[고영화의 중국반도체] <4>후공정 세계 2위 中 2.5D/3D 패키징 육성 전력 <下>

기사입력 : 2022년08월03일 15:12

최종수정 : 2022년08월03일 16:55

미국 제재하에 중국 정부 2.5D/3D 패키징 기술 강조

미국이 SMIC(중신국제)와 화웨이에 대한 반도체 기술 및 제품 수출을 제한하는 규제를 연이어 발표한 이후 중국정부는 미국 반도체 제재에 대한 대책을 여러 차례 논의했다.

그 중에 대표적인 회의 중 하나가 2021년 5월 국무원 부총리 류허(刘鹤) 주재로 열린 중국 '국가과학기술 영도소조 (国家科技体制改革和创新体系建设领导小组)' 회의 끝부분에 개최된 '포스트 무어의 법칙 시대를 맞이한 반도체산업의 잠재 파괴적 기술에 대한 전문가 토론'이다.

이때 많은 매체들은 회의 결과를 소개하면서 중국이 미국과의 반도체 기술전쟁에서 부족한 반도체 기술을 만회하고자 첨단 패키징 기술을 발전시킬 것을 강조했다고 전했다. 특히 포스트 무어 시대의 파괴적 기술로 첫째 집적 회로 칩의 기능을 확장하기 위해 트랜지스터 크기의 지속적인 감소에 의존하지 않는 특수 공정 개발에 역점을 두기로 했다. 또 다양한 기능을 갖춘 칩과 구성 요소를 함께 조립하여 이기종을 통합하는 방안 등 2가지 기술 개발을 선정했다고 보도했다.

글싣는 순서

1. 중국 반도체 굴기, 한국 따라잡나
2. 중국 반도체 설계 기술 현주소
3. 中 파운드리 점유율 확대와 한계
4. 후공정 세계 2위 中 2.5D/3D 패키징 육성 전력
5. 반도체 굴기 '보틀넥' 장비산업 공급망 회복은?
6. 무서운 잠재력 중국 반도체 소재
7. 이미지 센서 반도체 세계 3위
8. 세계를 리드하는 중국 AI반도체
9. 반도체 굴기 지탱하는 자동차 반도체 위용
10. 중국 휴대폰 반도체 놀라운 시장 규모
11. 다양한 응용 中 MCU 반도체 시장
12. 3세대 반도체 세계 1등의 꿈
13. 반도체 협력 한중 상생 방안

여기서 '이기종 통합'은 서로 다른 기능을 가진 다이(Die, 가공된 웨이퍼 상에서 잘라낸 IC 원판 하나)를 플립 칩 본딩(Flip Chip Bonding)하여 집적도를 높이는 2.5D 패키징 기술을 말하는 것이다.

예를들어 인공지능 GPU를 만들기 위해서는 CPU 모듈과 메모리 모듈을 하나의 칩에 넣어야 하는데, 완전히 다른 칩을 새로 설계하는 것이 기존의 방법이었다면, 이것을 패키징 단계에서 하나의 패키징 베이스 위에 CPU 다이와 메모리 다이를 배치하고, 플립 칩 본딩 기술로 연결하여 하나의 칩으로 패키징하는 기술이다.

또한 '트랜지스터 크기 감소에 의존하지 않는 공정'은 동종의 다이를 스택으로 쌓아올리고 실리콘 관통 전극(Through Silicon Via, TSV)이라고는 실리콘 기둥을 세워 다이를 3차원적으로 서로를 연결시켜 집적도를 높이는 3D 패키징 기술을 말한다. 현재 삼성전자, SK하이닉스가 이 기술을 적용하여 HBM(High Bandwidth Memory)을 양산하고 있다.

2.5D/3D SiP(System in Package) 패키징 기술은 낮은 기술과 가격으로 반도체의 집적도를 높이고 성능을 혁신적으로 향상시키는 방법이지만 높은 전력 소비가 해결해야할 숙제로 남아있다.

