이 기사는 2025년 02월 24일 13시44분 thebell에 표출된 기사입니다

반도체 소재사 엠케이전자의 새 응용처 발굴이 기대된다. 인공지능(AI) 뒤를 이어 반도체 산업 캐시카우로 꼽히는 '양자 컴퓨터'가 타깃이다. 이를 구현하기 위한 핵심인 양자 컴퓨팅칩에 주력인 본딩 와이어가 적용될 전망이다.

24일 업계에 따르면 MS가 공개한 앙자 컴퓨팅칩 '마요라나1' 패키징은 와이어 본딩 방식인 것으로 파악된다. 고사양 반도체에 쓰이는 플립칩(FC), 실리콘 관통전극(TSV) 등이 아닌 점에서 주목을 받는다.

본격적인 양자 컴퓨터 시대가 열리려면 수년 이상 걸릴 전망이나 최근 분위기는 사뭇 다르다. 구글, 마이크로소프트(MS) 등이 연이어 양자 컴퓨팅칩을 선보이면서 조기 상용화에 대한 기대감이 커졌다. 양자 컴퓨터에 준하는 제품, 플랫폼 등이 먼저 등장할 수 있다는 관측도 나온다.


양자 컴퓨터는 0 또는 1 '비트' 단위로 정보를 처리하는 일반 컴퓨터와 달리 '큐비트'를 활용한다. 큐비트는 0과 1이 동시에 존재하는 중첩 상태를 일컫는다. 양자 컴퓨팅칩은 큐비트 수가 많을수록 더 강력한 연산 능력을 발휘한다.

마요라나1은 8개 큐비트가 탑재됐고 100만개 이상 넣을 수 있도록 설계됐다. MS 관계자는 "100만개 큐비트 장착은 양자 컴퓨터 상용화 시발점으로 본다"며 "이번 칩 개발로 수년 내 실현될 것"이라고 밝혔다.

작년 말 구글은 양자 컴퓨팅칩 '윌로우'를 내놓은 바 있다. 이외에도 아마존, IBM 등이 각축을 벌이고 있다. 이들의 경쟁으로 양자 컴퓨팅칩 양산 시점을 점차 앞당겨지는 추세다.

이에 따라 공급망에 합류하기 위한 협력사들이 물밑 작업 중이다. 대표적인 곳이 엠케이전다.

엠케이전자가 다루는 본딩 와이어는 얇은 금속 선이다. 금, 은, 구리 등이 원재료로 만든 와이어로 칩과 반도체 기판을 접합(본딩)할 때 사용된다. 와이어 본딩은 구식 패키징으로 여겨진다. 칩 간 거리도 넓어지고 상대적으로 더 많은 공간을 차지하는 탓이다.

다만 최신 기술의 집약체인 양자 컴퓨팅칩에서 와이어 본딩이 도입되는 데는 따로 이유가 있다.

우선 안정성이다. 양자 컴퓨팅칩을 작동하기 위해서는 극저온 환경(-273도에 근접한 온도)에서 무리 없이 동작해야 한다. 양자 상태는 외부 요인에 민감하기도 한다. 와이어 본딩은 열 전달 경로를 억제하고 외부 소음 등을 막아주는 데 탁월하다. 신형 패키징이 대체할 수 없는 배경이다.

신뢰성도 주요 요인이다. 양자 컴퓨팅칩은 큐비트와 제어시스템 간 신호 전달이 중요하다. 본딩 와이어는 신호 전달 품질이 우수하고 신호 왜곡을 최소화할 수 있는 부품이다. 여러 개 와이어를 연결해 확장성을 향상시킬 수도 있다.

반도체 업계 관계자는 "안정성, 신뢰성 등 특성을 기반으로 차량용 반도체 등에서 여전히 높은 활용도를 나타내는 와이어 본딩"이라며 "양자 컴퓨팅칩 같은 최첨단 분야에서도 일부 수요가 남아있을 것"이라고 분석했다.

엠케이전자는 본딩 와이어 업계 1위다. 삼성전자, SK하이닉스, TSMC 등 세계적인 칩메이커는 물론 유수의 반도체 후공정 외주(OSAT) 업체를 고객으로 두고 있다. 추후 MS, 구글 등 양자 컴퓨팅칩 개발사와도 손을 잡을 가능성이 크다.

엠케이전자 관계자는 "양자 컴퓨터 상용화까지 몇 년 이상 걸릴 수 있어 실질적인 매출 발생까지는 시간이 걸릴 예정"이라면서도 "양자 컴퓨터뿐만 아니라 AI, 자율주행, 방산, 우주산업 등에서도 본딩 와이어가 널리 활용되고 있다"고 설명했다.