반도체⋅부품 관련 정책 동향과 현장의 목소리를 전달하기 위해 한 주 동안 열심히 달린 <소부장반차장>이 지난 이슈의 의미를 되새기고, 차주의 새로운 동향을 연결해 보고자 주간 보고서를 올립니다. <반차장보고서>를 통해 한 주를 정리해보시길 바랍니다. <편집자주>

이은기 어플라이드 머티리얼즈 박막기술총괄 전무가 14일 열린 미디어 라운드테이블에서 신기술을 설명하고 있다

어플라이드, 2나노 공정 한계 뚫을 배선 신기술 공개…"3D 패키징 핵심될 것"

어플라이드 머티리얼즈가 3D 패키징으로 나가는 최선단 칩 구현을 위한 신규 전력 배선 기술을 공개했다. 이를 통해 2나노미터(㎚) 선폭 이하로 향하는 파운드리 공정과 3D 패키징 칩, 차세대 고대역폭메모리(HBM) 등 고성능 메모리 기술 혁신에 기여하겠다는 목표다.

이은기 어플라이드 머티리얼즈 박막기술총괄 전무는 14일 서울 역삼동에서 열린 미디어 라운드테이블에서 최선단 공정 구현을 위한 칩 배선 혁신 기술 '루코 바이너리 라이너'와 '인핸스드 블랙 다이아몬드'를 공개했다.

이은기 전무는 "반도체 트랜지스터 집적도가 높아지면서 이에 적합한 소재와 회로 구현을 위한 기술 발전이 진행되는 한편, 첨단 패키징과 트랜지스터 간 연결을 구현하는 영역의 발전도 이뤄지고 있다"며 "어플라이드 머티리얼즈는 회로 구현·트랜지스터 집적·첨단 패키징과 함께 미세화된 배선 기술의 한계 극복을 위한 기술 개발을 진행 중"이라고 설명했다.

반도체 칩은 수십억에서 수백억에 달하는 트랜지스터를 실리콘 웨이퍼 위에 집적회로(IC) 형태로 만든 것을 의미한다. 이 과정에서 트랜지스터를 원활하게 동작시키기 위해 전도체인 미세한 구리 배선을 연결하는 구조를 띤다. 최근에는 칩 집적회로의 선폭이 4나노미터(㎚) 이하로 접어들며 물리적 미세화 한계에 도달한 상태로, 집적 수준과 전력 효율 향상을 위해 내부 배선을 미세화하거나 효율을 높이는 방향의 개발도 함께 이뤄지고 있다.

TI의 새로운 프로그래머블 로직 포트폴리오 [사진=TI]

TI, 프로그래머블 로직 포트폴리오 공개…기획→프로토타입 몇분만에 ‘뚝딱’

소프트웨어 코딩 없이도 몇분만에 평가용 디바이스를 설계하고 시뮬레이션 및 구성이 간단한 프로그래머블 로직 디바이스가 공개됐다. 최대 40개의 조합 및 순차 로직과 아날로그 기능을 하나의 디바이스에 통합할 수 있는 새로운 PLD 포트폴리오다.

텍사스 인스트루먼트(TI) 코리아(대표 박중서)는 모든 애플리케이션에 대한 로직 설계 과정을 간소화할 수 있는 새로운 프로그래머블 로직 디바이스(PLD)를 출시했다고 15일 발표했다.

최대 40개의 조합 및 순차 로직과 아날로그 기능을 하나의 디바이스에 통합할 수 있는 TI의 새로운 PLD 포트폴리오는 개별 로직 구현에 비해 보드 크기를 최대 94%까지 줄이고 시스템 비용을 절감할 수 있다. 새로운 포트폴리오는 시중에 나와 있는 유사한 프로그래머블 로직 디바이스에 비해 공간을 크게 절약해준다는 설명이다.

엔지니어는 사용이 간편한 TI의 인터커넥트 스튜디오(InterConnect Studio) 툴을 활용해 소프트웨어 코딩 없이도 몇 분 만에 평가용 디바이스를 설계, 시뮬레이션 및 구성할 수 있다. 인터커넥트 스튜디오(InterConnect Studio)는 드래그 앤 드롭 GUI와 통합 시뮬레이션 기능으로 로직 설계 프로세스를 신속하게 처리해준다.

