46조 HBM 투자 첫 삽…삼성 온양, AI 반도체 핵심 거점으로 [메가프로젝트 첫 삽]

온양에 HBM 첨단 패키징 전용 팹 신설…2029년 5월 양산 목표
반도체 조립·검사 거점서 고부가 생산기지로…천안과 후공정 양대 축 구축

삼성전자가 충남 아산 온양사업장에 고대역폭메모리(HBM) 첨단 패키징 공장을 신설하며 AI 반도체 생산 경쟁력 강화에 나섰다. 범용 반도체 조립·검사 중심이었던 온양사업장을 차세대 HBM 핵심 생산기지로 전환하는 것이 골자다. AI 시대 반도체 경쟁이 첨단 패키징으로 확대되는 가운데 후공정 생산능력을 확보해 차세대 HBM 시장의 주도권을 강화하겠다는 전략이다.

삼성전자는 12일 충남 아산시 삼성전자 온양캠퍼스에서 HBM 첨단패키징 신규 팹(Fab) 착공식을 열었다. 삼성전자는 온양사업장에 중장기적으로 총 46조원을 투자해 HBM 팹 5개 라인을 구축할 계획이다. 신규 공장은 2029년 5월 양산을 목표로 하며 증설이 완료되면 온양사업장의 연면적은 기존 27만㎡에서 42만㎡로 확대된다.

이번 투자의 핵심은 온양사업장의 고부가가치 생산기지 전환이다. 1991년 반도체 조립·검사 라인으로 출발한 온양사업장은 그동안 범용 메모리 반도체의 패키징과 테스트 등을 담당해 왔다. 앞으로는 고난도 적층 기술이 필요한 HBM 첨단 패키징을 중심으로 생산체계를 재편한다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높인 고성능 메모리다. 일반 D램과 달리 칩을 정밀하게 적층하고 미세 전극을 연결하는 공정이 필수적이다. 실리콘관통전극(TSV)와 칩 적층·접합 등 첨단 패키징 기술이 제품 성능과 수율을 좌우한다.

특히 HBM 세대가 고도화될수록 적층 구조가 복잡해지고 발열과 전력 효율, 수율을 동시에 확보하는 것이 중요해진다. 메모리 생산능력을 확대하더라도 패키징 역량이 뒷받침되지 않으면 실제 공급량 확대에 한계가 있다. 후공정 병목을 줄이는 것이 HBM 경쟁력 확보의 핵심 과제로 떠오른 배경이다.

삼성전자는 온양과 천안을 연결하는 HBM 후공정 생산체계도 강화하고 있다. 천안사업장에서는 기존 반도체 후공정 생산 자원을 HBM 중심으로 재편하고 관련 설비의 증설과 현대화를 추진하고 있다. 온양 신규 팹이 들어서면 천안의 첨단 패키징 시설과 연계해 생산능력을 확대하고 공정 운영의 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

이는 삼성전자의 차세대 HBM 경쟁력 확보 전략과도 맞물린다. AI 가속기 성능이 고도화되면서 메모리의 대역폭과 처리 속도뿐 아니라 공급 안정성도 주요 경쟁 요소로 떠오르고 있다. 글로벌 고객사의 요구에 맞춰 제품을 적기에 공급하려면 첨단 패키징 생산능력과 안정적인 수율 확보가 필수적이다.

다만 온양 신규 팹은 2029년 양산을 목표로 하는 만큼 단기적인 공급 부족 해소보다는 중장기 수요 확대에 대비하는 성격이 강하다. 향후 설비 도입과 공정 안정화, 양산 수율 확보가 투자 효과를 좌우할 전망이다.

이번 착공은 삼성의 충청권 투자 계획이 실행 단계에 진입했다는 의미도 있다. 삼성은 7월 충청권 첨단산업 발전비전 국민보고회에서 온양·천안 HBM 생산시설에 56조원, 아산·천안 디스플레이에 67조원, 천안 차세대 배터리에 9조원, 세종 AI 서버용 패키지 기판에 8조원 등 총 140조원을 투자하겠다고 발표했다.

이재용 삼성전자 회장은 이날 "오늘 착공식으로 또 한 번의 도약을 약속드린다"며 "일반 반도체를 단순 조립·검사하는 공정이 중심이었던 이곳이 앞으로는 AI 반도체의 심장인 최첨단 HBM 거점으로 변모할 것"이라고 말했다.