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[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 인공지능(AI) 반도체 부문에서 인테그리스(ENTG)와 큐니티 일렉트로닉스(Q)의 역할은 반도체 제조 및 패키징의 서로 다른 병목을 풀어 주는 데 초점이 맞춰져 있다.

AI 칩은 선단 공정과 고대역폭 메모리, 2.5D·3D 패키징을 통해 높은 연산 밀도와 메모리 대역폭, 효율적인 발열 관리라는 세 가지 과제를 동시에 해결해야 한다. 인테그리스는 선단 공정에서 CMP와 세정, 오염 제거 솔루션을 통해 미세 패턴과 다층 구조를 안정적으로 구현하는 역할을 맡고 있다.

공정 레이어 수가 늘어날수록 CMP 공정 횟수와 관련 소재 사용량이 증가하고, 난도가 높아질수록 슬러리와 필터, 정제 솔루션의 사양이 상향된다. HBM과 3D NAND의 경우 층수가 많고 구조가 복잡하기 때문에 단면 평탄화와 결함 제어가 더 까다롭고, 이로 인해 인테그리스의 고성능 CMP와 오염 제어 제품은 AI 메모리 수율과 신뢰성에 직결되는 요소가 된다.

큐니티는 고급 패키징과 열관리에서 AI 칩의 병목을 해소하는 역할을 한다. CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)와 같은 2.5D·3D 패키징에서는 GPU와 HBM을 좁은 피치로 고집적하는 과정에서 패키지 굴절이나 크랙, 열 스트레스 문제가 발생하기 쉬운 구조다.

인테그리스와 큐니티에게 AI는 단순한 물량 증가보다는 공정 복잡도와 소재 단가 상승, 그리고 고객과의 공동 개발에 따른 진입장벽 강화라는 측면에서 더 중요한 기회다.

AI 관련 소재 시장의 규모와 성장 전망을 보면 이러한 기회가 구조적인지 여부를 가늠할 수 있다. 투자은행(IB) 업계에 따르면 CMP 슬러리와 패드 시장은 2020년대 중반 기준 수십억 달러 규모로 추정되며, 2030년대 초중반까지 연평균 한 자릿수 후반대에서 두 자릿수에 가까운 성장률이 전망된다.

선단 공정 도입과 3D NAND, HBM 확산으로 CMP 공정 수가 증가하고, 각 공정에서 요구되는 슬러리와 패드의 사양이 높아짐에 따라 시장 전체의 가치가 확대되는 구조다. 고급 패키징 시장은 2.5D·3D, CoWoS, 팬아웃, SoIC 등을 포함해 이미 수백억 달러 규모에 도달했으며, 2030년까지 두 배 이상 성장할 것으로 보는 전망이 다수다.

AI와 고성능 컴퓨팅에서 패키징이 시스템 성능의 핵심 축으로 부상하면서 패키징 공정에 사용되는 인터커넥트와 유전체, 접착·봉지 소재가 차지하는 비중도 커지고 있다.

열 인터페이스 소재와 열관리 시장 역시 데이터센터와 전기차, 고성능 전력전자 수요를 배경으로 빠르게 성장할 것으로 예상된다. 데이터센터 및 AI 서버용 TIM을 포함한 전체 TIM 시장은 2020년대 중반 수십억 달러 수준에서 2030년대 중반에는 두세 배 이상 커질 여지가 있다는 분석이 제시됐다.

특히 AI 가속기와 HBM 집적도가 높아질수록 칩당 발열 밀도가 급증하기 때문에 전통적인 그리스나 패드만으로는 열 관리가 어려워지고, 이에 따라 고급 TIM과 새로운 냉각 솔루션이 필수적으로 도입되는 방향으로 시장이 재편되는 움직임이다.

이러한 기초 시장을 근거로 볼 때 인테그리스의 성장 잠재력은 월가의 관심을 끌기에 충분하다. 업체는 CMP 슬러리 및 패드에서 글로벌 선도적 점유율을 보유하고 있으며, 전력 반도체용 CMP 솔루션까지 확보하면서 AI 서버의 전력 효율을 높이는 전력반도체 확대에도 간접적으로 노출됐다.

고급 CMP와 초고순도 케미컬·가스·필터링 솔루션에 대한 고객 의존도가 높은 만큼 고객 업체들과의 공동 개발을 통해 특정 공정 및 장비에 최적화된 소재를 선제적으로 개발하고, 이를 통해 장기간 공급 계약과 높은 스위칭 코스트(switching cost)를 확보하는 전략을 취하고 있다.

인테그리스는 선단 공정용 고급 CMP와 정제 솔루션, 그리고 차세대 입자 엔지니어링 플랫폼에 대한 투자 확대를 통해 선단 노드 전환이 본격화될 때 수혜를 극대화하겠다는 계획을 여러 차례 밝힌 바 있다.

다만, 경영진은 선단 공정과 AI용 웨이퍼가 여전히 전체 웨이퍼 스타트의 일부에 불과하며 단기적으로는 아날로그와 자동차, 산업용 반도체의 수요 회복이 매출 성장에 더 큰 영향을 미칠 수 있다고 언급하면서 AI 모멘텀에 대한 과도한 단기 기대를 경계하기도 했다.

큐니티의 성장 잠재력은 고급 패키징과 열관리, 인터커넥트에서 AI와의 레버리지가 더 직접적으로 나타난다는 점이 특징이다. CoWoS와 2.5D·3D 패키징에서 필수적인 봉지·접착·저열팽창 소재와 유리 기판용 필러·코팅은 GPU와 HBM 스택의 기계적·열적 안정성을 결정하는 핵심 요소로, 공정 변경이 쉽지 않다.

AI 서버와 데이터센터에서는 고출력 GPU와 CPU, HBM이 집적되면서 열 밀도와 전력 소모가 급증하고, 공랭만으로는 이를 감당하기 어려워졌다. 큐니티의 고성능 TIM과 열전도성 소재, 봉지·실링 솔루션은 이러한 환경에서 칩과 방열·냉각 구조물 사이의 열관리 문제를 해결하는 데 필수적이다.

듀폰에서 분사한 이후 업체는 AI와 데이터센터, 고급 패키징 관련 매출이 예상보다 빠르게 성장하고 있다며 가이던스를 상향 조정한 바 있고, 분할 상장 첫해부터 AI 인프라 소재 플레이로 주목을 받았다.

하지만 두 회사 모두 AI만을 성장 동력으로 하는 것은 아니다. 인테그리스는 메모리와 로직뿐만 아니라 아날로그, 차량용, 산업용 반도체까지 곳곳에서 사용되는 공정 인프라 소재 사업을 운영하고, 큐니티 역시 자동차와 소비자 전자, 통신, 산업용 등 다양한 응용처를 대상으로 매출을 올리고 있다.

따라서 중장기적으로는 AI와 선단 공정, 고급 패키징이 고부가 성장 축이 되겠지만 단기 실적과 주가는 여전히 전체 반도체·전자 수요 사이클의 영향을 크게 받을 수밖에 없다는 설명이다.

오펜하이머와 키뱅크 등은 고급 패키징과 열관리, 인터커넥트 소재가 AI 서버와 HBM 성장의 필수 요소라는 점을 강조하며 큐니티를 AI 칩과 패키징의 엔에이블러로 부각시킨다.

다만, 일부 애널리스트들은 메모리·아날로그 수요 회복 경로에 대한 불확실성과 중국의 소재 자립 추진, 이 밖에 밸류에이션 수준을 감안해 과열된 기대를 경계하는 목소리를 내고 있다.

shhwang@newspim.com