전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 생활경제

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] ‘전자 물탱크(MLCC)’ 사업 나서는 삼성전기. 왜?

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

반도체 설계, 도시 설계와 원리 동일

새로운 신도시 건설을 한다고 하면 우리는 제일 먼저 땅을 고르고, 도로를 건설하고, 상하수도 시설을 마련하고, 전기를 공급하고, 마지막으로 통신 시설을 설치한다. 그 다음으로 당연히 아파트도 짓고, 학교도 만들고, 상가도 짓고 관공서도 건설한다.

        김정호 교수

그렇지만 무엇보다도 도시 인프라 건설이 선행되어야 한다. 4차 산업혁명 시대에 필수적인 부품인 반도체 설계도 마찬가지이다. 반도체 내부에 인공지능 계산을 하고, 데이터를 저장하는 회로도 필요하지만, 반도체 내의 기본 인프라인 전력공급망(Power Distribution Network) 설계도 그에 못지 않게 중요하다. 반도체 내에 디지털 스위칭 전기가 공급되어야 디지털 회로가 동작하기 때문이다.

디지털 반도체의 회로는 짧은 시간에 ‘0’ 에서 ‘1’의 디지털 전압상태를 순간적으로 바꾸어야 한다. 이를 스위칭이라고 한다. 그러려면 빠른 스위칭 시간 안에 필요한 순간 전자를 회로에 공급하는 전력공급망 장치를 마련해야 한다. 이러한 전원 고속 스위칭용 전원장치의 설계 난이도가 꾸준히 증가한다.

스위칭 시간이 점점 더 짧아지고, 스위칭 전류량이 증가하기 때문이다. 이러한 이유는 모두 인공지능이 처리해야 하는 빅데이터의 양과 속도가 늘어나기 때문이다. 이제는 인공지능 서비스도 실시간으로 받기를 원한다. 인공지능 대화용 자동 번역의 경우 실시간 번역이 이루어 져야 한다. 음성을 텍스트로 바꾸는 인공지능도 실시간 서비스를 필요로 한다. 자율주행 자동차 내의 인공지능 판단도 거의 실시간으로 이루어 져야 한다.

도시 인프라 설계 관점에서 보면 상수도 시설을 잘 해야 한다. 그래야 깨끗한 물을 언제나 어디서나 바로 마실 수 있다. 마찬가지로 반도체 내에서는 전원 장치가 빠르고 많은 양의 전자를 회로에 짧은 시간 내에 공급해야 한다. 그래픽 프로세서(GPU)에서 메모리 소자로 데이터를 빨리 주고 받아야 인공지능 알고리즘을 위한 행렬 계산을 빠르게 할 수 있다. 여기서 스위칭 변화의 시간 단위가 극단적으로 짧은 시간이다.

이러한 고속 디지털 스위칭은 최근 피코 초 (Picosecond) 단위로 이루어진다. 1 피코 초는 1 조 분의 1초이다. 정말 눈 깜빡할 시간이다. 요즘 반도체의 스위칭 속도는 빛의 속도 한계 시간에 근접한다고 볼 수 있다. 1 피코 초에 빛은 머리카락 정도 굵기 정도만 날아간다. 빛도 거의 정지한 시간이다. 이렇게 짧은 시간에 디지털 회로에 전자를 공급해야 한다. 그래서 요즘 고성능 반도체 설계는 예술의 경지에 가깝다.

도시 설계에 필요한 상수도 공급망 체계도, [출처=국제신문]]


이러한 디지털 반도체 전력공급망에서 피코초 단위로 스위칭하려면 전자 공급장치도 그 속도로 동작해야 한다. 이러한 목적으로 설치되는 전자 저장 장치를 전력망 캐패시터(Decoupling Capacitor)라고 부른다. 도시 상수도 공급망에서 지역 물 탱크와 같은 역할을 한다. 이러한 전력망 캐패시터가 1조 분이 1초인 피코 초 내에 전자를 공급하려면 그 위치를 최대한 반도체에 가까이 붙여야 한다.

도시의 상수도 입장에서 보면 아파트 물탱크에 해당하는 것이 바로 전력망 캐패시터(Decoupling Capacitor)이다. 가정에 최대한 가까이 옥상에 설치한다. 그 이유는 수도 꼭지를 돌리면 바로 물이 나오게 하기 위해서이다. 아파트 물탱크의 크기가 충분하고, 수압이 충분해야 수도꼭지를 켜면 바로 물이 나올 수 있다. 된다. 이처럼 디지털 반도체 전력공급망 설계와 도시 인프라 설계가 유사점이 많다.