또한 설계자는 프로그래밍과 구매 과정을 클릭 한 번으로 간소화하는 클릭 투 프로그램 및 직접 주문 기능을 활용하여 출시 시간을 단축할 수 있다.

젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)가 삼성 HBM3E에 남긴 사인. [ⓒ연합뉴스]

HBM 공급과잉, 삼성전자 진입이 '변수'…하이닉스⋅마이크론 '예의주시'

고대역폭메모리(HBM⋅High Bandwidth Memory) 시장의 공급 과잉 우려가 삼성전자의 움직임에 달려 있다는 전망이 나오고 있다. SK하이닉스와 마이크론이 시장을 주도하는 가운데, 삼성전자까지 HBM 공급에 본격적으로 나설 경우 초과 공급으로 인한 가격 하락과 수익성 악화 가능성이 점쳐진다.

15일 반도체 업계에 따르면, HBM 시장의 공급 확대 우려는 최근 마이크론의 시장 진입으로 더욱 커지고 있다. 이전까지 HBM 시장은 SK하이닉스가 엔비디아에 독점 공급하며 사실상 장악하고 있었으나, 마이크론이 HBM 제품 완판 소식을 전하면서 새로운 공급자로 자리 잡아 시장 구도 변화가 예상되서다.

실제 마이크론의 HBM 공급 확대는 시장에서 긍정적인 반응을 얻고 있다. AI(인공지능)와 고성능 컴퓨팅(HPC) 수요가 급증하면서 HBM에 대한 수요는 더욱 늘고 있기 때문이다.

이러한 흐름에 맞춰 메모리 3사는 적극적으로 생산 능력(CAPA)을 확대하고 있다. SK하이닉스는 지난 4월 청주 M15x 공장에서 HBM 생산 라인 구축을 위한 공사를 시작했으며, 내년 4분기 중 시험 가동을 거쳐 본격 양산에 돌입할 예정이다. 팹 건설에는 총 5조3000억 원이 투입됐으며, 향후 가동까지는 총 20조 원의 투자금이 소요될 전망이다.

2분기 실적 발표 컨퍼런스콜에서 SK하이닉스는 공식적으로 HBM 케파를 확대한다고 밝혔다. 회사는 "내년 HBM 케파 대부분이 고객사와 협의 완료된 상태"라며 "올해 HBM 케파는 작년에 비해 300% 증가할 것이며, 내년에는 올해 대비 2배 이상의 출하량 성장이 예상된다"고 설명했다.

마이크론은 미국 정부로부터 받은 61억 달러(약 8조3900억 원) 보조금을 바탕으로 HBM 케파 확대를 준비 중이다. 현재 미국 생산 라인 구축과 더불어 말레이시아에서 HBM 생산을 검토하고 있다. 마이크론은 2018년 말레이시아에 진출해 지난해 두 번째 공장을 설립한 바 있다.

엔비디아 HBM 공급이 지연되고 있는 삼성전자도 퀄테스트 통과를 대비해 케파 확대를 추진 중이다. 삼성전자는 2분기 컨퍼런스콜에서 "HBM 케파를 지속적으로 늘리고 있으며, 올해 비트 생산과 고객 협의 완료 물량을 전년 대비 4배 수준으로 확보했다"고 밝혔다.

업계에선 HBM 공급의 마지막 주자인 삼성전자의 움직임이 HBM 시장의 수요 공급 변화를 결정지을 분수령이 될 것으로 전망하고 있다. 이미 마이크론과 SK하이닉스가 경쟁하고 있는 상황에서, 삼성전자가 공급을 본격화할 경우 가격이 급격히 하락할 수 있기 때문이다. 현재 HBM은 AI와 데이터센터 등 고부가가치 시장에서 높은 가격에 판매되고 있지만, 공급 과잉으로 인해 가격 하락이 불가피할 수 있다는 지적이다.

