AI 데이터 센터에 대한 수요가 급증하면서 반도체 산업이 변화하고 있으며, 이를 구동하는 칩에 대한 요구 사항도 재정의되고 있습니다. 맥킨지에 따르면 AI 지원 데이터 센터 용량은 2023년부터 2030년까지 연평균 33% 증가할 것으로 예상됩니다. 같은 기간 동안 데이터 센터 전력 소비는 160%증가할 것으로 예상되며, 이러한 변화는 주로 생성형 AI에 의해 주도될 것입니다. 일례로, ChatGPT에 질문을 한 번 할 때 소비되는 전력은 표준 Google 검색보다 최대 10배 더 많을 수 있습니다.
이러한 AI 기반의 진화를 지원하기 위해 반도체 엔지니어와 제조업체는 혁신의 최전선에 서 있습니다. 이들은 최첨단 재료를 개발하고, 제조 공정을 개선하고, 패키징 설계를 발전시켜 대역폭, 속도, 효율성의 한계를 뛰어넘어 AI 데이터 센터가 급증하는 성능 수요를 충족할 수 있도록 지원하고 있습니다.
헨켈 접착 테크놀로지스는 이러한 변화를 더 잘 이해하기 위해 반도체 제조업체들을 대상으로 데이터 센터 칩의 진화하는 환경과 가장 시급한 과제, 그리고 이를 해결하는 방법에 대해 설문조사를 실시했습니다. 다음은 조사 결과의 핵심 요약이며, 보다 심층적인 분석과 설문조사 데이터는 여기에서 확인할 수 있습니다.
설문조사 응답자들에 따르면 데이터 센터 반도체 설계 및 제조에서 가장 시급하고 동시에 해결해야 할 두 가지 반도체 우선순위** 는 다음과 같습니다.
70.80%
지속 가능성 목표 달성
69.20%
CPU 및 GPU의 성능 향상
이러한 오랜 반도체 우선 순위는 이중 최적화를 지속적으로 추구하면서 수렴, 진화, 변화하고 있습니다. 좋은 소식은 이 두 가지 트렌드는 서로 시너지 효과를 내기 때문에 한 가지를 달성하면 다른 트렌드의 성과를 강화하는 데 도움이 된다는 것입니다.
지속 가능성은 이제 모든 산업 전반의 최우선 과제가 되었으며, 반도체 제조 역시 예외는 아닙니다. 다만 반도체 제조업체들은 고효율 공정 운영, 재생 에너지 사용, 물 절약 및 폐기물 감축 중심의 이니셔티브 덕분에 이미 고유의 이점을 확보하고 있습니다. 현재 가장 집중하고 있는 부분은 제조 공정뿐만 아니라 반도체의 전체 수명 주기와 공급망 전반에 걸쳐 에너지 효율을 극대화하는 것입니다.
설문조사 응답자
스마트한 재료 선택과 전략적 공급업체 파트너십은 칩의 신뢰성과 수명을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 내구성이 뛰어난 반도체 패키지는 불필요한 재제조 가능성을 낮춰 전력 소비와 탄소 배출량을 줄여주며, 결과적으로 성능 향상과 지속 가능성 간의 시너지를 창출합니다. 또한 구형 반도체 부품을 재사용하고 재활용하면 순환 경제에 기여하여 지속 가능성 노력을 더욱 발전시킬 수 있습니다.
반도체 기술은 AI 데이터 센터 자체의 에너지 효율 향상에도 기여합니다. 한 설문조사 응답자는 "칩이 워크로드에 따라 전력 사용량을 스스로 조절하도록 설계되었습니다."라고 언급했듯, 이러한 가변적 적응성은 고성능을 유지하면서도 데이터 센터의 전력 소비를 최적화하도록 돕습니다.
AI 기반 데이터 센터는 날로 방대해지는 컴퓨팅 워크로드를 처리하기 위해 더 높은 대역폭, 속도, 효율성을 요구합니다. 따라서 이러한 첨단 인프라를 구동하기 위해서는 훨씬 더 높은 반도체 성능을 달성하는 것이 필수적입니다. AI 지원 칩에 대한 수요는 전례 없이 급증하고 있으며, 2023년과 2025년 사이에 시장 규모가 두 배 가까이 성장해 연간 매출이 약 920억 달러에 달할 것으로 추정됩니다.
