[이슈 기획] AI가 흔드는 반도체 제조, 누가 살아남을까

AI 시대, 미세공정만으론 버티기 어려운 구도
AI 수요 확대는 반도체 제조의 설계와 생산 방식을 동시에 바꾸고 있다. 2010년대 후반까지만 해도 전공정과 후공정이 비교적 분리된 분업 구조를 유지했지만, 이제는 칩 성능을 끌어올리기 위해 공정 전 단계가 긴밀하게 연결되는 방향으로 이동하고 있다. 공정 미세화만으로 성능 개선을 이어가기 어려워지면서, 패키징·기판·장비의 부담이 커지는 구조다.

“후공정 주변부”에서 “성능 결정 축”으로
한국기업평가가 국내 OSAT·기판·장비업체 6개사를 살핀 자료에 따르면, AI 시대에는 후공정과 기판의 위상이 과거와 확연히 달라지고 있다.
조립·테스트 역할에 머물던 OSAT는 이종 칩을 하나로 묶는 첨단 패키징 기술을 바탕으로 설계 단계부터 관여하는 비중이 늘고 있다. 고성능 기판은 신호 전달 품질과 발열 관리에 직접 영향을 주며, 시스템 전체 성능을 좌우하는 요소로 부상했다. 장비업계 역시 3차원 적층, 하이브리드 본딩 등 새로운 공정 방식을 지원하는 쪽으로 기술 축이 이동하고 있다.

협업 구조를 다시 짜는 글로벌 반도체
AI 반도체의 복잡도가 급격히 높아지면서 주요 업체 간 관계도 재정립되는 분위기다. 일부 파운드리는 OSAT·기판업체와 초기 설계 단계부터 패키징 구조와 공정 조건을 함께 설계하고, 장비업체는 수율과 생산성 확보를 위해 칩 제조사와 보다 촘촘한 협력 관계를 맺고 있다.
과거처럼 각 공정 단계가 독립적으로 움직이기보다는, 성능과 원가를 동시에 맞추기 위한 장기 파트너십 체제로 옮겨가는 흐름이다.

국내 생태계, 시작선부터 불리한 조건
자료는 국내 제조 생태계의 출발점이 녹록지 않다고 지적한다. 첨단 패키징과 고부가 기판, 핵심 공정장비를 계열사 안에서 소화하는 글로벌 기업과 달리, 국내 기업들은 해외 생산거점·고객 네트워크가 제한적이다.
AI 반도체 경쟁을 뒷받침할 R&D·설비투자 여력도 충분치 않다. 2021~2022년 공격적인 증설 이후 재무 부담이 커지면서, 추가 투자를 결정하기가 쉽지 않은 상황이다. 메모리 중심 산업 구조와 저부가 제품 비중, 모바일 편중 수요 구조 역시 성장 축을 넓히는 데 제약 요인으로 꼽힌다.

기업별 전략이 생존 격차로 이어질 가능성
그럼에도 일부 국내 기업은 특정 기술 영역에서의 강점이나 주요 고객과의 긴밀한 협업을 바탕으로 돌파구를 찾고 있다. 다만 기술 패러다임 변화 속도가 워낙 빨라, 단순 증설이나 한두 고객에 의존한 매출 구조만으로는 중장기 전략을 세우기 어렵다는 평가가 많다.
우위를 가를 변수로는 ▲설계 단계부터 후공정·기판·장비를 엮는 협업 능력 ▲안정적인 R&D·CAPEX 집행 기반 ▲글로벌 고객과의 조기 공동개발 경험 등이 거론된다. 공급망 재편이 본격화될수록, 이 요소를 확보한 기업과 그렇지 못한 기업 간 시장 지위 차이는 더 커질 수 있다.

AI의 ‘파도’를 타느냐, 휩쓸리느냐
AI는 반도체 제조 생태계 전반에 높은 기술 난이도와 투자 부담을 동시에 요구하고 있다. OSAT·기판·장비 기업 입장에서는 수율, 품질, 제품 조합 고도화까지 한꺼번에 대응해야 하는 상황이다.
국내 밸류체인이 글로벌 공급망 안에서 역할을 넓혀가려면, 단기 시장 사이클보다 장기 기술 축과 협업 구조에 초점을 맞춘 전략이 필요하다. 향후 몇 년간의 선택과 집중이, AI 시대 반도체 제조 생태계에서 국내 기업의 위치를 사실상 결정하게 될 가능성이 크다.