리벨리온의 아톰 카드 [ⓒ리벨리온]

리벨리온, Arm·삼성 파운드리·ADT와 AI CPU 칩렛 플랫폼 개발 협력

리벨리온(대표 박성현)이 Arm, 삼성전자 파운드리사업부, 에이디테크놀로지와 협력해 AI CPU 칩렛(Chiplet) 플랫폼을 개발한다. 최근 데이터센터 및 고성능컴퓨팅(HPC) 영역에서 AI 워크로드에 대한 수요가 커짐에 따라 첨단 ‘칩렛(Chiplet)’ 기술을 활용해 성능과 에너지효율성을 갖춘 AI 인프라를 제공할 계획이다.

이번 협업은 4개 사의 기술적 강점을 살려 이뤄진다. 리벨리온은 자사 AI반도체 ‘리벨(REBEL)’에 에이디테크놀로지가 설계한 CPU 칩렛을 통합한다. 이 CPU 칩렛은 Arm ‘네오버스 컴퓨팅 서브 시스템 V3’를 기반으로 설계되며, 삼성전자 파운드리는 최첨단 2나노 공정 기술을 활용해 CPU 칩렛을 생산한다. 이렇게 만들어진 통합 플랫폼은 ‘라마(Llama) 3.1 405B’를 비롯한 초거대언어모델 연산에 있어 2배 이상의 에너지 효율성 향상을 보일 것으로 예상된다.

리벨리온은 이러한 업계 선도 파트너사들과 협력해 AI 추론에 특화된 고효율 칩렛 솔루션 개발에 속도를 더할 계획이다. 특히 리벨리온은 칩 설계 전문성과 파트너사들이 보유한 방대한 경험을 결합해 AI 컴퓨팅 역량을 향상시키고 반도체 솔루션의 확장가능성과 효율성의 새로운 기준을 제시하는 계기가 될 것으로 기대하고 있다.

팻 겔싱어 인텔 CEO와 리사 수 AMD CEO [사진=팻 겔싱어 X(트위터)]

‘팻 겔싱어-리사 수’ 어깨 나란히…인텔·AMD x86 지붕 아래 한가족

인텔과 AMD가 동일한 주제를 가지고 함께 무대에 올랐다. 오랜 기간 동안 경쟁해온 두 기업의 CEO가 나란히 서 있는 사진이 낯설 정도다. Arm 진영으로부터 도전받는 x86 생태계를 보다 확고하게 하기 위함으로 풀이된다.

인텔과 AMD는 16일 전세계에서 가장 널리 사용되는 컴퓨팅 아키텍처의 미래 조성을 위해 기술 리더들이 참여한 x86 생태계 자문 그룹을 설립한다고 발표했다.

팻 겔싱어 인텔 CEO는 “우리는 현재와 미래의 고객 요구를 충족하는 데 필요한 새로운 수준의 커스터마이징, 호환성 및 확장성을 갖춘 x86 아키텍처 및 생태계에서 수십 년 만에 가장 중요한 변화의 정점에 서 있다.”라며 "우리는 AMD 및 이 자문 그룹의 창립 멤버들과 함께 컴퓨팅의 미래를 밝힐 수 있을 것이다. 업계 리더들의 많은 지원에 깊이 감사드린다."고 밝혔다.

x86은 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼 전반에 걸쳐 원활한 상호운용성을 제공하고 있다. 이 그룹은 플랫폼 간 호환성을 지원하고 소프트웨어 개발을 간소화하며 미래를 위한 확장 가능한 솔루션을 개발하기 위한 아키텍처 요구사항과 기능을 파악할 수 있는 플랫폼을 제공할 계획이다. 즉, x86 생태계를 확장하는 데 주력한다.

X86은 지난 40년 이상 현대 컴퓨팅의 기반이 됐다. 전 세계 데이터센터와 PC에서 선호하는 아키텍처로 자리매김했다. 동적인 AI 워크로드, 맞춤형 칩렛, 3D 패키징 및 시스템 아키텍처의 발전으로 점철된다. 오늘날의 진화하는 환경에서 견고하고 확장되는 x86 생태계의 중요성이 그 어느 때보다 중요해졌다는 지적이다.

