목차
- 요약: 기가 스케일 패키징의 최전선
- 2025년 시장 환경 및 주요 기업
- 기가 스케일 IC 패키징의 혁신 기술
- 고급 소재 및 제조 혁신
- 통합 트렌드: 칩렛, 3D 및 이종 패키징
- 글로벌 공급망 도전 과제 및 기회
- 규제, 환경 및 산업 기준 개요
- 2029년까지의 시장 예측 및 투자 전망
- 경쟁 분석: 주요 기업의 전략 (예: intel.com, tsmc.com, amkor.com)
- 미래 전망: 새로운 응용 프로그램과 장기 트렌드
- 출처 및 참고 문헌
요약: 기가 스케일 패키징의 최전선
기가 스케일 집적 회로(IC) 패키징 솔루션의 진화는 반도체 환경을 빠르게 변화시키며, 2025년 이후 혁신의 전선에 고급 패키징 기술을 두고 있습니다. 장치의 복잡성과 트랜지스터 수가 수백억 이상 치솟는 가운데, 기존의 단일체 스케일링은 물리적 및 경제적 제약에 직면해 있습니다. 이에 따라 반도체 산업은 성능, 전력 및 수율 문제를 해결하기 위해 2.5D/3D 통합, 칩렛 기반 설계 및 고급 기판 기술과 같은 새로운 패키징 아키텍처에 대한 투자를 가속화하고 있습니다.
선도 기업들이 중요한 발표와 로드맵 이정표로 이 변화를 주도하고 있습니다. TSMC는 AI, 고성능 컴퓨팅(HPC) 및 데이터 센터 애플리케이션을 위한 고밀도 3D 스택 및 다이 통합을 가능하게 하는 통합 칩(System on Integrated Chips; SoIC) 및 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate) 플랫폼을 계속 확장하고 있습니다. 2025년에 TSMC의 차세대 CoWoS 및 SoIC 솔루션은 대량 생산에 들어갈 예정이며, 칩렛 아키텍처를 지원하고 mm²당 2,000 I/O를 넘어서는 상호 연결 밀도를 추진하고 있습니다. 마찬가지로, Intel은 기가 스케일 패키징 기능을 활용한 Meteor Lake 및 향후 AI 가속기의 대량 생산을 위해 Foveros 3D 스택 및 EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge) 기술을 발전시키고 있습니다.
ASE Technology Holding은 세계 최대의 아웃소싱 반도체 조립 및 테스트(OSAT) 공급업체로서, 기가 스케일 칩 통합을 수용하기 위해 초미세 재분배층(RDL)과 고급 기판에 중점을 두고 Fan-Out Wafer-Level Packaging(FOWLP)과 2.5D/3D 제품을 확장하고 있습니다. 한편, Amkor Technology는 대역폭 및 전력 효율성을 높이기 위해 기가 스케일 패키징이 중요한 AI 및 고속 네트워킹 시장을 목표로 하는 고밀도 시스템-인-패키지(SiP) 및 고밀도 팬 아웃(HDFO) 라인을 확장하고 있습니다.
SEMI 및 JEDEC와 같은 산업 단체들은 이종 통합 및 기가 스케일 패키징으로의 전환을 반영하는 새로운 기준과 로드맵을 적극 발행하고 있습니다. 이러한 기준은 점점 더 복잡해지는 다이 및 칩렛 기반 시스템 간의 상호 운용성과 신뢰성을 보장하기 위한 목표를 가지고 있습니다.
앞을 바라보면, 기가 스케일 IC 패키징 솔루션은 AI, HPC 및 고급 모바일 장치의 다음 혁신 물결을 뒷받침할 것으로 기대됩니다. 수십억 달러 규모의 투자와 이종 통합에 대한 강력한 산업 합의로 인해 2025-2027년은 고급 패키징이 반도체 성능 및 시스템 차별화를 위한 주요 촉진제가 되는 새로운 시대의 시작을 목격할 수 있을 것입니다.
2025년 시장 환경 및 주요 기업
2025년 기가 스케일 집적 회로(IC) 패키징 솔루션의 시장 환경은 빠른 발전, 치열한 경쟁, 이종 통합, 시스템-인-패키지(SiP) 기술 및 고급 기판 소재에 대한 집중으로 특징지어집니다. 반도체 제조업체가 2nm 미만의 노드로 나아가면서, 패키징은 장치 성능, 전력 효율성 및 폼 팩터 축소의 핵심 촉진제가 되어 상당한 투자와 공급망 협력이 이루어지고 있습니다.
