저자: 이형수 · 한국인
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AI 칩 성능의 핵심이 어드밴스드 패키징이라고 주장. 2010년대 중반 TSMC가 기술적으로 열세인 16나노로 애플 수주를 따낸 사례를 패키징(InFO) 덕분이라 설명. 어드밴스드 패키징 시장은 2024년 약 460억달러에서 2030년 800억달러로 연평균 약 10% 성장 전망. TSMC CoWoS 월 생산능력은 2023년 약 1.3만장에서 2026년 약 15.5만장으로 증가 예상. 2.5D에서 3D 적층 패키징으로 진화 중이며 AMD 3D V-Cache, 애플 관련 3D 패키징 소문 언급. 수혜 기업으로 한미반도체(TC본더), HPSP(열처리), 리노공업(테스트 소켓), 삼성전기(기판) 등을 거론.
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지금 AI 혁명이 대단하다는 건 누구나 아실 겁니다. 그런데 이 모든 걸 가능하게 만드는 진짜 숨은 주인공이 있다는 사실, 혹시 아세요? 바로 어드밴스드 패키징이라는 기술입니다. 오늘은 이 핵심 기술을 제대로 파헤쳐 보겠습니다. 모든 AI 칩 뒤에 숨어 있는 보이지 않는 영웅, 그게 과연 무엇인지 그 답을 찾기 위해 과거로 가 보겠습니다.
반도체 업계 두 거인의 치열한 전쟁부터 시작해 볼게요. 때는 2010년대 중반입니다. 지금은 상상하기 어렵지만, 그때 삼성과 TSMC가 애플의 엄청난 프로세서 계약을 따내려고 정말 치열하게 경쟁하고 있었습니다.
이걸 한번 보세요. 삼성은 기술적으로 더 앞선 14나노 칩을 들고 나왔습니다. 반면 TSMC는 조금 뒤처진 16나노 칩이었죠. 숫자만 보면 게임은 끝난 것 같지 않나요? 당연히 삼성이 이겨야 하는 것 아니냐는 생각이 들죠. 그런데 결과는 완전히 예상을 뒤집었습니다. 놀랍게도 기술적으로 더 나빴던 쪽이 이겼습니다. 그 비밀이 뭐였을까요? 바로 어드밴스드 패키징이었습니다. TSMC가 당시로서는 정말 혁신적인 신기술, InFO라고 불리는 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징을 썼거든요. 이 기술이 공정 차이를 뛰어넘어 전체 성능을 확 끌어올리는, 마법 같은 역할을 해낸 겁니다.
자, 이제 다시 현재로 돌아와 보겠습니다. 그 비밀 병기가 지금 AI 골드러시 시대에 얼마나 중요한 심장 역할을 하고 있는지 살펴보겠습니다.
엔비디아 H100, AMD MI300. 여러분이 들어보셨을 법한, 지금 시장을 꽉 잡고 있는 AI 칩들은 어드밴스드 패키징 기술이 없으면 아예 만들 수가 없습니다. 특히 TSMC의 CoWoS라는 기술이 이 모든 것의 중심에 있습니다. 이게 없으면 AI 시대도 없다고 해도 과언이 아닙니다.
이 시장이 얼마나 큰지 보면 놀라실 겁니다. 2024년에 이미 460억 달러, 우리 돈으로 60조 원이 넘는 시장입니다. 그런데 이게 끝이 아닙니다. 2030년에는 800억 달러, 100조 원이 훌쩍 넘는 시장으로 커질 전망입니다. 연평균 성장률이 거의 10%라니, 엄청난 성장세죠.
이 성장에 불을 붙이는 것이 바로 AI 수요입니다. 예를 들어 2023년 TSMC의 핵심 패키징 기술인 CoWoS의 월 생산 능력은 13,000장 정도였습니다. 그런데 2026년 예상치가 얼마인지 아세요? 무려 월 15만 5,000장입니다. 단 3년 만에 거의 12배 가까이 폭발적으로 늘어나는 겁니다. AI 칩을 달라는 아우성이 얼마나 대단한지, 이 숫자 하나면 다 설명이 되죠.
하지만 이게 끝이 아닙니다. 현재 기술도 대단하지만, 벌써 저 너머에서 다음 혁신이 우리를 기다리고 있습니다.
지금 쓰는 2.5D 패키징은 칩들을 넓은 실리콘 판 위에 옆으로 쭉 늘어놓는 방식입니다. 비유하자면 단층집들이 넓게 퍼져 있는 신도시 같은 거죠. 그런데 앞으로 올 패키징은 완전히 다릅니다. 칩들을 위로 수직으로 착착 쌓아 올리는 겁니다. 좁은 땅에 초고층 빌딩을 올려서 공간 효율을 극대화하는, 그런 그림이죠. 더 작은 공간에 훨씬 더 강력한 성능을 집어넣는 겁니다.
이게 먼 미래 얘기가 아닙니다. AMD는 이미 서버용 CPU에 3D V-Cache라는 기술로 이걸 쓰고 있고, 애플도 프로젝트 발트라라고 불리는 자체 AI 칩에 3D 패키징 기술을 적극 쓸 거라는 소문이 파다합니다. 이미 현실이 된 거죠.
이렇게 수백억, 수조 원이 쏟아지는 시장에서 누가 웃을까요? 핵심 기업들을 한번 살펴보겠습니다.
한미반도체는 HBM이라는 고성능 메모리를 칩에 아주 정밀하게 붙여 주는 TC 본더 장비를 만듭니다. 한화세미텍은 특수 열처리로 칩을 단단하게 만들어 주는 장비를 다루고요. 리노공업의 검사 소켓으로 완성된 칩을 테스트하고, 이 모든 걸 담는 그릇, 즉 기판은 삼성전기가 만듭니다. 보시는 것처럼 장비, 소재, 테스트까지 다양한 기업들이 하나의 거대한 생태계를 이루며 이 혁명의 중심에서 움직이고 있습니다.
무어의 법칙이 이제 거의 끝났다고들 하죠. 그렇다면 컴퓨팅의 미래는 칩을 더 작게 만드는 데 있는 게 아니라, 칩을 더 높이, 더 창의적으로 쌓아 올리는 데 있는 것 아닐까요? 어드밴스드 패키징이야말로 바로 그 질문에 대한 가장 확실하고 강력한 대답이 되고 있습니다.
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