이 지닌 한계를 넘어설 수 있어서다. 회로선폭을 줄이는 과정은 기술적으로 어려워 성능을 높이는 일이 어렵지만 패키징 기술을 적절히 활용하면 선폭 개선 없이도 고성능 반도체를 만들 수 있다. 특히 3D 적층 기술은 칩을 입체적으로 쌓아 소비전력을 줄이고 성능을 개선하는 효과를 기대할 수 있다.
삼성전자는 지난 2018년부터 패키지 제조 및 연구를 담당하는 전담 부서인 ‘TSP’를 운영하며 자체적인 패키징 기술을 선보이고 있다. 주력 서비스는 ‘엑스큐브’와 ‘아이큐브’, ‘에이치큐브’ 등이 있다.
삼성전자는 지난달 고성능 반도체용 2.5차원(2.5D) 패키징 솔루션에이치큐브를 개발했다고 밝혔다. 기존 2.5D 패키징 솔루션인 ‘아이큐브’에 이어 고대역폭 메모리(HBM)를 6개 이상 탑재할 수 있다는 게 특징이다. 삼성전자는 이를 통해 데이터센터와 인공지능(AI), 네트워크 등 응용처별 시장에 맞는 맞춤형 반도체를 다양한 패키지로 공급한다는 방침이다.
또 다른 주력 기술은 3D 적층 기술인 엑스큐브다. 시스템반도체를 구성하는 로직 부분과 캐시메모리 부문을 상하로 배치한 뒤 ‘TSV(Through Silicon Via)’ 기술로 연결한다. 이를 활용하면 반도체 면적이 줄어들며 완제품 설계 자유도가 높아지며 동작 속도가 높아지는 동시에 소비전력을 줄일 수 있다.
경쟁사인 TSMC도 후공정 기술력 강화에 적극적으로 나서고 있다. 삼성전자와 마찬가지로 자체적인 2.5D와 3D 패키징 기술을 보유하고 있다. 특히 TSMC ‘SOIC’는 엑스큐브와 비슷하게 여러 반도체를 3D 패키징 공정을 통해 시스템온칩(SoC) 형태로 통합시키는 기술이다. TSMC는 해당 공정에서 구리 전극으로 칩을 연결하는 ‘하이브리드 본딩’을 활용한다.
업계는 반도체 후공정 분야에서 삼성전자가 TSMC를 앞서기 위해선 ‘후공정 생태계’가 뒷받침 되어야 한다고 지적한다.
파운드리 기업이 전공정과 후공정을 모두 담당하는 경우도 있지만 후공정은 전문 업체와 협력해 외주화하는 것이 일반적이기 때문이다. 삼성전자는 앰코테크놀로지와 네페스아크 등 국내 후공정 업체들과 협력하고 있지만 대만 업체에 비하면 위상이 낮은 편이다. 트랜드포스에 따르면 글로벌 OSAT 시장에서 점유율 23.7%로 1위 ASE를 비롯해 4위 SPIL과 5위 PTI 등 대만 업체들이 상위 10개 기업 중 6개를 차지하고 있다.
업계 관계자는 "최근 패키징 공정이 전공정 만큼 고도화하는 추세에 따라 관련 투자가 확대되는 추세"라며 " 공정기술 영역에서 경쟁이 더욱 치열해질 것"이라고 말했다.
jinsol@ekn.kr
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