LG전자 생산기술원이 약 140억 원 규모의 HBM용 하이브리드 본더 개발 국책과제에 착수했습니다. 냉장고와 세탁기 만드는 회사가 반도체 장비를요? 솔직히 처음 이 소식을 접했을 때 저도 그 반응이었습니다. 그런데 내용을 파고들수록 이건 단순한 사업 다각화가 아니라는 생각이 들었습니다.
LG가 노리는 진짜 시장: 하이브리드 본딩과 유리 기판
HBM 장비 시장에서 TC 본더(Thermal Compression Bonder) 점유율 71%를 쥐고 있는 한미반도체의 영업이익률은 50%에 육박합니다. TC 본더란 D램 칩을 수직으로 쌓을 때 층과 층 사이를 미세한 돌기(범프)로 연결하는 장비입니다. 반면 LG전자의 기존 가전 사업 영업이익률은 잘 나와야 5~8% 수준입니다. 수천만 대를 팔아도 100원에 5원 남기는 구조입니다. 구광모 회장과 조주완 사장이 AI 인프라 B2B 전환을 선언한 배경에는 이 숫자의 격차가 있다고 봅니다.
LG가 진입하려는 영역은 이미 한미반도체가 강하게 자리잡은 TC 본더 시장이 아닙니다. 차세대 기술인 하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)입니다. 하이브리드 본딩이란 기존 범프 방식을 없애고 구리와 구리를 직접 맞붙이는 기술입니다. AI 데이터 처리 수요가 폭증하면서 HBM을 20단, 24단 이상으로 쌓아야 하는 시점이 오는데, 층수가 올라갈수록 기존 범프 방식은 두께와 신호 전달 속도에서 한계에 부딪힙니다. 이 한계를 넘는 핵심 기술이 하이브리드 본딩이고, 현재는 네덜란드의 BESI가 사실상 독점하고 있습니다. 삼성전자와 SK하이닉스조차 이 장비를 받으려면 1년 이상 줄을 서야 하는 상황입니다.
제가 이 대목에서 무섭다고 느낀 건 타이밍입니다. 장비 시장에는 일종의 철칙이 있습니다. 한 번 생산 라인의 표준 장비로 채택되면, 공정이 바뀌지 않는 이상 짧게는 5년, 길게는 20년 이상 그 라인에 장비를 독점 납품하게 됩니다. LG는 이미 한미반도체가 장악한 HBM3 세대 TC 본더 시장에서 싸우는 대신, 게임의 룰이 바뀌는 HBM4 세대 진입 전에 하이브리드 본딩 앞에 자리를 잡겠다는 전략입니다.
유리 기판 생태계도 같은 맥락에서 읽힙니다. 기존 반도체는 플라스틱 기반의 PCB 기판 위에 칩을 올리는 구조였습니다. 하지만 AI 칩이 고성능화될수록 열 변형, 신호 손실, 초미세 회로 집적 한계라는 세 가지 문제가 동시에 터져 나옵니다. 유리 기판은 평탄도가 뛰어나고 열에 강하며 신호 손실이 적어 이 세 가지를 한 번에 해결할 후보로 꼽힙니다. LG이노텍은 구미 공장에 시범 생산 라인을 깔고 2027~2028년 양산을 목표로 엔비디아, AMD, 마이크로소프트와 시제품 공동 개발에 착수했습니다. LG전자 생산기술원은 이 유리 기판을 1.5마이크로미터 해상도로 검사하는 UHQ 장비를 개발해 라인업에 추가했습니다.
LG가 준비하고 있는 핵심 영역을 정리하면 다음과 같습니다.
- 하이브리드 본더: HBM4 세대 핵심 장비, 목표 양산 2028~2029년
- 유리 기판 검사 장비(UHQ): 1.5마이크로미터 해상도, LG전자 생산기술원 개발
- 레이저 직접 노광 장비: 반도체 회로 패턴을 새기는 공정에 활용
- 식각 장비: 반도체 표면을 원자 단위로 깎아내는 최고 난이도 장비, 현재 램리서치·도쿄일렉트론 독점 영역
- AI 데이터센터 냉각 솔루션: 조주완 사장이 미국에서 수주 발표
이 그림이 완성되면 LG는 칩을 직접 만들지 않으면서 칩이 만들어지고, 붙고, 검사되고, 식혀지는 모든 공정 뒤에 자리하게 됩니다.
삼성·SK가 LG 장비를 쓸까, 그리고 이게 투자에서 의미하는 것
여기서 가장 불편한 질문이 나옵니다. 1999년 빅딜의 감정이 남아 있는 삼성전자와 SK하이닉스가 과연 LG 장비를 생산 라인에 들일까요? 저는 결국 숫자가 감정을 이긴다고 봅니다.