리사 수(Lisa Su) AMD 회장 겸 CEO는 “x86 생태계 자문 그룹을 설립함으로써 x86 아키텍처는 개발자와 고객 모두가 선택하는 컴퓨팅 플랫폼으로 계속 발전할 것”이라며 “업계와 함께 향후 아키텍처 개선에 대한 방향을 제시하고 x86의 놀라운 성공을 향수 수십년간 이어나갈 수 있게 되어 기쁘다”고 밝혔다.

파두 사옥 전경 [ⓒ파두]

'미운 오리' 파두의 잇따른 수주 확보…서버·빅테크 손잡고 반전 노린다

지난해 상장 이후 충격적인 실적으로 비판을 받았던 파두가 다시금 반등의 기회를 마련하고 있다. 주력 고객사인 메타로 향하는 물량이 다시 회복되고 있는 가운데, 신규 파트너사인 웨스턴디지털(WDC)과의 성과가 가시화되고 있어서다. 아울러 서버용 SSD 완제품 사업의 성과도 차츰 드러나는 모습을 보이고 있어 지난해 잃었던 시장 내 신뢰를 다시 회복할 수 있을지 관심이 모인다.

최근 미국 웨스턴디지털은 최신 기업용 솔리드스테이트드라이브(eSSD) 제품 'DC SN861 SSD'가 엔비디아 'GB200 NVL72'용 인증을 획득했다고 밝혔다. GB200은 엔비디아가 내년 본격 출시하는 블랙웰 아키텍처 기반의 인공지능(AI)용 GPGPU 칩이며, GB200 NVL72는 이를 기반으로 한 고성능 서버 랙 스케일 솔루션이다.

eSSD 시장은 현재 삼성전자가 지난 2분기 기준 43.2%(트렌드포스 집계 기준)로 1위를, SK하이닉스가 31.8%를 점유하고 있다. 반면 웨스턴디지털은 2.9%로 5위에 그치고 있어 경쟁력 측면에서 높지 않다는 평가가 주류다. 이러한 가운데 신규 eSSD가 AI용 서버 솔루션의 선두주자인 엔비디아 제품의 인증을 통과한 것은 향후 경쟁을 위한 의미 있는 성과로 평가 받고 있다.

웨스턴디지털의 엔비디아 제품 인증 성과에는 국내 팹리스 기업인 파두의 SSD컨트롤러도 기여한 것으로 알려졌다. 파두는 당초 메타의 데이터센터향 SSD컨트롤러를 SK하이닉스 제품을 통해 납품해왔으나, 올해 들어 해외 낸드 제조사인 웨스턴디지털을 추가 고객사로 확보하며 공급 판도를 넓힌 바 있다. 지난 6월에는 웨스턴디지털과 차세대 SSD 데이터 보완 기술인 'FDP(Flexible Data Placement)'를 공동 개발하겠다고 발표하며 협력의 밀도를 높인 상황이다.

[ⓒ한미반도체]

'HBM 효과 톡톡' 한미반도체 3Q 날아 올랐다…美 법인 설립도 추진

한미반도체(대표 곽동신)가 3분기 창사 최대 실적을 기록하며 HBM(고대역폭메모리)용 TC 본더 시장에서 독보적 입지를 강화하고 있다. AI 반도체 핵심 장비 공급 확대와 더불어, 미국 빅테크의 HBM 수요 증가에 대응하기 위해 현지 법인 설립을 추진한다.

한미반도체 3분기 매출 2085억원, 영업이익 993억원을 올리며 올해 누적 매출 4093억원, 영업이익 1834억원 창사 최대 분기 실적을 달성했다고 17일 발표했다.

한미반도체는 올해 3분기부터 시작된 인공지능 반도체의 핵심인 HBM용 TC 본더의 본격 납품과 2025년 말 완공 목표로 추진 중인 HBM TC 본더 전용 신규 공장 증설로 향후 지속적인 매출 성장이 전망되고 있다.

곽동신 한미반도체 대표이사부회장은 "현재 한미반도체는 HBM용 TC 본더 세계 시장 점유율 1위이다"라며 "45년 축적된 업력과 노하우를 바탕으로, 인천 본사에서는 SK하이닉스 전담 A/S을 창설했고 한미차이나와 한미타이완에서는 마이크론테크놀러지 대만 공장 전담 A/S팀을 창설하는 등 고객만족을 위한 끊임없는 노력이 더해졌기에 가능하다"라고 밝혔다.

