박철성 기자 <리서치센터 국장·칼럼니스트>
■ <2> AI칩은 만들었다… 그런데 묶지를 못한다
■ 엔비디아도 막힌 AI칩 공급… 병목은 패키징
■ HBM 전쟁의 진짜 병목, 칩이 아니라 패키징
HBM(High Bandwidth Memory) 시대다.
AI 반도체 경쟁이 시작되면서 반도체 산업의 질문이 하나 바뀌었다.
누가 더 좋은 칩을 만드느냐다. 칩은 CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 같은 반도체 연산 장치를 말한다.
그러나 HBM 시대에는 이 질문이 절반짜리가 됐다.
이제 진짜 질문은 하나다.
누가 그 칩을 쌓을 수 있느냐다.
■ HBM이 바꾼 반도체 산업
HBM은 여러 개의 메모리 칩을 수직으로 쌓는 구조다.
쉽게 말해 메모리를 여러 층 위로 쌓아 데이터 처리 속도를 높이는 방식이다.
그래서 속도가 나온다.
그래서 AI 서버가 돌아간다.
그러나 이 구조에는 조건이 있다.
쌓아야 한다.
붙어야 한다.
버텨야 한다.
이 세 가지가 동시에 성립해야 한다. 그래서 반도체 업계에서는 이 문장이 반복된다.
HBM 경쟁은 결국 패키징 경쟁이다.
AI 반도체 전쟁의 병목은 칩이 아니라 패키징 공정이다.
 ▲ ©호주브레이크뉴스 |
▲JK머티리얼즈 세종캠퍼스 PSM동 내부 공정 설비. 반도체 패키징 소재 원재료 합성과 공정 연구가 이곳에서 진행된다.
■ 진짜 병목(甁頸, bottleneck)
AI 반도체 시장에서 요즘 가장 많이 등장하는 단어가 있다.
CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate).
CoWoS는 TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)가 개발한 첨단 2.5D 패키징 기술이다.
GPU와 HBM을 하나의 패키지로 묶어 초고속 데이터 처리를 가능하게 하는 구조다.
문제는 생산 능력이다.
지금 반도체 업계에서는 이런 말이 나온다.
HBM이 부족한 것이 아니다.
CoWoS가 부족하다.
칩이 없는 것이 아니다.
패키징이 막혀 있다.
 © 호주브레이크뉴스 |
▲① HBM이 어떻게 쌓이는지, 그 물리적 구조를 그림으로 표현했다. HBM 메모리 칩을 수직으로 쌓는다. 인포그래픽=AI형성
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▲② GPU와 HBM이 CoWoS 위에서 만나는 장면. 바로 그 연결고리에서 병목이 생긴다. 인포그래픽=AI형성
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▲③ HBM을 버티는 것은 결국 소재. 병목의 뿌리, 소재 3종이 동시에 받쳐줘야 하는 이유. 인포그래픽=AI형성
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▲④ 반도체 경쟁의 축 이동. 반도체 산업 경쟁의 축이 어떻게 이동해 왔는지, 그 흐름. 누가 더 좋은 칩을 만드는가? → 누가 그 칩을 쌓을 수 있는가? 인포그래픽=AI형성
엔비디아 AI GPU 공급 병목의 핵심도 HBM이 아니라 패키징이라는 분석이 나온다.
엔비디아 AI GPU 공급이 패키징 병목으로 지연됐다는 분석도 업계에서 나온다.
칩은 만들어졌다.
그러나 그 칩을 묶을 공간이 부족하다.
TSMC도 CoWoS 패키징 라인 증설에 나섰다.
그래서 AI 반도체 시장에서는 패키징 라인이 곧 생산량이 된다.
막히는 곳은 칩이 아니라 패키징이다.
■ 그래서 소재다
HBM 구조는 단순하지 않다.
『접합 소재ㆍ절연 소재ㆍ열 제어 소재』
이 세 가지가 동시에 작동해야 한다.
하나라도 흔들리면 HBM 구조 자체가 성립하지 않는다.
그래서 반도체 업계에서는 또 하나의 문장이 나온다.
“HBM 경쟁은 결국 소재 경쟁이다.”
칩만으로는 안 된다.
패키징만으로도 안 된다.
그 구조를 버티는 것은 결국 소재다.
■ 반도체 산업의 이동
반도체 산업의 경쟁 축은 이미 이동했다.
공정 경쟁. 설계 경쟁.
그리고 지금은 패키징 경쟁이다.
HBM은 이 변화를 가장 극단적으로 보여주는 제품이다.
그래서 지금 반도체 산업에는 하나의 질문이 남는다.
