"AI 열풍에 고대역폭메모리 등 첨단 반도체 '순풍' 이어갈 것"

25일 제주국제컨벤션센터(ICC-JEJU)에서 열린 대한화학공학회 봄 학술대회에서 한재현 성균관대 반도체융합공학과 교수(왼쪽)과 노용영 포스텍 화학공학과 교수가 인터뷰 질문에 답변하고 있다. 제주=박정연 기자 hesse@donga.com

인공지능(AI) 열풍을 타고 한국 반도체 산업이 앞으로 5년 간 훈풍을 이어갈 것이란 전망이 나왔다. 고대역폭 메모리(HBM)와 패키징 등 후공정(백엔드) 시장이 성장하고 있기 때문이다. 반도체 산업이 성장하면서 공정 설계를 담당하는 화학공학이 더욱 존재감을 키울 것으로 분석된다. 

한재현 성균관대 교수는 26일 제주 국제컨벤션센터(ICC)에서 열린 한국화학공학회 봄 학술대회에서 기자들과 만나 “학회 반도체 심포지엄에 참여한 삼성전자, 램리서치 등 주요 반도체 기업들이 HBM과 패키징 등 백엔드 분야 연구를 발표 주제로 갖고 왔다”며 “앞으로 AI의 엄청난 연산을 처리할 수 있도록 하는 첨단 반도체가 전체 반도체 시장에서 가장 큰 주목을 받고 있는 만큼 한국도 4~5년 계속 잘 나갈 것이라고 본다”고 밝혔다. 그러면서 “반도체 후공정 관련 시장이 매년 15~20%씩 성장할 것”이라고 덧붙였다.

HBM은 D램을 8개 또는 12개를 쌓아 데이터 처리 속도와 용량을 높인 고부가가치 D램이다. 현재 전 세계에서 HBM 반도체를 생산할 수 있는 기업은 SK하이닉스, 삼성전자와 미국 마이크론 뿐이다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 HBM 시장 점유율은 SK하이닉스가 50%, 삼성전자 40%, 마이크론 10% 순이다. 

한 교수는 HBM의 핵심도 결국 후공정이라며 공정 설계를 맡는 화학공학의 역할이 중요하다고 강조했다. 그는 "많은 칩을 모아야 하다 보니 3차원(3D) 패키징으로 아파트처럼 쌓기 시작했는데 엘리베이터 길을 뚫듯 배선을 다 연결하고 금속층, 절연 소재 등도 들어가야 한다"며 "이런 소재 개발이 필요하고 배선을 위해 구멍을 내는 기술도 화학공학의 역할이 필요하다"고 제언했다.

한 교수는 반도체 설비 및 공정 전문가로 삼성전자를 거쳐 국제엘렉트릭코리아, AP시스템 등 반도체 장비업체에서 20여년간 장비 개발을 담당해 왔다. 학회에서는 첫 반도체 산업위원회 위원장을 맡았다.

실리콘을 대체할 수 있는 새로운 반도체 소자에 대한 연구가 강화돼야 한다는 진단도 이어졌다. 노용영 포스텍 화학공학과 교수는 인터뷰에서 “실리콘이 한계에 도달해 새로운 물질이 필요하게 됐다”면서 “황화물이나 셀룰라이드 같은 신소재 개발이 이뤄지고 있는데 아직 황화물을 활용해 웨이퍼 단위로 양산할 수 있는 기술이 개발되지 않아 관련 연구에 집중하고 있다”고 밝혔다.

[제주= 박정연 기자 hesse@donga.com]