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삼성전자, IBM 차세대 프로세서에 '3D 패키징' 양산 공급

삼성전자가 첨단 패키징 기술로 IBM과의 협력을 강화한다. IBM이 최근 출시한 차세대 프로세서에 3D 적층 기술을 성공적으로 양산 공급한 것으로 파악됐다. 27일 업계에 따르면 IBM은 삼성전자 7나노미터(nm) 공정 및 3D 패키징을 적용한 'Power11(P11)' 칩을 이달 공식 출시했다. P11은 IBM의 자체 아키텍처를 기반으로 한 서버용 CPU다. 654mm² 면적에 총 300억개의 트랜지스터를 집적했다. 이전 세대인 P10 대비 클럭 속도가 향상됐으며, 프로세서 당 최대 25% 더 많은 코어를 추가할 수 있도록 설계됐다. IBM 자료에 따르면 P11은 삼성전자 파운드리 7나노 공정을 채택했다. 이전 P10과 같은 공정이지만, 삼성전자의 3D 패키징 기술을 통해 'ISC(Integrated Stack Capacitor; 통합형 적층 커패시터)'를 도입해 차별점을 뒀다. 커패시터는 전하를 일시적으로 저장할 수 있는 전자부품이다. 회로에 전류가 일정하게 흐르도록 조절하고 부품 간 전자파 간섭현상을 막아준다. 기존 커패시터는 PCB(인쇄회로기판)나 첨단 패키징에서 중간 기판 역할을 담당하는 인터포저 위에 부착돼 왔다. 반면 ISC는 커패시터를 패키지 내부로 끌어들여, 칩 아래에 직접 배치한다. 커패시터와 칩간 거리가 가까워지면서 더 많은 전력을 빠르게, 그리고 안정적으로 보낼 수 있게 된다. 삼성전자는 ISC를 3D 패키징을 통해 집적했다. 웨이퍼 상에 ISC를 만들고 그 위에 IBM의 프로세서를 올린 뒤, TSV(실리콘관통전극)로 연결해 TC(열압착) 본딩을 진행하는 방식이다. IBM은 이를 2.5D 패키징으로 기술했으나, 삼성전자는 ISC와 칩을 수직 적층했다는 점에서 3D 패키징으로 정의하고 있는 것으로 알려졌다. 이로써 IBM은 전공정 변화 없이도 최첨단 패키징 기술 도입을 통해 프로세서 성능을 한 단계 끌어올리게 됐다. 삼성전자 역시 3D 패키징 적용으로 자사 파운드리 기술력을 강화했다는 점에서 의미가 있다. 반도체 업계 관계자는 "제품 특성 상 P11의 출하량이 많지는 않을 것으로 보이나, 삼성전자 입장에서는 3D 패키징을 안정적으로 양산 공급했다는 점에서 긍정적"이라며 "첨단 패키징의 중요성이 대두되고 있는 만큼 고객사 확장에 도움이 될 것"이라고 설명했다.

