'AI 확장·첨단 패키징·지속 가능성'...2025 반도체 업계 3대 키워드

[석대건 기자]

[디지털투데이 석대건 기자] 반도체 업계에서 2025년을 이끌어갈 주요 키워드로 'AI 반도체 확장', '첨단 패키징 기술 혁신', '지속가능한 제조'가 주목받고 있다. 이는 AI 기술의 급속한 발전과 이에 따른 반도체 성능 향상 요구, 그리고 환경 문제에 대한 관심 증대이 맞물린 결과다.

우선 AI 반도체 시장의 성장세가 이전보다 더 두드러질 전망이다. 2020년 153억달러 규모였던 글로벌 AI 반도체 시장은 2024년 428억달러로 성장했다. 이는 올해를 기점으로 더욱 급성장할 전망이다. 시장조사업체 가트너에 따르면 2027년에는 1194억달러 규모로 3배가량 확대될 것으로 예측된다.

이러한 성장세는 헬스케어, 자동차, 금융 등 다양한 산업 분야에서 AI 기술 도입이 확대되면서 대규모 데이터셋과 복잡한 알고리즘을 처리할 수 있는 AI 특화 반도체 수요가 증가하고 있기 때문이다.

특히 데이터 센터, 엣지 컴퓨팅, 스마트폰 등에서 AI 기능 강화를 위한 고성능 및 저전력 AI 프로세서, 신경망 가속기, 고대역폭 메모리(HBM) 등 AI 워크로드에 최적화된 반도체 솔루션의 개발과 생산이 확대될 전망이다.

첨단 패키징 기술 혁신도 가속화될 것으로 예상된다. ETRI에 따르면 2022년 전체 패키징 시장의 47%를 차지했던 첨단 패키징 시장은 2025년에 기타 패키징 시장을 추월할 것으로 전망된다.

3D 적층, 칩렛(Chiplet) 기술, 시스템 인 패키지(SiP) 등 혁신적인 패키징 솔루션을 통해 더 높은 집적도와 성능, 에너지 효율성을 달성하려는 움직임이 활발해질 것으로 보인다.

특히 3D 적층 기술은 CMOS 이미지센서, HBM 등을 넘어 다양한 영역으로 확대되고 있는 가운데, 칩렛 기술과 결합해 3D SoC 구현 속도가 빨라진 것으로 예상된다. 이는 AI, 5G, 자율주행차 등 첨단 애플리케이션 업계의 요구사항과 결부돼 시너지를 낼 전망이다.

또 정부와 기업의 투자도 이어진다. 정부는 올해부터 2031년까지 7년간 총 5568억원 규모 '반도체 첨단패키징 선도 기술개발사업'을 추진할 계획이다.

지속가능한 제조 프로세스 도입도 확대될 전망이다. 반도체 산업은 국가 전체 온실가스 배출량의 2-3%를 차지할 정도로 환경 영향이 큰 산업이다. 이에 주요 반도체 기업들은 중장기 목표를 수립하고 실천에 나서고 있다.

특히 전력 반도체 분야에서 실리콘 카바이드(SiC)와 갈륨 나이트라이드(GaN) 같은 와이드 밴드갭 소재 활용을 늘리고 있다. 이를 통해 전력 변환 효율을 높이고 온실가스 배출을 줄이는 데 기여할 것으로 예상된다. 아울러 물 사용량 저감 시스템 구축, 저전력 장비 개발, AI 및 디지털 전환 기반 에너지 절감 등 다양한 기술적 접근도 이루어지고 있다.

이러한 흐름은 반도체 산업이 고성능화와 친환경이라는 두 가지 과제를 동시에 해결하려는 노력을 반영한다. 2025년에는 AI 반도체와 첨단 패키징 기술을 통한 성능 혁신, 그리고 지속가능한 제조 프로세스 도입을 통한 환경 영향 최소화가 반도체 업계의 주요 화두가 될 것으로 전망된다.

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