중국 ‘3D 적층 칩’ 기술 개발 총력전… K반도체 턱밑 위협

속도·효율 극대화 ‘게임체인저’
패키징라인 가동 등 속도 높여

중국이 인공지능(AI) 반도체 시대 ‘게임체인저’로 불리는 3D 적층 칩 기술 개발과 상용화에 속도를 내며 K반도체의 아성을 위협하고 있다. 3D 적층 칩은 연산 장치와 메모리를 수직으로 쌓아 데이터 간 물리적 거리를 줄여 속도와 효율을 극대화한다. 삼성전자와 SK하이닉스도 AI향 고대역폭메모리(HBM)를 이을 차세대 기술로 3D 적층 칩을 점찍고 기술 개발에 총력을 기울이고 있다.

첨단 기술을 추종하는 대신 앞질러 가서 역습을 노리는 중국 특유의 첨단산업 전략이 반도체 분야에서도 구현되고 있다는 평가가 나온다.

16일 반도체 업계에 따르면 중국 선먀오테크놀로지는 하이브리드 본딩 기술 기반의 3D 적층 추론용 칩 ‘A4E’ 테이프아웃(제조 의뢰)을 마쳤다. 2022년 11월 중국과학원과 칭화대(淸華大) 출신들이 베이징(北京)에서 설립한 선먀오테크놀로지는 국영 펀드 등 중국 정부로부터 전폭적인 지원을 받고 있다. A4E 칩은 메모리 대역폭이 초당 16테라바이트(TB)로, 추론 처리량은 미국 엔비디아의 H200 칩 대비 최대 2.19배에 달한다고 선먀오테크놀로지는 주장했다. 반도체 업계에서는 HBM 없이도 대규모언어모델(LLM) 추론 효율을 극대화하는 데 성공했다는 평가가 나온다.

중국 우한(武漢)시에 거점을 둔 싱천테크놀로지는 지난달 3D 적층 칩 양산에 필요한 후공정 패키징 라인 가동을 시작했다. 처음부터 3D 칩 양산에 필요한 ‘웨이퍼투웨이퍼’(W2W·웨이퍼 위에 웨이퍼를 접합)·‘다이투웨이퍼’(D2W·개별 다이를 웨이퍼에 접합) 등 고난도 공정에 특화해 구축한 중국 최초의 전용 양산 라인이다. 중국 최대 반도체 장비 기업 나우라 역시 올해 상반기 W2W·D2W 공정에 필요한 하이브리드 본딩 장비 2종을 출시했다고 밝힌 바 있다.

중국 반도체 기업들이 공개한 3D 적층 칩이나 장비 상당수는 아직 고객사 검증이나 수율(생산품 대비 정상품 비율) 정보가 공개되지 않아 실제 시장성 확인까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 보인다. 하지만 미국의 노광장비(EUV) 등 첨단 반도체 장비 제재 속에서도 AI발 메모리 병목현상을 해소할 유일한 대안인 3D 적층 칩 기술 개발에 속도를 내는 건 K반도체에 큰 위협이라는 평가가 지배적이다. 낸드플래시 메모리 분야에서 3D 적층 기술을 쌓아온 중국 양쯔메모리테크놀로지(YMTC)는 지난 2분기 전 세계 낸드 출하량에서 일본 키옥시아와 미국 마이크론을 제치고 세계 3위에 올라섰다.

김호준 기자