차세대 반도체를 지원하는 NEG 코어 슬롯 나라 - 고성능, 고밀도 패키징에 대한 광범위한 요구를 충족

유리는 차세대 반도체 패키지 슬롯 나라으로 주목받고 있습니다

최근 몇 년간 생성 AI의 확산과 자율주행의 발전으로 더욱 고성능 반도체가 필요하게 되었습니다 동시에, 제조 비용의 급격한 증가는 무시할 수 없는 문제가 되었습니다
이 문제에 대한 한 가지 해결책은 칩렛입니다 칩렛(Chiplet)은 여러 개의 칩을 하나의 반도체 패키지에 집적해 성능을 향상시키는 기술이지만, 이에 따라 인터포저와 이를 실장하는 패키지 슬롯 나라이 대형화되고 칩 간 배선이 촘촘해지고 있다

그러나 기존의 수지 패키지 슬롯 나라에서는 재료의 한계로 인해 크기와 밀도를 높이는 것이 어려웠습니다 따라서 유리슬롯 나라은 차세대 반도체 패키지 슬롯 나라으로 주목받고 있다
이러한 상황에 대응하여 Nippon Electric Glass는 유리 세라믹 코어 슬롯 나라 GC Core® 및 유리 코어 슬롯 나라을 개발했습니다

이 기사는 Nippon Electric Glass가 개발한 유리 슬롯 나라이 반도체 패키지의 크기와 밀도를 높이는 문제를 어떻게 해결하는지에 대한 이해하기 쉬운 설명을 제공합니다

유리가 반도체 패키지 슬롯 나라 소재로 주목받는 이유 중 하나는 칩렛 기술의 확산과 수지 슬롯 나라이 직면한 과제입니다

칩렛(Chiplet)이 확산되면서 반도체 패키지 슬롯 나라은 점점 더 커지고 밀도가 높아지고 있습니다

칩렛은 하나의 거대한 반도체 칩을 만드는 것이 아니라 특화된 기능을 가진 여러 개의 작은 칩을 준비하여 하나의 반도체 패키지로 결합하는 실장 방식입니다

칩렛은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

그러나 칩렛은 단일 반도체 패키지에 여러 개의 칩을 탑재하기 때문에 패키지의 기초를 형성하는 코어 슬롯 나라이 더 커지는 경향이 있습니다 동시에 칩렛과 수많은 비아 사이의 미세한 배선^※1코어 슬롯 나라에 고밀도를 적용하고 고정밀 가공 기술이 필수적입니다

^{*1: 비아는 반도체 슬롯 나라의 서로 다른 층을 전기적으로 연결하기 위해 만들어진 구멍입니다 이 구멍을 통해 슬롯 나라 내부의 여러 층이 전기적으로 연결됩니다}

수년 동안 유리 에폭시 수지, BT 수지 등 유기재료로 만들어진 수지 슬롯 나라이 반도체 패키지의 핵심 슬롯 나라으로 널리 사용되고 있습니다 그 주된 이유는 뛰어난 가격 대비 성능, 가공 용이성 및 대량 생산 때문입니다

그러나 반도체 패키지 슬롯 나라이 대형화되고 배선 밀도가 증가함에 따라 수지 슬롯 나라은 다음과 같은 기술적 문제에 직면해 있습니다

고밀도 연결에는 패키지 슬롯 나라의 전기 연결을 위한 미세한 배선 패턴과 비아를 정밀하게 형성하는 기술이 필요합니다
그러나 수지 슬롯 나라은 표면 평탄도와 강성이 낮으며 약간의 진동이나 정렬 불량으로 인해 처리 정확도가 저하될 수 있습니다

수지판의 크기가 커질수록 뒤틀림의 영향이 더욱 눈에 띄게 됩니다 슬롯 나라의 배선 폭과 높이가 미세화됨에 따라 미크론 수준의 주름이라도 가공 정밀도에 영향을 미쳐 배선 패턴 치수가 불안정해지고 수율이 저하될 가능성이 커집니다

또 다른 문제는 작동 중 칩에서 발생하는 열과 제조 공정 중 열 부하로 인해 보드가 쉽게 변형된다는 것입니다 수지 슬롯 나라의 열팽창 계수는 실리콘 칩의 열팽창 계수와 다르기 때문에 온도 변화로 인해 칩과 슬롯 나라 사이의 접합부에 응력이 가해져 전기적 연결 불량이 발생할 위험이 있습니다

수지 슬롯 나라이 직면한 강성, 치수 안정성, 열팽창계수 등의 문제로 인해 칩렛뿐만 아니라 향후 반도체의 고성능화, 고집적화에 대응하기 어렵다고 합니다 이러한 문제를 안고 있는 수지 슬롯 나라의 대안으로 유리 슬롯 나라에 대한 기대가 급속도로 높아지고 있습니다