선도 반도체 파운드리 및 아웃소싱 반도체 조립 및 테스트(OSAT) 공급업체들이 기가 스케일 패키징 혁신의 최전선에 있습니다. TSMC는 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate) 및 SoIC(System-on-Integrated-Chips) 기술을 포함한 3D Fabric 플랫폼을 통해 고급 칩렛 및 웨이퍼-온-웨이퍼 패키징을 통합하여 시장을 선도하고 있습니다. 2025년에는 TSMC가 고대역폭 메모리(HBM) 및 고급 AI 애플리케이션을 지원하기 위해 CoWoS 용량을 확장하고 있으며, 최근 Zhunan 시설에서의 확장을 통해 그 가능성을 입증하고 있습니다. 삼성 전자는 X-Cube(3D-IC) 및 I-Cube(2.5D/3D SiP) 제품에 많은 투자를 하고 있으며, 차세대 데이터 센터 및 HPC 프로세서를 위해 기가 스케일 통합을 타겟하고 있습니다.
한편, 인텔은 EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge) 및 Foveros 3D 스택 기술을 활용하여 2025년에 고성능 컴퓨터 및 AI 가속기를 위한 생산 ramp-up을 계획하고 있습니다. 이 회사의 고급 패키징 로드맵은 최근 산업 행사에서 강조되었으며, 이는 논리, 메모리 및 I/O 다이를 일체화하여 단일 패키지로 결합하는 통합 플랫폼으로의 전환을 강조합니다.
OSAT 중에서는 ASE Technology Holding와 Amkor Technology가 SiP, 팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키징(FOWLP) 및 2.5D/3D 통합을 위한 용량을 확장하고 있습니다. ASE의 VIPack 플랫폼과 Amkor의 고밀도 팬 아웃(HDFO) 및 SLIM/SWIFT 기술은 AI, 자동차 및 소비자 전자 분야의 고급 애플리케이션을 위해 채택되고 있으며, 두 기업 모두 아시아와 미국에서 시설 확장 및 전략적 파트너십을 발표했습니다.
고급 소재 및 기판 공급업체인 IBIDEN Co., Ltd.와 SHINKO ELECTRIC INDUSTRIES CO., LTD.는 기가 스케일 패키징에 필요한 고밀도 유기 기판 및 인터포저를 공급하면서 생태계에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이들의 제조 기술 및 용량에 대한 투자도 2025년 이후 예상되는 수요 급증을 충족하는 데 필수적입니다.
앞으로 기가 스케일 IC 패키징 부문은 AI 작업 부하, 칩렛 아키텍처 및 차세대 메모리의 확산에 의해 지속적인 성장을 할 것으로 예상됩니다. 최첨단 파운드리, OSAT 및 소재 공급업체 간의 융합은 경쟁 환경을 정의하며, 2025년은 기술 전개 및 시장 점유율 재정렬을 위한 중대한 해가 될 것입니다.
기가 스케일 IC 패키징의 혁신 기술
기가 스케일 집적 회로(IC) 패키징은 수십억 개의 트랜지스터와 칩렛을 통합 시스템으로 집합하는 것으로 정의되며, 2025년에는 빠른 혁신 단계에 들어섭니다. 고급 노드의 성능, 전력 및 밀도 요구 사항을 충족하기 위해 2.5D 및 3D 통합, 웨이퍼 레벨 패키징 및 고급 기판 기술과 같은 패키징 솔루션에서 혁신이 촉진되고 있습니다.
가장 두드러진 혁신 중 하나는 이종 통합으로, 여러 개의 칩렛을 다양한 공정 기술로 제작하여 단일 패키지에 결합하는 것입니다. Intel Corporation은 고대역폭 상호 연결 및 논리와 메모리의 수직적 스택을 가능하게 하여, 향후 수년 내 1000억 개 이상의 트랜지스터로 유기할 제품을 위한 EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge) 및 Foveros 3D 스택 기술의 배치를 가속화하고 있습니다. 2025년에는 Intel의 로드맵이 기가 스케일 통합을 지원하기 위해 세밀한 핀 피치에 직접 구리-구리 결합을 가능하게 하는 Foveros Direct의 공격적인 확장을 강조합니다.
