삼성전기-LG이노텍, 차세대 반도체 패키지 기술력 공개

▲삼성전기 반도체 패키지기판

[에너지경제신문 이진솔 기자] 삼성전기와 LG이노텍이 오는 21일부터 23일까지 인천 연수구 송도컨벤시아에서 열리는 ‘KPCA 쇼(국제PCB 및 반도체패키징산업전) 2022’에 참가해 차세대 반도체 패키지 기술력을 공개한다고 20일 밝혔다.

반도체 패키지기판은 고집적 반도체 칩과 메인보드를 연결해 전기적 신호와 전력을 전달하는 제품이다. 5세대(5G) 이동통신과 인공지능(AI), 전장용 등 반도체 고성능화로 패키지기판도 내부 층수 증가, 미세회로 구현, 층간 미세 정합, 두께 슬림화 등 고난도 기술이 요구되는 추세다.

삼성전기는 서버용 플립칩볼그리드어레이(FCBGA) 등 고성능 제품을 전시한다. 해당 제품은 반도체 칩과 패키지 기판을 플립칩(Flip Chip) 방식으로 연결하며 전기 및 열적 특성을 향상한 고집적 패키지 기판이다. 전기 신호 교환이 많은 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU)에 주로 사용되며 서버용은 특히 난도가 높다.

서버용 FCBGA는 고속 신호처리에 대응하기 위해 제품 크기를 약 가로 75㎜, 세로 75㎜로 일반 제품 4배 수준까지 키웠다. 내부 층수 또한 일반 제품 대비 2배인 20층 이상을 구현했다. 올해 말 생산에 돌입할 예정이다.

모바일 정보기술(IT)용 초소형 고밀도 반도체기판도 전시한다. 반도체기판 내부에 들어가는 코어(내부 지지층)를 제거하는 코어리스 공법을 적용해 기존 제품보다 두께를 50% 줄인 플립칩칩스케일패키지(FCCSP)와 패키지 기판 안에 여러 개의 반도체 칩과 적층세라믹커패시터(MLCC) 등 수동 부품을 내장시킨 시스템인패키지(SiP)도 소개한다.

삼성전기는 차세대 기판 기술인 시스템온서브스트레이트(SoS)도 전시한다. 2개 이상 반도체 칩을 기판 위에 배열해 통합된 시스템으로 구현할 수 있도록 초미세화 공정이 적용된 패키지 기판이다. 일반적으로 시스템온칩(SoC)은 CPU, GPU 등의 반도체를 칩 하나에 통합한 반도체를 말하는데 서로 다른 반도체 미세화 구현 한계와 공간 활용 등 난제를 갖고 있다. SoS는 서로 다른 반도체 칩을 기판 하나 위에 올려 미세한 재배선 기술로 연결해 반도체 성능을 끌어 올린다.

LG이노텍은 반도체패키징산업협회(KPCA) 협회장인 정철동 LG이노텍 사장 개회사를 시작으로 행사에 참여해 기판소재 신제품을 선보인다. FCBGA와 패키지 서브스트레이트, 테이프 서브스트레이트 등 3개 분야에서 혁신제품을 소개한다.

먼저 LG이노텍이 내년 양산 예정인 FCBGA 신제품을 첫 공개한다. AI와 디지털 트윈 등 다양한 기술을 개발공정에 적용해 제품 성능에 치명적인 ‘휨현상(제조과정에서 열과 압력 등으로 인해 기판이 휘는 현상)’을 최소화했다고 회사 측은 설명했다. LG이노텍 관계자는 "AI 시뮬레이션을 통해 기판 회로 물질 성분비, 설계 구조 등 휨현상이 발생하지 않는 최적 조합을 빠르고 정확하게 찾아냈다"며 "이를 적용한 최고 성능 제품을 고객에게 신속히 제공할 수 있는 게 LG이노텍의 강점"이라고 말했다.

코어리스, 얇은 코어, 두꺼운 코어 기판 등 용도에 따라 고객이 원하는 두께로 다양하게 제작이 가능하다는 점도 특징이다. 업계 최초로 무선주파수 시스템인패키지(RF-SiP)용 기판에 적용했던 코어리스 기술을 FCBGA 기판에 적용했다.

패키지 서브스트레이트는 최신 모바일용 무선통신 프론트앤드 모듈, 애플리케이션 프로세서, 메모리 등에 사용되는 반도체 기판을 선보인다. 세계 시장점유율 1위를 차지하고 있는 RF-SiP용 기판을 비롯해 FCCSP용 기판, 칩스케일패키지(CSP)용 기판을 전시한다.

통신용 반도체에 쓰이는 RF-SiP용 기판은 미세회로, 코어리스 등 초정밀·고집적 기술과 신소재를 적용해 기존 제품 대비 두께와 신호 손실량을 줄였다. 제품을 사용하면 스마트폰 내부 공간을 보다 효율적으로 설계하고 5G 통신 신호 전달 효율을 극대화 할 수 있다고 LG이노텍은 설명했다.

테이프 서브스트레이트는 세계 시장점유율 1위를 이어오고 있는 칩온필름(COF)과 2메탈 칩온필름(2Metal COF)을 내세운다. 스마트폰과 TV 등에서 디스플레이 패널과 메인기판을 연결하는 역할이다. 특히 COF는 초미세 공법을 적용해 고해상도 및 얇은 배젤을 갖춘 디스플레이에 적합하게 설계했다. 액정표시장치(LCD) 뿐만 아니라 유기발광다이오드(OLED) 패널에서도 수요가 증가하고 있다는 설명이다.

손길동 LG이노텍 기판소재사업부장 전무는 "글로벌 시장 선도 역량을 바탕으로 모바일, 디스플레이 중심에서 개인용컴퓨터(PC)와 서버, 통신 및 네트워크, 메타버스, 차량 등으로 기판소재 사업 분야를 빠르게 확대하며 고객경험 혁신을 위한 기판소재 신제품을 지속 선보여 나갈 것"이라고 말했다.


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