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삼성전기 실리콘 커패시터 목업.[삼성전기]삼성전기가 인공지능(AI) 반도체의 안정적인 전력 공급을 담당하는 실리콘 커패시터 양산에 본격 나선다.기존 주력 제품인 적층세라믹커패시터(MLCC)와 AI 반도체용 플립칩-볼그리드어레이(FC-BGA) 기판에 이어 실리콘 커패시터까지 AI 반도체 핵심 부품 공급 체인을 완성하게 됐다.

14일 삼성전기는 최근 미디어 대상 세미나에서 실리콘 커패시터 양산 체계를 본격 구축하고 글로벌 AI 반도체 시장 공략을 확대한다고 밝혔다.실리콘 커패시터는 AI 반도체 패키징에 들어가는 부품이다.

앞서 삼성전기는 지난달 글로벌 기업에 내년 1월부터 실리콘 커패시터를 공급한다고 발표했다.규모는 1조5000억원이다.

업계에서는 삼성전기가 MLCC와 FC-BGA 기판,실리콘 커패시터를 모두 공급할 수 있는 업체로 자리매김했다는 분석을 내놓고 있다.실리콘 커패시터는 일본 무라타,대만 TSMC도 제작하고 있는데,MLCC와 FC-BGA 기판까지 만들 수 있는 회사는 삼성전기뿐이다.

실리콘 커패시터는 전기를 저장했다가 반도체가 필요로 하는 순간 안정적으로 공급하고 신호 간섭을 줄여주는 부품이다.AI 반도체 내부 전력 흐름을 안정적으로 유지하는‘전력 완충장치’역할을 한다.

AI 반도체 시대가 본격화하면서 실리콘 커패시터의 중요성도 빠르게 커지고 있다.최신 AI 서버에는 그래픽처리장치(GPU)와 고대역폭메모리(HBM)가 대거 탑재되는데,이 과정에서 순간적으로 대규모 전력이 소비되고 미세한 전압 변동도 빈번하게 발생한다.전력 공급이 불안정하면 연산 오류나 성능 저하로 이어질 수 있다.실리콘 커패시터는 전력을 안정적으로 공급하는 기술이 필수 요소다.

삼성전기는 이러한 시장 변화에 맞춰 실리콘 커패시터를 차세대 성장동력으로 육성하고 있다.

실리콘 커패시터는 MLCC와 작동 원리는 유사하다.하지만 구조와 재료,생산 공정,사기도박 징역적용 분야가 다르다.MLCC가 세라믹 소재를 다층으로 쌓아 전력을 저장하는 데 강점이 있다면 실리콘 커패시터는 반도체 공정을 활용해 초박형 구조와 우수한 고주파 특성을 구현하는 데 특화돼 있다.

특히 AI 반도체에서는 실리콘 커패시터의 강점이 더욱 두드러진다.실리콘 웨이퍼 기반으로 제작돼 두께를 크게 줄일 수 있고 반도체 패키지 내부에 직접 탑재할 수 있다.또한 MLCC보다 전력 전달 과정에서 발생하는 손실이 적어 전력 변동에 빠르게 대응할 수 있다.고속 연산 과정에서 발생하는 신호 간섭도 효과적으로 줄여준다.

삼성전기는 반도체 제조 기술을 접목해 경쟁력을 높이고 있다.D램 제조에 활용되던 ISC(Integrated Stack Capacitor) 공정을 실리콘 커패시터에 적용했다.실리콘 웨이퍼를 깊게 식각해 내부 표면적을 넓힌 뒤 유전체와 전극을 형성하는 방식이다.이를 통해 작은 면적에서도 높은 전기 용량을 구현할 수 있어 AI 반도체용 고성능 전력 부품 생산에 유리하다는 설명이다.

향후 실리콘 커패시터 기술 경쟁은 더욱 치열해질 전망이다.AI 반도체가 고도화될수록 전력 소모량은 증가하는 반면 동작 전압은 낮아지고 있어 전력 품질 관리의 중요성이 커지고 있기 때문이다.

삼성전기는 전력 전달 효율을 높이고 단위 면적당 저장 용량을 늘리는 방향으로 제품 경쟁력을 강화하는 한편 기판 내부에 직접 탑재할 수 있는 임베디드 구조 개발에도 집중하고 있다.

현재 AI 데이터센터와 서버 시장에서는 실리콘 커패시터를 FC-BGA 기판 내부에 내장하는 방식이 확산하고 있다.삼성전기는 관련 제품을 고객사에 샘플로 공급하며 공급 확대에 대응하고 있는 것으로 알려졌다.

삼성전기 MLCC 제품.[삼성전기]삼성전기의 가장 큰 강점은 개별 부품이 아닌 통합 솔루션을 제공할 수 있다는 점이다.AI 반도체 패키지에는 FC-BGA 기판과 MLCC,실리콘 커패시터가 함께 사용된다.삼성전기는 이들 제품을 모두 공급할 수 있는 몇 안 되는 업체다.

김원기 삼성전기 실리콘 커패시터 개발 그룹장은 “반도체 기판과 MLCC,실리콘 커패시터 담당 조직은 원팀 체제”라며 “고객이 원하는 전압과 용량,기판 구조에 맞는 최적의 부품 조합을 제안하고 있다”고 말했다.

실리콘 커패시터 적용 분야도 빠르게 확대되고 있다.초기에는 모바일 기기 중심으로 사용됐지만 최근에는 AI 데이터센터로 수요가 급격히 늘어나고 있다.업계에서는 향후 휴머노이드 로봇과 자율주행차,산업용 로봇 같은 피지컬 AI 분야에서도 적용이 확대될 것으로 전망하고 있다.AI 기반 제어가 일반화될수록 초고속 연산과 높은 신뢰성이 중요해지기 때문이다.

삼성전기는 최근 확보한 대형 공급 계약을 발판으로 글로벌 고객사를 확대하고 고용량·고성능 제품 라인업을 강화해 AI 반도체 전력 솔루션 시장 공략에 속도를 낸다는 계획이다.

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