삼성전기·퀄컴, '오가닉 브릿지' 개발

삼성전기는 아직 구체적인 로드맵 공개에 신중한 입장을 유지하고 있으며, 퀄컴의 목표 시점인 2028년경 기술 개화가 예상된다.

운수 기자는 “2.1D 패키징 기술이라고 삼성전기는 명하고 있고요. 이게 보통 FCBG 위에 실리콘 인터포저를 두고 칩끼리 연결하는 걸 2.5D 패키징이라고 하는데 이걸 실리콘 인터포저보다 작은 연결체를 쓴다고 해서 수를 줄여서 2.1D 패키징이라고 이름을 지은 것 같습니다”라고 설명했다.

이는 기존 2.5D 패키징이 가진 성능 및 비용 한계를 극복하기 위한 차세대 기술로 주목받는다.

실리콘 인터포저는 크기가 계속 커지고 있으며, 300mm 웨이퍼의 공간 제약으로 인해 수율 저하와 높은 생산 비용 문제가 발생하고 있다.

운수 기자는 “실리콘으로 만드는 인터포저가 지금 크기가 너무 커지고 있습니다. 실리콘은 300mm라는 공간 제약이 있기 때문에 또 원형이기 때문에 여기서 잘려 나가는 부분이 많습니다. 실리콘은 굉장히 비싸기도 하고요. 이 재료를 오가닉 유기 기반 재료로 바꿔서 좀 이런 크기적인 한계와 비용적인 한계를 모두 돌파해보겠다는 취지로 보입니다”라고 설명했다.

따라서 이러한 크기 및 비용 한계를 극복하기 위해 유기 기반의 오가닉 소재 도입이 필수적이다.

인텔은 고밀도 연결이 필요한 부분에만 실리콘을 삽입하는 실리콘 브릿지 기술을 2017년부터 EMIB 패키징 양산에 적용해왔으며, 오가닉 브릿지는 유기 소재를 활용하여 이와 유사한 효과를 기대한다.

운수 기자는 “훨씬 더 미세한 회로를 구현할 수 있도록 감광성 절연제라는 PID를 씁니다. 이거는 이제 빛에 반응하는 필름인데요. 기존에는 레이저 공정에서는 포토 공정을 사용하지 않았는데 이 PID를 쓰면 PID라는 절연제 자체에 포토 공정을 수행할 수가 있어서 훨씬 더 미세한 구멍을 뚫을 수가 있게 됩니다”라고 설명했다.

이 기술은 PID층을 쌓아 재배선층(RDL)을 형성하며, 현재 유기 소재의 열팽창 문제 등 기술적 검증 단계를 거치고 있다.

운수 기자는 “지금 상용화된 것 중에서는 이제 포토레지스트 쪽으로 잘하는 일본 JSR이 많이 하고 있고요. 후지필름이나 뭐 도레이, 타이요잉크 같은 업체들도 공급을 하고 있습니다. 국내에서는 LG화학이 이제 개발을 완료했다고 올해 발표를 했는데 아직 상용화 단계에 진입한 것까지는 아닌 것으로 파악이 됩니다”라고 밝혔다.

국내에서는 LG화학이 PID 개발을 완료했다고 발표했지만, 아직 상용화 단계에는 이르지 못한 것으로 파악된다.

현재 기술 검증 단계가 진행 중인 것으로 알려졌다.

특히 2028년 메타에 공급될 예정인 'C1000' 모델을 준비 중이며, 이를 위해 멀티칩렛 구조 적용을 위한 패키징 기술 고도화에 주력하고 있다.

퀄컴은 아직 오가닉 브릿지 기술을 정확히 적용하겠다고 밝히지는 않았지만, 2024년에 관련 특허를 출원하고 올해 공개했다.

기자는 “컬컴은 이제이 오가닉 브릿지를 정확하게 적용하겠다라고 밝히지는 않은 상황이지만 지금 2024년에 관련 특허를 추론을 해서 올해 공개를 한 상태고요”라고 말했다.

삼성전기는 캐비티 홈이 형성된 FCBGA 기반 패키징을 개발하고 있으며, 삼성전기 파일럿 라인과 삼성전자 종합기술원에서 샘플 제작을 진행 중이다.

이는 삼성전자 파운드리의 큐브(Cube) 시리즈 패키징과 연계될 가능성이 크며, 퀄컴의 2028년 드래곤 플라이 시리즈 양산 시점과 맞물려 상용화될 것으로 추정된다.

빅테크 기업들은 인텔의 실리콘 브릿지 IP를 우회하려는 시도를 활발히 전개하고 있다.

기자는 “인텔의 IP를 우회하려는 시도를 빅테크 업체들이 상당히 많이 시도를 하고 있습니다”라고 말했다.

이에 따라 TSMC는 2024년 '코어스 L(CoWoS-L)'을 양산에 적용했으며, 오가닉 브릿지와 RDL 인터포저 등 패키징 기술 로드맵이 다변화되고 있다.

이는 오가닉 브릿지와 RDL 기술 간의 기능적 차이를 보여주며, 각 기업이 선택하는 패키징 전략의 다양성을 나타낸다.

글로벌 기업들은 오가닉 브릿지 기술 경쟁력 확보를 위해 활발하게 특허를 출원하고 있다.

기자는 “삼성전기는 이제 2018년도에 관련 특허를 출연했던 것으로 보이고요. 이제 퀄컴이 2024년도에 출연을 했고 이제 인텔도 사실은이 오가닉 브릿지 기술을 2010년 초에 출연을 한 적이 있습니다”라고 밝혔다.

삼성전기는 2018년, 퀄컴은 2024년, 인텔은 2010년대 초 관련 특허를 출원했으며, 국내 OSAT 기업인 하나마이크론도 오가닉 브릿지 패키징을 개발 중이다. 중국 업체들의 관련 특허 출원도 증가세에 있다.

여기에는 CoWoS-S와 동일한 큐브 S, RDL 인터포저 기반의 큐브 R, 그리고 실리콘 브릿지 삽입형인 큐브 E 등이 포함된다. 삼성전기는 FCBGA를 기반으로 하는 다양한 2.xD 패키징 솔루션을 제공하며, 삼성전기와의 협력을 통해 기술 완성도를 강화하고 있다.