[2023 IT혁신상품] “미세화 반도체 가공 기술력 집약”…삼성전기 반도체 패키지기판 ‘FCBGA’

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[2023 IT혁신상품] “미세화 반도체 가공 기술력 집약”…삼성전기 반도체 패키지기판 ‘FCBGA’

디지털데일리 발행일 2023-12-21 11:24:24

옥송이 기자

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[디지털데일리 옥송이기자] 반도체 칩을 두뇌에 비유한다면, 반도체 패키지기판(이하 패키지기판)은 두뇌를 보호하는 동시에 정보를 각 기관에 연결하는 신경이라 할 수 있다.

패키지기판은 반도체와 메인 기판의 전기신호를 연결하고 반도체를 외부 충격으로부터 지키는 교두보 역할을 하는데, 반도체가 나날이 발전함에 따라 고도화된 패키지판 역시 중요해지고 있다. 삼성전기의 ‘FCBGA’가 주목받는 까닭이다.

과거 반도체는 기판 위에 반도체 칩이 하나 올라가는 단순한 구조였으나, 반도체 성능을 높이기 위해 회로 미세화가 진행되고 트랜지스터 개수도 기하급수적으로 늘어났다. 많은 칩을 잘 작동시키기 위해 기판의 회로 선폭이 미세화되고 기판 면적도 커졌다. 층수도 많아졌는데, 패키지기판의 종류 중 하나인 FCBGA(Flip-Chip Ball Grid Array)가 문제를 개선한다.

FCBGA는 고집적 반도체 칩과 기판을 플립칩 범프로 연결해 전기 및 열적 특성을 높여 많은 칩이 잘 작동할 수 있도록 한다. 삼성전기의 FCBGA는 고성능 패키지기판을 만들기 위해 필요한 핵심 기술안 ′미세 가공 기술′과 ′미세 회로 구현′이 가능한 제품이다.

전자기기의 기능이 많아질수록 부품도 늘어나고, 회로가 복잡해진다. 한정된 기판 안에 많은 회로를 집약해야 해서 한 면으로는 부족해 4층, 6층, 8층, 10층 등 여러 층으로 만든다. 층간에도 구멍을 뚫어 회로를 연결해야 하며, 이를 비아(Via)라고 한다. 통상 80㎛ 면적 안에 50㎛의 구멍을 오차 없이 정확히 뚫어야 하기에 정교한 가공 기술력이 필요하다.

삼성전기는 A4용지 두께의 1/10 수준인 10㎛ 수준의 비아를 구현할 수 있는 기술력을 보유했으며, 회로 선폭과 간격도 미세화하고 있다. 반도체 패키지기판은 8~10㎛ 수준의 얇은 회로 선폭을 구현해야 하는데, 삼성전기는 머리카락 두께의 1/40인 3㎛ 수준의 회로 선폭을 구현할 수 있다. 올해 열린 'KPCA Show 2023’에서는 반도체 성능 차별화의 핵심인 대면적·고다층·초슬림 반도체기판을 공개하기도 했다.

나아가 삼성전기는 서버용 FCBGA 양산을 선포하기도 했다. 서버용 FCBGA는 패키지기판 중 가장 기술 난도가 높은 제품이다. 일반 PC용 FCBGA보다 기판 면적이 4배 이상 크고, 층수도 20층 이상으로 2배 이상 많다.

한편, 패키지기판의 시장 규모는 나날이 커지고 있다. 2023년 106억 불에서 2027년 152억 불 규모로 연평균 10% 수준으로 성장할 것으로 예상되며, 서버·전장·네트워크와 분야를 주축으로 시장 성장을 견인할 것으로 전망된다.