소상공인포커스 - [Special Report | Growth Track ⑮] AI의 두뇌를 만드는 것만큼, 연결하는 기술이 중요해졌다

▲ AI 반도체의 성능 경쟁이 미세공정을 넘어 고성능 칩과 메모리를 얼마나 정밀하게 쌓고 연결하느냐의 싸움으로 확장되면서 첨단 패키징이 새로운 승부처로 부상하고 있다. HBM 수요 확대와 함께 정밀 접합 장비의 중요성도 커지는 가운데, 한미반도체의 사례는 AI 산업의 성장 기회가 칩 제조사를 넘어 핵심 공정을 책임지는 전문 장비기업으로 넓어지고 있음을 보여준다. 사진은 기사의 이해를 돕기 위한 AI 생성 이미지.(사진=챗GPT)

● AI 반도체 경쟁의 무대가 ‘칩 제조’에서 ‘첨단 패키징’으로 넓어지다
인공지능 산업의 성장을 이야기할 때 가장 먼저 등장하는 이름은 GPU와 고대역폭메모리(HBM)다. 생성형 AI가 빠르게 확산되면서 더 많은 데이터를 더 빠르게 처리해야 하고, 이를 위해 고성능 연산 반도체와 메모리를 효율적으로 연결하는 기술의 중요성이 커지고 있다. 과거 반도체 경쟁의 중심이 얼마나 미세한 회로를 만들 수 있는가에 있었다면, AI 시대에는 하나의 변화가 더해졌다. 각각의 고성능 반도체를 어떻게 정밀하게 연결하고 하나의 시스템처럼 작동하게 만들 것인가가 중요해진 것이다.

이 변화의 중심에 첨단 패키징이 있다. 반도체 패키징은 과거 완성된 칩을 보호하고 외부 회로와 연결하는 후공정 정도로 인식됐다. 하지만 AI 반도체 시대의 패키징은 다르다. 여러 개의 고성능 칩을 정밀하게 연결해 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높이는 핵심 기술로 발전하고 있다.

HBM은 이러한 변화를 상징하는 대표적인 제품이다. 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 데이터 처리 능력을 높이는 HBM에서는 메모리를 얼마나 정확하게 적층하고 접합하느냐가 중요하다. 아주 작은 정렬 오차와 접합 문제가 제품의 성능과 수율에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 바로 이 지점에서 대한민국의 반도체 장비기업 한미반도체를 살펴볼 필요가 있다.

한미반도체의 사례는 AI 시대의 성장기업이 반드시 AI 모델을 직접 개발하거나 반도체를 직접 생산해야 하는 것은 아니라는 사실을 보여준다. 거대한 산업 변화가 시작될 때 그 산업에 반드시 필요한 핵심 장비와 공정을 선점한 기업 역시 새로운 성장의 주역이 될 수 있다.

● HBM은 왜 AI 시대의 핵심 부품이 되었는가
AI의 성능은 단순히 연산장치의 계산 속도만으로 결정되지 않는다. 아무리 빠른 GPU가 있어도 필요한 데이터를 적시에 공급하지 못하면 전체 시스템의 성능은 떨어진다. 연산 능력이 높아질수록 프로세서와 메모리 사이에서 대량의 데이터를 빠르게 주고받는 능력이 중요해진다. HBM은 이러한 문제를 해결하기 위해 발전해 온 고성능 메모리 구조다. 여러 개의 D램을 수직으로 적층하고 짧은 경로를 통해 데이터를 주고받도록 함으로써 기존 방식보다 높은 대역폭을 확보하는 것이 핵심이다.

AI 서버와 고성능컴퓨팅의 확산은 자연스럽게 HBM의 전략적 가치를 높였다. 여기에서 중요한 사실이 하나 있다. HBM 수요가 증가한다고 해서 메모리 제조기업만 성장하는 것은 아니라는 점이다. HBM을 생산하려면 웨이퍼 제조에서 검사, 적층, 접합, 패키징에 이르는 복잡한 공정이 필요하다. 공정 난도가 높아질수록 이를 구현하는 장비기업의 기술력도 중요해진다. AI 반도체 산업의 가치사슬이 확대되면서 장비기업이 새로운 성장기업으로 등장할 수 있는 공간이 만들어지고 있는 것이다.