또한 "미국 빅테크 (M7) 기업의 AI 전용칩 HBM 개발 수요가 지속적으로 증가할 것으로 보고 있기에, AI 반도체 시장의 주요 고객으로 부상할 미국 현지 고객 밀착 서비스를 위해 미국 법인 설립과 미국 현지 고객사에 A/S 제공이 가능한 에이전트를 선별 중에 있다"고 밝혔다.

한미반도체는 지난달 주주가치 제고와 인공지능 반도체 시장에 대한 미래 가치 자신감을 바탕으로 400억원 규모의 자사주 취득 신탁계약을 체결하며 최근 3년동안 총 2400억원 규모의 자사주 취득 신탁 계약을 체결했다. 곽 부회장 역시 2023년부터 현재까지 개인적으로 353억원 규모의 자사주를 매수했다.

삼성전자가 개발한 12나노미터급 24Gb GDDR7 D램 [ⓒ삼성전자]

삼성전자, 1b급 '24Gb GDDR7 D램' 업계 최초 개발

삼성전자(대표 한종희)가 업계 최초로 12나노(10나노미터 5세대, 1b)급 '24Gb GDDR7(Graphics Double Data Rate) D램' 개발을 완료했다고 17일 밝혔다.

24Gb GDDR7 D램은 업계 최고 사양을 구현한 제품으로 PC, 게임 콘솔 등 기존 그래픽 D램의 응용처를 넘어 AI 워크스테이션, 데이터센터 등 고성능 제품을 필요로 하는 분야까지 다양하게 활용될 것으로 기대된다. 이번 제품은 24Gb의 고용량과 40Gbps 이상의 속도를 갖췄고, 전작 대비 ▲용량 ▲성능 ▲전력 효율이 모두 향상됐다.

삼성전자는 이번 제품에 12나노급 미세 공정을 적용해 동일한 패키지 크기에 셀 집적도를 높였고, 전작 대비 50% 향상된 용량을 구현했다. 또 'PAM3 신호 방식'을 통해 그래픽 D램 중 업계 최고 속도인 40Gbps를 구현했으며, 사용 환경에 따라 최대 42.5Gbps까지의 성능을 지원한다.

특히 이번 제품부터는 저전력 특성이 중요한 모바일 제품에 적용되는 기술들을 도입해 전력 효율을 30% 이상 크게 개선됐다. 제품 내 불필요한 전력 소모를 줄이는 'Clock 컨트롤 제어 기술'과 '전력 이원화 설계' 등을 통해 제품의 전력 효율을 극대화했다. 또 고속 동작 시에도 누설 전류를 최소화하는 '파워 게이팅 설계 기법'을 적용해 제품의 동작 안정성도 향상됐다.

[ⓒ주성엔지니어링]

주성엔지니어링, DTC 실리콘 캐패시터 장비 출하

주성엔지니어링(대표 황철주)은 DTC(Deep TrenchCapacitor) 실리콘 캐패시터 ALD 장비를 엘스페스(구 앨로힘)에 출하 한다고 17일 밝혔다.

엘스페스는 글로벌 실리콘 캐패시터를 선도하는 팹리스 기업이다. 현재 반도체 업계는 고성능 반도체를 구현하기 위해 공정 미세화를 통해 한정된 면적 안에 수백 억개의 트랜지스터를 집적하고 있다. 그러나 AI 반도체 수요가 증가함과 동시에 반도체 집적도가 높아지면서 발열, 누설 전류, 노이즈 등 새로운 문제들이 발생하고 있다.

이를 해결하기 위해 차세대 반도체 부품으로 실리콘 캐패시터가 부상하고 있다. 실리콘 캐패시터는 기존 MLCC와 달리 High-k 화합물로 만들어진 캐패시터이다.

AI(인공지능) 시장의 성장에 따라 다량의 데이터 연산과 처리가 가능한 고성능 저전력 AI반도체의 중요성이 확대되는 변화 속에서 DTC 실리콘 캐패시터는 기존 MLCC 대비 고온∙고주파 환경에서도 안정적으로 노이즈 없이 전압과 전류를 공급할 수 있다. 또한, 대역폭이 커질수록 MLCC는 더 많은 개수를 필요로 하지만, 실리콘 캐패시터의 경우 단 1개로 대체할 수 있어 초소형 폼팩터 제품에 적용 가능한 것이 특징이다.

