[편집자] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 국내 양대 전기부품업체인 삼성전기와 LG이노텍이 반도체 패키지기판인 '플립칩 볼그리드어레이(FC-BGA)' 시장에서 맞닥뜨렸습니다.

LG이노텍은 지난 22일 FC-BGA 시설 투자에 4130억원을 투자한다고 밝혔습니다. FC-BGA 사업의 첫 투자입니다. LG이노텍은 FC-BGA를 미래 성장동력으로 보고 지난해 12월 FC-BGA 사업담당, 개발담당 등 임원급 조직을 신설한 바 있습니다.

삼성전기는 FC-BGA의 선두주자라고 할 수 있는데요. 지난해 12월 베트남 생산법인에 8억5000만 달러, 우리돈으로 약 1조원을 FC-BGA 생산 설비에 투자하기로 결정했습니다. 삼성전기 역시 베트남 생산법인을 FC-BGA 생산 거점으로 정하고 반도체 패키지기판 사업에 역량을 집중한다는 계획을 세웠습니다. 과연 반도체 패키지기판, 또 FC-BGA가 뭐길래 삼성과 LG가 대대적인 투자를 결정했을까요?

삼성전기의 반도체 패키지기판 [사진=삼성전기]

◆메인보드·반도체 연결하는 기판 중 최고난도 제품

기판의 정식 명칭은 '인쇄회로기판'으로, PCB(Printed Circuit Board)라고 합니다. '전기신호가 지나가는 회로가 인쇄돼 있는 보드'라는 뜻입니다. 흔히 기판하면 메인보드가 가장 대표적입니다. 스마트폰이나 컴퓨터를 하나의 '도시'라고 생각한다면 그 안에 들어있는 수많은 반도체, MLCC, 카메라모듈 등은 '건물'이라고 할 수 있죠. 이 건물이 지어진 땅을 '기판', 건물들을 이어주는 도로를 '회로'라고 생각하면 이해가 쉽습니다.

반도체 패키지 기판은 메인보드와 CPU, GPU 등 반도체를 연결하는 역할을 합니다. 반도체 패키지기판은 외부 충격, 온도, 습도로부터 반도체를 보호하는 역할을 합니다. 스마트폰에 들어가면 FC-CSP, 컴퓨터에 들어가면 바로 FC-BGA가 됩니다. 흔히 스마트폰에 들어가면 모바일용, 컴퓨터에 들어가면 CPU용 패키지 기판이라고 합니다.

FC-BGA는 삼성전기를 비롯해 일본의 이비덴(Ibiden), 신코(Shinko)가, FC-CSP는 삼성전기와 LG이노텍, 킨서스와 유니마이크론 등이 대표적인 기업으로 꼽힙니다. LG이노텍은 FC-CSP에서 쌓아온 경험을 바탕으로 FC-BGA 시장에 도전장을 던진겁니다.

반도체 패키지 기판은 아주 높은 수준의 기술력을 필요로 합니다. 전자기기 안에 더 많은 전자부품이 들어가면서 회로도 더 복잡해졌습니다. 그래서 반도체 패키지 기판은 더 많은 회로를 만들고자 여러 층으로 형성돼야 하고 그럼에도 더 얇은 회로를 가져야 성능을 보존할 수 있죠. 고도의 미세 가공 기술과 미세 회로, 두 기술력을 갖추고 있어야 뛰어난 기판을 만들 수 있습니다. 반도체 패키지 기판 시장의 진입 장벽이 높은 이유이기도 하죠.

반도체 성능 차별화에 있어 반도체를 패키징하는 후공정의 역할은 매우 중요해지고 있습니다. 과거 기판을 포함한 패키징 기술은 반도체 기술을 보조하는 역할이었지만 최근 반도체 업계는 여러 개의 칩을 하나에 패키징하는 멀티칩패키지(MCP), 미세화 등에 대응할 수 있는 기판 기술을 필요로 하고 있습니다.

LG이노텍 본사 전경 [사진=LG이노텍]

◆왜 FC-BGA인가?...반도체 고성능화에 패키지기판도 성장

코로나19 팬데믹을 거치며 전자기기 수요는 폭발적으로 증가했습니다. 하지만 앞서 설명했듯이 반도체 패키지 기판은 고도의 기술력을 요하는 제품으로 공급부족 문제가 발생했습니다. 스마트폰의 5G 전환, 다양한 기능의 수행으로 AP 성능이 향상되면서 기술 장벽은 더 높아졌죠. 특히 FC-BGA의 공급부족 문제는 더 심화될 전망으로, 삼성과 LG도 이 시장에 주목하고 있는 겁니다.

전문가들은 FC-BGA 제품의 시장 전망을 낙관적으로 보고 있습니다. 전통적으로 FC-BGA는 컴퓨터에 들어가는 CPU에 적용됐으나, 지금은 서버·네트워크의 CPU, GPU의 대용량화, 고속화가 진행되면서 신규 FC-BGA 수요가 확대되고 있습니다. 자동차 시장도 전장화, 자율주행 기능이 추가되면서 ECU, 자율주행 등 데이터 처리 계열에서 FC-BGA 적용이 증가하고 있습니다. 게임 콘솔 시장 확대 역시 FC-BGA 수요 증가의 원인이 되고 있습니다.

FC-BGA는 서버·네트워크 등 고속 신호처리가 필요한 다양한 응용처 수요가 늘어나면서 중장기적으로 연간 14% 이상 성장할 것으로 전망되고 있습니다. 또 모바일·PC용도 고다층·대형화 중심으로 수요가 늘어 오는 2026년까지 FC-BGA 수급 상황이 타이트 할 것으로 예상되고 있습니다. 

LG이노텍은 40년 가까이 기판소재사업을 통해 축적한 독자적인 초미세회로, 고집적·고다층 기판 정합(여러 개의 기판층을 정확하고 고르게 쌓음) 기술, 코어리스(Coreless, 반도체 기판의 코어층 제거) 기술 등을 FC-BGA 개발에도 적극 활용한다는 전략입니다. 삼성전기 역시  초슬림, 대면적, 고다층, 부품내장, 미세회로 구현 등 핵심 기술력을 바탕으로 시장 주도권을 빼앗기지 않겠다고 벼르고 있습니다. 반도체 패키지기판 시장에서 맞닥뜨린 두 기업의 자존심 대결을 지켜봐야 하겠습니다. 

syu@newspim.com