[르포] "국내 유일 임베딩 기술로 초격차"...삼성전기 기판사업 '맏형' 세종사업장을 가다

삼성전기 임직원이 세종사업장의 생산시설을 점검하고 있다. 삼성전기 제공

[파이낸셜뉴스 세종=김준석 기자] "반도체기판 시장은 코로나19 팬데믹 시기인 2021년까지 계속 성장세를 보이다 지난해와 올해 다운턴(경기 하강국면)을 보였다. 현재 쌓인 재고들이 소진되는 중이어서 내년 상반기에는 시장이 되살아날 것으로 본다. 내년 준공될 신공장 증축을 계기로 세종사업장은 기존 주력 사업인 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)를 넘어 ARM용 중앙처리장치(CPU)와 전장(자동차 전기장치)까지 사업을 확장해 나가고 있다."
2일 찾은 삼성전기 세종사업장의 심규현 세종제조기술팀장(상무)은 반도체기판 업황과 세종사업장의 사업현황에 대한 질문에 이 같이 설명했다. 1991년 PC용 다층인쇄회로기판(MLB) 생산을 시작으로 삼성전기 기판사업의 첫 발을 뗀 세종사업장(당시 조치원사업장)은 1997년 고부가가치 기판인 반도체 패키지기판 생산을 통해 당시 일본산 기판 독점 시대를 마감하고 국내 반도체 산업을 기술적으로 한 단계 끌어올린 전자부품산업의 산실로 통한다. 삼성전기의 기판사업은 '맏형'인 모바일용 플립칩(FC)-칩스케일 패키지(CSP)를 주력으로 생산하는 세종사업장을 필두로 플립칩(FC)-볼그리드어레이(BGA)를 생산하는 부산사업장, FC-BGA와 카메라모듈 등을 생산하는 베트남사업장으로 구성돼 있다.

모바일 FC-CSP 1위...'국내 유일' 임베딩 기술로 '초격차' 달성

삼성전기 세종사업장 전경. 삼성전기 제공

임승용 삼성전기 세종단지장(부사장)은 "세종시의 대표적인 산업단지인 명학산업단지의 총면적이 25만3750평인데 이중 삼성전기 사업장 부지의 면적은 5만3000평 규모로 산업단지내 최대 규모"라고 설명했다. 임 단지장에 따르면 삼성전기의 세종사업장은 4개 공장을 운영 중이며 1855명의 제조·연구·개발 인력들이 상주 중이다.

세종사업장은 삼성전기 국내 사업장 중 유일하게 반도체 패키지기판 단일 제품을 생산하는 기판 핵심 기지로 스마트폰과 태블릿PC 등의 모바일 AP, 메모리 반도체, 5세대(G) 안테나와 같은 통신모듈 및 전장용 반도체에 들어가는 패키지기판을 생산 중이다. 특히, 플래그십 모바일 AP용 기판은 글로벌 1위를 차지하고 있다. 임 단지장은 "패키지사업부의 지난해 매출이 2조가량이었는데 이중 1조2500억원이 세종사업장의 매출"이라고 설명했다.

심 팀장은 "반도체 칩을 두뇌에 비유한다면, 패키지기판은 뇌를 보호하는 뼈와 뇌에서 전달하는 정보를 각 기관에 연결해 전달하는 신경과 혈관"이라면서 "최근 많은 칩들이 잘 작동하기 위해 기판의 회로 선폭이 미세화되고, 기판 면적도 커지고 층수도 늘어나는 등의 패키지기판의 기술 고도화가 일어나고 있다"고 설명했다.

세종사업장의 강점으로 심 팀장은 '임베딩 기술'을 꼽았다. 임베딩 공법은 기존 기판 위에 실장하던 캐패시터(축전기)와 같은 수동부품을 기판 내부에 내장시키는 기술로, 임베딩 공법을 통해 신호 경로 길이를 줄여 전력 손실을 50% 이상 줄일 수 있고, 고속 신호 전달에도 유리하다. 현재 삼성전기는 국내 기판 업체 중 유일하게 임베딩 기술을 보유하고 있다. 그는 "10년 전부터 임베딩 기술을 시작했다"면서 "신공장을 포함해 기존 공장에서도 이노베이션 등을 통해 차세대 제품에 대해 준비하고 있다"고 밝혔다.

기판업계 불황에도 '반도체급' 공장 증설

9월 6일 인천 송도컨벤시아에서 열린 2023 국제 인쇄회로기판 및 반도체패키징산업전을 찾은 관람객들이 삼성전기 전시 부스에서 반도체 패키지 기판을 살펴보고 있다. 연합뉴스

모바일·PC 등 전방산업의 위축인 가운데 삼성전기 세종사업장은 예정대로 내년 5월 신공장을 준공하며 '5공장 시대'를 열 예정이다. 심 팀장은 "반도체공장에 근접한 수준의 환경 관리와 로봇과 자동화에 의한 물류·생산 관리가 이뤄질 것"이라면서 "이를 위해 모든 공장 클린룸화. 사람이 거의 없는 천장대차시스템(OHT) 기반 공정 등 스마트공정 기술이 대거 사용될 것"이라고 설명했다. 삼성전기에 따르면 신공장에서는 전장을 비롯해 기술 난도가 높은 차세대 제품의 공정이 주로 이뤄질 예정이다.

부품업계의 추산에 따르면 반도체 패키지기판은 올해 106억달러(약 13조9072억원) 규모에서 2027년 152억달러(약 19조9424억원) 규모로 연평균 10% 수준으로 성장할 것으로 예상된다. 특히, 5G 안테나, ARM CPU, 서버·전장·네트워크와 같은 산업·전장 분야를 주축으로 시장 성장을 견인할 것으로 전망된다.

"머리카락 한올·빛한줄기도 용납 못해"

삼성전기 관계자가 기자들을 대상으로 생산공정에 대한 설명을 진행하고 있다. 삼성전기 제공

반도체 패키지기판 제작 공정은 회로 배선을 구현하는 전공정과 표면처리를 하는 후공정으로 나눌 수 있다. 전공정의 대표 공정으로는 회로 형성, 적층, 도금 공정이 있으며, 후공정은 SR 공정이 있다. 세종사업장의 1·2공장은 전공정이, 3·4공장에서는 후공정이 진행된다.

세종사업장 일선 공장은 머리카락 한올도 용납하지 않는 청정한 작업 환경이 돋보였다. 모든 출입자는 방진복과 방진모, 실내화를 신고 30초간의 에어샤워를 통과해야 한다. 또 외부 물질 유입이 치명적인 제품 특성상 선크림, 틴트, 속눈썹, 마스카라, 흑채 사용도 금지된다. 삼성전기 관계자는 "A4용지 두께보다 얇은 물질과 공정을 사용하기 때문에 엄격하게 관리할 수밖에 없다"라고 말했다.

클린룸에서는 노광 작업 후 진행하는 현상공정을 노란 불빛 아래에서 진행됐다. 이정숙 삼성전기 프로는 "감광성 필름이 하얀색 빛에 반응하기 때문에 클린룸과 클린룸 주변에 하얀 불빛을 피해 노란 조명으로 관리하고 있다"면서 "빛 차단과 보안상 이유로 평소에는 문을 닫아놓는다"라고 설명했다.

또, 전반적으로 공장 내 작업자를 찾기 매우 힘든 점도 특징이다. 삼성전기 관계자는 "미세한 먼지 등 이물질로도 수율과 제품의 품질이 달라질 수 있어 대부분의 공정이 자동화되어 있다"고 설명했다. 이날 쿠카로봇의 팔이 부지런히 반도체 기판을 옮기고 있었다.