글래스 코어 슬롯 나라은 이름에서 알 수 있듯이 유리로 만들어진 반도체 패키지용 코어 슬롯 나라을 말합니다

위에서 언급한 바와 같이 기존 수지 코어 슬롯 나라은 크기 및 밀도 증가 측면에서 기술적인 문제에 직면했습니다 이 문제를 해결하기 위해 유리 코어 슬롯 나라은 우수한 전기적 특성, 강성 및 평탄도를 갖습니다

여기에 표시된 전기적 특성은 신호 전송의 용이성을 나타냅니다 유리는 비유전율이 낮고 유전손실 탄젠트가 낮은 재료입니다 신호 감쇠에 강할 뿐 아니라 노이즈에도 강해 고속 통신이 필요한 반도체 패키지에서도 신뢰성 높은 데이터 전송이 가능하다

게다가 유리의 높은 강성과 평면성도 주요 특징입니다 고강성 유리 슬롯 나라은 대형 사이즈에서도 뒤틀림에 강하고 안정적인 치수를 유지할 수 있습니다 평평한 표면 덕분에 미세한 라인과 비아를 고정밀도로 쉽게 가공할 수 있으며, 이는 다수의 반도체를 정확하게 실장하는 데 중요합니다

세계 최대의 반도체 제조업체 중 하나인 인텔은 2020년대 후반부터 반도체 코어 슬롯 나라에 기존 유기 재료 대신 유리 재료를 사용하겠다는 정책을 발표했습니다 (인텔은 2020년대 후반부터 유리 슬롯 나라을 전면적으로 채택할 예정 | EE 타임즈 재팬）

이러한 동향에서 알 수 있듯이 앞으로는 유리슬롯 나라이 반도체 핵심슬롯 나라의 트렌드로 자리잡고 있습니다

유리 슬롯 나라은 뛰어난 특성을 갖고 있지만 기술적 과제도 있습니다

첫 번째 문제는 낮은 수확량입니다 이는 유리 고유의 취약성과 관련이 있습니다

후속 공정에서 표면에 열팽창계수가 높은 금속배선 및 절연층이 형성되기 때문에 유리슬롯 나라에 큰 응력이 발생하여 유리슬롯 나라이 손상될 수 있습니다 미세한 스크래치라도 후속 공정에서 단선이나 합선 등 치명적인 불량으로 이어지는 경우가 흔합니다

또한 공장 내 운반, 부품 설치 등 물품을 다룰 때에는 각별한 주의가 필요합니다 약간의 충격에도 손상이 발생하여 수율이 낮아질 수 있습니다

다음 문제는 가공 시간의 길이입니다 유리 슬롯 나라의 성능을 최대한 활용하기 위해 고정밀 TGV^※2의 형성 필수적입니다

TGV 형성은 일반적으로 "레이저 수정 + 에칭(화학적 처리)"라는 복잡한 공정을 사용합니다 유리 내부에 특수 레이저빔을 조사하여 유리의 성질을 부분적으로 변화시킨 후, 화학용액을 이용하여 변화된 부분만 선택적으로 제거하는 방식입니다

레이저 조사, 세척, 약품 처리, 재 세척 등 여러 단계로 인해 전체 처리 시간이 길어지는 것은 불가피합니다

^{*2 TGV(Through Glass Vias): 유리 슬롯 나라의 서로 다른 층을 전기적으로 연결하기 위한 구멍입니다 일반 기판에서는 "via"라고 부르지만, 유리 슬롯 나라에서는 TGV라고 부릅니다}

중요한 문제 중 하나는 자본 투자에 대한 부담이 크다는 것입니다 위에서 언급한 '레이저 변형+습식 에칭' 방식을 구현하려면 특수 레이저 장비와 정밀 화학 처리 장비가 필요하며 이는 매우 고가이다

또한, 안전한 작업을 위한 환경 조성과 사용한 화학물질을 적절하게 처리하기 위한 장비 등 주요 장비 외에도 많은 비용이 발생합니다

유리 슬롯 나라의 문제를 극복하기 위해 Nippon Electric Glass는 두 가지 유형의 유리 슬롯 나라을 개발했습니다

GC Core® 슬롯 나라은 유리 슬롯 나라의 특성과 Via 가공이 용이한 장점을 모두 갖춘 기판입니다
Nippon Electric Glass가 독자적으로 개발한 유리 세라믹을 사용하면 다음과 같은 장점이 있습니다

유리 코어 슬롯 나라은 전기적 특성과 평탄도가 우수하고 강성이 높은 유리 코어 슬롯 나라으로 미세 배선 및 고밀도 실장이 가능합니다 Nippon Electric Glass의 박형 유리 성형 기술 '오버플로우 공법'을 활용하여 만들어진 평탄도와 평활도가 뛰어난 유리 슬롯 나라은 품질과 비용 측면에서 강점을 발휘합니다