2025.07.27 10:09장경윤 기자

"유럽 AI ESS 시장 노린다”…필에너지, 슈퍼커패시터 기술 공개

이차전지 장비 제조업체 필에너지가 유럽에서 열리는 배터리 산업 전시회에 참석해 기술력을 알린다. 수주 실적을 올리고 있는 46파이 와인더(권취기)부터, 원통형 배터리 기술을 기반으로 확장한 슈퍼커패시터 장비까지 폭넓게 소개할 계획이다. 필에너지는 오는 3일부터 사흘 동안 독일 슈투트가르트에서 열리는 배터리 산업 전시회 '배터리쇼 유럽 2025'에 참석한다고 2일 밝혔다. 이 행사는 배터리 기술과 전기차·하이브리드차 기술 박람회다. 1천개 안팎의 글로벌 기업들이 참석해 첨단 배터리 기술과 에너지 관리 솔루션 등을 소개한다. 필에너지는 이번 자리에서 슈퍼커패시터 기술을 소개한다. 슈퍼커패시터는 기존 커패시터보다 더 큰 용량의 전기를 저장할 수 있는 차세대 에너지 저장장치로, '울트라 커패시터'라고도 불린다. 축전지를 의미하는 커패시터는 대량의 전하를 한꺼번에 방출하는 용도로 쓰일 수 있다. 순간적으로 엄청난 양의 에너지를 방출할 수 있어 짧은 충방전 시간이 이점이다. 슈퍼커패시터는 전해질 커패시터와 충전식 배터리 이점을 보유해 차세대 에너지 저장장치로 주목받고 있다. 슈퍼커패시터에는 전극 소재 표면을 가공하는 노칭 기술과 가공된 전극 소재를 감는 권취기술이 핵심이다. 필에너지는 46파이 원통형 배터리에서 확보한 노칭·권취 기술력을 슈퍼캐퍼시티로도 확장했다. 필에너지가 개발한 46파이 원통형 배터리 권취기는 지난해부터 글로벌 고객사로부터 수주 받고 있다. 필에너지 관계자는 “자체 개발한 슈퍼커패시터 장비의 이점 가운데 하나는 생산 속도”라며 “핵심 부품인 롤러를 경량화해 다른 기업 대비 수십배 빠른 권취를 구현했고 이는 생산성 측면에서 강점으로 직결된다”고 말했다. 그는 이어 “기기 안전성과 품질 등에서도 고객사의 만족을 이끌어낼 걸로 자신한다”며 “특히 인공지능(AI) 데이터 센터용 에너지저장장치(ESS)로 주목받는 슈퍼커패시터 시장은 지난해 3천억원에서 2027년 약 1조원까지 증가가 예상되며 관련 설비 투자도 대폭 확대될 전망이기에, 이번 유럽 전시회에서 우수한 기술력을 대대적으로 알려 고객사 확보에 최선을 다할 계획”이라고 덧붙였다. 필에너지는 46파이 원통형 배터리 와인더도 적극 소개할 계획이다. 46파이 원통형 배터리 와인더는 지난해부터 트랙레코드를 본격화하고 있다. 복수의 글로벌 고객사로부터 수주 받은 상태다. 이같은 실적을 기반으로 추가 고객사 확보에 나설 계획이다. 양극 합제부까지 레이저로 가공 가능한 노칭 장비도 알린다. 필에너지에 따르면 이 장비 또한 필에너지만의 레이저 가공 기술력을 담았다. 양극 합제부를 레이저로 가공할 때 수율이 떨어지는 기술적 난제를 극복했다. 오랜 R&D를 통해 금형 기술에 견줄 수준으로 기술력을 끌어올렸다. 국내외 특허까지 확보했다.