● TC 본더가 중요한 이유
HBM 생산 과정에서 주목받는 장비 가운데 하나가 TC 본더(Thermo Compression Bonder)다. 쉽게 말하면 여러 개의 반도체 칩을 높은 정밀도로 정렬하고 열과 압력을 이용해 접합하는 장비다. 말로 설명하면 단순해 보이지만 실제 반도체 제조현장에서 요구되는 수준은 매우 높다. HBM의 적층 수가 늘어나고 칩 사이의 연결 구조가 복잡해질수록 미세한 오차를 관리해야 한다. 동시에 대량생산에서는 정확성뿐 아니라 생산속도와 반복성, 수율까지 확보해야 한다.

즉 좋은 장비란 한 번 정밀하게 작동하는 장비가 아니다. 수많은 제품을 반복적으로 생산하면서도 일정한 품질을 유지할 수 있어야 한다. 한미반도체가 AI와 HBM 산업의 성장 과정에서 시장의 주목을 받은 배경도 이처럼 첨단 패키징 장비의 전략적 중요성이 높아진 것과 연결해 볼 수 있다. 중요한 것은 특정 장비의 단기적인 판매 증가만이 아니다. AI 반도체의 구조가 복잡해질수록 첨단 패키징 기술의 중요성이 커지고, 그 과정에서 정밀 장비의 기술적 가치도 함께 높아질 수 있다는 산업 구조의 변화다.

● 반도체 산업의 가치가 후공정으로 이동한다
반도체 산업에서는 오랫동안 전공정이 기술 경쟁의 중심이었다. 더 작은 회로를 구현하기 위한 노광과 식각, 증착 기술이 발전하면서 반도체 성능이 크게 향상됐다. 하지만 미세화의 난도가 높아지고 비용도 급격히 증가하면서 새로운 접근이 중요해지고 있다. 여러 종류의 칩을 효과적으로 연결하고 하나의 고성능 시스템으로 만드는 첨단 패키징이다. 이러한 변화는 반도체 산업의 가치사슬을 바꾸고 있다.

과거 상대적으로 부가가치가 낮다고 여겨졌던 후공정이 이제는 시스템 성능을 결정하는 핵심 기술 영역으로 발전하고 있다. HBM뿐만 아니라 칩렛, 2.5D·3D 패키징 등 다양한 기술이 발전하면서 패키징 장비와 소재, 검사·계측 분야에도 새로운 시장이 만들어질 가능성이 커지고 있다.

Growth Track ⑭에서 살펴본 파크시스템스가 ‘정확하게 측정하는 기술’의 중요성을 보여줬다면, 한미반도체 사례에서는 정확하게 연결하는 기술’이 얼마나 중요한지를 확인할 수 있다. 반도체가 고도화될수록 하나의 기업이 모든 기술을 담당하기 어려워진다. 결국 세계적인 경쟁력을 가진 전문기업들이 하나의 생태계를 구성해야 한다.

● 한미반도체에서 읽는 성장기업의 조건
한미반도체를 통해 우리가 주목해야 할 것은 특정 시기의 주가나 시장의 관심이 아니다. 더 중요한 것은 대한민국의 중견 기술기업은 어떻게 글로벌 산업 변화의 핵심 공급망에 들어갈 수 있는가.

첫 번째 답은 전문성이다. 세계적인 반도체 제조기업과 경쟁하려는 것이 아니라 제조기업이 반드시 필요로 하는 장비에서 기술력을 축적하는 전략이다. 두 번째는 기술 변화에 대한 선제 대응이다. 성장기업은 현재 가장 많이 팔리는 제품만 바라봐서는 안 된다. 고객의 제품이 앞으로 어떻게 변할지를 예상하고 그 변화에 필요한 기술을 먼저 준비해야 한다. 세 번째는 제조 현장의 신뢰다. 반도체 장비는 단순 소비재와 다르다. 장비 한 대의 문제가 생산라인 전체의 수율과 생산성에 영향을 줄 수 있기 때문에 고객은 장비를 매우 신중하게 선택한다. 한번 형성된 기술 신뢰와 생산 경험은 후발기업이 쉽게 따라오기 어려운 경쟁력이 된다.

