[비즈니스포스트] 삼성전기가 막대한 투자를 진행해온 ‘플립칩-볼그리드어레이(FC-BGA)’ 기판 사업이 TSMC가 새로 개발하는 무기판 웨이퍼 패키징 기술로 타격을 입을지 주목된다.

TSMC가 2027년 도입할 ‘SoW-X(System on Wafer-X)’ 패키징 기술은 기판 없이도 인공지능(AI) 칩과 고대역폭메모리(HBM) 등의 결합이 가능해, 기존 반도체 패키징 공정에서 필수로 사용됐던 FC-BGA 기판이 필요없어질 수 있기 때문이다. 

마찬가지로 삼성전기가 미래 먹거리로 꼽고 투자를 늘리고 있는 ‘유리 기판’ 역시 TSMC가 무기판 패키징 신기술을 상용화하면, 기대했던 만큼의 폭발적 수요는 기대하기 힘들 것이란 관측이 나온다.

28일 반도체 업계 취재를 종합하면 TSMC의 무기판 반도체 패키징 신기술로 삼성전기 기판 사업 전망이 어두워지고 있다.

TSMC는 지난 24일 미국 캘리포니아에서 열린 ‘북미 기술 심포지엄’에서 새로운 패키징 기술 'SoW-X'를 공개했다. 이는 TSMC가 기존에 사용해온 CoWoS(Chip On Wafer On Substrate) 패키징 기술보다 40배 뛰어난 성능을 낼 수 있는 것으로 알려졌다.

이 기술을 활용한 AI 반도체는 2027년 양산에 돌입한다. 2027년 이후에도 당분간 CoWoS 공정과 상존할 것으로 보이지만, SoW-X가 제공하는 상당한 성능 향상에 따라 고부가 AI 칩 제작은 점차 SoW-X 기술을 사용할 것으로 전망된다.

SoW-X 패키징 기술의 핵심은 기판이 필요하지 않다는 것이다. CoWoS 공정에서 필수로 사용됐던 FC-BGA 기판 없이, 웨이퍼 상에서 AI 칩과 HBM 등을 하나로 결합할 수 있도록 하는 패키징 기술이다.

이에 따라 회사의 고심이 깊어질 것으로 보인다.

장 사장은 AI용 FC-BGA 기판 사업에 막대한 투자를 진행했는데, 2027년부터 SoW-X 패키징의 확대로 첨단 AI 칩의 기판 수요가 줄어들 것으로 예상되기 때문이다.

삼성전기는 2021년부터 FC-BGA 사업 기판에 1조9천억 원을 투자했으며, 2026년까지는 FC-BGA 기판 매출 비중을 전체의 50% 이상으로 늘린다는 계획도 세웠다. 또 지난해 12월에는 베트남 공장에 신규 FC-BGA 생산라인을 추가한 것으로 전해졌다.

반도체 기판 산업의 차세대 ‘게임 체인저’로 주목, 삼성전기가 최근 투자에 적극 나서고 있는 유리 기판 역시 SoW-X 패키징 기술이 상용화하면 수요가 예상보다 크게 늘지 않을 것이란 전망이 나온다. 공교롭게도 삼성전기의 유리기판은 TSMC가 SoW-X 기술을 적용하는 2027년 양산을 목표로 하고 있다.

양승수 메리츠증권 연구원은 “유리기판은 FC-BGA 대면적 한계를 극복하기 위한 대안으로 주목받았지만, SoW-X가 새로운 무기판 방향을 제시하면서 성장 가능성이 제한될 것”이라고 전망했다.
 

TSMC는 세계 1위 파운드리(반도체 위탁생산) 기업으로 AI 칩을 거의 독점 생산하고 있어, 현재로서는 AI 칩용 기판 공급을 위한 다른 대안도 존재하지 않는다. 지난해 4분기 TSMC의 세계 파운드리 시장 점유율은 67.1%에 달했다.

로이터에 따르면 SoW-X는 16개의 컴퓨팅 칩을 연결할 수 있어 현재 공개된 AI 칩보다 월등한 성능 향상을 기대할 수 있다. 현재 엔비디아가 생산 중인 ‘블랙웰’ AI 칩은 2개의 컴퓨팅 칩을 통합했으며, 내년 출시할 ‘루빈’은 4개 칩을 연결한다.

시장조사업체 카운터포인트리서치의 닐 샤 부사장은 “SoW-X는 컴퓨팅 시스템온칩(SoC), HBM, 광학 인터커넥트를 단일 패키지에 통합해 웨이퍼 규모로 컴퓨팅 성능을 제공하고 속도를 높인다”며 “전통적인 다중 칩 구성보다 지연 시간을 줄이고, 전력 효율성을 향상시키며, 확장성을 강화할 수 있다”고 평가했다.

TSMC가 SoW-X 패키징 기술로 양산에 돌입하는 2027년 이후에도 범용 서버, PC, 전장 부품 등에서 FC-BGA 기판 수요는 이어질 것으로 보인다. 다만 향후 칩 패키징 시장은 기판이 불필요한 고사양과 기판을 사용하는 저사양으로 이원화될 것으로 예상된다.

미래 반도체 패키징 기술이 무기판으로 발전해나갈 것인만큼, 삼성전기 미래 기판 사업 수정은 불가피하다는 관측이 나온다.

업계 관계자는 “TSMC가 SoW-X 패키징을 들고 나오면서 기판 업체들의 미래 방향성 전환이 예상되는 것은 맞다”며 “다만 기존 IT 수요와 늘어나는 전장 반도체 수요로 일정 수준 이상의 FC-BGA 수요는 이어질 것”이라고 말했다. 김호현 기자