반도체 기술 탐구: 반도체 패키지 시장 흐름 2

패키지 기술에 좌우

 

패키지 기판 시장은 패키지 기술에 좌우되지만 기술이 늘 긍정적인 방향인 것은 아니다. 2011년부터 2017년까지 침체기를 겪었던 배경으로는

 

1) WLP/FO-WLP 등 대안 기술이 등장했고,

2) 작은 사이즈와 적은 층수로 동일한 성능을 구현하게 됐으며,

3) SoC나 SiP 등 Del 레벨 또는 패키지 레벨의 통합으로 인해 PC당 FC-BGA 소요원수가 3개에서 1개로 줄어드는 등 기술의 진보에 기인한 바가 크다.

 

 

FC-BGA 대면적화가 핵심

 

이번 패키지 기판 시장의 호황 사이클은 FC-BGA의 대면적화에서 비롯한다. FC-BGA의 수요가 증가할 뿐 아니라 차세대 패키지 기술로 진화하면서 복잡도가 증가해 특히 면적 기준 생산능력 잠식 효과가 크다. 높은 라우팅 밀도를 위해 매우 미세한 회로선폭과 많은 층을 필요로 하고, 그만큼 판가가 상승한다.

 

Ibiden, Shinko 등 선두권 일본 업체들이 고부가 서버용 FC-BGA에 집중하는 전략으로 선회하면서 PC용 FC-BGA와 모바일용 FC-CSP까지 낙수 효과가 큰 상태다.

 

FC-BGA에 비해 FC-CSP는 모바일 환경에서 FO-WLP 등의 대안 기술이 존재하고, 판가 하락 압박이 지속되고 있다. FC-BGA의 주요 응용처인 PC나 서버 등에서는 FO-WLP가 내세우는 얇고 작은 Form Factor의 장점이 크지 않고 무조건 성능이 우선한다.

 

 

패키지 기판 시장 19% 성장

 

Prismark에 따르면, 패키지 기판 시장(매출액 기준)은 2020년 25% 성장했고, 올해도 19%나 성장하는 것을 비롯해 2025년까지 연평균 10% 성장할 전망이다. 참고로 2011년부터 2020년까지 10년간 평균 성장률이 1.9%인 것과 비교해 이번 사이클이 매우 강력함을 알 수 있다.

 

제품별로는 역시 FC-BGA가 지난해 39%, 올해 25%, 향후 5년간 연평균 11% 성장하며 시장을 주도 할 것이다. 과거 10년간 평균 성장률은 1.2%에 그쳤다 FC-BGA는 클라우드 컴퓨팅과 AI 및 블록체인 을 위한 GPU 등 신규 수요가 더해지고 있다.

 

FC-CSP/FC-BOC는 올해 17%, 향후 5년간 평균 9% 성장할 것으로 전망되고, SiP/모듈은 올해 21%, 향후 5년간 평균 14% 성장할 전망이다.

 

 

 

FC-BGA 수요 강세

 

올해 패키지 기판 시장 122억달러 중 FC-BGA가 47%를 차지해 절반에 육박할 것이다. FC-BGA의 강한 수요는 고성능 연산 및 AI 응용기기에 사용되는 CPU, GPU, TPU, ASIC 등에 의해 뒷받침되고 있다.

 

또한 고성능 프로세서는 추세적으로 복수 칩(Multi-Die) 패키지를 채택하고 있고, 궁극적으로 10여개 이상의 이종 칩 패키지 가능성도 거론된다. 복수 칩 패키지는 성능, 원가, 사이즈 면 에서 강점을 가진다. 그리고 필연적으로 패키지 기판의 대면적화로 이어지기 때문에 FC-BGA 시장에 중요한 모멘텀이 되고 있다.

 

칩의 I/O 수를 늘리고, 복수 칩 패키지 내에서 라우팅을 늘리려면, 라우팅 밀도가 더욱 높은 FC-BGA 를 써야 한다. 이는 미세 선폭, 높은 층수, 많은 Via를 요구하게 되고, FC-BGA의 판가 상승으로 반영 된다.

 

 

반도체 시장 전망 긍정적

 

패키지 기판의 전방인 반도체 시장을 점검해 보자. 코로나19가 디지털화를 앞당기는 계기가 됐고, 재택근무, 원격교육 확산과 더불어 노트북, 태블릿, 웨어러블 기기, 게임 콘솔 등의 수요 강세가 이어져왔다. 또한 데이터 트래픽 증가로 인해 서버, 스토 리지, 네트워크, 유선 통신장비 수요도 긍정적이다. 반면에 무선 통신장비는 투자가 지연되면서 기대보다 약세를 보이고 있다.

 

이에 따라 ① PC/노트북, 데이터센터, 5G폰용 CPU, ② 전문가 PC, 게임 콘솔, 데이터센터, 가상화폐 채굴용 GPU, ③ 무선/유선 통신장비용 네트워킹 칩, ④ 웨어러블기기, 5G폰, IoT/스마트홈용 각종 CPU, 로직, RF, AiP 등의 수요가 강세를 이어갈 전망이다.

 

올해 반도체 시장(매출액 기준)은 8% 성장할 것으로 전망되는데, 분야별로 보면 자동차 18%, 서버/스 토리지/통신장비 9%, 모바일폰/태블릿 9%, 산업/의료/군사/항공 8%, 소비자 기기 6%, PC 3% 순일 것이다.

자동차와 산업/의료/군사/항공 부문은 지난해 침체에 따른 기저효과가 클 것이고, 서버/스토리지/통신 장비 부문은 데이터센터 확충 투자가 재개되며, 모바일폰/태블릿 부문은 5G 모멘텀이 이어지고, 소비자 기기는 웨어러블, 게임 콘솔, 스마트홈 분야에서 강한 성장세가 예상된다.

 

 

Flip chip 기판 입지 확대

 

고성능 패키지 기판을 대표하는 Flip chip 기판은 성능뿐만 아니라 원가 효율성과 더 작은 Form Factor의 강점을 내세우며 입지를 확대해가고 있다.

 

작은 형상과 낮은 전압으로 인해 Die 코어까지 전력 분배 효율성을 향상시키고, 변환 속도를 높일 수 있다. 패키지의 열적 성능을 향상시키고, CSP만큼 작은 패키지 사이즈를 구현하며, 1,000개 이상의 I/O를 가진 고성능 패키지의 원가를 낮출 수 있다.

 

2019년 기준으로 Flip chip 기판의 침투율은 IC의 24%이자 MPU/GPU/AP의 100%이고, 전체 웨이퍼 면적의 21%, 패키징 매출의 33%, Die 레벨 상호연결(Interconnect)의 70%를 차지했다. 2018년과 비교해 패키징 매출 비중은 4%p나 상승해 Flip chip 기판 위주의 호황을 대변해 준다. 

 

 

고성능 패키지 기판이 25% 차지

 

FC-CSP, FC-BGA, 고밀도 Fan-Out, 2.5D/3D 솔루션을 포함한 고성능 패키지 기판은 전체 패키지 시장에서 수량 기준 3% 미만이지만, 금액으로는 25%를 차지했다.

 

MCM, 2.5D, FO-MCM, 3D TSV(Through Silicon Via) 등 이른바 Multi-Die 패키징 솔루션의 확산에 따라 Flip chip 기판의 웨이퍼 면적과 매출액 기준 성장률은 훨씬 높을 것이다.

 

 

출처: 키움증권, Prismark

 

뜨리스땅

 

 

 

https://tristanchoi.tistory.com/279

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