[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 인공지능(AI) 서버 확산으로 적층세라믹커패시터(MLCC) 수요 구조가 빠르게 바뀌고 있다. 삼성전기는 AI 서버에 탑재되는 MLCC가 범용 서버 대비 최대 15배에 이른다고 보고, 컴퓨팅·전원·네트워크 3대 축을 중심으로 기술 고도화에 나선다. 칩 인접 초소형 고용량 제품과 고전압·고온 대응 라인업을 앞세워 AI 데이터센터 시장 공략을 본격화한다.

삼성전기 수원사업장 전경. [사진=삼성전기]

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◆AI 서버 맞춤 '초소형 고용량' 기술 강화

24일 삼성전기에 따르면 회사는 AI 산업 확대에 맞춰 MLCC 사업을 컴퓨팅·파워·네트워크에 초점을 맞춰 진행한다. AI 서버는 범용 서버 대비 MLCC 탑재량이 10~15배 많다. 고용량·고전압·고온 특성까지 요구 수준이 한층 높아졌다.

컴퓨팅 영역은 GPU·CPU 전원 안정화가 핵심이다. 고성능 GPU와 CPU에는 0.8V 저전압에서 수천 암페어 전류가 흐른다. 전류 변동 폭이 커 전원 안정성을 확보하는 기술이 중요하다.

칩 성능이 높아질수록 실장 면적은 줄어들지만 요구 용량은 커진다. 이에 따라 GPU 칩 하부 접점 인근에 배치되는 MLCC의 고용량화가 본격화하고 있다. 패키지 내부와 하부에 적용되는 임베딩 MLCC와 랜드사이드 MLCC 기술도 함께 고도화되는 흐름이다.

삼성전기는 전류 흐름에서 발생하는 손실을 줄이고, 동일 면적에서 더 많은 용량을 구현하는 기술 개발에 나선다. 0402 inch 크기에 47마이크로패럿(µF) 이상, 0603 inch 크기에서 100µF를 구현하는 '초소형 고용량' 기술이 핵심이다.

삼성전기는 전날 전장용 초고용량 MLCC 제품을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 0805인치(2.0×1.25mm) 크기에서 정격 4V 기준 47㎌ 용량을 구현한 제품이다. 영하 55℃에서 영상 125℃까지 안정적인 특성을 유지한다. 125℃ 환경에서도 용량 감량 없이 사용 가능해 고온 조건이 잦은 자동차 전장 시스템에 적용 범위를 넓혔다.

[AI 인포그래픽=서영욱 기자]

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◆48V·800V 전환 가속…고전압 MLCC 부상

전력 효율은 AI 데이터센터 운영비를 좌우하는 핵심 변수다. 120kW급 랙을 안정적으로 구동하려면 고효율 전원공급장치(PSU)와 이를 뒷받침하는 고사양 수동소자가 필요하다.

전원 구조도 바뀌고 있다. 과거에는 교류(AC)를 12V 또는 48V로 바로 낮췄다. 차세대 120kW급 랙은 송전 손실을 줄이기 위해 AC를 800V 고전압 직류로 정류해 내부에 공급한다. 이에 따라 48V 전원 안정화를 위한 100V MLCC 수요가 늘고 있다. 1~2kV급 대형 MLCC 시장도 함께 확대되는 흐름이다.

AI 모델이 커질수록 GPU 간 데이터 동기화 속도가 중요해진다. 랙과 랙을 잇는 네트워크 트레이는 단순한 데이터 통로를 넘어 시스템 병목을 좌우하는 핵심 인프라로 자리 잡았다.

네트워크 속도도 빠르게 진화한다. 현재 주력인 800G는 1.6T 시대로 넘어가고 있다. 이 과정에서 CPO(Co-packaged Optics) 기술이 도입되고 있다.

기존 플러그형 광모듈은 고속 신호 전송 과정에서 전력 소모와 신호 손실이 컸다. CPO는 광엔진을 스위치 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 패키지에 배치해 전력 효율을 높이고 손실을 줄이는 구조다. 이 기술이 차세대 네트워크 트레이의 표준으로 자리 잡는 흐름이다.

네트워크 스위치 칩 소비전력은 500W를 넘어섰다. 이에 따라 네트워크 트레이에서도 전력 공급과 냉각 설계가 핵심 과제로 떠올랐다. 고온 환경에 대응하는 MLCC 수요도 늘고 있다.

MLCC는 AI를 비롯해 전장용 고부가 제품 확대 기대가 커지면서 메모리 반도체에 이어 '슈퍼사이클(초호황기)'에 진입했다는 분석이 나온다.

syu@newspim.com

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