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 =2.5D/3D 패키징 기술 (출처: 화서증권(华西证券), 2021). 2022.08.03 chk@newspim.com

14나노로 7나노 효과? 화웨이 3D 패키징 기술 난제

페키징 기술 관련하여, 2022년 중반 현시점에서 중국의 반도체 관련 인터넷 사이트에서 토론되는 재미있는 '핫이슈'가 하나 있다.

화웨이가 2019년 자체 기술로 개발한 5G SoC(스마트폰 프로세서) '기린'(KIRIN)990 칩은, 미국의 수출 제재를 받은 후, 2020년 9월 대만 TSMC가 파운드리 서비스 중단을 서비스 하면서 더 이상 생산이 되지 않고 있다.

이 칩은 당시 최첨단 기술인 7나노 공정으로 개발되었고 중국 내에는 7나노 생산 설비가 없어서 생산을 할 수가 없기 때문에 화웨이가 대안으로 중국 내에 존재하는 14나노 생산설비를 이용해서 7나노 성능을 내는 칩을 만들어 내면 되지 않느냐는 논쟁이다.

화웨이는 3D 패키징 기술을 활용하여 14나노 칩 두 개를 쌓아 올리면 7나노 칩 성능을 낼 수 있을 것으로 기대된다고 주장하는 이들이 많다.

하지만, 이 논쟁에서는 칩의 적층(Stacking)은 전력 소모, 공간, 방열 등 세 가지 문제를 부수적으로 야기한다는 사실을 놓치고 있다.

우선, 전력 소모부터 보면 휴대전화 등 전자제품 중 디스플레이 화면 이외에 전기를 많이 소비하는 것이 SoC 이다. 그래서 선폭을 줄여 전기 소모를 감소시키고 있다. Apple M2칩은 5나노 기술을 적용했고, 퀄컴 Snapdragon 8 Gen1은 4나노 기술을 적용했다. 가뜩이나 14나노미터짜리 칩 하나도 버거운데 두 개를 겹쳐 놓으면 전력 소모를 감당할수 없을 것이다.

둘째, 반도체 소비 전력 증가는 발열 증가를 의미한다. 스마트폰은 배터리·모터·카메라 모듈 등을 내장한 뒤 열을 발산할 수 있는 공간이 많지 않을 정도로 내부 공간이 한정돼 있어 발열을 막을 방법이 없다.

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 =화웨이 7나노 공정의 기린(KIRIN) 990 5G 칩 (출처: 바이두, 2022.8). 2022.08.03 chk@newspim.com

세째, 칩이 쌓이면 두께가 두꺼워진다. 단층짜리 칩의 두께만 해도 스마트폰에서는 두꺼운데 2개를 겹쳐 놓으면 더욱 두꺼워진다. 이 칩이 휴대전화에 들어가는 것은 현실적이지 않다.

이상과 같이 화웨이가 현재 중국 실정상 7나노 생산시설이 없어 자체 5G 칩을 생산하지 못하는 난국을 타개하기 위해 디각적인 노력을 기울이고 있는 것으로 보이는데, 실제 효과적인 대안이 나오기는 그리 쉽지 않아 보인다.

세계 M/S 2위, 중국 반도체 후공정 분야에서 약진세

반도체의 세계적 분업체계에 있어 중국은 반도체 후공정 분야에서 대만에 이어 세계 2위의 시장점유율을 차지하고 있다. 상대적으로 경쟁력이 있는 분야이다.

향후 중국 후공정 산업은 관련 기업의 수량도 풍부하고 기업간의 경쟁도 매우 치열해서 자생적인 발전이 이루어 질 것으로 보인다. 또한 중국정부의 국가 반도체펀드가 업계 개발 기업들의 국내 경쟁력 강화 및 관련 기업들의 세계화에 많은 지원을 하고 있는 것도 분명하다.

