[딜사이트 김주연 기자] “MLCC, 실리콘 캐패시터(Si-Cap), 패키지 기판을 동시에 할 수 있는 곳은 삼성전기뿐입니다. 시장에서 고객들에게 번들로 개발 시간을 단축하는 턴키 솔루션이 가능하다는 게 삼성전기의 가장 큰 경쟁력입니다.”

김원기 삼성전기 실리콘 캐패시터 개발그룹장은 11일 서울 중구 태평로빌딩에서 열린 '실리콘 캐패시터 제품의 이해' 세미나에서 이같이 말하며 "반도체 공정 설계에 능숙하고 고주파 시장 대응 설계 역량까지 갖춘 만큼 고객 맞춤형(커스터마이징) 대응을 신속하게 할 수 있다는 게 삼성전기의 가장 큰 강점"이라고 말했다.

캐패시터는 전자부품에서 전기를 일시적으로 저장했다가 필요할 때 방출하는 부품이다.전자기기의 전원을 안정적으로 유지하는 역할을 담당한다.

최근 인공지능(AI)이 다양한 산업에 접목되면서 전자부품에 요구되는 사양도 점차 비슷해지고 있다.작은 크기에서도 높은 성능을 구현할 수 있는지, 고집적 환경에서 부품 간 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있는지, 고온 환경에서도 안정적으로 동작할 수 있는지가 주요 경쟁력으로 떠오르고 있다.

이에 따라 전력을 제어하는 캐패시터의 중요성도 커지고 있다. 대표적인 제품은 삼성전기의 주력 제품인 적층세라믹콘덴서(MLCC)다. MLCC는 전기가 통하지 않는 세라믹 유전체와 전극층을 교대로 적층해 많은 양의 전기를 저장할 수 있도록 설계된 부품이다.

다만 수백 개 층을 쌓아야 하는 만큼 두께가 두꺼워질 수 있다는 한계가 있다.이를 보완하기 위해 개발된 제품이 실리콘 캐패시터다.

실리콘 캐패시터는 D램에 적용되는 캐패시터 기술을 기반으로 개발됐다. 반도체 공정을 캐패시터 제조에 적용한 것이 특징이다.실리콘 웨이퍼에 D램 공정과 유사하게 미세한 홀(Hole)을 형성한 뒤 벽면에 전극과 유전체를 박막 증착해 캐패시터를 구현한다. 이후 배선 등을 형성해 패키지나 기판에 실장 가능한 부품 형태로 완성한다.

김 그룹장은 "D램에서 캐패시터만 분리해 고객사가 원하는 고성능 캐패시터를 만들 수 있을 것으로 생각했다"며 "더 높은 용량과 데이터센터가 요구하는 전압·용량 수준에 맞춰 새롭게 개발한 제품이 실리콘 캐패시터"라고 설명했다.

MLCC 대비 실리콘 캐패시터의 가장 큰 강점은 얇은 두께다.수백 층을 적층하는 MLCC와 달리 단층 구조로 구현되는 만큼 두께를 크게 줄일 수 있으며, 동일 면적에서도 더 높은 용량을 구현할 수 있다.특히 AI 반도체 패키지에서는메인 칩과 고대역폭메모리(HBM)가 탑재되는 인터포저 주변은 물론 패키지 기판 후면, 나아가 기판 내부에 삽입하는 임베디드 형태 적용도 확대되는 추세다.실리콘 캐패시터는 두께를 얇고 균일하게 구현할 수 있어 기판 제조 수율 확보에 유리하다는 평가를 받고 있다.

김 그룹장은 최근 피지컬 AI와 AI 데이터센터를 중심으로 실리콘 캐패시터 수요가 증가하고 있다고 설명했다. AI 기술 고도화에 따라 반도체 성능이 높아지면서 더 많은 전력이 필요해지고 있기 때문이다.실리콘 캐패시터는 순간적으로 전력을 공급하는 응답 특성이 뛰어나 전압 변동과 노이즈를 줄이는 데 효과적이다.

삼성전기는 MLCC와 실리콘 캐패시터가 경쟁 관계가 아닌 상호 보완 관계라고 강조했다.설계상 제약으로 MLCC 적용이 어려운 영역에 실리콘 캐패시터를 활용할 수 있는 만큼 시장 자체를 확대할 수 있다는 설명이다.

김 그룹장은 "단위 용량당 가격으로 보면 실리콘 캐패시터가 MLCC보다 비싸다"며 "일반적인 시장은 MLCC로 대응할 수 있지만 높은 성능과 정밀도를 요구하는 분야에서는 실리콘 캐패시터가 적합하다"고 말했다. 이어 "내부에서도 실리콘 캐패시터가 MLCC 시장을 잠식할 수 있다는 우려가 있었지만 실제로는 두 제품이 상호 보완적으로 활용되며 캐패시터 시장 점유율을 유지하고 있다"고 덧붙였다.

삼성전기는 지난해부터 실리콘 캐패시터 양산을 시작한 만큼 아직 매출 비중은 크지 않다.다만 올해부터는 매출 확대가 본격화될 것으로 기대하고 있다.현재 일부 글로벌 빅테크 기업들과도 실리콘 캐패시터 관련 협력을 논의 중인 것으로 알려졌다.

김 그룹장은 "지난해에는 MLCC 판매 비중이 워낙 높아 실리콘 캐패시터 매출 비중이 크지 않았다"며 "올해는 실리콘 캐패시터 매출 자체가 증가할 것으로 예상되지만 MLCC 역시 성장하고 있어 매출 비중은 점진적으로 확대될 것"이라고 말했다.

삼성전기는MLCC와 실리콘 캐패시터, 패키지 기판을 모두 자체 개발·생산할 수 있다는 점을 차별화된 경쟁력으로 꼽았다. 부품 불량이 발생할 때 빠르게 피드백이 가능할 뿐 아니라 고객사에 맞춘 커스터마이징 시간까지 단축할 수 있다는 것이다.

김 그룹장은 "부품 불량이 발생하면 책임 소재를 두고 공방이 벌어질 수 있지만 삼성전기는 기판부터 캐패시터까지 통합 제안이 가능하다"며 "MLCC와 Si-Cap, 패키지 기판을 동시에 공급할 수 있는 만큼 고객 입장에서는 개발 기간을 단축할 수 있다"고 말했다. 이어 "반도체 공정 역량과 고주파 설계 역량을 동시에 보유하고 있어 이를 종합한 맞춤형 대응이 가능하다는 점이 삼성전기의 가장 큰 강점"이라고 강조했다.