유리 슬롯 나라은 다른 유리 제조업체에서 개발했지만 균열 없는 비아 형성은 각 회사의 과제였습니다 다른 회사에서 만든 유리 슬롯 나라은 비아를 형성하기 위해 에칭이 필요한 경우가 많으며, 이로 인해 처리 시간이 길어지는 문제가 발생합니다

반면 Nippon Electric Glass의 유리 코어 슬롯 나라은 CO2 레이저 가공과도 호환되므로 화학 물질을 사용하지 않고도 고속으로 비아를 형성할 수 있습니다 우리는 또한 생산 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 기여하는 515 x 510mm 유리 코어 슬롯 나라을 성공적으로 개발했습니다

Nippon Electric Glass는 독자적인 개발에 그치지 않고 슬롯 나라 드릴링 장비의 선두 제조업체인 Via Mechanics와의 파트너십을 통해 가공 프로세스 구축에 중점을 두고 있습니다

특히 유리 슬롯 나라의 성능과 수율에 큰 영향을 미치는 TGV 형성에는 재료 기술과 가공 기술의 융합이 필수적입니다 기존의 CO2 레이저 가공은 유리에 균열이 발생하는 경향이 있어 실제 적용에 큰 어려움을 초래합니다
이에 대응하여 Nippon Electric Glass는 레이저 가공 기술로 업계에서 높은 평가를 받고 있는 Via Mechanics와 협력하여 균열 없는 CO2 레이저 가공을 실현했습니다

CO2 레이저 가공의 가장 큰 장점은 특별한 화학 처리 장비가 필요하지 않으며 범용 레이저 가공 기계와 함께 사용할 수 있다는 것입니다 자본 투자를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 공정 수가 적어 생산성도 뛰어납니다

Nippon Electric Glass의 최첨단 유리 재료 기술과 Via Mechanics의 CO2 레이저 가공에 대한 광범위한 노하우를 결합하여 유리 슬롯 나라을 가능한 한 빨리 실용화하는 것을 목표로 합니다

Nippon Electric Glass는 CO2 레이저 처리와 호환되는 유리 슬롯 나라 외에도 레이저 수정 및 에칭 방법과 호환되는 유리 슬롯 나라도 개발하고 있습니다 우리는 2020년부터 이를 개발해 왔으며 지금까지 레이저 수정 및 에칭 방법에 호환되는 유리 슬롯 나라을 제공했습니다

CO₂ 레이저 가공은 범용 레이저 가공기를 사용할 수 있어 자본 투자를 줄일 수 있는 장점이 있습니다 한편, 레이저 수정/에칭 방식은 구멍 직경이 작고 피치가 좁은 미세한 TGV를 형성하는 데에도 적합하기 때문에 AI 세대용 반도체 패키지, 서버용 CPU 등 고밀도 패키징이 필요한 분야에서 개발되고 있는 기술이다

레이저 수정 및 에칭과 호환되는 여러 유리 슬롯 나라이 있지만 Nippon Electric Glass가 개발한 유리 슬롯 나라의 특징은 비아 단면의 높은 매끄러움입니다 단면이 매끄러운 비아를 생성함으로써 후속 도금 공정에서 접착력이 뛰어난 도체를 형성할 수 있습니다 결과적으로 연결 불량, 단락 등의 문제가 방지되어 높은 수율에 기여합니다

Nippon Electric Glass는 TGV 처리를 거친 515 x 510mm 크기 보드와 TGV 처리를 거치지 않은 원본 보드의 두 가지 유형의 샘플을 제공합니다

유리 코어 슬롯 나라은 레이저 수정 및 에칭 방법을 사용하여 이미 TGV 형성 공정을 확립한 회사뿐만 아니라 자체 처리가 어려운 회사에서도 사용할 수 있습니다

생성 AI의 확산과 본격적인 자율주행으로 인해 반도체 패키지의 핵심 슬롯 나라에는 이전보다 더 높은 성능이 요구됩니다

이러한 기술 발전에 부응하여 Nippon Electric Glass는 CO2 레이저를 사용한 비아 가공과 호환되는 GC Core® 및 유리 코어 슬롯 나라을 독자적으로 개발했습니다 또한, 작은 구멍 직경과 좁은 피치의 TGV 형성이 가능한 레이저 수정 및 에칭 방법도 지원하며, 다양한 요구에 부응하는 제품 라인업을 갖추고 있습니다

디스플레이, 전자 부품, 광학 응용 분야 등 다양한 분야의 유리 제품을 개발하면서 다년간 쌓아온 풍부한 노하우를 활용하여 응용 분야에 따라 소재 수준의 맞춤화에 유연하게 대응할 수 있습니다

유리 코어 슬롯 나라에 관심이 있는 기업뿐만 아니라 새로운 애플리케이션이나 공동 개발을 고려 중인 기업도 언제든지 문의해 주세요