동일하게, 대만 반도체 제조 회사(TSMC)는 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)와 SoIC(System on Integrated Chips)를 통합하여 대규모 논리-메모리 통합을 지원하는 3DFabric 플랫폼을 발전시키고 있습니다. TSMC의 CoWoS-L은 고성능 컴퓨팅(HPC) 및 AI 가속기를 위해 도입되었으며, 기가 스케일 애플리케이션에 필수적인 2500mm2를 초과하는 리티클 크기의 인터포저를 지원합니다. 이 회사의 2025년 로드맵은 더 높은 대역폭, 낮은 지연 시간 및 더 세밀한 범프 핀 피치를 강조하며, 이는 단일 패키지에서 수십 개의 칩렛을 통합하는 데 필수적입니다.
고밀도 기판 기술도 빠르게 발전하고 있습니다. 삼성 전자는 다수의 다이를 수직으로 스택하고 미세 핀 및 하이브리드 결합을 통해 상호 연결하는 H-Cube 및 X-Cube 솔루션으로 한계를 넘고 있습니다. 이러한 기술은 기가 스케일 IC가 주류가 되고 있는 AI, 네트워킹 및 데이터 센터 칩을 위해 채택되고 있습니다.
한편, Advanced Micro Devices(AMD)는 칩렛 기반 아키텍처의 사용을 확대하며, 고급 패키징을 통해 전력당 성능 및 수율을 개선하고 있습니다. 2025년에 출시될 예정인 AMD의 차세대 EPYC 및 Instinct 가속기는 최첨단 고밀도 유기 기판과 실리콘 관통 비아(TSV)를 사용하여 여러 논리 및 메모리 다이를 통합하는 것을 보여줍니다.
앞으로 기가 스케일 IC 패키징의 전망은 설계, 소재 및 제조의 공동 최적화에 중점을 두고 있습니다. AI, HPC 및 클라우드 작업 부하가 점점 더 높은 통합을 요구함에 따라, 파운드리, OSAT 및 기판 공급업체 간의 협력이 강화되고 있습니다. 상호 연결 밀도, 열 관리 및 광학 부품의 통합은 현재 연구에서 중요한 분야로, 다음 세대의 기가 스케일 시스템-인-패키지 솔루션을 위한 장을 마련하고 있습니다.
고급 소재 및 제조 혁신
기가 스케일 집적 회로(IC) 시대는 수십억 개의 트랜지스터를 포함하는 회로를 요구하며, 패키징 소재 및 제조 기술에서 혁신적인 진전을 필요로 합니다. 장치의 복잡성과 밀도가 2025년 이후로 증가함에 따라, 반도체 산업은 이러한 거대한 IC가 제기하는 열, 전기, 기계적 문제를 해결하기 위해 빠르게 진화하고 있습니다.
주요 플레이어들은 유기, 유리 및 고급 실리콘 기반 인터포저와 같은 기판 혁신을 우선시하고 있습니다. AMD와 Intel Corporation은 칩렛 아키텍처를 위해 고밀도 실리콘 인터포저 채택을 가속화하고 있으며, 세밀한 상호 연결 핀 및 더 높은 대역폭을 가능하게 하고 있습니다. TSMC의 통합 칩(System-on-Integrated-Chips; SoIC) 및 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate) 패키징 플랫폼은 이미 대량 생산에 들어갔으며, 이제 기가 스케일 논리 및 고대역폭 메모리 통합을 지원하기 위해 확대되고 있습니다. TSMC는 최근 >1000mm² 패키지 크기 및 40μm까지의 상호 연결 핀 피치를 보고하고 있습니다.
열 관리는 기가 스케일 IC에 대한 절박한 문제입니다. 삼성 전자는 2.5D 및 3D 패키징 라인에서 열 전달 특성을 효율적으로 dissipate하기 위해 고급 열 인터페이스 재료(TIM)와 내장형 미세 유체 냉각을 배포하고 있습니다. 한편, ASE Technology Holding는 AI 및 고성능 컴퓨팅 시장을 목표로 하는 내장형 열 분산 장치를 갖춘 양면 성형 볼 그리드 배열(DSMBGA) 및 팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키징(FOWLP)을 상용화했습니다.
제조 측면에서, 흐름은 더 높은 처리량과 경제성을 위해 패널 레벨 패키징(PLP)으로 향하고 있습니다. Amkor Technology와 ASE Technology Holding는 기가 스케일 장치에 필요한 다이 크기 및 용량을 수용하기 위해 PLP 시설을 확장하고 있으며, Amkor는 2025년 생산을 위한 대규모 재분배층(RDL) 기술의 상당한 진전을 보고하고 있습니다.
