반도체 이어 FC-BGA 공급난…서버 수요 대응 벅차

[테크월드뉴스=노태민 기자] 반도체 쇼티지로 어려움을 겪은 IT 산업에 또다시 먹구름이 드리우고 있다. 코로나 엔데믹과 글로벌 인플레이션 등으로 시장이 위축되는 가운데 고성장이 예상되던 서버·HPC용 플립칩-볼그리드어레이(FC-BGA) 공급난이 우려되는 까닭이다.

7일 업계에 따르면 FC-BGA 시장의 타이트한 공급은 당분간은 지속될 전망이다. PC 수요 감소로 PC용 CPU, GPU의 수요는 하락했지만 서버용 CPU와 HPC용 FC-BGA 수요가 증가하고 있기 때문이다.

관련 업계가 지난해 하반기부터 올해 상반기까지 FC-BGA 라인 증설을 진행했지만, 증설 물량은 2023년 이후에나 반영될 것으로 예측된다.

FC-BGA는 기판과 칩을 물리적·전기적으로 이어주는 패키지 기판으로 칩과 기판의 미세화 수준이 다르기 때문에 중간 다리 역할을 하는 패키지 기판의 사용은 필수적이다.

FC-BGA는 PC CPU, GPU, 서버 CPU 등에 주로 사용되고 있으며, 향후 서버, AI, 전장 등의 분야를 중심으로 성장이 전망된다.

반도체 성능 향상과 칩렛 구조 상용화는 FC-BGA 수요 증가와 함께 대형화를 이끌었다. 반도체 성능이 향상되면서 입출력 (I/O) 단자의 연결은 중요한 문제로 대두됐으며 I/O 확대로 기판이 대형화되는 추세다.

칩렛 구조의 상용화도 기판 대형화에 일조했다. 칩렛(반도체 조각)은 반도체 미세화의 한계와 증가하는 비용을 해결하기 위해 개발된 기술로 각기 다른 기능을 수행하는 여러 칩렛을 연결해 하나의 프로세서를 만드는 기술이다.

I/O의 확대와 칩렛 구조의 상용화로 패키지 기판의 최대 면적은 2010년 5000㎟ 수준이었지만, 2030년 10000㎟ 이상으로 커질 전망이다.

기판에 실장되는 칩 및 부품의 수가 증가하게 되면서 FC-BGA 다층화도 함께 진행 중이다. 실장되는 부품 수가 증가하면서 기판의 회로가 복잡해지며 회로를 배치할 공간이 부족해진다. 업계에서는 이를 다층화를 통해 추가 공간을 확보해 해결하고 있다. 현재 가장 고난도 기술이 요구되는 서버용 기판에는 20층 이상의 기판이 적용되고 있다

다층 기판의 경우, 각 층의 회로 연결을 위해 VIA를 뚫어 도금을 통해 전기적 신호를 연결하고 있다.

다만 FC-BGA는 I/O 확대, 칩렛, 실장 부품 수 등의 이유로 대면적화·고다층화가 진행돼 수율 안정화가 쉽지 않은 상황이다. 현재, 생산 난이도의 증가로 CAPA(생산능력) 잠식이 된 상황이다.

반도체 업계 관계자는 “IT 산업 전반이 인플레이션 등으로 어려움을 겪고 있지만, FC-BGA 쇼티지는 고성능 기판을 중심으로 지속될 것”이라며 “최근 기판 기업들이 공격적으로 CAPA 증설을 진행하고 있지만, 그 물량은 2023년 이후에나 반영될 것”이라고 밝혔다.

이어 “또 FC-BGA 증설의 경우 고객사와의 합작 투자, 일정 주문 보장 등을 통해 리스크 쉐어를 함께 진행하고 있어 기업들의 안정성도 높다”고 말했다.