AI 확산 속 반도체 기판 부족...공급난 심화 우려

[디지털투데이 석대건 기자] 반도체 기판 공급 부족 현상이 재현될 조짐이다. AI 붐으로 인한 데이터센터 증설 수요와 겹치면서 업계 전반에 공급망 차질 우려가 확산되고 있다.

업계에 따르면 2022년 반도체 기판 물량 타이트 현상이 발생했던 상황이 다시 나타나고 있다. 현재는 AI 데이터센터 수요 급증이 새로운 부족 사이클을 견인하고 있다.

IDC에 따르면 2025년 반도체 시장은 전년 대비 16% 성장한 7798억 달러 규모가 될 전망이다. AI와 고성능 컴퓨팅에 대한 수요가 지속적으로 증가하며 성장을 견인하고 있다고 IDC는 분석했다. 클라우드 데이터센터 등 반도체를 필요로 하는 주요 산업 부문이 새로운 전환기를 들어서는 중이다.

AI 반도체 및 고성능 ASIC 칩은 다수의 트랜지스터와 메모리를 요구한다. 대규모 데이터 분석과정에서 반도체 성능 향상으로 칩 사이즈가 확대되고 있다. 대형 칩을 실장한 반도체 기판은 대면적화 추세다. 다수의 반도체와 수동부품을 연결해 통합할 때 미세회로 구현이 필요하기 때문이다.

특히 현재 서버용 반도체 FC-BGA는 50×50mm 중심이나 점차 100×100mm로 확대될 예상이다. 많은 반도체 생산과 수율 향상을 위해 패키징 단위에서 반도체 기판의 대면적화는 필수적으로 진행되고 있다. 

이같이 다수의 칩을 연결하는 새로운 방식이 도입되면서 기판 수요는 더욱 증가하는 흐름이다. 이는 기판 공급 부족을 가속화하는 요인으로 작용하고 있다. 

IDC에 따르면 데이터센터 응용 시장 규모는 지난해 대비 33.6% 상승한 2040억 달러로 전망된다. AI 수요 증가로 인해 첨단 노드 용량은 매년 12% 증가할 것으로 예상된다.

이미 시장은 기판 공급 부족 가능성에 반응했다. 반도체 기판 중심으로 기업군의 주가는 6월 둘째주에 강세를 보였다. 대표적으로 엔비디아와 SK하이닉스가 실적 호조를 바탕으로 주가 강세가 지속되고 있는 가운데, 엔비디아가 차세대 메모리 모듈인 SOCAMM의 첫 공급사로 마이크론을 선정했다는 소식이 영향을 미쳤다.

또 HBM4 샘플을 마이크론이 엔비디아에 공급했다는 내용이 알려지면서 국내 반도체 기판 업체의 수혜가 부각됐다고 대신증권은 분석했다. 특히 심텍, 티엘비 등 메모리 모듈 업체의 주가 강세가 나타났다.

원달러 환율 하락으로 전기전자 업종의 2분기 실적 컨센서스가 하향 조정되는 상황에서도 반도체 업종은 메모리 가격 상승과 출하 증가로 실적 개선까지 기대되는 상활이다.

일련의 상황은 올해 내내 이러질 전망이다. 시장조사업체 프리스마크에 따르면 2025년 전세계 반도체 기판 시장은 지난해 28% 역성장에 따른 기저효과로 5.3% 성장할 것으로 전망된다.

특히 FC-BGA가 첨단 패키지 기판 부문 회복을 이끌 것으로 기대되고 있지만, 2022년 당시와 마찬가지로 관련 업체들이 생산량을 늘리지 않으면 공급난이 불가피한 구조다.

게다가 메모리 시장의 양극화 현상이 기판 수요에도 영향을 미치고 있다. 시티 리서치에 따르면 AI 서버용 HBM은 공급이 수요를 따라가지 못하는 품귀 현상을 빚고 있다. 반면 PC·스마트폰용 범용 메모리는 수요 부진이 2025년 상반기까지 지속될 것으로 분석된다. 

업계 관계자는 "기판 제조업체들의 증산 계획과 기술 혁신이 공급망 안정화의 핵심 요소가 될 것"이라고 말했다.