소재의 발전도 필수적입니다. Shinko Electric Industries와 IBIDEN Co., Ltd.는 기가 스케일 신뢰성에 필수적인 열 팽창 계수(CTE) 일치가 개선된 낮은 손실, 고밀도 기판 혁신을 개발하고 있습니다. 이러한 기업들은 새로운 유기 구축과 유리 코어 기판을 개발하고 있으며, 이는 향후 몇 년 내 공급망에 도입될 것으로 예상됩니다.
2025년 및 그 이후의 전망은 기가 스케일 IC 패키징이 이종 통합, 고급 기판 및 새로운 냉각에 점차 의존할 것이라는 점을 시사합니다. 파운드리, OSAT 및 기판 공급업체 간의 협력은 산업의 스케일링 로드맵과 성능 목표를 충족하는 데 필수적일 것입니다.
통합 트렌드: 칩렛, 3D 및 이종 패키징
기가 스케일 집적 회로 패키징으로의 전환은 고급 통합 기술에 의해 근본적으로 형성이 이루어지고 있습니다. 주된 기술로는 칩렛 구조, 3D 통합 및 이종 패키징이 있습니다. 반도체 제조업체들이 인공지능, 고성능 컴퓨팅 및 데이터 센터 애플리케이션의 요구 사항을 충족하기 위해 이러한 접근법이 신속하게 성숙하고 상용 제품에 적용되고 있습니다.
칩렛 기반 설계는 설계자들이 복잡한 시스템을 더 작고 기능적으로 특정된 칩렛으로 나눔으로써 단일체 다이의 수율과 스케일링 한계를 피할 수 있게 해줍니다. 이 모듈화된 접근법은 각각의 기능에 대해 최적의 공정 노드를 사용하여 논리, 메모리, 아날로그 및 I/O 기능의 통합을 가능하게 합니다. Advanced Micro Devices, Inc. (AMD)는 EPYC 및 Ryzen 제품군과 같은 제품에서 이 아키텍처의 가능성을 입증하였으며, 2025년과 그 이후 출시 예정인 차세대 칩렛 기반 CPU 및 GPU의 지속적인 개발을 확인했습니다.
3차원(3D) 통합은 여러 개의 다이를 수직으로 스택함으로써 기능 밀도를 더 증가시키며, 고급 실리콘 관통 비아(TSV) 또는 하이브리드 결합을 통해 서로 연결됩니다. 대만 반도체 제조 회사(TSMC)는 SoIC(System on Integrated Chips) 및 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate) 솔루션을 포함하는 3DFabric 플랫폼을 확대하여 기가 스케일 설계를 지원하고 있습니다. 2025년 초 기준으로 TSMC는 생성 AI 가속기 및 대규모 추론 엔진의 수요를 충족하기 위해 3,000 mm2를 초과하는 기판 크기의 CoWoS 모듈 대량 생산을 ramp-up하고 있습니다.
이종 통합은 서로 다른 공정 노드 및 소재를 사용하여 제조될 수 있는 칩렛, 메모리 스택 및 특수 가속기를 단일 패키지 내에서 결합합니다. Intel Corporation은 논리 온 논리 스택을 위한 세밀한 핀 피치 하이브리드 결합이 가능한 Foveros Direct 기술의 상용화를 추진하고 있습니다. 이를 통해 기가 스케일의 복잡성에서 시스템 구성을 유연하게 최적화할 수 있습니다. 삼성 전자도 AI, 고대역폭 메모리 및 차세대 모바일 SoC를 목표로 X-Cube 및 I-Cube 플랫폼에 투자하고 있습니다.
앞으로 기가 스케일 패키징 솔루션은 데이터 중심 및 AI 작업 부하에서 조밀한 수십억 개의 트랜지스터를 통합해야 할 필요성에 의해 더 빠른 채택이 이루어질 것으로 예상됩니다. ASE Technology Holding Co., Ltd.와 같은 산업 컨소시엄은 칩렛 인터페이스, 인터포저 및 전력 공급 네트워크의 표준화를 위해 협력하여 생태계 상호 운용성을 촉진하고 있습니다. 이 부문은 기가 스케일 통합을 지원하기 위해 기판 제조, 열 관리 및 공동 설계 도구의 상당한 진전을 기대하고 있습니다.