누가 더 좋은 칩을 만드는가.
아니다.
누가 그 칩을 쌓을 수 있는가.
HBM 시대의 병목은 칩이 아니다.
칩을 묶는 기술이다.
그리고 그 기술의 바닥에는
결국 소재 산업이 있다.
아래는 위 기사를 AI 번역을 통해 영문으로 옮긴 전문입니다. 이해를 돕기 위한 참고용 번역으로, 일부 표현에는 원문의 뉘앙스와 차이가 있을 수 있습니다.
The following is a reference translation generated for reader convenience. Some nuances may differ from the original Korean text.
■ ② The AI Chips Are Built… But They Cannot Be Assembled
■ Even Nvidia Faces a Bottleneck… The Shortage Is in Packaging
■ The Real Bottleneck of the HBM Race: Not Chips, but Packaging
By Park Cheol-seong, Veteran Journalist
<Director of the Research Center · Columnist>
It is the era of HBM (High Bandwidth Memory).
As the AI semiconductor race begins, one fundamental question in the semiconductor industry has changed.
Who can build better chips?
Here, chips refer to semiconductor computing devices such as CPUs (Central Processing Units) and GPUs (Graphics Processing Units).
But in the age of HBM, that question has become only half the story.
The real question now is this:
Who can stack those chips?
■ How HBM Changed the Semiconductor Industry
HBM is a structure in which multiple memory chips are stacked vertically.
Simply put, memory chips are layered on top of one another to increase data-processing speed.
That is where the speed comes from.
That is what allows AI servers to run.
But this structure comes with conditions.
They must be stacked.
They must be bonded.
They must withstand the load.
All three conditions must hold simultaneously.
This is why one sentence is repeatedly heard across the semiconductor industry.
The HBM race is ultimately a packaging race.
The bottleneck of the AI semiconductor war is not chips, but the packaging process.
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▲ ©호주브레이크뉴스 |
▲Process equipment inside the PSM building at the JK Materials Sejong Campus. This facility conducts synthesis of raw materials and process research for semiconductor packaging materials.
■ The Real Bottleneck (甁頸, bottleneck)
There is a word that has appeared frequently in the AI semiconductor market lately.
CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate).
CoWoS is an advanced 2.5D packaging technology developed by TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company).
It binds GPUs and HBM together in a single package, enabling ultra-high-speed data processing.
The problem is production capacity.
In the semiconductor industry, a phrase is now circulating.
The shortage is not HBM.
The shortage is CoWoS.
The problem is not a lack of chips.
It is that packaging is constrained.
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▲ ©호주브레이크뉴스 |
▲① A visual explanation of how HBM is stacked. HBM memory chips are vertically layered. Infographic = AI generated
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▲ ©호주브레이크뉴스 |
▲② The moment GPUs and HBM meet on CoWoS. This connection point is where the bottleneck occurs. Infographic = AI generated
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▲ ©호주브레이크뉴스 |
▲③ What ultimately supports HBM is materials. Why three critical materials must simultaneously sustain the structure. Infographic = AI generated
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▲ ©호주브레이크뉴스 |
▲④ The shift in the axis of semiconductor competition. From “Who builds better chips?” to “Who can stack them?” Infographic = AI generated
Analysts say the core bottleneck in Nvidia’s AI GPU supply is not HBM, but packaging.
Some industry observers also note that Nvidia’s AI GPU supply has been delayed due to packaging constraints.
The chips have been built.
But there is not enough capacity to bind them together.
TSMC has already moved to expand its CoWoS packaging lines.
In the AI semiconductor market, packaging lines now effectively determine production volume.
The point of blockage is not the chip.
It is packaging.
■ That Is Why Materials Matter
The HBM structure is not simple.
Bonding materials
Insulation materials
Thermal-control materials
These three must function simultaneously.
The chips must be stacked.
Electricity must flow.
Heat must dissipate.
If even one element fails, the HBM structure itself cannot function.
This is why another phrase has emerged in the semiconductor industry.
“The HBM race is ultimately a materials race.”
Chips alone are not enough.
Packaging alone is not enough.
What ultimately sustains the structure is materials.
■ The Shift in the Semiconductor Industry
The axis of competition in the semiconductor industry has already moved.
From manufacturing process competition.
To design competition.
And now, to packaging competition.
HBM represents the most extreme example of this shift.
And so one question remains for the semiconductor industry today.
Who builds better chips?
No.
Who can stack those chips?
The bottleneck of the HBM era is not chips.
It is the technology that binds chips together.
And at the foundation of that technology
lies the materials industry.
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