"묶어야 산다"…7년뒤 120조 시장, '반도체 패키징' 기술확보 사활

첨단 기술분야 '반도체 패키징' 시장이 뜨겁게 달아오르고 있다. 반도체 제조 공정이 고도화 되면서 패키징 시장을 선점하려는 국내·외 주요 기업들의 경쟁이 치열하다. 패키징이 반도체 제조 전 공정으로 확대되고 있는 만큼 향후 첨단 제품 개발에 필수 기술로 자리잡을 것이란 분석이다.

6일 글로벌 시장 조사업체인 페어필드(Fairfield)에 따르면, 반도체 패키징 시장은 매년 10% 이상 성장을 지속하며 2030년 900억 달러(약 120조원) 규모로 확대될 전망이다. 반도체 기술이 빠르게 발전하면서 첨단 패키징 수요도 증가하고 있다. 특히 AI(인공지능)서버와 차량용 전자장비(전장) 산업을 중심으로 수요가 급증하고 있다.

반도체 패키징 기술은 첨단 제품 수요 증가와 맞물려 발전하고 있다. 당초 반도체 패키징은 단순히 제품을 출하하기 전 포장 단계에 그쳤으나, 점차 전공정을 포함한 모든 제조과정에 쓰이고 있다. 전기 신호가 흐르도록 하는 웨이퍼(반도체 기판) 공정 단계에서도 여러개의 반도체를 한꺼번에 패키징 기술이 적용된다. 과거에는 단순히 포장에 그쳤다면, 이제는 초기 공정부터 쓰이는 상황이다.

SK하이닉스가 주도하고 있는 차세대 메모리 반도체 HBM(고대역폭메모리)도 패키징 기술이 토대가 됐다. 기존 D램 메모리 반도체 여러개를 묶어(패키징)해 효율성을 끌어올린 제품이다. 용도에 따라 △2.5D·3D(차원)패키징 △FOWLP(팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징) △SiP(시스템 인 패키지) △플립칩 패키징 △WLCSP(웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키징) 등의 기술이 있다.

한국은 패키징 분야에선 후발주자다. 대만의 ASE와 미국의 앰코, 인텔 등이 반도체 패키징 시장을 주도하고 있다. 시장조사업체 욜디벨롭먼트에 따르면 2021년 반도체 후공정 매출 순위는 1위 ASE, 2위 앰코, 3위 JCET(중국) 등이다. 대기업 반도체 업계 관계자는 "기술 수준에 차이는 있지만 따라잡지 못할 정도는 아니다"고 말했다.

반도체 패키징 시장은 삼성전자가 미래 먹거리로 지목한 파운드리와도 관련이 깊다. 대만 TSMC(타이지디엔)는 파운드리 시장을 장악하기 위한 전략으로 패키징 기술을 내세우고 있다. 생성형 AI서버에 주로 쓰이는 엔비디아 GPU(그래픽처리장치) A100·H100 등이 TSMC의 패키징 기술로 제작되는 것으로 알려진다. 메모리·연산 반도체를 패키징해 기판에 올리는 방식이다.

삼성전자는 HBM제조 과정에서 패키징 기술력을 경쟁력으로 내세우고 있다. 삼성전자는 HBM 설계와 생산부터 2.5D 첨단 패키징까지 이어지는 턴키(일괄 생산) 생산체제를 유일하게 구축하고 있다. 패키징 기술은 향후 파운드리 시장 확대에도 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다. 이재용 삼성전자 회장이 올해 2월 반도체 패키징을 맡은 사업장을 찾아 기술개발을 강조하기도 했다.

첨단 제품에 대한 수요가 늘고 있는 만큼, 패키징 기술 경쟁도 치열해 질 전망이다.생성형 AI와 같은 제품 뿐만 아니라 전기 자동차(EV)와 자율 주행 기술 등 전방 산업이 성장하고 있기 때문. 특히 반도체 패키징 기술은 내구성과 온도 제어, 고성능 상호 연결로 인해 자동차 산업에서 역할을 할 전망이다. 반도체 업계의 한 관계자는 "기술 혁신의 역량이 패키징에 집중되고 있다"고 말했다.

주요 반도체 기업들은 패키징 분야 투자도 늘리고 있다. 인텔은 올해 30억 달러(약 4조원) 가량을 투자해 3차원 적층 공정의 패키징 기술 '포베로스(Foveros)'를 생산공정에 도입할 방침이다. TSMC와 삼성전자도 각각 32억 달러(4조2000억원), 18억 달러(2조4000억원) 가량을 투자할 전망이다.

이재윤 기자 mton@mt.co.kr