글로벌 공급망 도전 과제 및 기회
기가 스케일 집적 회로(IC) 패키징 기술의 급속한 개발—고급 2.5D/3D IC, 칩렛 및 이종 통합—은 2025년 이후 글로벌 공급망 역학을 근본적으로 재편하고 있습니다. 반도체 산업이 고성능 컴퓨팅, AI 가속기 및 차세대 네트워킹에 대한 수요 증가를 충족하려고 하면서, 패키징 솔루션의 복잡성과 규모는 공급망 전반에 걸쳐 도전과 기회를 동시에 증가시키고 있습니다.
주요 도전 과제 중 하나는 공급망의 회복력입니다. 기가 스케일 패키징에 필요한 고도로 전문화된 장비, 소재(예: 고밀도 기판, 고급 언더필) 및 정밀한 프로세스 제어는 공급업체 그룹에 위험을 집중시킵니다. 예를 들어 TSMC와 Intel은 양측에서 고급 패키징 용량을 확장했지만, 글로벌 기판 부족 및 지역적 혼란(예: 지정학적 긴장, 물류 병목 현상)이 여전히 중대한 우려 사항으로 남아 있습니다. 이를 완화하기 위해 주요 기업들은 중요한 소재와 도구에 대한 지리적 다각화 및 이중 소싱에 투자하고 있습니다.
동시에 칩렛 아키텍처와 이종 통합으로의 전환은 모듈식 공급망 협력을 위한 새로운 기회를 창출합니다. AMD가 EPYC 및 Ryzen 프로세서에서 칩렛을 채택한 것은 표준화된 인터페이스와 개방형 다이-투-다이 상호 연결이 더 유연한 소싱과 더 빠른 혁신 주기를 가능하게 한다는 것을 보여줍니다. Intel, AMD, TSMC, 삼성 전자가 창립 멤버로 참여한 Universal Chiplet Interconnect Express(UCIe)와 같은 컨소시엄이 상호 운용 가능한 솔루션의 산업 전반의 채택을 추진하여 새로운 생태계 참여자에게 진입 장벽을 낮추고 있습니다.
제조 측면에서도 용량 확장을 위한 투자가 진행되고 있습니다. TSMC는 AI 및 HPC 칩을 지원하기 위해 CoWoS 및 SoIC 고급 패키징 라인을 ramp-up하고 있으며, Intel은 Foveros Direct 및 EMIB 기술을 확대하고 있습니다. 삼성 전자는 X-Cube 3D 스택 플랫폼을 상용화하고 있습니다. 이러한 움직임은 기가 스케일 패키징에서의 리더십 확보를 위한 글로벌 경쟁을 시사하며, 기판, 도구 및 자동화를 위한 상당한 자본 약속이 필요합니다.
향후 몇 년을 전망할 때, 기가 스케일 IC 패키징 솔루션의 전망은 공급망의 안정성 균형을 혁신 속도와 맞추는 것에 달려 있습니다. 협력적인 표준, 고급 패키징 인프라에 대한 지역적 투자, 공급망 디지털화(추적 가능성, 예측 분석)가 위험을 관리하고 새로운 시장 기회를 포착하는 데 필수적일 것입니다. AI, 자동차 및 데이터 센터 칩의 최종 시장이 성장함에 따라, 생태계는 파운드리, OSAT, 기판 공급업체 및 EDA 도구 제공자 간의 더 밀접한 통합을 보게 되어 전통적인 반도체 공급망의 경계를 재정의할 가능성이 높습니다.
규제, 환경 및 산업 기준 개요
기가 스케일 집적 회로(IC) 패키징 솔루션의 빠른 진화는 2025년 이후, 특히 10년 후반으로 들어가며 상당한 규제, 환경 및 산업 기준 개발을 촉진하고 있습니다. IC의 복잡성이 증가하는 가운데—고급 노드, 칩렛 통합 및 이종 패키징 증가—규제 기관 및 산업 컨소시엄은 안전성, 지속 가능성 및 상호 운용성의 새로운 도전에 대응하기 위해 프레임워크를 업데이트하고 있습니다.
환경 규제는 여전히 초점이 되고 있으며, 기가 스케일 패키징 프로세스는 소재 관리와 생애 주기 영향에 더 많은 주의를 요구합니다. 유럽 연합의 유해 물질 제한(RoHS) 지침은 여전히 소재 선택을 형성하며 제조업체들은 납 및 할로겐이 없는 패키징으로 나아가고 있습니다. 한편, 산업은 EU의 그린 딜 및 순환 경제 전략에 대응하여 재활용 가능한 기판 소재 및 저배출 제조 공정에 대한 혁신을 추진하고 있습니다. 예를 들어 Infineon Technologies AG는 에너지 효율적인 생산 및 재활용 재료 사용을 통해 패키징의 환경 영향을 줄이기 위해 노력하고 있습니다.
