[가봤더니] 삼성전기 세종사업장, 차세대 패키지 기판 시장 주도 - 딜사이트

삼성전기 세종사업장, 차세대 패키지 기판 시장 주도

세종사업장 내년 5월께 완공되는 신공장 '완전 자동화'... 고다층화, 미세화, 임베딩 기술 강화

이 기사는 2023년 11월 05일 09시 00분 유료콘텐츠서비스 딜사이트 플러스에 표출된 기사입니다.

삼성전기 세종사업장에서 임직원이 설비를 관리하고 있다. (출처=삼성전기)

[딜사이트 한보라 기자] "삼성전기 세종사업장은 지난해 기준 패키지솔루션 사업부 전체 매출의 62% 수준을 차지하는 핵심 생산 거점입니다. 스마트폰용 제품에 주력하다가 최근에는 차량용 인포테인먼트 제품까지 라인업을 늘렸습니다. 신공장 증설로 고기능 패키지 기판 생산에도 뛰어들 계획입니다."

삼성전기 임승용 패키지세종제조팀장(부사장)이 설명한 세종사업장의 중요성과 지금까지의 변화 그리고 향후 계획이다.

딜사이트가 지난 2일 찾은 세종특별자치시 연동면 삼성전기 세종사업장은 공장동 증설과 리노베이션(개·보수) 작업으로 분주한 모습이었다. 세종사업장은 자동차부품, 전자 산업 육성을 위해 조성된 명학산업단지에서 가장 큰 규모의 사업장이다. 총 12개 건물이 자리한 부지 면적은 축구장 24개 크기(5만3000평)다. 전체 임직원은 약 1855명. 전체 임직원 중 제조 인력이 절반을 넘어서며 연구개발(R&D) 인력은 36%에 달한다.

삼성전기는 총 3곳(부산·세종·베트남)에 패키지 기판 생산 거점을 두고 있다. 최근 고성능 서버용 플립칩-볼그리드 어레이(FC-BGA) 시장이 커지면서 부산사업장에 대한 주목도가 높다. 하지만 삼성전기 패키지솔루션 사업부의 뿌리를 꼽을 때는 누구나 세종사업장을 가장 먼저 꼽는다.

반도체 패키지 기판은 반도체와 메인 기판 간 전기적 신호를 전달하는 부품이다. 포장을 통해 외부 충격에서 반도체를 보호하는 역할도 한다. 전자부품에서 전기가 들어가고 나가는 회로의 끝부분을 단자라고 부른다. 반도체 칩 단자 사이 간격은 A4 두께 수준으로 메인 보드의 4분의 1 정도다. 패키지 기판은 서로 다른 단자 두께를 가진 두 전자부품을 연결하기 위한 다리 역할로 사용된다.

삼성전기 패키지 기판 사업이 태동한 곳이 바로 세종사업장이다. 세종사업장은 1991년 공장 문을 연 뒤 7년 만에 패키지 기판(BGA)을 생산하기 시작했다. 세종사업장 주력 제품인 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)용 플립칩-칩스케일 패키지(FC-CSP)는 세계 점유율 1위를 차지하고 있다.

현재 세종사업장 생산 시설은 크게 전공정(1~2공장)과 후공정(3~4공장) 공장으로 나뉜다. 삼성전기는 이날 패키지 기판의 전 공정을 공개했다. 패키지 기판은 반도체 생산 공정과 유사한 과정을 거친다. 동박적층판(CCL)에 극자외선(EUV)을 쏴서 회로를 그린 뒤(회로 형성) 이물질을 녹여 제거한다. 더 많은 회로를 그리기 위해 여러 층의 기판을 쌓고(적층) 미세한 구멍(Via Hole)을 뚫어 층간 전기적 신호를 연결(도금)한다.

패키지 기판 경쟁력은 ▲회로·범프(볼)·비아 홀의 미세화 ▲도금 신뢰성이 결정한다. 작업 환경의 청결도도 뒤따라야 한다. 기존 1~4공장을 개·보수하고 스마트팩토리 형식 신공장을 새로 증설하는 이유다.

지난 2일 기준 신공장(5공장) 공정률은 57%. 완공 시점은 내년 5월께로 예상된다. 세종사업장 신공장은 반도체 생산 라인 수준의 청결도를 지향하고 있다.

임승용 부사장은 "신공장 설립은 고다층화, 미세화, 임베딩 기술 강화를 위한 것"이라며 "반도체 수준의 청결도를 위해 최소 관리 인력만 필요한 스마트팩토리로 짓고 있다"고 말했다. 이어 "완공 이후 1층은 바로 운영할 예정이지만 2~3층은 개발 프로세스에 따라 차근차근 준비해서 가동할 계획"이라고 설명했다.

최근 반도체 업계에서는 패키지 기판 위에 고성능 반도체 칩 여러 개를 올려 전체 성능을 끌어올리는 멀티 패키지 제품이 주목받고 있다. 삼성전기가 살펴보고 있는 시장 중 하나도 로직 반도체와 메모리 반도체를 한데 묶는 '2.5D 패키징 시장'이다. 삼성전기는 이처럼 높은 기술력을 요하는 차세대 패키지 기판을 신공장에서 생산하겠다는 목표를 세웠다.

특히 세종사업장의 강점인 임베딩(Embedding) 기술에 힘을 줄 방침이다. 삼성전기는 국내 기판 업체 중에서 유일하게 임베딩 기술을 보유하고 있다. 패키지 기판을 여러 층으로 만들 때는 층간 불필요한 신호 전달을 막기 위해 절연재를 쌓는 적층(Stack) 공정을 거친다. 임베딩은 회로에 절연재와 함께 캐패시터 등 수동부품을 내장하는 공법을 말한다. 임베딩 공법을 사용하면 신호 경로가 짧아져 빠른 신호 전달에 유리하고 전력 손실도 50% 이상 줄일 수 있다.

심규현 패키지세종제조기술팀장(상무)은 "현재 임베딩되는 건 수동소자가 대부분이지만 앞으로는 능동소자를 설치한 고기능 패키지 기판까지도 생산하겠다"며 "능동소자가 기판보다 비싸기 때문에 수율에 대한 자신감이 없으면 임베딩을 시도할 수 없다"고 강조했다. 이어 "이런 준비를 위해서 신공장 포함해 전체 공장 개·보수를 진행하는 것"이라고 덧붙였다.