"TSMC 병목 뚫는다"… LG전자, '레이저 직접 묘화' 장비로 AI 칩 패키징 시장 진출

인공지능(AI) 가속기 수요 폭증으로 TSMC의 독점적 첨단 패키징인 'CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)' 공정의 공급 부족이 심화되는 가운데, LG전자가 차세대 반도체 패키징 시장을 겨냥한 핵심 공정 장비를 출시하며 글로벌 반도체 장비 시장에 진출했다.

그동안 디스플레이와 전자부품 생산 공정에서 축적해 온 초정밀 레이저 및 광학 기술을 바탕으로, 고가의 포토마스크 없이 초미세 회로를 직접 그리는 노광 장비를 상용화해 글로벌 후공정(OSAT) 공급망을 직접 공략하겠다는 전략이다.
8월 21일(현지시각) 미국 대표 IT·하드웨어 전문 매체 톰스하드웨어(Tom's Hardware) 보도에 따르면, LG전자 생산기술원(PRI)은 첨단 반도체 패키징의 미세 금속 인터커넥트(배선) 공정에 사용되는 '마스크리스(Maskless) 레이저 직접 묘화(Laser Direct Imaging·LDI)' 노광 장비를 개발하고, 글로벌 주요 외주반도체패키지테스트(OSAT) 업체와 첫 공급 계약을 공식 체결했다.


LG전자가 개발한 LDI 장비는 전통적인 반도체 노광 공정에 필수적이었던 물리적 포토마스크(Photomask)를 사용하지 않고, 고정밀 레이저 빔을 이용해 유기 인터포저와 고밀도 인쇄회로기판(PCB) 상에 회로 패턴을 직접 새기는 첨단 장비다.

최고 사양 모델의 경우 1.5마이크로미터(㎛) 수준의 미세 선폭·간격(L/S) 패턴을 정밀하게 구현할 수 있다.

전통적인 스텝퍼나 스캐너 노광 장비 대비 초고해상도 광학 성능을 일부 조율하는 대신, 웨이퍼와 패널 단위의 처리량(Throughput)을 비약적으로 끌어올려 단위 시간당 생산 효율성을 대폭 높인 것 이 핵심 강점이다.
특히 마스크 제작에 소요되는 수천만~수억 원의 비용과 수주의 리드타임을 완전히 없앨 수 있어, 칩렛(Chiplet) 구조의 이종 집적 칩을 다품종 소량 생산하거나 설계 변경이 잦은 첨단 AI 패키징 공정에서 제조 원가를 획기적으로 낮출 수 있다.

TSMC CoWoS 2027년까지 '쇼티지'… 서브스트레이트·OSAT 대안 수요 흡수

LG전자의 이번 반도체 장비 시장 진입은 AI 칩 제조 생태계의 최대 아킬레스건으로 꼽히는 '첨단 패키징 병목 현상'과 직결되어 있다.

엔비디아의 차세대 GPU와 글로벌 빅테크들의 독자 AI 가속기(ASIC) 생산이 폭발적으로 늘어나고 있으나, TSMC의 CoWoS 생산 능력은 대규모 증설에도 불구하고 오는 2027년까지 구조적인 공급 제약 을 벗어나기 어려운 실정이다.
이에 따라 AMD, 퀄컴 등 주요 팹리스 및 글로벌 OSAT 기업들은 실리콘 인터포저 기반의 고비용 패키징 대신, 유기 재분배층(RDL) 기반의 유기 인터포저 및 첨단 FC-BGA 기판을 활용한 차세대 패키징으로 생산 라인을 다변화하고 있다.

LG전자의 LDI 장비는 바로 이러한 2.1D 및 2.5D 유기 패키징 기판의 금속 배선 연결 공정에 최적화되어 있어, 글로벌 후공정 업계의 공급망 병목을 해소할 유력한 대안으로 주목받고 있다.

가전·스마트팩토리 넘어 'B2B 반도체 장비' 영역으로 영토 확장

LG전자 생산기술원은 그동안 LG디스플레이의 OLED 제조 설비, LG에너지솔루션의 2차전지 전극 및 조립 공정 장비 등 그룹 내 핵심 제조 기술을 내재화하며 세계 최고 수준의 정밀 광학·레이저 제어 기술을 축적해 왔다.

조주완 LG전자 사장이 추진 중인 'B2B 스마트팩토리 및 제조 장비 사업 외연 확장' 기조에 맞춰, 자체 공정용 장비 개발을 넘어 글로벌 반도체 장비 시장에 단독 벤더로 본격 데뷔한 셈이다.

LG전자의 첨단 반도체 패키징용 LDI 노광기 상용화와 OSAT 공급은, 향후 ‘AI 가속기 후공정 병목을 해소할 글로벌 패키징 장비 생태계의 판도 변화’와 더불어 ‘종합 가전·IT 기업에서 고부가가치 첨단 반도체 소부장(소재·부품·장비) 공급사로 진화하는 LG전자의 신성장 동력’을 입증하는 핵심 테크 산업 변수로 작용할 전망이다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com