북미와 아시아에서는 규제 정렬이 공급망 회복력 및 글로벌 시장 접근에 중요하다고 여겨지고 있습니다. SEMI 및 JEDEC Solid State Technology Association과 같은 조직들은 제조업체와 협력하여 패키징 기준을 조화시키고 있으며, IC 밀도가 상승할수록 신뢰성, 열 관리 및 전기 성능에 중점을 두고 있습니다. 최근에 업데이트된 JEDEC 기준는 기가 스케일 솔루션에 대한 요구 사항을 명시하고 있으며, 이는 기판 크기, 전력 공급 및 신호 무결성을 포함하여 공급업체 간의 호환성을 보장하며 생태계의 빠른 성장을 지원합니다.
산업계는 지속 가능성 및 투명성 프레임워크의 채택을 가속화하고 있습니다. Intel Corporation은 2040년까지 전 세계 운영에서 온실가스 배출량을 제로로 만들겠다는 목표를 설정했으며, 이는 기가 스케일 장치의 패키징 프로세스 및 소재를 최적화하는 것을 포함합니다. 또한 대만 반도체 제조 회사(TSMC)는 고급 패키징 시설에서 물과 화학 물질 사용의 감소를 자세히 설명하는 연례 지속 가능성 보고서를 게시하고 있습니다. 기가 스케일 솔루션이 더 많은 자원 집약적인 프로세스를 요구하게 되면서 점점 더 중요한 요소가 되고 있습니다.
앞으로 규제 환경은 기가 스케일 IC 패키징에서 생애 주기 평가, 탄소 공시 및 소재 안전에 대한 stricter 요구 사항을 도입할 것으로 예상됩니다. 이러한 진화하는 프레임워크는 투자 및 혁신을 형성하고, 제조업체들이 성능 요구 사항과 지속 가능성 및 준수를 균형을 맞추도록 강제할 것입니다. 산업이 엑사스케일 시대에 가까워지면서 이러한 목표가 점점 더 중요해질 것입니다.
2029년까지의 시장 예측 및 투자 전망
기가 스케일 집적 회로(IC) 패키징 솔루션 시장은 고성능 컴퓨팅, 인공지능, 데이터 센터 및 고급 모바일 장치에 대한 수요 증가에 힘입어 2029년까지 강하게 성장할 것으로 예상됩니다. 기가 스케일 패키징은 수십억 개의 트랜지스터와 초고 밀도 I/O를 지원할 수 있는 기술을 포함하며, 이는 자본 지출 및 전략적 투자의 혁신을 요구합니다.
2025년 기준 주요 반도체 제조업체들은 고급 패키징 능력을 신속하게 확장하고 있습니다. 대만 반도체 제조 회사(TSMC)는 시스템 온 통합 칩(System-on-Integrated-Chips; SoIC) 및 3D 패브릭 기술의 공격적인 로드맵 이정표를 발표했으며, 고급 CoWoS 및 칩렛 기반 솔루션의 대량 생산은 2026년까지 두 배로 증가할 것으로 예상됩니다. TSMC는 고대역폭 메모리(HBM) 및 AI 가속기를 지원하기 위해 새로운 시설 및 연구개발에 400억 달러 이상을 투자하고 있습니다.
Intel Corporation은 Foveros 3D 패키징 플랫폼의 배치를 가속화하고 있으며, 2025–2026년 대량 생산 ramp-up을 계획하고 있습니다. 이 회사는 미국 및 유럽의 신규 파운드리 및 패키징 공장에 200억 달러 이상을 투자하여 기가 스케일 이종 통합의 주도권을 확보하고 있으며, 차세대 서버, 네트워킹 및 AI 제품을 지원하고 있습니다.
삼성 전자는 X-Cube(3D 통합) 및 H-Cube(이종 통합) 제품을 확장하고 있으며, 패키징 연구개발 및 생산라인에 대해 수십억 달러를 투자하고 있습니다. 삼성은 2027년까지 고성능 메모리 및 논리 IC에 대한 기가 스케일 패키징 솔루션의 수요가 두 배로 증가할 것으로 예상하며, 클라우드 서비스 제공업체와 AI 칩셋 개발업체와의 협력을 강조하고 있습니다.
