Fan-Out Packaging④
가늠할 수 없는 시장 규모와 미래 경쟁에 대해
Fan-Out 패키징 기술에 대한 지식이 쌓이자 자연스럽게 Fan-Out 패키징의 시장규모에 대해 궁금해졌다. 하지만 일전에 언급한 바와 같이 Fan-Out 패키징 시장에 대한 자료가 많지 않기 때문에 시장규모에 대해서는 전적으로 전문 시장 조사 업체의 자료를 참조할 수밖에 없었다. 대표적인 반도체 시장조사 업체인 Yole의 "Fan-Out WLP and PLP Technologies 2021"에 따르면 2020년 Fan-Out 패키징 전체 매출액은 14.7억 달러(1.74조 원)로 추정했다. 2026년까지 연평균 15.1%의 높은 성장률로 2026년 시장규모는 34.3억 달러(4.04조 원)까지 성장할 것으로 내다봤다. 그러면서 Fan-Out 패키징 시장을 비교적 단순한 기능을 가진 PMIC, Audio Code 같은 Core FO, Radar system이나 MCU, Watch류에 사용되는 Processor용으로 사용되는 HD(High Density) FO, 그리고 Iphone에 탑재된 AP와 같은 고기능 반도체인 UHD(Ultra High Density) FO로 나눴으며 각각의 시장 규모는 하기 표와 같다.
TSMC를 비롯한 대부분의 업체들은 Fan-out 매출에 대해 별도 공시를 하지 않기 때문에 여러 가지 단편적인 정보를 모아 시장규모를 검증해야 한다. UHD FO의 대부분을 차지하는 Apple AP를 먼저 살펴보자. Apple은 2020년 2억대, 2021년 2.59억대의 iPhone를 판매했으며 이와 별도로 2020년과 2021년 매해 5천만 대 이상의 iPad를 판매했다. 2020년 iPhone과 iPad의 출하량을 합하면 대략 2.5억 개의 AP가 필요하다. 위에서 언급된 5억 75백만 달러를 AP 개수 2.5억 개로 나눠보면 AP 1개당 2,700원 정도의 단가를 보인다. 일반 반도체의 경우, 일리 있는 패키징 단가일 수 있다. 하지만 Apple에서 매입하는 AP의 개당 원가가 50달러가 넘는 것을 감안하고 Fan-Out 패키징의 난이도와 복잡한 공정을 추가적으로 고려한다면 AP 1개당 Fan-Out 패키징 비용은 더 높을 것이 분명하다. 개인적인 생각으로는 테스트 비용까지 포함하여 AP의 Fan-Out 패키징 비용을 $5.5~6/개 수준으로 추정하고 있다. 물론 TSMC는 Apple향 Watch류에 탑재되는 Processor와 他업체향 물량도 소량이지만 생산하고 있기 때문에 TSMC의 실제 Fan-Out 매출은 더 클 것으로 예상된다.
그리고 Yole에서 발간한 자료에 있는 업체별 점유율에 따라 매출액을 배분하면 TSMC가 약 10억 달러, 네패스 Laweh가 28백만 달러를 나눠 갇는다. 하지만 시장에 있는 Player 중 유일하게 매출액이 공개된 Nepes Laweh의 2020년 매출액 464억 원을 역산하여 계산해 보면 Yole의 예상대비 시장규모는 더욱 커진다. 짐작하건대 Yole의 자료에는 패키징 전후의 테스트 비용은 포함되지 않은 것으로 보인다. 지극히 개인적인 생각이지만 여러 가지 정황을 놓고 유추해보면 Fan-Out 패키징 시장(테스트 포함)은 Yole 자료에 명기된 것보다 클 것으로 예상된다. 이를 뒷받침하는 다른 자료를 보자면 역시 Yole에서 발행한 "Advanced Pacaging Quarterly Market Monitor, Q1 2021"에 실린 Top 5 패키징 업체의 2020년 매출액이다. 이 자료에서는 2020년 TSMC의 패키징 매출을 38억 달러(4조 5천억 원)로 보고 있다. 물론 TSMC의 패키징 매출액에는 InFO와 함께 CoWos도 포함된다. Silicon Interposer 기반의 CoWos는 단위면적당 판가가 높기 때문에 적은 양이더라도 높은 매출액과 마진이 예상된다.
여러 전문가들은 TSMC의 패키징 매출액을 PTI에 살짝 못 미치는 수준으로 보고 있다. 개인적으로도 그들의 의견에 동의하며 TSMC의 Fan-Out 패키징 매출액을 약 2조 원 규모(2020년)로 추정하고 있다. 이를 기반으로 시장 규모를 재산정해보면 2020년 Fan-Out 패키징 시장의 전체 규모는 2조 6천억 원으로 추산된다. 시장규모에 대한 명확한 자료가 없기 때문에 위에 기술한 내용은 지극히 개인적인 추정에 의해 가늠한 시장 규모이다. Fan-Out 시장의 규모에 대한 여러 의견 중 하나로만 참조해 주시면 감사하겠다.