<필자 약력>

베이징대학 한반도연구소 연구원
중국 한국창업원 원장
SV인베스트먼트 고문
전 산업은행 베이징지점 고문
서울대 조선해양공학 학사/석사

베이징= 최헌규 특파원 chk@newspim.com

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[써보니] 트라이폴드 태블릿과 다르다 [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 삼성전자가 2일 공개한 3단 폴더블폰 '갤럭시 Z 트라이폴드'를 현장에서 직접 사용해보니 예상보다 가볍고 얇은 형태가 먼저 느껴졌다. 크기와 구조상 무게가 상당할 것이란 우려가 있었지만, 실제로 들어보면 생각보다 부담이 덜한 편이다. 다만 한 손으로 오래 들고 쓰기에는 다소 무리가 있고, 전용 케이스나 거치대를 함께 사용할 때 가장 안정적인 사용감이 나온다. 펼친 화면은 태블릿을 떠올리게 할 만큼 넓고 시원하지만, 두 번 접어 휴대할 수 있다는 점은 기존 태블릿과 확실히 다른 경험을 만든다. 동시에 두께·베젤 등 초기 모델의 구조적 한계도 분명히 느껴졌다. ◆ 10형 대화면의 시원함…멀티태스킹 활용도↑ 가장 인상적인 요소는 화면을 펼쳤을 때의 시야다. 10형 대화면은 영상 시청 시 몰입감이 크고 웹 검색·문서 작업에서도 확 트인 느낌을 준다. [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 삼성전자 '갤럭시 Z 트라이폴드'를 다 펼친 모습. 2025.12.02 kji01@newspim.com [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 삼성전자 '갤럭시 Z 트라이폴드'로 3앱 멀티태스킹을 진행하는 모습. 2025.12.02 kji01@newspim.com 특히 최대 3개의 앱을 동시에 띄워놓는 멀티태스킹 기능은 생산성 관점에서 기존 폴더블보다 한 단계 더 진화했다는 느낌이 강했다. 세 개의 스마트폰 화면을 한 번에 펼쳐 놓은 듯한 넓이가 확보돼, 동시에 여러 작업을 처리하기에 충분한 공간감이 느껴졌다. 이메일·인터넷·메모장 등 업무 앱을 한 화면에서 자연스럽게 배치할 수 있고, 영상 콘텐츠를 켜둔 채 작업을 이어가는 것도 충분히 가능하다. [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 삼성전자 '갤럭시 Z 트라이폴드'로 영상 시청을 하는 모습. 2025.12.02 kji01@newspim.com ◆ 구조에서 오는 한계도 분명…베젤·힌지·두께는 '새로운 폼팩터의 숙제' 새로운 구조 특성상 아쉬운 부분도 있다. 우선 베젤이 비교적 두꺼운 편이다. 화면을 여러 번 접는 구조라 물리적 여유 공간 확보가 필수적이다 보니 테두리가 두드러져 보인다. 상단 롤러(힌지 유닛 일부로 보이는 구조물)도 시각적으로는 다소 낯설게 느껴진다. 화면 연결부 자체는 자연스럽지만, 힌지 구조물 자체는 어색하게 보일 수 있다. [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 삼성전자 '갤럭시 Z 트라이폴드'를 닫은 모습. 2025.12.02 kji01@newspim.com 또 하나는 완전히 접었을 때의 두께감이다. 구조상 여러 패널이 겹치는 형태라 다 접어놓으면 두껍게 느껴지는 것은 불가피하다. 다만 이는 구조에 따른 필연적인 결과로, 사용성에 치명적일 정도의 부담은 아니었다. [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 삼성전자 '갤럭시 Z 트라이폴드'는 왼쪽 화면부터 닫아야 한다. 반대로 닫으려 할 시 경고 알람이 울린다. 2025.12.02 kji01@newspim.com 또 하나 눈에 띄는 점은 접는 순서가 고정돼 있다는 점이다. 오른쪽→왼쪽 순으로 접도록 설계돼, 반대로 접으려 하면 경고 알람이 울린다. 폼팩터 특성상 불가피한 방식이지만, 초기에 적응 과정이 필요하다. ◆ 태블릿과 겹치는 모습…그러나 휴대성이라는 확실한 차별점 사용 경험을 종합하면 '트라이폴드'는 태블릿과 유사한 역할을 상당 부분 수행한다. 대화면 기반의 콘텐츠 소비·문서 작업·멀티 환경 등 핵심 사용성은 태블릿과 맞닿아 있다. [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 삼성전자 '갤럭시 Z 트라이폴드'가 거치대에 놓인 모습. 2025.12.02 kji01@newspim.com 그러나 폴더블 구조로 접어서 주머니·가방에 넣을 수 있다는 점은 태블릿이 따라올 수 없는 차별점이다. 이동이 잦은 사용자에게는 '태블릿과 스마트폰의 중간 지점'에 있는 새로운 선택지가 될 수 있다. 강민석 모바일경험(MX)사업부 스마트폰PP팀장(부사장)은 "태블릿은 주머니에 넣고 다닐 수 없다. 태블릿은 대화면 그 자체의 장점이 있지만, 트라이폴드는 두께·무게 측면에서 소비자가 어디든 가져갈 수 있다는 점에서 혁신을 만들었다"며 "트라이폴드는 기존 태블릿과는 차원이 다른 새로운 카테고리라고 믿는다"고 말했다. ◆ 가격은 부담되지만…경쟁사 대비 '상대적 우위' 가격은 여전히 소비자에게 큰 장벽이다. 출고가 359만400원은 스마트폰 범주에서 결코 가볍지 않은 금액이다. 다만 경쟁사 제품들과의 상대 비교에서는 다른 해석도 가능하다. 중국 화웨이는 올해 출시한 트라이폴드폰을 1만7999위안(약 350만 원)부터 책정했다. 고용량 모델로 갈 경우 2만1999위안(약 429만 원)까지 올라간다. [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 임성택 삼성전자 한국총괄 부사장이 '갤럭시 Z 트라이폴드'를 소개하고 있다. 2025.12.02 kji01@newspim.com 이 기준에서 보면 삼성의 359만 원대 가격은 화웨이 평균 가격보다 낮은 편으로 비교된다. 특히 고용량 기준 화웨이 최고가와의 비교에서는 약 70만 원 가까운 차이가 나, '삼성이 가격 경쟁력까지 고려했다'는 해석이 가능하다. 또 시장에서는 출시 전부터 트라이폴드 구조상 부품 단가가 높아 400만 원 안팎이 될 것이라는 전망이 우세했다. 실제 출고가는 이 예상보다 낮게 형성되면서, 삼성이 새로운 카테고리 안착을 위해 가격선을 일정 수준까지 조정했다는 평가도 나온다. kji01@newspim.com 2025-12-02 11:48

