전자부품 산업 탐구: FC-BGA

최근 시장 동향

 

전 세계에서 반도체 공급 부족(쇼티지)이 나타나고 있는 가운데, 반도체를 장착하는 인쇄회로기판(PCB) 역시 품귀 현상을 빚고 있다. 특히 서버나 데이터센터에서 사용되는 고성능 반도체의 기판인 플립칩-볼그리드어레이(FC-BGA)의 공급이 턱없이 부족한 상황이다

 

 

반도체 업계에 따르면 PCB는 반도체 후공정인 패키징 작업에 필요한 핵심 부품 중 하나다. 일반적으로 기판은 넓은 절연판 위에 회로를 형성하고, 그 위에 장착(실장)한 부품들을 전기적으로 연결하는 역할을 하고 있다. 인체의 신경망 같은 역할을 하는 것이다. 현재 모든 전자기기에 이런 기판이 들어가고, 반도체 역시 정상적인 작동을 위해선 기판이 필요하다.

 

 

시장조사업체 프리마스크는 지난해 PCB 시장 규모를 전년 대비 4.4% 늘어난 640억달러(약 71조4500억원)로 집계했다. 이 중 반도체 패키지 기판 시장은 15%쯤인 100억달러(약 11조1650억원)로, 전년 대비 23.2% 성장해 전체 평균을 크게 웃돌았다.

 

 

PCB는 용도에 따라 몇 가지로 나뉘는데, 반도체를 얹는 PCB의 경우 모바일용 반도체에서 활용되는 플립칩-칩스케일패키징(FC-CSP)과 PC용 반도체에서 주로 쓰이는 FC-BGA로 구분한다. FC-CSP는 작은 모바일 기기에 들어가는 만큼 칩과 기판의 크기가 거의 비슷하지만, 중앙처리장치(CPU)·그래픽처리장치(GPU)처럼 전기 신호 교환이 많은 반도체를 장착하는 FC-BGA의 경우 칩보다 기판의 크기를 크게 만든다. 최근 품귀현상이 나타나고 있는 기판은 바로 이 FC-BGA다.

 

최근 전기차나 인공지능(AI), 데이터센터 시장의 고성능 칩 수요가 크게 늘었고, 여기에 신종 코로나 바이러스 감염증(코로나19) 사태 이후 처리해야 할 정보량이 기하급수적으로 증가해 반도체와 FC-BGA 수요 역시 폭증했다. 현재 인텔, AMD, 엔비디아 등 대형 팹리스(반도체 설계기업)들이 FC-BGA 수요를 끌어올리고 있는 것으로 파악되고 있다.

 

늘어난 수요에 FC-BGA 생산 기업들은 가격을 기존보다 크게 올리기도 했다. 업계는 많게는 40% 가까이 가격이 급등한 것으로 본다. 하지만 문제는 이렇게 값을 지불해도 물건을 구할 수 없다는 점이다. 반도체를 기판 위에 얹어 최종 제품을 완성하는 패키징 업체 관계자는 “고객사(팹리스)에서는 더 돈을 내고서라도 기판을 구해오라는 입장이지만, 시장에서 기판이 씨가 말라 도저히 구하기가 어려운 상황이다”라고 했다.

 

현재 FC-BGA를 주문해 공급받는 리드타임은 종전의 6배 수준인 24주에 달하는 것으로 알려졌다. 김태영 삼성전기 기획팀장 전무는 최근 실적발표 컨퍼런스콜에서 “FC-BGA의 경우 PC, 전장 등 수요 증가와 더불어 서버, 네트워크 시장의 중장기 대규모 투자가 논의되는 등 응용처 수요는 확대되는 반면, 캐파(생산능력) 확대는 이에 비해 부족할 것으로 전망된다”라며 “캐파 부족을 우려하는 목소리가 있지만, 수급은 당분간 타이트할 전망이다”라고 했다.

 

 

 

국내 FC-BGA 생산 기업은 삼성전기가 유일하다. 월 1만6900㎡의 생산 능력을 보유하고 있다. 글로벌 시장에서는 일본 이비덴과 신코덴키가 압도적이다. 이비덴의 월 생산량은 8만㎡, 신코덴키는 5만㎡다. 대만의 난야 역시 2만9500㎡의 생산 능력을 갖고 있다. 전 세계에서 FC-BGA를 만드는 기업은 10여개 업체뿐이다.

