차량용 반도체에서 시작한 품귀현상이 여러 분야에서도 나타나고 있다. 이번에는 인쇄회로기판 PCB에도 같은 양상임. PCB에 대한 개념과 현상황을 알아보고, PCB 관련주들도 살펴보자.
PCB
Printed Circuit Board의 약자이다. 전기 신호가 지나가는 회로를 기판에 올린 이유는 전자기기의 여러 가지 기능들이 잘 구현되게끔 다양한 반도체 칩들을 연결하고, 고정하는 역할 및 전선 없이 전기신호를 매끄럽게 흐르도록 하기 때문이다.
PCB는 형태에 따라서 기판이 연성과 경성으로 나뉨.
경성 = 딱딱한 재질의 PCB
연성 = 구부러질 수 있는 PCB
연성회로기판은 유연성이 필요한 스마트폰이나 카메라 모듈에 쓰이는데, 이번 글에서 집중적으로 볼 부분은 경성 회로기판이다. 경성회로기판은 용도에 따라 또 2가지로 나뉨.
바로 메인보드와 패키징 기판이다.
메인보드 PCB = 반도체 칩, 부품을 실장하기 위한 기판이다.
패키징 PCB = 반도체 생산 시 패키징 공정에서 필요한 소재
반도체 칩을 외부환경으로부터 보호 및 전기적으로 연결함. 웨어퍼 위에 만들어진 반도체 칩을 낱개로 하나씩 잘라낸 상태에는 외부와 전기 신호를 주고받을 수도 없고, 실리콘으로 만들어졌기 때문에 외부 충격에 의해 고장 나기 쉽다.
그래서 칩들이 기판 위에 장착이 잘되기 위해서는 그에 맞는 포장이 필요한거임. 그래서 패키징이라는 용어가 붙은 거다.
반도체 패키지 기판
반도체 패키지 기판도 크게 FCCSP (Flip Chip Scale Package), FCBGA (Flip Chip Ball Grid Array) 두 종류로 나뉜다. 먼저 앞에 붙은 FC를 알아보자.
반도체 칩과 기판을 연결하는 방식도 2가지가 있다.
1. 선으로 연결하는 와이어 본딩 방식
2. 볼 형태의 범프로 연결하는 플립 칩 방식
와이어 본딩 방식에 비해서 플립칩 방식은 여러 장점이 있다. 범프로 바로 연결하기에 신호 경로가 짧고, 많은 입출력 범프로 연결해 전기신호가 빠르게 전달된다. 게다가 와이어 본딩보다 작은 형태로 구현이 가능함. 주로 고밀도 반도체에 활용하는 방식이다.
이제 FC 뒤에 붙은 CSP와 BGA의 차이점을 알아보자.
CSP = 반도체 칩과 기판의 사이즈가 비슷한 제품으로 주로 스마트폰에 쓰임.
BGA = 칩보다 기판 사이즈가 더 큼. 주로 PC에 쓰인다. 대면적 FC-BGA는 고성능 컴퓨터, 데이터 서버, 통신에 사용되는 고성능 CPU, 그래픽 처리장치 GPU 등에 쓰임.
즉 BGA는 클라우드 컴퓨터, 인공지능, 5G, 메타버스 등 4차 산업혁명에 필요한 기본 요소이다. 그래서 최근에는 FCBGA의 성장성이 다시 주목받고 있는 상황이다.
PCB 대란인 이유
최근 반도체 기판 공급 부족 원인은 PCB 중에서도 FCBGA 기판 수요 증가 때문이다. 전기 신호 교환이 많은 고성능 CPU나 그래픽카드 칩 패키징에 주로 활용되는 소재로 최근 전기차, AI, 데이터센터, 메타버스 시장이 크게 성장하면서 고성능 칩에 대한 수요가 폭등함.
AMD, 인텔, 엔비디아 등에서 수요가 급증해 대란이 난 상황임. 업계는 이런 공급 부족 사태가 적어도 내년 상반기까지 이어질거라고 보고 있다. 만약 대규모 장비 증설이 없다면, 더 오래갈 수도 있음.
업계에서 전망하고 있는 수요와 공급 양
수요 / 공급
2020년 = 2,627 / 2,143
2021년 = 3,388 / 2,478
2022년 = 3,860 / 3,257
2023년 = 4,757 / 3,837
2024년 = 5,617 / 3,992
2024년에는 수요가 생산 능력보다 40%나 더 많을 수 있다고 보고 있다. 갈수록 심해지고 있는 상황이다보니 이미 FCBGA 기판 가격이 약 40%나 급등함. 고객사들은 가격 불만 없이 물량부터 확보해달라는 애절한 상태임.
FCBGA는 패키지 기판중에서도 제조 난도 높은 기판이다. 2020년만 해도 일본의 이비덴과 신코덴카가 압도적인 시장 점유율을 가졌고, 나머지 유니마이크론, 삼성전기 등 전 세계 10곳에서만 FCBGA 기판을 생산하고 있었음.
높은 기술력을 요구하지만, 수익성이 좋아 많은 PCB 업체들이 FCBGA 생산에 뛴 지금이지만, 여전히 수요 급증은 커버하지 못하고 있다.
PCB 관련주
FCBGA 생산하는곳으로 알아볼 거다.
삼성전기 = 그동안 국내 유일한 FCBGA 기판 공급 업체
대덕전자 = 총 1,600억 원 투자하여 FCBGA 생산 라인 신설 중이며, 2020년 양산 본격화, 패키지 기판 사업 규모를 확장 중임.
인텍플러스 = 일본 이비덴, 교세라에 FCBGA 기판 검사 장비 납품
LG 이노텍 = FCBGA TF 구성, 관련 사업 검토 중
코리아써키트 = 주력 부문은 통신기기 중심 HID 반도체, FCBGA 부문도 진출
이외 대표적인 반도체 패키징 관련주인 SFA반도체도 주목할만하다. 삼성전자, SK하이닉스, Micron 등에 최첨단 반도에 패키징 솔루션을 제공하고 있음. 게다가 SFA반도체는 대표적인 차량용 반도체 관련주로 꼽히기도 함.
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