2025.06.02 10:11류은주 기자

공간효율 배터리 수준…GIST, 차세대 슈퍼커패시터 개발

공간효율을 배터리 수준으로 끌어올린 차세대 슈퍼커패시터가 개발됐다. 고성능 레독스 전지 설계가 가능해질 전망이다. 광주과학기술원(GIST)은 화학과 박찬호 교수와 신소재공학과 유승준 교수 연구팀이 전극과 전해질 계면에서 일어나는 상호작용을 정밀하게 제어하는 방법으로 레독스 슈퍼커패시터의 에너지 저장 성능을 크게 향상시키는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 레독스는 산화와 환원 반응을 말한다. 배터리 처럼 전자를 주고 받으며 전류를 발생한다. 최근 에너지저장장치(ESS)로 인해 재생에너지 저장 핵심기술로 주목받고 있다. 박찬호 교수는 "커패시터처럼 빠른 반응성과 긴 수명을 유지하면서도 배터리에 가까운 에너지 밀도를 구현했다는 점에서 차세대 에너지 저장 장치 개발에 중요한 전환점이 될 것"으로 기대했다. 기존 레독스 슈퍼커패시터는 에너지 밀도를 높이기 위해 전해질 속 레독스 활성물질 농도를 높이는 방식이 주로 사용됐다. 그러나 이는 활성물질이 전극 사이를 자유롭게 이동하며 에너지가 새어 나가는 자가방전 현상을 유발하고, 충·방전 효율(쿨롱 효율)도 떨어뜨리는 단점이 있었다. 연구팀은 이 같은 단점을 해결하기 위해 유기화합물과 전해질 성분인 펜틸바이올로젠(PV)과 브로마이드(Br)를 각각 음극과 양극 전해질로 사용하는 듀얼 레독스 시스템을 도입했다. 이와함께 레독스 활성물질이 효과적으로 흡착되고 확산될 수 있도록, 미세기공(2nm 이하)과 중형기공(2~50 nm)이 적절히 분포된 다공성 탄소 전극을 개발한 뒤 서로 다른 기공 크기를 조절할 새로운 합성법도 찾아 공정 비용을 낮췄다. 실험결과 연구진은 PV 분자 흡착량이 에너지 밀도에 중요한 영향을 미친다는 것과 2~10 nm 크기 중형기공이 PV 분자 흡착과 확산에 가장 효과적이라는 사실을 확인했다. 연구팀은 비표면적이 3천309 m2/g, 기공 부피는 2.38 cm3/g인 탄소 전극을 써서, 수계 레독스 커패시터 시스템에서 에너지 밀도 125 Wh/kg을 안정적으로 구현했다고 설명했다. 유승준 교수는 “에너지 저장 장치의 성능을 끌어올리기 위해서는 단순히 소재 성능뿐만 아니라, 소재 간 상호작용에 대한 이해가 필수적”이라며, “향후 다양한 고성능 레독스 전지 설계에 중요한 지침이 될 것”이라고 강조했다. 연구는 김종경 박사와 조영훈 박사과정생이 공동 1저자로 참여했다. 한국연구재단 단계도약형 탄소중립 기술개발사업 및 중견연구자지원사업 지원을 받았다. 연구 결과는 국제학술지 스몰에 온라인(4월 28일)으로 게재됐다.

2025.05.19 10:37박희범 기자

KIST, 값싼 고성능 슈퍼커패시터 개발…10만회 충·방전에도 "새 것처럼"

10만회 충방전에도 끄떡없는데다, 가격 경쟁력까지 갖춘 고성능 슈퍼커패시터가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 탄소융합소재연구센터 구본철, 김서균 박사 연구팀과 서울대학교 박원철 교수 연구팀이 기존 슈퍼커패시터의 한계를 극복한 혁신적인 에너지 저장 장치를 개발했다고 30일 밝혔다. 슈퍼커패시터는 일반 배터리에 비해 빠른 충전 속도와 높은 전력 밀도를 보이는 것이 특징이다. 수만 회의 충·방전 사이클에도 성능 저하가 적다. 그러나 상대적으로 에너지 밀도가 낮아 장시간 사용에는 제약이 있다. 이로인해 전기차나 드론 등 실제 사용에서 활용이 어렵다. 연구진은 이러한 문제 해결을 위해, 전도성이 뛰어난 단일벽 탄소나노튜브와 가공성이 좋고, 재료비가 저렴한 폴리아닐린을 나노 수준에서 균일하게 화학적으로 결합, 정교한 섬유 구조체를 제작하는데 성공했다. 고성능 슈퍼커패시터 개발 연구진. 왼쪽부터 KIST 구본철 책임, 김서균 선임, 김중환 박사후연구원, 박원철 서울대 교수, 이동주 KIST 박사후연구원. 탄소융합소재연구센터 구본철 책임연구원은 "이 구조체로 제작한 슈퍼커패시터는 10만 회 이상의 충·방전 테스트에서도 안정적인 성능을 유지했다"며 "전력이나 에너지 밀도도 기존 대비 10배 이상 우수하다"고 설명했다. 구 책임은 "기존 배터리 시스템을 대체하거나 보완하는 형태로 활용될 수 있다"며 "전기차에 적용할 경우, 급속 충전과 더불어 효율적인 전력 공급이 가능해져 주행 거리와 성능 모두를 향상시킬 수 있다. 드론이나 로봇 등의 분야에서도 운용 시간 증가 및 안정성 강화 등 다양한 효과가 기대된다"고 부연 설명했다. 연구진은 이번에 개발한 복합 섬유(CNT-PANI)는 기계적 유연성이 뛰어나 휘거나 접을 수 있어 웨어러블 기기 등 차세대 전자 소자에도 적용 가능할 것으로 내다봤다. 구 책임은 "저가 재료인 고분자 폴리아닐린을 사용, 생산비 절감 및 대량 생산 가능성도 확보했다"며 "향후 탄소나노튜브 기반 초고성능 탄소섬유 개발 및 산업화에 매진할 계획”라고 밝혔다. 연구는 과학기술정보통신부(KIST 기관고유사업, 지역혁신선도기술개발사업, 학연플랫폼구축시범사업)와 산업통상자원부(소재부품기술개발사업) 지원을 받았다. 연구성과는 국제 학술(Composites Part B: Engineering) 최신호에 게재됐다.