단순한 연산 성능 향상을 넘어, AI 연산량의 급증은 심각한 발열을 제어해야 하는 열 관리 과제와 더욱 복잡해진 이종 집적 반도체 패키징 설계를 완벽하게 구현해야 하는 기술적 난제를 동반합니다. 특히 반도체 업계의 치열한 경쟁 속에서, 이러한 기술적 도약은 엄격한 비용 관리와 생산 효율성 최적화를 동시에 만족하면서 이루어져야 합니다.
설문조사 응답자들은 다음과 같은 상위 데이터센터 반도체 성능 요구 사항**을 확인했습니다:
고대역폭 메모리(HBM) 확보
| 70.80% |
더 빠른 네트워크 속도를 위한 성능 향상
66.70%
열 관리(방열) 성능 개선
64.20%
제조 비용 및 원가 관리
62.50%
더 높은 수준의 반도체 이종 집적화 및 고도화 대응
61.70%
** "매우 중요" 또는 "극도로 중요"하다고 평가한 응답자의 비율
새로운 AI 지원 반도체 설계와 패키징 공정에는 완전히 새로운 차원의 소재 솔루션이 요구됩니다. 인캡슐레이션, 리드/스티프너 부착, 열 관리 소재와 같이 고도로 엔지니어링된 고기능성 소재는 첨단 패키징 디자인을 실현하는 핵심 요소입니다. 이러한 소재가 뒷받침되어야만 복잡하고 섬세한 구조를 고수율 기반의 대량 생산 공정으로 효율적으로 처리할 수 있으며, 최종 사용 애플리케이션의 요구 사항을 완벽히 충족할 수 있습니다.
설문조사 응답자들은 반도체 첨단 패키징 솔루션의 제조 효율 및 최종 성능 구현에 있어 필수적인 핵심 소재 유형** 으로 다음을 꼽았습니다.
인캡슐레이션 소재
63.30%
리드/스티프너(보강재) 부착 소재
62.50%
다이와 기판 사이의 언더필(Underfill)
60.00%
크고 얇은 다이의 웨이퍼 레벨 핸들링 소재
59.20%
열 관리(방열) 소재
56.70%
** "매우 중요" 또는 "극도로 중요"하다고 답한 응답자의 백분율
이 정교한 소재들이 왜 그토록 중요할까요?
첨단 반도체 패키징은 패키지를 견고하게 보강하고, 첨단 디바이스의 치명적인 불량 원인인 뒤틀림(Warpage)이나 균열(Cracking)을 방지하기 위해 강력한 보호 성능, 내구성, 강성이 요구되는 대형 다이(Die) 구성을 채택합니다. 인캡슐런트, 언더필러, 리드/스티프너 부착용 접착제와 같이 고도로 엔지니어링된 소재는 제조 공정 중에는 물론 제품의 전체 수명 주기 동안 반도체를 안전하게 보호하는 중추적인 역할을 합니다.
나아가 이러한 소재들은 단순한 보호 기능을 넘어 고속, 고정밀, 고수율 공정에 완벽히 부합하는 최적의 도포(Application) 및 경화(Curing) 특성을 갖추도록 설계되어, 생산성을 극대화하고 제조 효율성을 보장하는 데 기여합니다.
반도체 데이터 센터의 성능을 새로운 차원으로 끌어올리는 동시에 지속 가능한 공정 관행을 발전시키는 것은 차세대 AI 기반 시대의 핵심 우선과제입니다. 이 두 목표의 융합은 반도체 설계자와 제조업체 모두에게 차별화된 시너지를 제공합니다. 획기적인 기술 혁신, 고도화된 엔지니어링 소재, 그리고 산업 전반의 긴밀한 협력을 통해 이러한 어려움을 해결해 나간다면, 반도체 산업은 '불가능을 실현해 온' 혁신의 역사를 앞으로도 계속 이어갈 것입니다.
헨켈은 선도적인 반도체 기술 전문가들과 긴밀히 협력하여, 이들이 폭발적인 AI 데이터 센터 수요에 대응할 수 있도록 지속 가능하고 고성능을 발휘하는 첨단 패키징 설계를 구현하는 혁신 소재를 개발하고 도입하도록 지원합니다. 귀사만의 구체적인 요구 사항이나 솔루션이 필요하시다면 언제든 헨켈에 문의해 주시기 바랍니다.
고객의 요구 사항을 자세히 파악하기 위해 당사의 전문가들이 함께합니다.
헨켈의 지원 센터와 전문가는 고객이 비즈니스 요구 사항에 맞는 솔루션을 찾을 수 있도록 지원할 준비가 되어 있습니다.