칩렛 아키텍처로의 글로벌 전환은 대형 기판 제조 및 고급 상호 연결에 대한 투자를 더욱 가속화하고 있습니다. Amkor Technology는 기가 스케일 설계를 위한 고밀도 팬 아웃 및 2.5D/3D 패키징을 대상으로 베트남과 포르투갈에 신규 시설을 발표하고, 2026년까지 운영 용량이 온라인될 것으로 예상하고 있습니다.
2029년을 바라보면서, SEMI와 같은 산업 조직은 고급 패키징에 대한 두 자릿수의 연평균 성장률(CAGR)을 전망하고 있으며, 기가 스케일 솔루션이 전체 주소 시장과 자본 투자에서 점점 더 큰 비중을 차지할 것으로 예상됩니다. 주요 추진 요인은 AI 작업 부하의 확산, 엑사스케일 컴퓨팅 및 2nm 공정 노드로의 전환이며, 이 모두가 전력, 성능 및 폼 팩터 최적화를 위한 고급 패키징을 요구합니다.
경쟁 분석: 주요 기업의 전략 (예: intel.com, tsmc.com, amkor.com)
기가 스케일 집적 회로(IC) 패키징 솔루션을 위한 글로벌 경쟁이 심화되고 있으며, 반도체 제조업체와 고급 패키징 공급업체들이 더 높은 성능, 통합 및 에너지 효율성을 요구하는 혁신을 추구하고 있습니다. 2025년 및 가까운 미래에, 산업 리더들은 기가 스케일 IC 시장에서 점유율을 확보하기 위한 구별된 전략을 펼치고 있는데, 이는 독점 패키징 아키텍처부터 전략적 용량 확장까지 다양합니다.
Intel Corporation은 Foveros 및 EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge) 기술을 포함한 고급 패키징 포트폴리오를 활용하여 데이터 센터, AI 및 클라이언트 컴퓨팅을 위한 칩렛의 고밀도 이종 통합을 가능하게 하고 있습니다. 이 회사는 최근 미국 및 유럽의 고급 패키징 용량을 대규모로 확장하였으며, 오하이오 공장은 중반까지 기가 스케일 고급 패키징 생산을 지원할 것으로 예상되고 있습니다. Intel의 2025년 로드맵은 “시스템 파운드리” 접근 방식을 강조하며, IDM 2.0 전략에서 고급 패키징을 핵심 차별화 요소로 통합하고, 생태계 파트너와의 협력을 통해 UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express) 표준을 통한 개방형 칩렛 상호 운용성을 가능하게 하고 있습니다.
TSMC는 경쟁이 치열한 순수 플레이 파운드리로서, 고성능 컴퓨팅, 네트워킹 및 AI 가속기를 위한 기가 스케일 IC에 필수적인 자율패키징 플랫폼인 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate) 및 InFO(Integrated Fan-Out) 패키징 플랫폼을 지속적으로 확장하고 있습니다. 2025년 TSMC는 CoWoS 용량을 ramp-up하고 있으며, 고용량 기술이 급증하는 수요를 충족하기 위해 출력을 두 배로 늘릴 계획입니다. 이 회사는 논리 및 메모리 다이를 수직으로 쌓을 수 있는 SoIC(System on Integrated Chips)와 같은 차세대 패키징 기술에 투자하고 있으며, 시스템 통합 밀도 및 성능을 더욱 향상시키고 있습니다. TSMC의 전략은 고객과의 긴밀한 협력을 통해 패키징 및 공정 노드를 공동 최적화하여 기가 스케일 아키텍처의 신속한 채택을 가능하게 하는 것입니다.
Amkor Technology는 아웃소싱 반도체 조립 및 테스트(OSAT) 분야에서 세계적인 리더로, 대규모 고급 패키징 시설에 대한 투자를 가속화하고 있으며, 특히 한국 및 베트남을 중심으로 경쟁력을 강화하고 있습니다. Amkor의 포트폴리오에는 High-Density Fan-Out, 2.5D/3D IC, 및 Silicon Interposer 솔루션이 포함되어 있으며, 이는 AI, 고성능 컴퓨팅 및 자동차 분야에서 기가 스케일 애플리케이션에 대한 요구가 증가하고 있습니다. Amkor는 2024년에 베트남 바크닌에 있는 가장 큰 고급 패키징 공장을 개설했으며, 2025년 및 그 이후의 생산 용량 확대를 계획하고 있습니다 Amkor Technology. Amkor의 전략은 공급망의 회복력, 글로벌 접근성 및 기술 파트너십을 강조하여 다양한 고객을 위한 확장 가능한 기가 스케일 솔루션을 제공합니다.