고속 디지털 반도체에 설치된 전력공급망 회로 체계도, [출처=KAIST]

MLCC 는 대용량 고속 전자 물탱크

디지털 반도체에 필요한 전자 물탱크를 전력공급망 캐패시터라고 부르고 그 대표적인 제품을 ‘적층세라믹컨덴서’라 부르고 약자로 ‘MLCC(Multi-Layer Co-fired Ceramic)’이라고 표시한다. 그래서 MLCC는 아파트 물 탱크 제품 이름이다. 이러한 물탱크인 전력공급망 캐패시터의 용량은 면적과 물질의 유전상수에 비례하고, 두께에 반비례한다. 일단 용량을 키우기 위해서는 유전상수가 큰 물질인 세라믹 물질을 쓴다. 또한 적층 고온 공정을 이용하면 물질을 얇게 다층으로 만들 수 있다. 그래서 작은 부피에 최대한의 용량을 구현 가능하다. 세라믹 물질이어서 고온에서 구워내는 공정을 한다.

그런데 용량 못지 않게 MLCC 캐패시터의 중요한 성질이 있다. 아무리 물탱크가 커도 연결하는 파이프 크기가 충분하지 않으면 수량과 수압을 충분히 제공받지 못한다. MLCC 캐패시터의 경우에는 전자공급 통로의 성질을 전기적으로 자체 인덕턴스(ESL. Equivalent Self-Inductance) 와 자체 저항(ESR: Equivalent-Self-Resistance) 으로 표현한다.

이러한 목적으로 ESL, ESR 값이 작은, 다르게 말하면 전자 공급선로가 충분히 넓은 MLCC 를 만들려면 단자와 연결선 숫자를 늘려야 한다. 그래서 MLCC를 경쟁력 있게 만드는 일본의 무라타(Murata)나 한국의 삼성전기는 전력망 캐패시터의 용량뿐만 아니라 ESL, ESR이 적은 제품을 개발하려고 노력하고 있다.

이에 더해서 MLCC의 중요한 필요 성질이 내구성이다. 아무리 많은 전류가 흐르고, 시간이 지나도 그 MLCC 성질의 변화가 없어야 한다. 시간이 지나도 용량의 변화도 없고, ESL, ESL 값도 손상되지 않아야 한다. 물 탱크로부터 물을 공급 받을 때 파이프 내부가 막히면 문제가 되는 원리와 같다. 그리고 용량을 키우려면 더 세라믹 박막이 얇아져야 하니, 작은 구멍이 나서 전자가 누설될 위험도 있다. MLCC는 프로세서나 메모리 반도체만큼 화려하지는 않지만 4차 산업혁명 시대에 꼭 필요한 첨단의 높은 난이도의 제품 기술이다.

세라믹 물질의 다층 구조를 이용해서 구현한 고용량 MLCC 전력망 캐패시터 구조. [출처= Hellogohn]

 

삼성전기에는 성장 기회

이러한 이유에서 인텔 중앙처리장치(CPU) 반도체의 바닥사진을 보면 수십 개의 MLCC 케패시터가 설치되어 있는 것을 볼 수 있다. 인공지능 서버용 컴퓨팅 모듈의 경우 반도체 안에, 외부 패키지나 기판에 수없이 MLCC 캐패시터가 설치된다. 인공지능 서버뿐만 아니라, 스마트폰, 5G 통신 모듈뿐만 아니라 자율주행자동차에도 많이 들어간다. 그러니 반도체 메모리 이상의 미래에 증가가 예상되는 부품이다. 4차 산업혁명의 인공지능과 빅데이터 시대를 맞아 그 숫자는 더욱더 늘어날 전망이다.

이러한 경향을 반영하듯 최근 삼성전기가 MLCC 생산을 늘리기 위해서 시설투자를 증가하기로 했다. 삼성전기는 지난해 톈진공장에 5730억 원의 시설 투자계획을 발표했다. 특히 자동차 전장부품용으로 증가하는 시장을 크게 보고 있다. 한편 삼성전기의 전장용 MLCC 사업이 전체 매출에서 차지하는 비중은 지난해 상반기 2%에 그쳤지만 지난해 하반기 6%, 올해는 10% 안팎까지 늘어날 것으로 추정되고 있다. 이제 삼성전기가 일본 무라타와 비교해 기술적, 시장적 열세를 극복하고 1 등 MLCC 기업으로 성장하기 바란다. 그러면 삼성전기의 주가는 올라 갈 것이다.