 

FC-BGA는 FC-CSP와 비교해 기술적 난이도가 높으나, 수익성도 월등해 최근 기판 기업들이 눈을 돌리고 있다. 대덕전자의 경우 2020년 900억원, 올해 700억원을 들여 생산라인을 구축하는데, 2021년 6월이면 1공장(5000㎡/월), 연말쯤에는 2공장(7500㎡/월)이 만들어 진다.

 

 

 

삼성전기 역시 FC-BGA 생산 능력을 더 확보할 계획이다. 경계현 삼성전기 사장은 “삼성전기 전체 영업이익 중 기판 사업이 차지한 비중은 2019년 2%에 불과했지만, 지난해에는 12%로 늘었다”며 “FC-BGA와 같은 제품의 공급 부족이 올해도 이어질 것으로 본다”고 했다. 삼성전기 관계자는 “경쟁사도 투자를 진행하고 있고, 삼성전기 역시 시장 상황에 맞춰 캐파를 확대해 왔다”라며 “앞으로도 시장 수급상황을 면밀히 검토해 생산능력을 확대할 예정이다”라고 했다.

 

FC-BGA의 수요 증가로 FC-CSP에만 집중해 오던 LG이노텍은 최근 관련 태스크포스(TF)를 구성한 것으로 알려졌다. 회사 반도체기판 사업담당인 이혁수 상무를 TF 리더로 앉혔다. LG이노텍이 이 분야 진출을 선언하면 국내 FC-BGA 생산은 ‘삼성전기-대덕전자-LG이노텍’의 구도가 완성될 것으로 전망된다. 업계 관계자는 “2분기, 혹은 3분기 안으로 LG이노텍이 FC-BGA 기판 생산을 공식 발표할 것이라는 전망이 나온다”라며 “PC, 서버 등의 칩 수요가 높아졌지만, 글로벌 시장에서 경쟁 회사가 적다라는 점이 LG이노텍이 사업을 검토하고 있는 이유다”라고 했다.

 

LG이노텍이 플립칩-볼그리드 어레이(FC-BGA) 기판 시장에 초대형 투자를 결정하면서 경쟁사의 후속 투자도 속도를 낼 것으로 보인다. FC-BGA 기판 시장에 '조 단위' 설비투자 전쟁이 예상된다. 삼성전기는 이미 FC-BGA 기판에서 1조원대 투자를 결정했다. 대덕전자는 내년까지 FC-BGA 증설에 4000억원을 투자한다. 코리아써키트도 글로벌 통신용 칩 제조사와 공급계약을 맺고 투자를 단행하고 있다. 삼성·LG 대기업이 초대형 투자를 결정하면서 중견 기판업체의 투자 결정도 빨라지는 추세다. 몇몇 기업은 추가 투자도 검토 중이다. 내년을 기점으로 반도체 기판 투자 황금기가 도래할 것으로 보인다.

이는 해외에서도 비슷한 양상이다. 외신에 따르면 대만 유니마이크론과 난야, 유럽 에스티엔에스 등은 두 차례에 걸쳐 4조원을 웃도는 금액을 FC-BGA 생산 증설에 투입한다. 갑자기 설비투자가 급증한 것은 반도체 기판 업황이 좋아졌기 때문이다. 코로나19로 비대면 활동이 늘면서 IT기기 수요가 폭발한 것이 배경이다. 기술 측면에서 반도체 기판 설계가 복잡해진 점도 기판 수요 증가를 부추겼다. 서버용 기판의 면적이 점점 넓어지는 추세다. 기판 수요도 비례해 늘고 있다. 최근 단일 칩보다 기판을 2.5차원으로 쌓아 올리는 시스템인 패키지(SiP)가 증가한 것도 기폭제 역할을 했다.

 

출처: 조선비즈, 삼성전기, LG이노텍, 프리스마크

 

 

뜨리스땅

 

 

 

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