패키징이 좌우하는 반도체 경쟁...삼성전자, '턴키'로 승부수

삼성전자 평택캠퍼스 전경 사진

파운드리 기술 경쟁의 무게 중심이 미세 공정에서 패키징으로 이동하고 있다. 단순 위탁 생산을 넘어 설계부터 패키징까지 전 공정을 아우르는 '파운드리 2.0' 시대에 진입하면서 얼마나 빠르고 효율적으로 칩을 연결하고 공급하느냐가 핵심 경쟁력으로 부상하고 있다. 이러한 상황에서 삼성전자는 메모리·파운드리·패키징을 결합한 통합 전략을 앞세워 시장 대응에 나서는 모습이다.

13일 업계에 따르면 삼성전자는 메모리 분야에서 확보한 수익성을 기반으로 반도체 설계부터 파운드리, 첨단 패키징까지 전 공정을 아우르는 '턴키 솔루션' 모델을 올해 완성하는 것을 핵심 전략으로 추진하고 있다.

특히 인공지능(AI) 반도체 시장이 확대되면서 첨단 패키징 기술의 중요성이 부각되는 모습이다. AI 칩은 단순한 미세 공정만으로 성능이 결정되지 않고 수십 개 이상의 칩을 하나의 패키지 안에서 연결해 데이터를 처리하는 구조를 갖고 있다.

삼성전자는 2.5D 패키징 플랫폼 'I-Cube', 로직 다이 3D 적층 기술 'X-Cube', 고집적 AI·HPC용 솔루션 'H-Cube' 등 자체 패키징 플랫폼을 운영 중이다. 업계에서는 HBM4 이후 로직 다이와 메모리 다이를 수직으로 적층하는 본격 3D 패키징 경쟁이 전개될 가능성에 주목하고 있다.

또 삼성전자는 3D 하이브리드 구리 본딩 기술을 구축하고 로직 기반 베이스 다이와 메모리 기반 코어다이를 3D 스태킹하는 HBM제품군을 개발·양산 협력중인 것으로 전해진다. 하이브리드 구리 본딩 기술은 칩을 구리 접합 방식으로 직접 연결하는 방식으로 기존 마이크로 범프 기반(TCB) 방식보다 열 저항을 20% 이상 줄이고 16단 이상 고적층 메모리를 구현할 수 있는 것이 특징이다.

다만 TSMC가 첨단 패키징 기술인 CoWoS(칩온웨이퍼온서브스트레이트)분야에서 우위를 유지하고 있다는 점이 삼성전자에 부담으로 남아 있다. TSMC는 현재 CoWoS 월 생산능력을 지난 2025년 말 3만5000장에서 2026년 말 13만장 수준으로 끌어올리는 대규모 증설을 진행 중이다.

그럼에도 삼성전자는 HBM 메모리와 첨단 파운드리를 동시에 보유한 점을 강점으로 꼽는다. CoWoS를 중심으로 첨단 패키징 생태계에서 TSMC 대비 격차를 좁혀야 하는 과제는 여전하지만 메모리와 파운드리를 모두 내재화한 구조를 바탕으로 경쟁사 대비 차별화된 통합 경쟁력을 확보하고 있다는 평가다.

더욱이 AI칩 수요가 폭발하면서 3나노·2나노 등 선단 공정을 비롯해 첨단 패키징까지 공급 부족 현상이 심하되는 모습이 뚜렷해지고 있다. 특히 TSMC의 생산라인이 한계에 도달하면서 일부 생산라인은 수년치 예약이 밀린 것으로 파악된다. 이로 인해 고객사들은 후공정 업체나 다른 파운드리를 활용해 물량을 분산하는 전략을 확대하고 있다. 이같은 흐름이 패키징과 파운드리를 동시에 제공할 수 있는 삼성전자에 기회 요인으로 작용할 수 있다는 의견도 따른다.

업계 관계자는 "삼성전자는 메모리와 파운드리, 설계, 패키징까지 아우르는 구조를 갖춘 만큼 통합 경쟁력 측면에서는 강점이 있다"면서도 "다만 첨단 패키징 분야에서는 TSMC가 이미 입지를 공고히 한 만큼, 결국 고객 신뢰 확보와 점유율 확대가 관건이 될 것"이라고 말했다.