CPU 주변에 설치된 MLCC 커패시터 사진. 왼쪽 사진 중앙 부분에 설치된 조그만 부품들이 바로 MLCC 커패시터들이다. [출처=wccftech]

 

joungho@kaist.ac.kr

 

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
靑 "원포인트 개헌 반대 안해" [서울=뉴스핌] 김미경 박찬제 기자 = 청와대는 3일 한병도 더불어민주당 원내대표의 '원포인트 헌법개정' 제안에 "사전 교감은 없었지만 반대하지는 않는다"는 입장을 밝혔다. 청와대 고위 관계자는 이날 뉴스핌에 "(당청 사이에) 특별한 교감이 있었던 것은 아니다"면서 "다만 오래전부터 원포인트 개헌에는 공감대가 있었다"고 말했다. 이 관계자는 "이재명 대통령도 공약 사항으로 개헌을 언급했다"면서 "한 번에 전면 개헌을 하기 어렵다면 중요한 것이라도 먼저 개헌하자고 했다"고 설명했다. 청와대 전경. [사진=뉴스핌DB] 한 원내대표는 이날 임시국회 교섭단체 대표 연설에서 "오는 지방선거와 함께 원포인트 개헌을 제안한다"며 "5·18 정신을 헌법 전문에 수록하자"고 야당에 촉구했다. 한 원내대표는 "5·18민주화운동은 대한민국 헌정질서와 민주주의의 근간"이라면서 "헌법 전문 수록을 더 이상 미룰 이유가 없다. 야당의 초당적인 협조를 기대한다"고 거듭 야당에 요청했다. 청와대 고위 관계자는 "5·18민주화운동 전문 수록이나 비상계엄 요건 강화 등이 대표적인 개헌 의제"이라면서 "개헌을 하려면 국회 200석 이상 찬성이 있어야 하기 때문에 논의가 필요하다"고 전제했다. [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 한병도 더불어민주당 원내대표가 3일 서울 여의도 국회에서 열린 본회의에서 국정에 관한 교섭단체 대표연설을 하고 있다. 2026.02.03 pangbin@newspim.com 청와대 고위 관계자는 "청와대는 우선 국회 논의를 두고보자는 입장"이라면서 "국회 논의가 잘 이뤄지길 바란다는 정도가 청와대 입장"이라고 말했다.  이재명 정부는 국정과제 1호로 '개헌'을 제시했지만 아직은 개헌에 필요한 특별한 움직임은 보이지 않고 있다. 다만 시기적으로 정권 초기에 치러지는 오는 6·3 지방선거를 계기로 개헌 추진에 시동을 걸어보겠다는 의지로 읽힌다.  이재명 정부의 국정 수행 지지율이 나쁘지 않고 국정 장악력이 강하고 정권 초기라는 잇점이 있다. 하지만 개헌 카드는 양날의 칼이기도 하다. 국정 동력은 물론 개혁 과제 추진에 적지 않은 부담이 아닐 수 없다. 개헌 카드는 모든 이슈를 빨아들이는 블랙홀이 될 수 있어 이재명 정부가 실제로 이번 지방선거에서 개헌을 강하게 밀어붙일지 주목된다. 이날 청와대 고위 관계자의 발언은 일단 여당이 애드벌룬을 띄워놓고 국회 진전 상황과 정국의 흐름을 봐 가면서 무리하지 않게 추진하겠다는 의도로 보인다.  pcjay@newspim.com 2026-02-03 12:37
사진
'법정소란' 이하상 변호사 감치 집행 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 한덕수 전 국무총리 재판에서 법정 소란으로 감치 명령을 받은 김용현 전 국방부 장관 측 변호인이 3일 구금됐다. 이날 서울중앙지법 형사합의34부(재판장 한성진) 심리로 열린 김 전 장관의 위계공무집행방해 혐의 재판 종료 직후, 김 전 장관 측 변호인으로 출석한 이하상 변호사에 대한 감치 명령이 집행됐다. 한덕수 전 국무총리 재판에서 법정 소란으로 감치 명령을 받은 김용현 전 국방부 장관 측 변호인이 3일 구금됐다. 사진은 김용현 전 국방부 장관 변호인 이하상 변호사가 지난해 6월 25일 서울 서초구 서울중앙지법에서 열린 김 전 장관의 구속영장 심문기일에 출석하는 모습. [사진=뉴스핌 DB] 재판이 끝난 이후 법무부 교정본부 직원들이 이 변호사의 신병을 확보한 것으로 알려졌다. 이 변호사는 법원 구치감에 머무르다 서울구치소로 옮겨졌다. 감치 기간은 총 15일이다. 지난해 11월 한 전 총리 재판부인 서울중앙지법 형사합의33부(재판장 이진관)는 김 전 장관에 대한 증인신문 당시 퇴정 명령에 응하지 않은 이 변호사와 권우현 변호사에 대해 감치 15일을 선고했다. 하지만 인적 사항이 특정되지 않았다는 이유로 교정당국이 수용을 거절하면서 집행정지로 풀려났다. 이후 이들은 감치 결정에 항고했으나 서울고법도 받아들이지 않았으며, 권 변호사의 경우 감치 5일을 추가로 선고받았다. hong90@newspim.com 2026-02-03 17:07
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동