삼성전기, 저전력·미세 회로 기술로 반도체기판 '초격차' 유지

2년 내 고부가가치 FCBGA 비중 50% 이상 확보 목표

부산·베트남 공장에 약 2조원 규모 대규모 투자

FCBGA… 대형화, 고다층, 미세 회로 기술 요구

황치원 삼성전기 패키지개발팀 팀장(상무)이 FCBGA 반도체패키지기판을 소개하고 있다. [사진=삼성전기]

"우리 반도체기판의 강점은 저전력 및 미세 회로 구현 기술력입니다. 특히 저전력(파워) 기술에서는 업계를 선도하고 있습니다."

22일 서울 중구 삼성전자 기자실에서 열린 '삼성전기 제품 세미나'에서 황치원 삼성전기 패키지개발팀 팀장(상무)은 이같이 말하며 FCBGA(플립 칩 볼 그리드 어레이) 기술력에 대한 자신감을 드러냈다.

삼성전기는 이러한 기술력과 대규모 투자를 바탕으로 반도체기판 분야에서 '초격차'를 유지할 계획이다. 특히 서버· 인공지능(AI)·전장·네트워크 등 고부가가치 FCBGA 제품 비중을 2026년까지 50% 이상으로 확대할 방침이다.

황 상무는 세미나에서 FCBGA 개념과 제품, 시장 트렌드와 전망 등을 발표했다.

반도체기판은 반도체를 외부 충격으로부터 보호하며, 반도체 칩(SoC)과 메인 기판(메인 보드) 간 전기적 신호 전달 과정에서 단자 간격 차이를 해결하는 다리 역할을 한다.

FCBGA는 고집적 반도체 칩과 기판을 플립칩 범프로 연결해 전기적 및 열적 특성을 높인 패키지 기판으로, 주로 △PC △서버 △네트워크 △전장용 CPU·GPU 등에 사용된다. 특히 서버용 FCBGA는 대면적, 고다층 등 기술적 난도가 높아 이를 양산 공급할 수 있는 업체는 삼성전기를 포함한 일부 기업에 불과하다.

반도체기판 제작에 필요한 핵심 기술은 '미세 가공 기술'과 '미세 회로 구현'이다. 전자기기의 기능이 복잡해질수록 기판에 필요한 회로가 많아지고, 이를 한정된 공간에 구현해야 한다. 이를 위해 여러 층의 회로를 쌓고, 층간을 연결하는 구멍인 '비아(via)'를 정밀하게 가공하는 기술이 필수적이다. 삼성전기는 10µm(마이크로미터) 수준 비아 형성 기술을 보유하고 있다.

또한 부품 단자의 증가와 신호 연결이 많아지면서 회로 선폭과 간격이 점점 더 미세화되고 있다. 삼성전기는 머리카락 두께의 20분의 1 수준인 5µm 이하 회로선 폭을 구현할 수 있는 미세 회로 형성 기술을 보유하고 있다.

삼성전기는 이러한 기술력 유지를 위해 부산과 베트남 신공장에 1조 9000억원 규모의 대규모 투자를 진행해, 두 공장을 첨단 제품 양산 기지로 운영하고 있다. 특히 베트남 공장은 자동화 물류 시스템과 첨단 제조 환경을 기반으로 한 스마트 팩토리 시스템을 적용해 안정적으로 제품을 생산하고 있다.

황 상무는 "고객사 요구 다양화로 기판과 칩 사이즈가 커지면서 발열 문제 해결을 위해 저전력 및 미세 회로 구현에 대한 요구가 높아지고 있다"며 "베트남 공장의 대면적·고다층 전용 라인 구축 등을 통해 고성능·저비용 제품을 양산해 업계를 선도할 것"이라고 밝혔다. 그러면서 칩렛과 신호 손실 최소화 등 신기술도 적극 활용 중이다고 덧붙였다.

칩렛은 기존 단일 칩 구조와 달리 이종 반도체를 블록처럼 연결하는 후공정 패키징 기술로, 고성능 저전력 반도체 생산에 적합하다.

황 상무는 모빌리티의 SDV(소프트웨어 중심 차량)화에 따른 반도체기판의 신뢰성과 기회에 대해 "기존 서버용 제품은 이미 전장용 보다 높은 신뢰성 기준을 충족하고 있으며, 전장용 제품 비중도 꾸준히 늘고 있다"고 답했다. 또한 "스마트폰 5G 안테나 제품은 컨트롤러까지 포함해 생산 중이며, 차세대 6G 기술도 기초 연구를 진행 중이다"라고 덧붙였다.

시장조사업체 프리스마크에 따르면 반도체기판 시장 규모는 2024년 4조 8000억원에서 2028년 8조원으로 성장할 것으로 예상되며, 연평균 약 14%의 성장률을 기록할 것으로 보인다. 특히 △5G 안테나 △ARM CPU △서버 △전장 △네트워크 분야가 시장 성장을 이끌 전망이다.