유리기판

기판은 칩과 기기의 메인보드를 연결하는 중재자 역할

• 칩에서 정보들이 오가는 I/O를 연결해서 메인보드로 전달
• 칩 동작을 위한 전력을 칩 구석구석으로 전달

​

칩의 통로가 많이 늘어나서 기판이 이 통로 수를 감당하지 못하는 수준이 되자

중재자인 기판을 다시 중재하는 Interposer를 칩과 기판 사이에 interpose, 덧대게 됨

​

최근 서로 다른 칩들을 마치 한개의 반도체처럼 합치는 이종집적(heterogeneous integration)이 트랜드

여러개의 HBM과 연산 칩을 기판 위에 함께 얹게 되자, 정보 통로 수가 폭증하면서 기판과 칩 사이의 interposer의 미세화가 중요해 지고 있는 추세

​

Interposer는 소재에 따라 크게 실리콘과 유기물로 분류

 

​

Organic Interposer

• 고분자 물질과 구리 배선으로 구성된 재배선(RDL)층
• CoWoS-R이 해당
• Si Interposer보다 가격이 1/10 싸다
• 대신 기능의 한계

- warpage : 공정 고온에 의해 휘어지며, 기판의 대면적화에 따라 휨이 더 심해짐, 설계와 다른 비정상적 모양

- 표명이 불규칙적이라 배선의 간격을 좁히기 어려움

​

Si Interposer

• 실리콘관통전극(TSV) 해당
• 기능적으로 좋음
• 그러나 가격이 너무 비쌈

- 공정 수준이 반도체 전공정에 준하는 수준

- TSV 구멍을 뚫는 식각 공정과 각종 막을 씌우고 배선을 증착하는 장비 (Applied Materials, Ram Reserach)

- 전통적인 후공정 비용을 초과하며, 상당한 기술력이 필요하고, 새러운 Fab도 꾸려야 할 수도 있음

​

※ Intel의 EMIB Packaging도 실리콘 기술의 응용

기판에다 칩과 칩을 연결하는 Silicon Bridge를 삽입하여 연결성 강화

​

​

유리기판의 성능

• 표면 상태가 좋으면

- 미세회로 구현이 용이하고

- interposer와 중간층을 생략할 수 있어 두께를 줄일 수 있다

 

​

• 열평창계수 (CTE·Coefficient of Thermal Expansion, 단위는 ppm/K)

- 일정 온도가 상승할 때마다 물질이 얼마나 팽창하면서 상태가 변하는지 보여주는

- 기판이 공정 중 발생하는 열로 인해 얼마나 휘거나 모양이 변할 수 있는지

- 유리 기판이 유기 기판보다는 공정 중에 휠 우려가 훨씬 낮다

- 대면적 기판의 최대 난제였던 휨 현상도 유리 기판으로 극복해볼 수 있음

• 물체의 단단한 정도를 볼 수 있는 '영률(Young's Modulus)

- 유리처럼 적당한 유연성을 가지고 있으면 다양한 층을 붙여도 좀더 유연한 움직임이 있기 때문에 수월하게 결합할 수 있다

• 열전도율(Thermal conductivity)

- 실리콘에 비해 150배 가까이 낮다

- 열이 가해지면 실리콘은 모든 부분에 뜨겁고 차가운 것이 퍼지지만, 유리는 상대적으로 기복이 무딤

- 열이 전달되는 특정 부분만 잘 처리해주면 반도체 업계 최대 고민인 '열(Thermal) 관리 이슈'에서 상당히 유리.

​

​

유리는 실리콘의 장점인 △빤빤한 표면 △낮은 열팽창계수는 가져가면서 유기 기판의 장점인 △낮은 열전도율과 △유연한 강도를 확보하고 있는 소재라는 거죠. 그런데 실리콘 기판이나 인터포저처럼 아주 비싼 전공정을 필요로 하지는 않으니까, 당장 개발 단계에서는 비용이 들더라도 가격 면에서 상당히 유리할 수 있다

​

​

• 인텔은 유리 가공 장비로 상당히 유명한 LPKF, 독일 쇼트 등과 협업

- LPKF는 실리콘관통전극(TSV)에 준하는 유리관통전극(TGV) 기술을 소개하면서 유리 기판의 가능성을 소개

• SKC 계열사인 앱솔릭스

- 미국 조지아에 월 수천패널 생산 규모의 공장 건설 중

- AMD가 이들에게 유리 기판 러브콜을 보내고 있다고 전해집니다

- 아사히, 코닝 등 세계적인 유리 제조 업체와의 협업 가능성

- 필옵틱스·아이씨디·HB테크놀러지 등이 유력한 협력사로 거론

• 삼성전기, 삼성전자, 삼성디스플레이

- 올해 세종에 시험라인 가동

- 25년 시제품 생산

- 26년 양산

• 일본 이비덴
• 아지노모토 사가 단독 생산하는 기판용 ABF 필름은 중용될 것임 : 배선층을 쌓을 때 접착제 역할