AI 반도체 패권 경쟁, 삼성·SK가 일본으로 향한 이유

인공지능(AI) 반도체 시장이 급성장하면서 삼성전자와 SK하이닉스가 일본 반도체 소재·부품·장비(소부장) 기업들과 협력을 확대하고 있다. 고대역폭메모리(HBM) 수요 증가와 첨단 패키징 기술 고도화로 반도체 제조 과정에서 소재와 장비의 중요성이 커지면서 일본의 기술 경쟁력을 다시 주목하는 모습이다.

이재용 삼성전자 회장은 지난 1일 일본 요코하마에 있는 첨단 패키징 연구거점 APL을 방문해 차세대 패키징 기술 개발 현황을 점검하고 현지 소부장 업체들과의 협력 방안을 모색했다.

APL은 지난 9월8일 공식 개소한 연구시설로 삼성전자는 2024년부터 5년간 총 400억엔(약 3500억원)을 투자하고 있다. APL은 첨단 패키지에 필요한 소재·공정 요소기술을 개발하고 검증하는 연구거점이다.

웨이퍼 본딩과 유리기판 등 차세대 공정·소재 기술은 물론 AI 반도체의 성능과 전력 효율을 높이기 위한 새로운 패키징 구조 개발도 추진한다. 삼성전자는 일본 소부장 기업들의 기술과 산학연 인프라를 활용해 APL을 글로벌 연구개발(R&D) 거점으로 육성할 계획이다.

SK하이닉스도 일본 소부장 기업들과 협력 확대에 나섰다. 지난달 29일 일본 지바현에서 현지 핵심 협력사 20여곳의 경영진을 초청해 일본에서 처음으로 파트너스데이를 개최했다. 소재와 장비는 물론 후공정·테스트·부품·인프라 등 5개 분야 협력사가 참석했다.

SK하이닉스는 중장기 사업 방향과 기술 개발 로드맵을 공유하고 협력사들이 향후 수요에 맞춰 설비 투자와 생산능력을 선제적으로 확보할 수 있도록 지원한다는 방침이다.

삼성전자가 현지 연구거점을 통해 차세대 패키징 기술 확보와 공동 연구에 무게를 두고 있다면, SK하이닉스는 일본 협력사들과 중장기 기술 로드맵을 공유하며 공급망 전반의 안정성을 높이는 데 초점을 맞추고 있다.

양사의 행보에는 AI 반도체 경쟁력을 강화하기 위해선 일본 소부장 생태계와의 협력이 필수라는 판단이 깔려 있다. 업계에 따르면 일본은 세계 반도체 소재 시장의 약 50%, 장비 시장의 약 30%를 차지한다. 반도체 완제품 시장에서는 한국과 대만에 주도권을 내줬지만 소재와 장비 분야에서는 여전히 높은 경쟁력을 유지하고 있다.

업계는 오랜 기간 축적한 기술력과 고객사와 쌓아온 신뢰를 일본 소부장 기업들의 강점으로 꼽는다. AI 반도체의 고성능화로 공급망 병목이 기존 HBM과 첨단 패키징에서 패키지 기판과 절연 소재 등으로 번질 수 있다는 관측도 나온다.

일본 이비덴은 고성능 반도체 패키지 기판, 아지노모토는 ABF 등 절연 소재 분야에서 경쟁력을 갖추고 있다. HBM 적층이 고도화되고 AI 가속기 패키지가 대형화할수록 기판과 접합·절연 소재의 기술적 중요성도 커질 전망이다. 2019년 일본의 반도체 소재 수출규제 이후 국내 업계는 국산화와 공급망 다변화를 추진해 왔다.

AI 반도체 기술 난도가 높아지면서 이제는 특정 국가에 대한 의존도를 낮추는 것만큼 검증된 글로벌 기술 파트너를 확보하는 일도 중요해졌다. 삼성전자와 SK하이닉스의 일본 협력 확대는 과거의 공급망 의존으로 회귀하는 것이 아니라 차세대 기술 경쟁력과 공급 안정성을 동시에 확보하려는 전략적 선택으로 해석된다.

최태원 SK그룹 회장도 한일 반도체 협력을 꾸준히 강조해 왔다. 최 회장은 지난 6월9일 일본 도쿄에서 열린 닛케이포럼 한일특별세션에서 한국의 메모리 반도체 경쟁력과 일본의 산업 생태계를 결합하면 "누구도 건드리기 힘든 전략적 무기"가 될 수 있다고 말한 바 있다.

이병기 SK하이닉스 양산총괄은 "한일 양국은 상호보완적 관계다. 일본 협력사들의 역량은 기술 경쟁력을 높이는 핵심 요소인 만큼 양국 반도체 생태계가 함께 성장할 수 있도록 협력을 확대해 나가겠다"고 했다.