반도체 기판 힘 주는 삼성전기… AI·전장 등 고부가 시장 '정조준'

하이엔드 기판 시장 집중 공략… 2년 내 고부가 FCBGA 제품 비중 50% 이상 확보

황치원 삼성전기 패키지개발팀장 상무가 지난 22일 서울 중구 삼성전자 기자실에서 반도체패키지기판을 소개하고 있다. / 사진=삼성전기

삼성전기가 2026년까지 서버, AI, 전장, 네트워크 등 고부가 FCBGA 제품의 비중을 50% 이상으로 확대한다.

삼성전기는 지난 22일 서울 중구 삼성전자 기자실에서 열린 세미나에서 FCBGA 기술을 소개했다.

FCBGA는 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU) 등 전기 신호가 많은 반도체를 사용할 수 있도록 메인보드와 전기적으로 연결하는 반도체 기판이다.

반도체 칩을 두뇌에 비유한다면 반도체 기판은 뇌를 보호하는 뼈와 뇌에서 전달하는 정보를 각 기관에 연결해 전달하는 신경, 혈관에 해당한다.

반도체 칩은 메인 기판과 서로 연결돼야 하는데 메인 기판의 회로는 반도체보다 미세하게 만들기가 불가능하다. 반도체 칩과 메인 기판 사이를 연결해 주는 다리 역할이 필요한데 이것이 패키지 기판이다.

시장조사업체인 프리스마크에 따르면 반도체기판 시장 규모는 2024년 4조8000억원에서 2028년 8조원으로 연평균 약 14%로 지속 성장할 것으로 예상된다. 특히 5G 안테나, ARM CPU, 서버·전장·네트워크와 같은 산업 ·전장 분야를 주축으로 시장 성장을 견인할 것으로 예상한다.

반도체 업계는 로봇, 메타버스, 자율주행 등 반도체 성능 향상에 대응할 수 있는 기판 기술이 절실하다. 특히 빅데이터와 AI에 적용되는 FCBGA는 대형화, 층수 확대, 미세 회로 구현, 소재 융복합화 등 높은 기술이 요구된다.

삼성전기는 차별화된 기술력으로 세계 유수의 기업들로 제품을 공급하며 기판업계를 이끌고 있다. 반도체기판을 만들기 위해 필요한 핵심 기술은 ′미세 가공 기술′ 과 ′미세 회로 구현′이다. 전자기기의 기능이 많아질수록 필요한 부품도 많아지고, 신호 전달에 필요한 길, 즉 회로가 많이 필요하고 복잡해진다.

층간에도 회로가 연결돼야 하기 때문에 구멍을 뚫어 전기적으로 연결하기 위한 도금 과정을 거친다. 각 층들을 연결해주는 구멍을 '비아'라고 한다. 일반적으로 80um(마이크로미터) 크기의 면적 안에 50um의 구멍을 오차 없이 정확히 뚫어야 하는데 삼성전기는 A4용지 두께의 10분의 1 수준의 10um 수준의 비아를 구현할 수 있다.

전기신호가 지나가는 길인 회로는 8~10um 수준의 얇은 선 폭을 구현해야 한다. 삼성전기는 머리카락 두께의 20분의1 인 5um 이하 수준의 회로선 폭을 구현할 수 있는 미세회로 형성 기술을 보유하고 있다.

삼성전기는 지난달 글로벌 반도체 기업인 AMD와 고성능 컴퓨팅(HPC) 서버용 FCBGA 공급 계약을 맺고 제품 양산을 시작했다고 밝힌 바 있다.

서버용 FCBGA는 반도체기판 중 가장 기술 난도가 높은 제품으로 전 세계에서 하이엔드급 서버용 기판을 양산하는 글로벌 업체는 일부 업체에 불과하다.

서버용 CPU/GPU는 연산처리능력과 연결 신호 속도 향상 등 고성능화에 대응하기 위해 하나의 기판 위에 여러 반도체 칩을 한꺼번에 실장 해야 한다. 일반 PC용 FCBGA보다 기판 면적이 4배 이상 크고, 층수도 20층 이상으로 2배 이상 많다.

삼성전기는 클라우드 시장 성장에 따른 고성능 서버 및 네트워크, 자율주행 등 하이엔드 반도체기판 시장에 집중해 2026년까지 고부가 FCBGA 제품 비중을 50% 이상 확보할 계획이다.

삼성전기는 반도체기판 분야에서 초격차 기술력을 유지하기 위해 투자금액 1조9000억원 규모의 투자를 통해 부산과 베트남 신공장을 첨단 하이엔드 제품 양산기지로 운영하고 있다.

삼성전기 베트남 공장은 자동화된 물류 시스템과 첨단 제조환경을 기반으로 지능형 제조 시스템을 운영하는 스마트 팩토리 시스템을 적용해 안정적으로 제품을 생산하고 있다.

이한듬 기자 mumford@mt.co.kr