삼성전기, 1.9조 쏟아붓는 패키지기판···글로벌 3강 도약 나선다

지난해 하반기부터 베트남·부산·세종사업장에 지속 투자

반도체 패키지기판 2027년까지 공급 부족 현상 지속

빅테크 기업, 자체 칩 확대로 기판 업체들과 협력 강화

그래픽=박혜수 기자

"반도체 패키지기판은 반도체, 파운드리 보다 향후 성장률이 높을 것으로 예상됩니다. 지금 가장 부족하고 사업성이 높은 게 기판으로 2027년까지 FC-BGA(플리칩 볼그리드 어레이)의 공급부족이 이어질 것입니다." (안정훈 삼성전기 패키지 지원팀장)

지난해부터 반도체 패키지기판에 1조9000억원의 대형 투자를 집행한 삼성전기가 하반기부터 국내 최초로 서버용 FC-BGA를 양산하며 글로벌 3강 도약에 도전한다.

삼성전기는 지난 14일 부산사업장에서 패키지기판 세미나를 열고 현재 삼성전기의 패키지기판 기술에 대해 소개했다.

FC-BGA란 고집적 반도체 칩과 메인 기판을 연결해 전기적 신호와 전력을 전달하는 기판으로, 고성능 및 고밀도 회로 연결을 요구하는 CPU(중앙처리장치), GPU(그래픽 처리장치)에 주로 사용된다.

미래 IT 환경에서는 고성능 반도체 제조업체들이 기술력 있는 패키지 기판 파트너를 확보하는 것이 매우 중요하나 기술력을 보유한 업체가 적어 공급 부족 현상이 지속되고 있는 상황이다.

향후 하이엔드 패키지기판은 반도체보다도 높은 성장률을 보일 것으로 예상된다.

팬데믹 이후 고성장하고 있는 반도체 시장은 올해 6760억 달러 수준으로 전망되며 2026년까지 연간 4% 수준으로 성장할 것으로 추정된다.

반면 패키지기판은 2022년 113억 달러 수준으로 예상되며 BGA와 FC-BGA가 합쳐져 연평균 10% 수준으로 성장해 2026년에는 170억 달러 규모로 커질 것으로 기대된다.

특히 5G안테나, ARM용 CPU, 서버·전장·네트워크와 같은 산업 및 전장 분야가 주축으로 시장 성장을 견인할 전망이다. 삼성전기에 따르면 하이엔드 기판인 서버용 FC-BGA와 ARM CPU용 기판은 각각 23%, 19% 고성장할 것으로 예상된다. 5G 안테나용 기판의 경우 연평균 24%의 성장이 기대된다.

이에 따라 국내외 주요 기판 업체들은 최근 패키지기판 투자 경쟁에 적극 뛰어들고 있다.

삼성전기는 지난해 12월 베트남 생산법인에 2023년까지 약 1조3000억원을 투자하겠다고 발표한 데 이어 올해 3월에도 부산사업장 FC-BGA 시설 구축에 약 3000억원 규모의 추가 투자를 결정했다.

이어 6월에도 FC-BGA 시설 구축에 3000억원 규모의 추가 투자를 진행한다고 밝혔다. 이는 국내 부산, 세종사업장 및 베트남 생산법인에 대한 시설 투자에 쓰일 예정이다.

안정훈 삼성전기 패키지 지원팀장(상무)은 "가장 난이도가 높은 패키지기판은 서버와 네트워크용이다. 삼성전기는 이 부분에 집중을 해서 앞으로 사업을 확장시켜 나갈 예정"이라고 말했다.

이어 "이런 기판들을 제조하기 위해 필요한 기술을 보유하고 있고 로드맵에 맞춰 기술개발을 하고 있기 때문에 향후 하이엔드 기판 사업에서 상당히 많은 부분 사업에 참여하게 될 것으로 예상한다"고 덧붙였다.

삼성전기는 올해 네트워크용 FC-BGA 양산을 시작했고 하반기 서버용 양산을 통한 제품 라인업을 확대해 하이엔드급 패키지기판 시장에서 점유율을 높인다는 전략이다.

모바일에 탑재되는 패키지기판을 아파트에 비유한다면, 서버와 같은 하이엔드급은 100층 이상의 초고층 빌딩을 짓는 것과 같이 높은 기술력이 필요해 후발업체 진입이 어려운 사업이다. 전 세계에서 하이엔드급 서버용 기판을 양산하는 업체는 일본 이비엔과 신코덴키 등 일부에 불과하다.

서버용 FC-BGA는 일반 PC용 FC-BGA보다 기판 면적이 4배 이상 크고, 층수도 20층 이상으로 2배 이상 많다. 기판의 대형화와 고다층에 따른 제품 신뢰성 확보와 생산 수율 관리가 핵심으로 꼽힌다.

삼성전기는 차세대 패키지기판 기술인 SoS(System On Substrates)와 기판내 수동 소자를 내장하는 기술인 '임베딩' 등으로 기술 초격차에도 앞장서고 있다.

SoS는 2개 이상의 반도체 칩을 기판 위에 배열해 통합된 시스템으로 구현할 수 있도록 초미세화 공정이 적용된 패키지기판을 말한다. 서로 다른 반도체 칩을 하나의 기판 위에 올려 미세한 재배선 기술로 연결해 반도체 성능을 끌어올리는 차세대 기판 기술이다.

황치원 삼성전기 패키지 개발팀장(상무)는 "최근 빅테크 기업들이 핵심 반도체를 직접 설계하고 외주를 통해 칩 생산에 나서면서 이로 인한 시장 성장도 패키지 기판 수요 증가에 요인이 되고 있다"며 "삼성전기에는 상당히 좋은 기회로 시장이 커지는 대형화, 고다층 부분을 타겟팅하고 기술을 향상시키기 위해 노력 중"이라고 말했다.