2025.04.30 12:00박희범 기자

삼성전기, 설비투자·고객사 다변화로 'AI·전장' 시장 공략

삼성전기가 올해 전장용 MLCC, AI 서버용 기판 등 고부가 사업에 역량을 집중한다. 설비투자 규모를 확대하는 한편, 신규 고객사 발굴을 적극적으로 진행할 계획이다. 또한 실리콘 커패시터 등 신사업도 올해 본격적인 상용화에 나선다. 삼성전기는 24일 2024년도 4분기 실적발표를 통해 올해 회사의 성장 전략에 대해 이같이 밝혔다. 이날 삼성전기는 "지난해에는 응용처 수요 회복 지연 등을 반영해 당초 계획 대비 설비투자 규모를 감축했다"며 "올해는 전장용 MLCC의 해외 생산라인 증설, 차세대 기판 기술 확보 등 고객사 수요와 연계된 투자 집행으로 규모가 전년 대비 확대될 전망"이라고 설명했다. 삼성전기는 지난해 1조원 초반대 수준의 투자를 집행했을 것으로 분석되고 있다. 이를 고려하면 올해에는 1조원 초중반대의 투자가 이뤄질 전망이다. 삼성전기는 대외적으로 불확실성이 높은 시장 상황 속에서도 올해 매출 성장 기회가 충분할 것으로 내다보고 있다. 먼저 1분기의 경우, IT 수요의 계절적 약세에도 불구하고 주요 고객사의 플래그십 스마트폰 신모델 출시 효과, AI 서버향 수요 지속으로 전분기 및 전년동기 대비 영업이익이 두 자릿 수 이상 성장할 것으로 전망된다. 삼성전기는 "AI 서버의 고성장세 및 PC·스마트폰 등의 AI 기능 확대 적용 추세가 작년에 이어 올해에도 지속될 것"이라며 "자율주행 및 ADAS(첨단운전자보조시스템) 채용 확대로 인해 자동차 산업의 전장화도 지속될 것"이라고 밝혔다. 실제로 삼성전기는 지난해 복수의 글로벌 CSP(클라우드서비스제공자) 기업들과 서버용 FC-BGA(플립칩-볼그리드어레이) 공급을 논의하는 등, AI 서버용 기판 사업을 적극 확장하고 있다. 또한 삼성전기는 실리콘 커패시터 등 신사업도 올해 본격적인 상용화를 추진할 계획이다. 실리콘 커패시터는 기존 MLCC 대비 고온·고주파 등의 환경에서 신뢰성이 높고, 전력 효율성이 뛰어나다. 덕분에 AI 등 고성능 컴퓨팅 분야에서 수요가 증가하는 추세다. 삼성전기는 "스마트폰 AP(애플리케이션 프로세서) 및 AI 서버 관련 전략 거래선과 글로벌 팹리스 고객을 대상으로 실리콘 커패시터를 판촉하고 있다"며 "올해 안정적인 공급과 고객사 대응을 통해 중장기 매출 기반을 공고히 해 나갈 예정"이라고 강조했다.