● AI 산업의 진짜 수혜기업을 찾는 방법
AI 열풍이 시작되면서 수많은 기업이 자신을 AI 관련 기업으로 소개하고 있다. 하지만 Growth Track이 바라보는 성장기업의 기준은 다르다. 기업의 이름에 AI가 들어가는지가 중요한 것이 아니다. AI 산업이 성장할수록 그 기업의 제품과 기술이 구조적으로 더 많이 필요해지는가가 중요하다. GPU가 증가하면 고성능 메모리가 필요하다. HBM 생산이 늘어나면 첨단 패키징 공정이 중요해진다.

패키징이 복잡해지면 정밀 접합과 검사, 소재와 장비의 기술 수준도 함께 높아져야 한다. 이처럼 산업의 가치사슬을 따라가다 보면 시장에서 잘 알려지지 않았지만 반드시 필요한 기업들을 발견할 수 있다. 이른바 ‘곡괭이와 삽’의 기업들이다. 골드러시에서 금을 찾는 사람만 돈을 번 것이 아니라 금을 캐는 데 필요한 도구를 공급한 기업도 성장했다. AI 시대 역시 비슷한 산업 구조를 만들고 있다. AI 모델을 개발하는 기업만큼 그 산업을 가능하게 하는 반도체와 메모리, 전력, 데이터센터, 장비기업의 중요성이 커지고 있다.

● 대한민국이 반도체 장비를 키워야 하는 이유
대한민국은 세계적인 반도체 제조 경쟁력을 갖고 있다. 그러나 진정한 반도체 강국이 되기 위해서는 완성된 반도체를 생산하는 능력뿐 아니라 소재와 부품, 장비, 검사와 패키징까지 산업 생태계 전체의 경쟁력이 필요하다. 글로벌 공급망이 경제안보의 문제로 확대되면서 이러한 필요성은 더욱 커지고 있다. 특정 국가나 기업에 핵심 장비와 소재를 지나치게 의존하면 국제정세 변화가 곧 산업 리스크가 될 수 있다.

따라서 국내에서 세계적인 전문 장비기업이 계속 등장하는 것은 개별 기업의 성장 이상의 의미를 갖는다. 대한민국 반도체 공급망의 자립성과 협상력을 높이고 새로운 고부가가치 일자리를 만드는 기반이 될 수 있기 때문이다. 한미반도체 같은 전문기업이 중요한 이유도 여기에 있다.

※ 기자수첩
AI 시대의 화려한 주인공은 GPU와 거대한 AI 모델이다. 하지만 산업의 역사를 살펴보면 새로운 혁명을 완성하는 것은 언제나 무대 뒤에 존재하는 수많은 전문기업이었다. 반도체 역시 마찬가지다. 누군가는 칩을 설계해야 하고, 누군가는 메모리를 만들어야 한다. 또 누군가는 그것을 정확하게 측정하고, 정밀하게 자르고, 쌓고, 연결해야 한다.

한미반도체를 바라보면서 우리가 주목해야 하는 것은 바로 이 산업 생태계의 힘이다. AI 시대에는 가장 유명한 기업만 성장하는 것이 아니다. 거대한 산업 변화에서 반드시 필요한 하나의 공정을 찾아내고 그 분야에서 세계적인 기술을 축적한 기업에도 기회가 열린다. 대한민국이 진정한 AI·반도체 강국으로 남으려면 삼성전자와 SK하이닉스 같은 세계적인 제조기업뿐 아니라 수십 개, 수백 개의 강한 소재·부품·장비기업이 함께 성장해야 한다.

Growth Track이 한미반도체를 주목하는 이유도 여기에 있다. 미래 산업의 강자는 모든 것을 만드는 기업이 아니라, 세계가 반드시 필요로 하는 하나를 가장 잘 만드는 기업일 수 있다. AI의 두뇌를 만드는 것만큼 중요한 것이 그 두뇌를 정확하게 연결하는 기술이다. 그리고 바로 그 보이지 않는 연결에서 대한민국 반도체 산업의 또 다른 성장 기회가 시작되고 있다.

소상공인포커스 / 서영현 기자 93olivia@naver.com