이정배 메모리사업부장(왼쪽)과 최시영 파운드리사업부장. [ⓒ삼성전자]

메모리⋅파운드리 모두 '경고등'…삼성전자 임원인사 '칼바람' 부나

삼성전자가 연말 임원 인사를 앞두고 긴장감을 감추지 못하고 있다. 특히 반도체 부문, 메모리와 파운드리 사업부를 중심으로 한 위기론이 제기되며, 인사 칼바람이 불가피하다는 전망이 나온다. 전영현 부회장의 이례적인 사과까지 겹치면서 사장단 교체 가능성에 대한 예측이 힘을 얻고 있다.

18일 반도체 업계에 따르면, 삼성전자는 3분기 실적 발표에서 시장의 기대에 미치지 못하는 성적을 기록했다. 연결 기준 매출은 79조원, 영업이익은 9조 1000억원으로 잠정 집계됐지만, 이는 시장이 예상했던 매출 80조 9003억원, 영업이익 10조 7717억원에 못 미치는 수치였다.

3분기 영업이익은 전년 동기 대비 274.49% 증가했지만, 이는 지난해 극심한 부진에서의 반등 효과일 뿐, 직전 분기와 비교하면 12.84% 감소한 수치다. DS 부문에서 메모리 수요 둔화와 비메모리 부문의 적자가 커진 가운데, 고대역폭메모리(HBM) 시장에서의 경쟁력 저하도 실적 부진을 가속화시켰다는 분석이다.

반도체 부문을 이끄는 전영현 부회장은 최근 실적 부진에 대한 책임을 통감하며 공개 사과했다. 이는 삼성전자 내에서도 극히 드문 일로, 위기의 심각성을 반영한 것으로 평가된다. 전 부회장은 사과문에서 "기술 경쟁력에 대한 우려와 함께 삼성의 미래에 대해 걱정을 끼쳤다"라며, "이번 위기를 반드시 기회로 바꿔 재도약하겠다"라고 밝혔다. 그는 특히 "기술과 품질은 타협할 수 없는 삼성의 자존심"이라며, 기술적 경쟁력의 복원을 강조했다.

이렇듯, 최근 삼성전자가 직면한 위기의 본질은 반도체 사업에 집중돼 있다. 메모리 반도체 시장은 최근 몇 년간 공급 과잉과 가격 하락으로 수익성 악화에 직면해 있으며, 파운드리 부문에서도 TSMC와의 기술 격차가 점차 확대되고 있다.

메모리 부문에서는 특히 HBM 시장에서의 부진이 두드러진다. 경쟁사인 SK하이닉스가 HBM 시장을 주도하는 가운데, 삼성전자는 엔비디아와의 퀄리티 테스트(퀄테스트)에서 계속해서 실패하며 주요 고객사 확보에 어려움을 겪고 있다.

업계에 따르면, HBM 제품의 발열 관리와 전력 효율 최적화에서 SK하이닉스에 비해 부족한 점이 드러나며, 높은 성능을 요구하는 엔비디아의 퀄테스트를 통과하지 못하고 있는 것으로 알려지고 있다.

파운드리 사업부는 3나노미터(nm) 공정에서 차질로 인해 큰 위기를 맞고 있다. 삼성전자는 2022년 6월, GAA(게이트올어라운드) 기술을 적용, 세계 최초로 3nm 공정을 기반으로 한 반도체 양산을 시작하겠다고 발표했다. 이 과정에서 삼성전자는 약 10조원 이상의 투자를 단행하며, EUV(극자외선) 장비를 도입하는 등 대규모 생산 인프라를 구축했다.

이 같은 문제가 연속되며 책임론은 이정배 메모리사업부장과 최시영 파운드리사업부장을 향하고 있다. 2020년부터 각각 사업부를 이끄는 두 인물의 성과가 미흡하다는 지적이 계속되고 있는 것. 업계에서는 연말 인사에서 대대적 쇄신작업이 이뤄질 것으로 보고 있다.