현재 삼성전자와 SK하이닉스가 가장 두려워하는 것은 장비 공급망 리스크입니다. BESI 같은 특정 해외 장비사가 납기를 늦추거나 공급을 줄이면, 수조 원을 투자한 생산 라인이 그날로 멈춥니다. 수율(Yield)이 1%만 떨어져도 수천억 원 단위 손실이 발생하는 구조에서, 반도체 기업들이 절실히 원하는 건 단 하나, 믿을 수 있는 두 번째 선택지입니다. 수율이란 전체 생산된 반도체 중 정상 제품으로 판정된 비율을 의미하며, 반도체 공장의 수익성을 직접 결정하는 핵심 지표입니다.
실제로 LG는 처음부터 삼성이나 SK의 메인 라인 문을 두드리지 않을 겁니다. OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly and Test), 즉 반도체 후공정 외주 업체부터 공략하는 전략이 훨씬 현실적입니다. OSAT란 칩 설계나 제조를 담당하지 않고, 완성된 칩을 패키징하고 테스트하는 공정만 전문으로 담당하는 기업을 말합니다. 이쪽은 장비 진입 장벽이 상대적으로 낮고, 여기서 실제 양산 수율 데이터를 쌓으면 나중에 삼성, SK 메인 라인과의 협상에서 완전히 다른 카드를 쥘 수 있습니다.
지리적 이점도 무시할 수 없습니다. 장비 세팅 오류가 발생했을 때 평택, 청주, 기흥 공장으로 몇 시간 안에 엔지니어가 투입된다는 것은 유럽이나 미국 장비사가 절대 흉내 낼 수 없는 조건입니다. 제 경험상 아무리 스펙 좋은 제품도 사후 대응이 느리면 현장에서 신뢰를 잃습니다. 반도체 장비 시장이라고 다를 리 없습니다.
물론 냉정하게 봐야 할 지점도 있습니다. 식각 장비는 램리서치, 도쿄일렉트론, 어플라이드 머티어리얼즈가 수십 년간 쌓아온 기술과 고객 신뢰가 있는 영역입니다. 식각 장비란 반도체 웨이퍼 표면을 플라즈마나 화학적 반응으로 정밀하게 깎아내는 공정 장비로, 원자 단위의 오차도 허용하지 않는 최고 난이도 기술입니다. LG가 노크하는 것 자체는 의미 있지만, 상업적으로 자리잡는 건 완전히 다른 문제입니다. 글로벌 반도체 장비 시장 규모는 2024년 기준 약 1,000억 달러를 넘어섰으며, 이 중 상위 10개 기업이 전체 시장의 70% 이상을 차지하고 있습니다(출처: SEMI). 이 벽을 넘는 건 선언만으로 되지 않습니다.
한국 산업통상자원부가 반도체 소재·부품·장비 분야 국산화를 핵심 과제로 설정하고 지속적으로 예산을 투입하고 있다는 점은 LG의 이번 행보에 추가 동력이 됩니다(출처: 산업통상자원부). 2019년 일본 수출 규제 사태 이후 소부장 자립은 단순한 구호가 아닌 생존 문제로 격상됐고, 정책 자금과 민간 투자가 같은 방향을 향하고 있습니다.
LG전자 주가 관점에서도 이 흐름은 중요합니다. 지금까지 LG전자는 가전 회사로 분류되어 밸류에이션을 높게 받기 어려웠습니다. 하지만 반도체 장비, 데이터센터 냉각, 전장, 로봇 같은 B2B 인프라 비중이 커지면, 시장이 이 회사를 다르게 평가하기 시작할 수 있습니다. 다만 이건 사업이 실제로 검증될 때의 이야기입니다. 주가가 기대를 먼저 반영할 수 있지만, 투자 판단은 하이브리드 본더가 실제 고객 라인에 들어가는 데이터가 나온 뒤에 내려도 늦지 않습니다.
이 글은 개인적인 경험과 의견을 공유한 것이며, 전문적인 투자 조언이 아닙니다. 투자 결정은 반드시 본인의 판단과 책임 하에 이루어져야 합니다.
LG가 칩을 다시 만드는 것이 아니라 칩을 만드는 판을 깔고 있다는 점, 이게 이번 흐름에서 가장 주목해야 할 부분입니다. 골드러시에서 금을 캔 사람보다 삽을 판 사람이 돈을 벌었다는 말이 AI 반도체 시대에 다시 유효해지고 있습니다. 하이브리드 본더 양산 시점으로 예고된 2028~2029년, 그 시점에 LG의 설계도가 실제로 작동하는지 지켜보는 것이 지금 할 수 있는 가장 정확한 판단입니다.