[비즈니스포스트] 삼성전기가 차세대 사업으로 낙점한 '실리콘 캐패시터' 양산에 돌입했다. 

삼성전기는 실리콘 캐패시터와 기존 주력 상품인 반도체 기판과 적층세라믹캐패시터(MLCC)를 결합한 '토탈솔루션'으로 글로벌 수요를 확보한다는 계획이다. 

삼성전기는 지난 11일 서울 중구 태평로빌딩에서 실리콘 캐패시터 설명회를 열고 "기존 MLCC의 한계를 보완하는 실리콘 캐패시터 개발을 마친 데 이어, 최근 글로벌 대기업과 1.5조 원 규모의 공급 계약을 체결했다"고 밝혔다. 

캐패시터는 반도체 안에서 전기를 일시적으로 저장했다가 반도체가 필요로 할 때 안정적으로 공급하는 '댐'과 같은 역할을 하는 전자 소자다. AI 반도체의 전력 안정화를 담당하는 핵심 부품으로도 꼽힌다. 

김원기 삼성전기 그룹장은 "캐패시터는 아파트 내 물탱크와 같은 역할을 한다"며 "아파트에서도 물 사용량이 많을 때와 적을 때가 있고, 수요와 상관 없이 물을 안정적으로 공급하는 것이 중요하듯, 캐패시터도 전력을 모아뒀다가 필요할 때 안정적으로 공급하는 역할을 한다"고 설명했다. 

실리콘 캐패시터는 그 중에서도 반도체 웨이퍼와 같은 실리콘 소재로 만드는 캐패시터다. 지금까지 캐패시터 시장의 주역은 세라믹으로 만드는 MLCC였다. 그러나 AI 서버용 반도체 수요가 급증하며, 두껍고 발열이 발생하는 MLCC의 범용성이 한계에 봉착했다는 설명이다.  

김원기 그룹장은 "MLCC의 한계를 보완하기 위해 기술을 개발하던 중 D램에서 안정적으로 캐패시터 역할이 구현되고 있는 것에 착안해 D램 반도체 제조에 활용되던 ISC 공정을 적용했다"고 설명했다. 
  실리콘 캐패시터의 장점은 매우 얇고, 전기 신호 노이즈를 최소화하며, 온도변화가 낮아 안정적이라는 것이다. 

실리콘 캐패시터는 단층 구조로 머리카락 10분의 1 수준의 두께에 불과하다. 여러 겹을 쌓아 만드는 MLCC와 달리 2나노 공정으로 제조되는 최첨단 초박형 반도체 칩에도 무리없이 들어갈 수 있는 크기다. 

또한 노이즈를 최소화하는 특성도 갖고 있다. 반도체 성능이 고도화될수록 사용 에너지가 커지는데, 이 때 동작 전압이 낮아지며 전기 신호를 방해하는 노이즈에 취약해지는 단점이 발생한다. 이 노이즈는 '기생 저항성분'이라고도 불리는데, 실리콘 캐패시터는 이 기생 저항성분을 낮추고 용량 밀도를 높이는 데 효과적이다.

실리콘 캐패시터는 MLCC 대비 100배 이상 낮은 저항(ESL)으로 고성능 중앙처리장치(CPU)·그래픽처리장치(GPU)에서 발생하는 신호전달 손실을 최소화하고, 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다고 회사 측은 설명했다.  

마지막으로 온도 변화가 적어 안정성이 높다. 

김 그룹장은 "실리콘이라는 재료 특성 덕분"이라며 "발열이 심한 MLCC와 달리 실리콘 캐패시터는 발열이 확연히 적어, 고온 환경에서 작동해야 하는 항공우주·전장 등에서 활발히 검토되고 있다"고 말했다.  

실리콘 캐패시터의 얇기 덕에 기판 내 캐패시터 위치도 조정될 것으로 보인다. 

김 그룹장은 "기존 MLCC는 두께로 인해 기판 옆에 부착했지만, 실리콘 캐패시터는 맞춤형 반도체(ASIC) 바로 밑 혹은 옆에 부착될 수 있다"며 "앞으로는 기판 안에 넣는 방식이 유행할 것이고, 고객 맞춤형으로 공급할 예정"이라고 말했다. 

삼성전기는 실리콘 캐패시터와 MLCC, 기판을 결합한 '토탈솔루션' 판매에 나설 것이라고 밝혔다. 

김 그룹장은 "삼성전기는 반도체와 컴포넌트 모두 오랫동안 해온 회사"라며 "기판과 MLCC, 실리콘 캐패시터를 결합해 번들 판매로 시너지를 낼 수 있을 것이며, 현재 글로벌 대기업들과 활발하게 협력을 논의하고 있다"고 했다. 

이어 "정보통신(IT)용 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)부터 산업용 AI 서버, 광통신 순서로 실리콘 캐패시터 수요가 증가하고 있다"며 "앞으로 피지컬 AI 시대로 전환되며 빠른 시간 내 연산과 신뢰성을 확보하기 위해 실리콘 캐패시터 수요가 급증할 것으로 예상한다"고 말했다. 김나영 기자