서버 CPU는 FC-BGA를 활용해 대면적 패키징

서버 CPU는 Chiplet/2.5D 구조로 FC-BGA 기판을 사용해 대면적 패키징을 하고 있다. 인텔의 HPC용 9200 series CPU는 FC-BGA로 패키징되어 72.5ⅹ76mm 사이즈에 5,903개의 솔더볼이 형성되어 있다. 5G AP가 1,200개 정도의 솔더볼이 실장돼 있으므로 5배 가량 많다. 솔더볼 개수 기준으로만 단순 계산해 보면 9200 series CPU용 테스트 소켓 1개의 단가가 5G AP용 소켓 5개이다. 서버 CPU용 소켓은 대면적으로 가공해야 하면서 동시에 핀 개수가 더 많이 필요하기 때문에 단가가 훨씬 비싼 고마진 시장이다.

Advanced 패키징 도입은 결국 칩 성능 향상을 위함→ 입출력단자 증가 요인

서버 CPU 강자인 인텔은 10nm로의 공정 전환이 늦어지면서 전공정 기술로 집적도 및 성능을 높이는데 한계에 부딪혔다. 이를 극복하기 위한 선택이 후공정 패키징 기술로 칩 성능을 높이는 것이었다. 실리콘 인터포저를 사용한 2.5D 패키징, EMIB 패키징, Foveros(3D 패키징) 등 advanced 패키징을 도입하면서 칩 성능을 높이기 위해 노력 중이다. 4분기부터 본격적으로 양산할 사파이어 래피즈에 EMIB 패키징을 도입할 예정이며 이로 인한 칩 성능 향상, 입출력단자 수 증가는 서버 CPU 테스트 소켓 단가가 높아지는 요인 중 하나이다.

국내 반도체 테스트 서플라이 체인 중 테스트 소켓 업체를 가장 선호하는 이유

- 국내 테스트 소켓 업체들은 글로벌 메이저 fabless, 파운드리, IDM 업체들을 고객사로 두고 있기 때문에 메모리 업황으로 인한 실적 변동성이 크지 않다

- 전공정 선폭 미세화로 집적도가 높아지고, advanced 패키징 도입으로 칩의 솔더볼이 미세피치화되어 실장된 솔더볼 개수가 증가해 단가(P) 상승이 이뤄지고 있다

- 경박단소화된 칩 테스트의 글로벌 1위 기업 리노공업, CPU 등 대면적 칩으로 실리콘 러버 소켓의 application을 넓히고 있는 ISC, 모바일 AP을 주력으로 고객사 확장을 시도중인 티에스이를 커버리지 개시한다.

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- 테스트 소켓 이외에도 프로브카드, 세라믹STF 등 다른 테스트 소모품도 메모리 위주의 제품 포트폴리오에서 최근 비메모리로 시장 확대를 위한 준비 중이다

- 비메모리 테스트 장비 시장 진입은 아직까지 시간이 더 필요한 상황이다

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따라서 장비업체는

(1) 국산화 트렌드와 함께 고객사 내 점유율을 높이고 있어 CAPEX 감소에도 불구하고 매출 증가가 나타나거나,

(2) 비메모리 장비 진출 가시성이 높거나,

(3) 신규 고객사 확보가 가능한 업체들에 대한 선별적인 접근이 필요하다.

글로벌로 로직향은 MCC 라는 미국업체가 강자이다. 로직향은 과거에는 대부분 샘플단에서만 번인공정이 쓰이고 전수검사로 들어가는 경우가 적었다. 다만 차량용 반도체의 신뢰도 문제가 부각 되며 로직 쪽에서도 번인공정 확대가 나타나는 모습이다. 이에 따라 국내 번인업체들에게도 기회가 나타나고 있다. 디아이 , 네오셈 , 유니테스트 , 엑시콘 등 업체들 이 해당 부문에서 매출 확대가 기대된다.

<번인소켓> 

번인소켓에서도 기존 국내 반도체업체 향으로는 오킨스전자 와 마이크로컨텍솔이 강자였다 . 다만 ISC가 실리콘 러버타입으로 번인소켓 시장에 진입하고 있으며 , 해외 소켓업체로는 Enplas, Yamaichi 등 일본업체들이 강자로 존재한다. 번인소켓 글로벌 시장규모는 업계에 따르면 약 5,000억원 전후 수준으로 추정된다. 보통 파이널 테스트 소켓이나 모듈 소켓 등을 대응하는 업체들이 번인소켓까지 하는 경우가 많다. 마찬가지로 DDR5 로 인한 수혜가 나타나고 있는 시장이라고 판단된다

FC-BGA와 더불어 성장률이 높은 패키지판은 모듈 기판인데, 그 중에서도 RF향 SiP 기판의 성장 가시성이 매우 높다. Apple의 iPhone 시리즈에 채택되고 있는 AiP(Antenna in Package)는 고주파 5G인 mmWave에 대응하기 위한 독자의 패키지기판이다. mmWave 주파수 신호는 경로 손실 증가와 벽과 창에 의한 침투 감소와 같은 신호 전파 문제를 겪는다.그로 인해 스마트폰의 경우, AiP 모듈을 상부, 하부, 측면 총 3개를 탑재한다. mmWave 단말기는 아직 침투율이 낮은데, 향후 채택률이 확대되면서 AiP 기판의 고속 성장이 가능할 것으로 판단된다. AiP는 16층 구조로 이루어져 있어 고다층 패키지기판에 속한다. 현재 AiP시장은 LG이노텍이 선점하고 있으며, 이는 LG이노텍이 FC-BGA 없이도 글로벌 유수의 패키지기판 업체들과 동등한 수준의 영업이익률 20% 이상을 달성할 수 있는 근거이다. FCBGA와 함께 패키지기판의 성장을 견인할 RF향 SiP 시장도 주목할 필요가 있다

2019년을 기점으로 기판 업계에 변화가 생기기 시작한다. 글로벌 1티어 업체인 Ibiden과 Shinko가 대규모 투자를 집행 하면서다. 그 동안 기판 업계는 전방 수요 정체로 인해 성장이 제한되는 상황속에서 CAPEX를 보수적으로 집행하는 것이 일밙벅이였으나 Shinko는 2019년 전년대비 106.6%의 CAPRX를 집행했고, Ibiden은 2020년 125.3%의 CAPEX를 집행했다. 이러한 결정이 가능했던 것은 전방 수요의 대규모 변화가 있었기 때문이다. 

반도체 생산 공정 난이도가 급격히 높아지며 더 이상 전공정만을 통해 성능향상을 이끌어내기 어려워지자 패키징 측면에서의 변화를 통해 성능향상이 시도되었다. 서버용 CPU의 경우 스마트폰 AP와는 달리 기판 크기의 제약을 덜 받는다는 점을 활용해 기판 성능을 최대한 활용할 수 있는 구조로 칩을 설계하게 되었다. 핵심은 하나의 기판에 여러가지 칩을 실장해 칩의 성능을 극대화 한다는 것이고 차세대 반도체 기판으로 낙점되며 향후 수요 급증을 대비해 본격적인 CAPEX 집행 및 캐파전환이 시작되었다.