삼성전기, AI반도체 핵심 '실리콘 캐패시터'로 '황제주' 기세 이어간다

(서울=연합인포맥스) 한종화 기자 = 삼성전기[009150]가 인공지능(AI) 반도체의 핵심 부품인 '실리콘 캐패시터'를 양산하면서 반도체 장비 부문의 최대 수혜주이자 황제주 자리를 이어간다.

삼성전기는 AI 반도체의 전력 안정화를 담당하는 핵심 부품인 '실리콘 캐패시터'의 생산으로 적층세라믹캐패시터(MLCC)·반도체패키지 기판과 함께 AI 반도체 시장에 필요한 첨단 부품 라인업을 완성했다고 14일 밝혔다.

실리콘 캐패시터는 실리콘 웨이퍼 기반의 반도체 공정을 통해 제조되는 캐패시터로, 웨이퍼 위에 얇은 절연체와 전극층을 증착하는 방식으로 만들어진다.

캐패시터는 보통 전기를 일시적으로 저장했다가 반도체가 필요로 할 때 안정적으로 공급하는 '댐' 역할과 미세한 전기 노이즈를 걸러내는 '필터' 역할을 하는 전자 부품이다.

같은 캐패시터인 MLCC가 세라믹 시트를 여러 층으로 높게 쌓아 올리는 구조로 대용량을 구현하고 고전압 환경을 견디는 데 유리하다면, 실리콘 캐패시터는 MLCC 대비 얇은 두께로 반도체 패키지 내부에 탑재하기가 용이하다.

실리콘 캐패시터의 또 다른 장점은 MLCC 대비 100배 이상 낮은 저항(ESL)으로, 이 특성 덕분에 고성능 반도체에서 발생하는 신호 전달 손실을 최소화하고, 노이즈를 효과적으로 제거해 고주파 영역에서도 반도체가 안정적으로 동작할 수 있게 해준다.

최근 반도체는 고성능화로 고주파 영역에서 발생하는 신호 노이즈가 증가하는 추세다. 이 때문에 원치 않는 신호 공유를 차단하고 각 코어가 독립적으로 작동하도록 도와주는 캐패시터의 역할이 한층 중요해졌다.

삼성전기는 신제품인 실리콘 캐패시터와 MLCC는 시장에서 상호 보완적인 역할을 할 것이라고 설명했다.

세라믹 공정 대신 반도체 공정을 사용하는 실리콘 캐패시터의 단위 당 가격은 MLCC 대비 높은 편이기 때문에 실리콘 캐패시터는 상대적으로 고성능과 높은 정확도가 요구되는 제품에 들어가기 때문이다.

김원기 삼성전기 실리콘 캐패시터 개발 그룹장은 "실리콘 캐패시터와 MLCC가 상보적으로 시장을 지켜 나가는 상황으로 보고 있다"며 "적용 범위를 넓히면서 전체 시장 파이를 키우는 것"이라고 말했다.

삼성전기는 이번에 실리콘 캐패시터를 개발하면서 D램(DRAM) 반도체 제조에 활용되던 'ISC(Integrated Stack Capacitor)' 공정을 적용했다.

실리콘 웨이퍼를 깊게 파내 표면적을 극대화하고, 그 안에 유전체와 전극을 형성해 작은 면적에서 높은 전기 용량을 실현하는 방식이다.

반도체 공정을 적용한 덕분에 실리콘 캐패시터는 머리카락의 10분의 1 수준인 초박형에서도 용량을 확보할 수 있었다.

김 그룹장은 "D램에서 쓰는 캡 부문을 가져와 데이터센터에서 요구되는 전압과 용량 수준에 맞게 다시 개발한 것이 실리콘 캐패시터"라고 설명했다.

얇으면서도 용량이 큰 실리콘 캐패시터는 스마트폰, AI반도체, 서버용 패키지 등 공간이 제한된 곳에 적합하다.

또 250도(℃) 이상에서도 사용할 수 있어 전장, 항공, 우주 환경에서까지 사용할 수 있다.

실리콘 캐패시터 시장은 2026년부터 2031년까지 연평균 성장률(CAGR)이 18%에 달할 것으로 예상된다.

김 그룹장은 "위성 산업의 경우 우주 환경에서 온도에 따라 성능이 바뀌면 전체 시스템 설계가 어려워진다"며 "이 때문에 위성 분야에서 실리콘 캐패시터 사용을 검토하는 것으로 듣고 있다"고 설명했다.

또 광통신의 높은 주파수 환경에서 MLCC는 성능의 한계를 보이는데, 이 분야 업체들 역시 실리콘 캐패시터 도입을 적극적으로 검토하고 있다.

삼성전기는 "최근 글로벌 대형 기업과 체결한 1조5천억원 규모의 공급 계약을 발판 삼아 고용량·다기능 실리콘 캐패시터 라인업을 확장하고, 고객사 다변화를 통해 시장 점유율을 본격 확대해 나갈 방침"이라고 밝혔다.

jhhan@yna.co.kr