장하나 기자 = 미국 반도체 지원법에 따른 보조금 지급이 가시화하고 인공지능(AI) 반도체 시장의 수요가 증가하면서 국내 반도체 업계가 미국 투자에 속도를 내고 있다.

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삼성전자는 미국 반도체 생산 시설에 대한 투자 규모를 종전보다 2배 이상으로 늘리기로 했고, SK하이닉스는 차세대 고대역폭 메모리(HBM) 생산 기지로 인디애나주를 낙점했다.

7일 업계에 따르면 미 일간 월스트리트저널(WSJ)은 5일(현지시간) 삼성전자가 미국 텍사스주에 대한 반도체 투자를 기존 170억달러(약 23조원)에서 440억달러(약 59조5천억원)로 확대한다고 보도했다.

WSJ는 소식통을 인용해 삼성전자가 오는 15일 테일러시에서 이 같은 계획을 발표할 예정이라고 전했다.

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앞서 삼성전자는 2021년 텍사스주 테일러에 170억달러를 투자해 올해 말까지 파운드리 공장을 짓겠다고 발표한 바 있다.

이번 추가 투자를 통해 삼성전자는 현재 짓고 있는 파운드리 공장 옆에 200억달러를 들여 반도체 생산 시설을 하나 더 짓고, 40억달러를 투자해 첨단 패키징 시설을 건설할 계획이라고 WSJ는 보도했다.

삼성전자는 이번 WSJ 보도에 대해 공식적인 입장을 밝히지 않았으나, 업계에서는 삼성전자의 추가 투자 계획 발표와 미국 상무부의 보조금 지원 발표가 임박한 것으로 보고 있다.

(워싱턴= 조현동 주미대사가 3일(현지시간) 미국 인디애나주 웨스트 라파예트에 위치한 퍼듀 대학에서 개최된 SK하이닉스 투자 발표 행사에 참석해 축사하고 있다. SK 하이닉스는 웨스트 라파예트 지역에 고대역폭 메모리(HBM)를 이용한 첨단 패키징 공장을 건설하고, 관련 연구개발(R&D)을 위한 투자를 예정하고 있다. 2024.4.4 [주미한국대사관 제공. 재판매 및 DB 금지]

그동안 첨단 후공정(어드밴스드 패키징) 분야 투자를 결정하고 부지를 물색하던 SK하이닉스도 미국 인디애나주 웨스트라피엣으로 낙점하고, 38억7천만달러(약 5조2천억원)를 투자해 AI 메모리용 어드밴스드 패키징 생산 기지를 건설하기로 했다.

SK하이닉스는 미국 정부에 반도체 생산 보조금 신청서도 이미 제출한 것으로 알려졌다. 다만 2021년 투자를 발표한 삼성전자가 아직 보조금을 받지 못한 점을 감안하면 SK하이닉스에도 실제 보조금이 지급되려면 상당한 시일이 걸릴 것으로 보인다.

조 바이든 행정부는 2022년 반도체 지원법을 제정하고 자국에 반도체 공장을 짓는 기업에 반도체 생산 보조금으로 총 390억달러를 책정해 놨다. 자국 반도체 업체인 인텔에는 반도체법상 최대 규모인 195억달러(약 26조원)를 지원키로 했다.

지난달 블룸버그통신은 삼성전자가 60억 달러 이상의 보조금을 받을 것으로 보인다고 보도하기도 했다.

SK하이닉스는 이와 별개로 인디애나 주정부로부터 최대 약 9천200억원 규모의 인센티브를 약속받은 상태다.

이처럼 삼성전자와 SK하이닉스가 잇따라 미국 투자를 늘리는 것은 미국 정부가 막대한 규모의 보조금 지급을 예고한 데다, 미국에 AI 분야 빅테크 기업 고객들이 몰려 있기 때문이다. 현지 생산을 무기로 AI 반도체 수요가 큰 빅테크 고객사 확보에 나선다는 것이다.

AI 반도체 시장의 '큰손'인 미국 엔비디아는 현재 SK하이닉스에서 HBM을 공급받은 뒤 대만 TSMC에 패키징을 맡겨 그래픽처리장치(GPU)를 생산하고 있다.

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최근 AI 시장이 커지면서 HBM 등 초고성능 메모리 수요가 급증하고 그에 따른 어드밴스드 패키징의 중요성도 커지는 것도 투자를 늘리는 이유다. 여러 반도체를 수직 또는 수평으로 연결해 또 다른 반도체를 만드는 패키징 기술은 반도체 업계의 주요한 경쟁력으로 떠오르고 있다.

삼성전자는 작년 어드밴스드 패키징(AVP)팀을 만들기도 했다. AVP팀은 올해 초 'CES 2024'에서 무어의 법칙 이후 시대를 주도하겠다는 '비욘드 무어' 비전에 맞춰 2.5차원 패키지 I-Cube E, I-Cube S, 3차원 패키지 X-Cube HCB, TCB 기술 및 제품을 선보였다.

최근 급부상하며 '실적 효자'로 떠오른 HBM의 경우 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 크게 높인 제품이다.

SK하이닉스는 HBM 3세대 제품인 HBM2E부터 독자 기술인 MR-MUF 기술을 적용했다. MR-MUF는 적층한 칩 사이에 보호재를 넣은 후 전체를 한 번에 굳히는 공정으로, 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 기존 방식과 비교해 공정이 효율적이고 열 방출에도 효과적이다.

삼성전자는 24기가비트(Gb) D램 칩을 실리콘 관통 전극(TSV) 기술로 12단까지 쌓아 업계 최대 용량인 36기가바이트(GB) HBM3E 12H(High)를 구현했다. TSV는 수천 개의 미세 구멍을 뚫은 D램 칩을 수직으로 쌓아 적층된 칩 사이를 전극으로 연결하는 기술이다.

앞서 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)는 지난달 미디어 간담회에서 "HBM은 매우 복잡하고 어려운 기술이며, 기술적인 기적과도 같다. 그들은 겸손하다"며 삼성전자와 SK하이닉스를 치켜세우기도 했다.

[한진만 삼성전자 부사장 SNS 캡처. 재판매 및 DB 금지]