이제 Fan-Out 패키징 기술은 3D Wafer level 패키징 기법과 융합하여 2.5D에서 3D로 진화하고 있다. Silicon Interposer라는 경쟁 기법이 있기 때문에 Silicon Interposer 대비 Fan-Out 만이 가진 가격 경쟁력과 양산성에 대한 우위를 유지해야만 Fan-Out 패키징만의 영역 공고히 할 수 있다. 이를 위해서는 반도체 설계 업체들이 Fan-Out 패키징 방식을 적극적으로 채용하여 시장에 진입하도록 유도해야 한다. 하지만 아직 시장은 Apple과 몇몇 업체 위주로 움직이고 있기 때문에 Fan-Out의 미래를 낙관하기에는 이르다. 마치 2003년에 설립된 Tesla가 2020년에 이르러서야 비약적인 성장을 한 것처럼 기술이 성숙되어 시장을 주도할 때까지는 적지 않은 시간이 필요함을 알 수 있다. 고객사를 움직이기 위해서는 기존 패키징과 차별화될 수 있는 동기 부여가 필요한데 Fan-Out이 가진 성능만으로는 분명 부족하다. Fan-Out 대비 낮은 성능의 불리함을 감수하고서라도 좀 더 저렴한 방식의 SiP(System in Package)를 구성하려는 움직임도 지속되고 있다.
몇 차례 언급한 바와 같이 Fan-Out 패키징은 주류가 아니다 보니 패키징을 위탁생산하는 업체들도 제한적이며 패키징 라이선스로 인해 패키징 업체가 구현 가능한 패키징 방식도 제약이 있다. 그렇다 보니 일반 패키징 방식과 같이 다수 업체들 간의 경쟁을 통해 단가를 낮추는 경쟁 입찰방식이 Fan-Out 패키징 시장에서는 먹혀들지 않는다. Device 성능 우위를 지키며 가격 경쟁력 두 마리 토끼를 모두 잡기 위해서는 결국 FO-PLP를 통한 시장의 파이를 키우는 노력이 필요하다. 그리고 FO-PLP가 가진 차별화 특성을 패키징 업체들 스스로 증명해야 한다. 하지만 이는 패키징을 위탁하는 업체들에게는 반가운 소식일 수 있으나 FO-PLP 패키징 시장에서 경쟁해야 하는 업체들은 다가올 치킨게임을 버텨내며 자신의 가치를 고객사에 각인시켜야 하는 막중한 도전에 직면할 것으로 예상된다. FO-PLP로 생산되는 Core FO 패키지에 대한 경쟁이 일단락되고 나면 경쟁은 이제 HD FO 쪽으로 확산될 것이다.
반도체 산업은 어느 산업 못지않게 빠르게 변화한다. 더 빠른 동작 속도와 저렴한 가격, 낮은 소비 전력을 구현할 수 있는 패키징 기법을 찾아, 짧은 Term을 두고 물동량이 급변한다. 그리고 시간이 갈수록 이종집적화에 대한 요구는 늘어날 것이기 때문에 이를 구현하기 위한 다양한 방식들이 상호 경쟁하고 있다. 이 틈바구니에서 Fan-out 패키징은 Apple이라는 막강한 발주처를 통해 세를 불려 왔다. 하지만 정작 Apple & TSMC 조합을 제외하면 Fan-Out 패키징 시장의 성장세는 Apple과 TSMC가 포함된 수치만큼 크지 않은 게 사실이다.
위의 도표에 있는 다양한 방식의 이종집적화를 경쟁력 있는 가격으로 구현해 높은 품질과 단납기로 공급할 수 있는 체계가 갖춰지지 않으면 WLCSP로 생산된 Device를 모아 SiP를 구성하는 방식에 밀릴 수밖에 없다. 반도체 패키징은 가격 경쟁력과 납기를 위해 이미 시장에 구축되어 있는 시설을 활용하는 쪽으로 발전해 왔다. WLCSP + Flipchip Bonding 기술과 대비해 Fan-Out의 강점을 살릴 방안을 찾아야 한다. 이미 TSMC가 영위하고 있는 HD FO시장은 OSAT를 비롯한 일반 업체들이 범접할 시장이 아니다. TSMC가 Apple에 이어 Qualcomm과 Mediatek의 AP를 InFO 방식으로 패키징 한다고 해도 이는 Fan-Out 전체 파이를 키우는데 크게 도움이 되지 않는다. 이제 Fan-Out 시장의 진정한 관전 포인트는 5G용 통신칩에 Fan-out 기술이 확대 적용될 수 있을지와 WLCSP에 준하는 원가경쟁력 & 양산성을 확보할 수 있을지에 대해 있다.
