韓 소부장, 엔비디아·TSMC 기술혁신 발맞춰 신시장 개척

소켓·AFM 분야 뚜렷한 움직임…차세대 제품 양산 테스트

엔비디아·TSMC 등 글로벌 빅테크 기업들이 AI 산업의 주도권을 유지하기 위한 기술 변혁을 지속하고 있다. 이에 국내 소부장 기업들도 차세대 제품 양산화를 위한 테스트를 진행하고 있는 것으로 파악됐다.

30일 업계에 따르면 국내 소부장 기업들은 엔비디아 및 TSMC의 차세대 기술 도입에 맞춰 신제품 양산을 추진하고 있다.

엔비디아 블랙웰 GPU. (사진=엔비디아)

엔비디아는 내년 출시할 차세대 AI 가속기인 'B300'부터 소켓 방식을 적용하는 방안을 검토 중이다. B300은 엔비디아가 지난 3월 공개한 AI 반도체 '블랙웰' 시리즈 중 가장 성능이 높은 제품으로, HBM3E(5세대 고대역폭메모리) 12단을 탑재한다.

그간 엔비디아의 AI 가속기는 고성능 GPU와 HBM, 인터페이스 등을 메인 기판에 모두 집적하는 온-보드(on-board) 형식으로 제작돼 왔다. 반면 소켓은 GPU를 기판에 실장하지 않고, 별도로 탈부착하는 방식이다.

AI 가속기를 소켓 방식으로 변경하는 경우 GPU 불량에 따른 문제에 효율적으로 대응할 수 있게 된다. GPU 및 기판의 제조 안정성도 높일 수 있다. 다만 GPU와 기판을 안정적으로 연결해야 하는 것이 과제로 꼽힌다.

현재 엔비디아향 소켓은 한국 및 대만의 후공정 부품업체가 주력으로 공급하고 있다. 이들 기업은 올 4분기 AI 가속기용 소켓 샘플을 공급한 것으로 알려졌다. 실제 양산에 돌입하는 경우 내년 중반부터 출하량을 늘릴 수 있을 것으로 관측된다.

엔비디아의 핵심 파트너인 대만 TSMC도 자체 개발한 'CoWoS' 기술을 고도화하고 있다. CoWoS는 넓은 기판 모양의 실리콘 인터포저 위에 반도체 다이(Die)를 수평 배치하는 첨단 패키징이다. 특히, TSMC는 기존 대비 소형화된 인터포저를 사용하는 CoWoS-L을 최신형 HBM에 적용하고 있다.

이러한 기조에 따라 계측 분야에서도 변화가 감지되고 있다. 기존 CoWoS-L에 구현된 회로의 배선폭은 2마이크로미터 이상이다. 그러나 CoWoS-L의 집적도가 높아지면서, 배선폭 역시 더 좁은 1마이크로미터 내외가 요구되고 있다.

기존 CoWoS의 회로 계측은 3D 광학 검사를 활용해 왔다. 그러나 배선폭이 1마이크로미터로 줄어들게 되면 성능의 한계로 계측이 힘들어진다.

이에 TSMC는 AFM(원자현미경) 기술을 CoWoS에 적용하는 방안을 추진 중이다. 국내 장비업체도 복수의 AFM 장비를 공급해 품질 테스트를 거치고 있는 것으로 파악된다.

AFM은 탐침을 시료 표면에 원자 단위까지 접근시켜, 탐침과 표면 간의 상호작용을 통해 시료를 계측하는 장비다. 기존 광학식 대비 속도는 느리지만, 매우 미세한 수준까지 계측이 가능하다.

때문에 기존 AFM은 주로 초미세 공정과 직결된 전공정 영역에서 활용돼 왔다. TSMC가 CoWoS 패키징에 AFM을 양산 도입하는 경우, AFM의 적용처가 최첨단 패키징 분야로도 확장될 수 있을 것으로 전망된다.