2025.01.24 16:23장경윤 기자

삼성전기 "내년 소형 전고체전지 양산…갤럭시링부터"

[라스베이거스(미국)=류은주 기자] "소형 전고체 배터리는 내년 하반기 양산하고자 하는게 저희 바람입니다." 장덕현 삼성전기 사장은 8일(현지시간) 미국 라스베이거스 앙코르 호텔에서 기자간담회를 열고 이 같은 계획을 공유했다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온배터리보다 안정성이 높아 차세대 배터리로 주목받는다. 삼성전기는 스마트폰, 스마트링, 무선이어폰, 스마트워치 등 IT 기기에 탑재할 수 있는 산화물계 소형 전고체 배터리를 개발 중이다. 고체로된 배터리다 보니 기기 모양에 맞게 배터리를 만들 수 있어 안경테, 스마트링 등 굴곡진 기기에도 탑재가 용이하다. 이미 시제품 검증에 들어간 곳도 있다. 다만, 양산 시점을 확언할 수는 없다고 장 사장은 전했다. 삼성전기 예상 로드맵에 따르면 올해 갤럭시링 내년 갤럭시버즈 등에 탑재될 가능성이 높다. 장 사장은 "(전고체 배터리는)아직 세상에 없는 기술이라 양산을 해보기 전에는 모른다"며 "내부적으로 테스트를 엄청나게 하고 있는데, 어느 정도 자신감이 생겼을 때 양산 투자에 나설 예정이며 현재 시제품을 갖고 몇몇 고객과 얘기를 진행하고 있다"고 밝혔다. 또 "고객들은 기술만 된다면 쓰고 싶어 하기에 시장은 분명히 있다"며 "문제는 양산검증으로 개발 검증은 전체의 반이며, 대량 생산 시 불량 등을 체크해 사업성을 살펴봐야 한다"고 설명했다. 삼성전기는 반도체 산업의 '게임 체인저'로 불리는 유리기판도 미래 먹거리로 준비 중이다. 유리 기판의 경우 세종사업장에 파일럿 라인을 구축한 데 이어 올해 고객사 샘플 프로모션을 통해 2027년 이후 양산에 들어갈 계획이다. 장 사장은 "적극적인 고객도 있고 아직 지켜보자는 단계인 고객도 있으며, 몇몇 고객들과 협의중"이라고 밝혔다. 다만, 유리기판의 기술적 한계들을 해결하기 위한 노력도 병행 중이다. 장 사장은 "유리 기판에 층수를 올릴 때 잘 안붙는다는 의견이 있어 이러한 단점을 개선하기 위한 연구를 하고 있으며, 유리에다 구멍을 뚫어야 하므로 레이저 업체와도 역시 R&D를 진행 중"이라고 설명했다. 실리콘 커패시터는 조금 더 가시화된 먹거리다. 삼성전기는 지난해 고객에 실리콘 커패시터 샘플 공급을 시작했고, 올해 고성능 반도체 패키지용과 AI 서버용을 양산할 계획이다. 장 사장은 "올해 한 2개 고객을 잡았다"며 "양산 후 1~2년 내로 의미 있는 매출(약 1천억원 이상)을 해보고 싶다"고 말했다. 이어 "전장 카메라 역시 새로운 성장 동력으로, 렌즈가 굉장히 비싼 디바이스인데, 비싼 글라스 일부를 플라스틱으로 바꿔 하이브리드 렌즈로 차별화를 주고자 한다. 삼성전기는 이 밖에도 고체 산화물 수전해 셀·스택 등을 미래 먹거리고 제시했다. 장 사장은 "오늘 소개한 미래 사업 반만 성공해도 사실 평탄한 거라고 생각한다"며 "IT 시장이 폭발적으로 성장하진 않지만, 일부는 성장을 이어가고 있으며 작년 보다는 올해 분위기가 조금 더 좋을 것이라 생각한다"고 말했다.

2025.01.09 16:02류은주 기자