이들 리더 전반에 걸쳐, 기가 스케일 IC 패키징 전망은 공격적인 용량 투자, 생태계 협력, 포장 아키텍처의 지속적인 혁신에 의해 특징 지워지며, 기가 스케일 통합에 대한 수요가 증가함에 따라 부문이 강력한 성장을 보일 것으로 기대 됩니다.
미래 전망: 새로운 응용 프로그램과 장기 트렌드
반도체 산업이 기가 스케일 통합으로 나아가면서, 단일 패키지에 수십억 개의 트랜지스터와 다양한 이종 구성 요소를 포함할 수 있는 패키징 기술이 혁신의 중요한 원동력으로 부각되고 있습니다. 2025년 및 이후의 기가 스케일 집적 회로(IC) 패키징의 미래 전망은 인공지능(AI), 고성능 컴퓨팅(HPC), 고급 네트워킹 및 차세대 소비자 전자제품에서의 수요 증가에 의해 형성됩니다.
가장 눈에 띄는 트렌드 중 하나는 고급 2.5D 및 3D 패키징의 빠른 성숙 및 확장입니다. 이러한 접근 방식은 대형 다이를 더 작고 수율 친화적인 칩렛으로 나누어, 고밀도 인터포저 또는 기판에 조립할 수 있게 합니다. 예를 들어 Intel Corporation은 EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge) 및 Foveros 3D 스택 기술을 강화하여, 이종 연산, 메모리 및 I/O 칩렛을 단일 패키지로 통합할 수 있도록 합니다. 대만 반도체 제조 회사(TSMC)는 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate) 및 SoIC(System on Integrated Chips) 플랫폼을 확장하며 데이터 센터 및 AI 가속기 애플리케이션을 위한 논리-논리 및 논리-메모리 스택을 지원하고 있습니다.
2025년 이후의 전망은 기가 스케일 패키징 솔루션이 밀도 및 통합 뿐만 아니라 전원 공급, 열 관리 및 신호 무결성 문제를 해결하는 데도 기여할 것으로 예상합니다. Advanced Micro Devices, Inc. (AMD)와 NVIDIA Corporation는 고급 다이 GPU 및 가속기 솔루션을 적극적으로 추진하며, 이러한 솔루션을 위해 고대역폭 상호 연결과 혁신적인 기판 소재를 활용하고 있습니다.
엣지 AI, 6G 통신 및 자동차 자율주행과 같은 새로운 응용 프로그램은 기가 스케일 패키징의 필요성을 더욱 촉진하고 있습니다. 예를 들어 자동차 부문은 센서 융합 및 실시간 추론을 위해 매우 신뢰할 수 있는, 열 효율적이며 소형화된 IC 패키지를 요구하고 있으며, 이는 Infineon Technologies AG 및 Renesas Electronics Corporation과 같은 공급업체가 해결하고 있는 문제입니다.
앞으로의 산업 로드맵은 미세 범프 및 하이브리드 결합 핀 피치의 지속적인 확대, 극미세 신호 무결성을 위한 유리 기판의 채택 및 복잡한 패키징 레이아웃을 위한 AI 기반 설계 자동화의 확산을 예상하고 있습니다. 표준화 노력과 생태계 간의 협력은 Universal Chiplet Interconnect Express(UCIe) 이니셔티브와 같은 협력 프로젝트를 통해 상호 운용성 및 생태계 성장을 가속화할 것으로 예상됩니다 (Universal Chiplet Interconnect Express Consortium).
요약하면, 2025년 이후 기가 스케일 IC 패키징 솔루션은 다음 세대 컴퓨팅, 통신 및 지능형 엣지 시스템의 근본적인 촉진제가 될 것이며, 혁신의 초점은 밀도, 통합 및 전체 시스템 성능에 맞춰질 것입니다.
출처 및 참고 문헌
- Amkor Technology
- JEDEC
- ASE Technology Holding
- IBIDEN Co., Ltd.
- SHINKO ELECTRIC INDUSTRIES CO., LTD.
- Infineon Technologies AG
- Amkor Technology
- NVIDIA Corporation
- Universal Chiplet Interconnect Express Consortium
