더지엠뉴스 송종환 기자 | 중국 파운드리 업체 우한신신(XMC·武汉新芯)이 향후 10년간 생산능력을 현재의 4배로 확대하고 3차원 집적과 실리콘포토닉스(실리콘 광집적), 실리콘온인슐레이터(SOI)를 집중 육성한다. 최첨단 미세공정 경쟁에 집중해온 중국 반도체 산업이 인공지능(AI) 시대를 맞아 3차원 적층과 광전자 융합을 통해 칩 성능을 끌어올리는 방향으로 투자 영역을 확대하고 있다. 

29일 중국 증권시장과 주요 매체 등에 따르면 우한신신은 향후 10년간 추진할 중장기 전략인 ‘신광계획(芯光计划)’을 공개했다. 회사는 ‘광감지·연결(光感互联), 3차원 연산·저장(三维存算)’을 전략 방향으로 정하고 3D Link와 광전자 융합, SOI를 중심으로 사업을 확대하기로 했다. 

우한신신은 10년간 생산능력을 현재의 4배 수준으로 확대하고 1000억위안(약 20조원) 이상 규모의 전후방 공급망 생태계를 조성한다는 목표를 세웠다. 반도체 전문인력도 1만명 이상 확보할 계획이다. 

2006년 후베이성과 우한시, 둥후고신구가 100억위안을 공동 출자해 설립한 우한신신은 중국 본토의 두 번째 12인치 웨이퍼 생산라인을 구축한 업체다. 현재 2개의 웨이퍼 공장을 운영하고 있으며 세 번째 공장은 건물 공사를 마친 상태다. 

우한신신의 투자 방향은 기존 파운드리의 단순 생산능력 확대와 차이가 있다. 회사는 현재 3차원 집적, 아날로그·디지털 혼합, 특수 메모리를 3대 사업으로 운영하고 있으며 3차원 집적 분야에서는 실리콘관통전극(TSV)과 하이브리드 본딩 기술을 확보했다. 두 장 이상의 웨이퍼를 쌓는 웨이퍼 적층과 2.5D 실리콘 인터포저도 이미 양산하고 있다. 

TSV는 웨이퍼를 수직으로 관통하는 전극을 만들어 여러 반도체를 연결하는 기술이고, 하이브리드 본딩은 미세한 구리 배선을 직접 연결해 칩 간 데이터 이동 거리를 줄이는 기술이다. 삼성전자와 SK하이닉스가 고대역폭메모리(HBM)와 차세대 반도체 패키징에서 경쟁력을 높이기 위해 개발하고 있는 핵심 기술과도 맞닿아 있다.

우한신신은 자체 개발한 ‘M-stacking’ 기술에서 기존 HBM에 사용하는 마이크로 범프 대신 범프가 없는 구리-구리(Cu-Cu) 직접 연결 방식을 적용했다. 회사에 따르면 해당 공정의 본딩 수율은 99.5%이며 웨이퍼 단위 적층을 통해 기존 HBM 방식보다 대역폭을 최대 20배 높이고 칩 두께를 40% 줄일 수 있다. 회사는 2018년 말 3개 웨이퍼 적층 공정을 검증한 데 이어 2020년 5개 웨이퍼 적층 기술을 개발했다. 

광전자 분야에서도 생산 기반을 구축했다. 우한신신은 중국 본토에서 처음으로 후면조사형(BSI) 기술을 양산했고 12인치 무선주파수용 SOI(RF-SOI)와 12인치 실리콘포토닉스 양산 플랫폼을 운영하고 있다. 특수 메모리에서는 중국 본토 최대 NOR플래시 제조업체다. 

AI 데이터센터가 요구하는 반도체 성능이 높아지면서 3차원 집적과 광통신 기술의 중요성도 커지고 있다. 미세공정만으로 트랜지스터 성능을 높이는 방식에서 벗어나 서로 다른 기능의 칩을 수직으로 쌓거나 고속 광통신으로 연결해 전체 시스템 성능을 높이는 방식이다. 우한신신 제품도 AI·고성능컴퓨팅(HPC), 광통신·광컴퓨팅, 자동차 전장, 무선통신, 산업제어 등에 사용되고 있다. 

우한을 중심으로 한 반도체·광전자 산업 집적도 이미 진행되고 있다. 우한 광구에는 집적회로 관련 기업 약 300개가 모여 있으며 2025년 반도체 산업 생산액은 1000억위안을 넘어섰다. 장강메모리(YMTC)를 중심으로 반경 4.5㎞ 안에 반도체 공급망을 구축하는 ‘우퉁수계획(梧桐树计划)’에는 약 140개 관련 기업이 들어섰다. 

우한신신의 지배구조도 올해 바뀌었다. 장강메모리는 보유하고 있던 우한신신 지분 39%를 우한광구 계열 국유 투자회사에 넘겼으며 해당 거래는 지난달 9일 완료됐다. 우한신신이 지난 5월 기존 상하이거래소 과창판 IPO 신청을 철회한 뒤 지방 국유자본을 중심으로 지배구조를 재편하고 장기 산업투자 계획을 내놓은 것이다. 

한국 반도체 산업에는 HBM 완제품 경쟁보다 첨단 패키징과 광전자 융합 분야의 경쟁 확대가 직접적인 변수다. 삼성전자와 SK하이닉스가 HBM과 첨단 패키징에서 기술 우위를 확보하고 있지만 중국 업체가 TSV와 하이브리드 본딩, 실리콘포토닉스의 양산능력을 동시에 확대하면 중국 AI 반도체 공급망에서 한국·해외 업체가 차지하던 영역이 줄어들 수 있다.

우한신신의 ‘신광계획’은 중국 반도체 투자의 무게중심이 최첨단 미세공정 한 곳에만 머물지 않고 있다는 점을 보여준다. 미세공정 기술을 따라잡는 동시에 3차원 집적·첨단 패키징·실리콘포토닉스를 묶어 AI 반도체의 시스템 성능을 높이는 전략이 중국의 또 다른 기술 경쟁축으로 부상하고 있다.