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박대준 쿠팡 대표 "'자발적 배상도 고려" [서울=뉴스핌] 남라다 기자 = 박대준 쿠팡 대표가 "패스키 한국 도입을 검토하겠다"고 밝혔다. 박 대표는 3일 국회 정무위원회 현안질의에서 "한국 쿠팡에서 패스키를 도입할 계획이 있나"라는 이헌승 국민의힘 의원 질의에 이같이 답변했다. [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 박대준 쿠팡 대표이사가 3일 서울 여의도 국회 정무위원회에서 열린 쿠팡 개인정보 유출 관련 현안질의에서 의원 질문에 답변하고 있다. pangbin@newspim.com 이 의원은 "대만 쿠팡에서 글로벌 기준에 부합하는 전용 패스키 기술을 독자 개발하고 보급했다"며 "한국에 패스키를 도입했다면 이런 사고가 일어났겠냐"고 강하게 질타했다. 이어 "우리 대한민국에도 바로 대만처럼 대처할 수 있습니까"라고 따져물었다. 이 의원 질의에 박 대표는 "의원님 말씀에 공감하고 깊이 책임감 느끼고 있습니다"며 "조속히 (한국)에 도입될 수 있도록 검토하겠습니다"고 말했다. 소송을 통한 배상 대신 자발적으로 배상 조치하라는 질의에 대해 "적극적으로 검토하겠다"고 전했다. nrd@newspim.com 2025-12-03 15:54