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[서울=뉴스핌] 이홍규 기자 = 일본 조미료 회사 아지노모토(2802)가 세계 인공지능(AI) 반도체 공급망의 핵심 제약 요인으로 거론되고 있다. 첨단 반도체 패키징 작업에 쓰이는 핵심 소재를 아지노모토 한 곳이 독점 공급하고 있어서다. AI 칩 공급 속도의 상당 부분이 사실상 이 회사의 생산 능력에 연동되는 구조가 됐다는 해석도 나온다.

AI 칩에서 GPU(화상처리장치) 설계는 엔비디아가, HBM(고대역폭메모리) 생산은 삼성전자·SK하이닉스·마이크론테크놀로지가, 이 모두를 하나의 AI 칩으로 묶는 패키징 작업은 TSMC(GPU 수탁 제조 겸)가 맡고 있지만 이 모든 공정의 전제가 되는 패키징 기판용 층간절연재는 아지노모토 한 곳에서 나온다.

◆ABF 사실상 독점

아지노모토가 공급하는 층간절연재의 명칭은 ABF(Ajinomoto Build-up Film)다. 아지노모토의 사명에서 따온 제품명이지만 층간절연재 자체를 지칭하는 업계 표준 명칭으로 굳어졌다. 경쟁 제품이 사실상 존재하지 않기 때문이다. 제품명이 곧 소재 카테고리명이 된 사례다. 아지노모토 스스로도 연례 보고서에서 ABF를 반도체 시장의 '사실상 표준'으로 정의한 바 있다.

ABF가 패키징에 필수인 이유는 칩(나노미터 단위)과 메인보드(밀리미터 단위) 사이의 물리적 크기 격차에 있다. 배선 폭에서도 상당한 차이가 있는 만큼 직접 연결하면 신호가 손실되기 때문에 패키징 기판이 배선층을 여러 겹 쌓아 배선 폭을 점진적으로 넓힌다. 층이 밀집하면 인접 배선 간 신호 간섭으로 데이터 오류가 발생하는데 ABF가 각 배선층 사이에서 이 간섭을 차단한다. 층수가 늘수록 ABF 소요량도 비례해 증가한다.

트렌드포스에 따르면 ABF 시장에서 아지노모토의 점유율은 95% 이상이다. 나머지 5% 미만은 세키스이화학(일본), 웨이퍼켐(대만), 다이요잉크(일본) 등 소수 업체와 중국 후발주자 몇 곳이 나눠 갖고 있다. 하지만 이들 제품은 중저성능 범용 기판에 주로 쓰인다. AI 칩 패키징이 요구하는 절연 성능·다층 적층 신뢰성을 충족하는 소재는 현재 ABF 외에 없어 첨단 고성능 패키징으로 한정하면 사실상 독점이다.

◆MSG 부산물 응용

아지노모토는 MSG 조미료 기업으로 알려져 있지만 사업의 근간은 1909년 창업 이래 100년 넘게 축적해온 아미노산 합성 화학이다. 발효·정밀화학 기술을 에폭시 수지와 복합소재 영역으로 확장해 왔고 ABF 역시 MSG 제조 공정의 부산물을 반도체 절연 소재에 응용해 탄생한 것이다. 조미료·식품이 전체 매출의 약 59%를 차지하는 소비재 기업 이미지에 가려져 소재 분야에서의 기술적 입지는 상대적으로 덜 알려져 있었다.

ABF 생산에서 아지노모토가 직접 수행하는 핵심 공정은 원액인 와니스(수지액)의 배합이다. 용도별·고객별로 배합 조성이 달라지는 다품종 체계로 운영되는데 이 배합 기술이 경쟁사의 진입을 막는 핵심 장벽이다. AI 칩용은 고주파 신호의 손실을 줄이기 위해 유전율과 유전 손실을 극한까지 낮춘 배합이 요구된다. 배합된 와니스를 필름 형태로 도포하는 공정은 외주 업체에 위탁하고 완성된 ABF 필름을 다시 수거해 AFT 명의로 기판 제조사에 납품하는 형태다.

ABF가 반도체 업계 바깥에까지 알려진 것은 2021~2022년 세계 반도체 부족 사태 때다. 엔비디아 GPU와 소니 플레이스테이션 공급 부족이 발생하자 원인이 ABF가 아니냐는 지적이 나왔다. ABF는 그 뒤 과잉 공급 국면을 거치며 2023년 생성형 AI의 열풍이 불기 시작한 이후 고성능 AI 반도체 수요의 가파른 증가세에 따라 수급이 균형이 빠듯해지기 시작했다.

◆기판 대형·고층화가 제약 심화

ABF의 공급 제약이 심화된 것은 AI 반도체의 잇따른 세대 전환에 따른 기판 대형·고층화의 결과다. 아지노모토 사업설명회 공개 자료 기준 고성능 CPU 패키징 기판의 ABF 사용량은 일반 PC 기판의 10배 이상이다. 업계 애널리스트 일부는 엔비디아 블랙웰 제품군과 같은 AI 칩의 경우 패키징 층수와 면적 확대로 일반 PC 기판 대비 15~18배에 달할 수 있다고 한다.

▶②편에서 계속

bernard0202@newspim.com