이 기사는 2024년 03월 21일 10:33 thebell 에 표출된 기사입니다.

반도체 패키징 소재를 다루는 엠케이전자는 최근 고대역폭 메모리(HBM) 시장 내 입지가 두터워지고 있다. HBM 수요가 급증한 데다 세대를 거듭할수록 후공정의 역할이 커지면서다. 이같은 분위기가 형성되자 HBM 최대 고객인 엔비디아와도 접점이 생겼다.

통상 엔비디아와 같은 반도체 설계(팹리스) 회사는 칩을 제작하는 반도체 위탁생산(파운드리) 기업이나 메모리 제조사를 통해 소통한다. 하지만 엔비디아는 이례적으로 소재사와 직접 대면하면서 전반적인 공급망 관리에 한창이다. 엠케이전자와의 협력 강화가 기대된다.

◇AI 반도체 진심인 엔비디아, 최적의 '솔더볼' 찾아 삼만리

엠케이전자는 반도체 기판에 활용되는 본딩와이어, 솔더볼 등을 생산하는 곳이다. 그동안 사업 포트폴리오가 얇은 금속선인 본딩와이어 위주였다면 최근 들어서는 둥근 돌기 형태의 솔더볼 비중을 늘려가고 있다. 솔더볼로 연결하는 볼그리드어레이(BGA) 계열의 인쇄회로기판(PCB)이 각광받은 영향이다.


대표적으로 플립칩(FC)-BGA가 있다. FC-BGA는 PCB 중 가장 높은 기술력을 요구하는 제품이다. 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU) 등 첨단 반도체와 메인보드를 연결하는데 이때 중간다리 역할을 하는 것이 솔더볼이다. 솔더볼은 주석을 주성분으로 하는 합금 물질로 만든다.

엠케이전자는 기판에 솔더볼을 부착할 때 사용하는 솔더페이스트 사업도 영위한다. 솔더페이스트는 솔더 분말에 송진처럼 끈적한 성질을 갖는 플럭스를 혼합한 물질로 솔더크림이라고도 불린다.

솔더볼, 솔더페이스트 분야는 덕산하이메탈, 일본 센쥬금속 등이 강자다. 엠케이전자는 비교적 후발주자지만 구리볼에 솔더를 코팅한 제품을 출시하는 등 빠르게 선도업체를 추격하고 있다. 이번 엔비디아발 'AI 반도체 붐'은 3인자 엠케이전자에 기회다.

현재 엔비디아의 신형 GPU는 대만 TSMC가 주로 양산하고 있다. 과거라면 TSMC가 솔더볼 협력사와 알아서 논의했겠지만 최근 추세는 엔비디아가 개입하는 그림이다.

반도체 업계 관계자는 "엔비디아의 요구가 점점 더 까다로워지면서 엔비디아 엔지니어나 구매담당자들이 직접 소재 협력사를 찾아가는 등 적극적인 모습을 보이고 있다"며 "이렇게 원하는 소재를 직접 찾고 TSMC 등에 해당 소재를 쓰라고 주문하는 경향이 있다. 엔비디아가 자체적으로 매입해서 넘기기도 한다"고 설명했다.

이에 따라 엠케이전자 임원들은 최근 미국 출장이 크게 늘었다는 후문이다. 과거 대만이나 동남아 등에서 파운드리 또는 반도체 패키지·테스트 전문(OSAT) 회사와 주로 만났다면 이제는 미국 내 팹리스 고객들과 마주하고 있다. 엔비디아, 퀄컴 등 빅테크 기업부터 AI 반도체 스타트업까지 다양한 기업들이 미팅 대상이다.


◇GPU 이어 HBM용 솔더볼 라인업 다변화 속도

엔비디아의 GPU와 단짝을 이루는 게 HBM이다. HBM은 여러 개 D램을 쌓아 만드는 고부가 메모리다. 실리콘관통전극(TSV) 기술로 무수한 구멍을 뚫고 구리 등 금속으로 잇는 형태다.

이때도 솔더볼이 투입된다. 문제는 온도다. 기존 솔더볼의 녹는점(융점)은 250도 이상으로 알려져 있다. HBM 제조 시 250도 넘는 열을 가해야 한다는 의미인데 이는 HBM 패키지에 변형을 가할 수 있는 수준이다. 휨 현상(워피지)이 대표적인 이슈다.

엠케이전자 관계자는 "최근 솔더볼 이슈가 저융점이다. 워낙 패키지 두께가 얇아져 열을 많이 가하면 워피지 등이 발생하기 때문"이라며 "팹리스 쪽에서는 150도까지 떨어뜨리기를 원한다. 동시에 전기적 습성은 그대로 가져가야 해서 상당히 난도가 높다"고 말했다.

엠케이전자는 해당 문제를 해결하기 위해 저온 소결 솔더볼을 개발하고 있다. 융점을 170~180도 정도로 낮췄고 150도 이하에서도 녹는 솔더볼까지 제공할 계획이다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 주요 고객 요청에 대응하면서 이들과의 거래를 늘릴 수 있는 환경을 마련했다.

GPU와 HBM 관련된 기판이나 연관 칩에서도 다양한 PCB 및 패키징 방식이 요구되고 있다. 솔더볼 트렌드도 마찬가지다. 엠케이전자는 마이크로 솔더볼, 고신뢰성 솔더볼, 구리 도금 솔더볼 등으로 고객 니즈를 충족하겠다는 심산이다.