반도체 전공정에서의 나노 단위 선폭 미세화가 막대한 비용과 물리적 한계에 직면하면서 후공정인 '패키징'이 칩 성능과 전력 효율을 결정짓는 핵심 전장으로 떠올랐다. 단순히 칩을 보호하고 전기적으로 연결하던 과거의 패키징을 넘어, CPU·GPU·HBM 등 이종 칩을 단일 패키지로 통합하는 ‘이기종 집적(Heterogeneous Integration)’ 패키징 신기술 3종이 시장 판도를 바꾸고 있다.
1. 기판의 판도를 바꾸는 '유리기판(Glass Substrate)' AI 가속기 칩의 크기가 커질수록 기존 플라스틱(FC-BGA) 기판은 고온에서 휘어지는 '워피지(Warpage)' 현상과 미세 배선의 한계에 직면한다. 이를 해결할 대안이 바로 유리기판이다. 유리는 표면이 매끄러워 미세 회로를 촘촘히 새길 수 있고, 열과 전기에 강해 대면적 칩 결합 시 신호 왜곡을 대폭 줄인다. 현재 TGV(유리관통전극) 가공 및 도금 기술을 중심으로 국내외 소부장 기업들의 파일럿 라인 가동과 시제품 양산 경쟁이 한창이다.
2. 마이크로 범프를 없앤 '하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)' D램이나 로직 칩을 수직으로 쌓을 때 구리 기둥(범프) 대신 구리와 절연막 표면을 분자 단위로 직접 접합하는 기술이다. 접합 간격을 1마이크로미터(㎛) 이하로 좁혀 칩 간 데이터 전송 거리를 비약적으로 단축하고 신호 손실과 발열을 크게 줄인다. 16단 이상의 초고적층 HBM 및 3D 로직-메모리 직접 적층 구조에서 필수 불가결한 핵심 공정으로 자리잡고 있다.
3. 사각 패널로 원가를 낮추는 'FOPLP(팬아웃 패널레벨패키징)' 기존 원형 실리콘 웨이퍼(300mm) 대신 대형 사각형 패널 위에서 패키징을 일괄 처리하는 기술이다. 모서리 버려지는 면적(Edge Loss)을 최소화해 원형 웨이퍼 대비 유효 생산 면적을 4배 이상 넓힐 수 있어 패키징 원가를 획기적으로 낮출 수 있다. 글로벌 파운드리 및 디스플레이 패널 제조사들이 대규모 투자를 단행하며 차세대 저비용·고효율 패키징 솔루션으로 상용화를 가속하고 있다.
"AI 반도체 시장의 진정한 승자는 가장 미세한 회로를 그리는 기업이 아니라, 여러 칩의 성능을 가장 촘촘하고 효율적으로 묶어내는 패키징 기술을 쥔 기업이 될 것"
