우리가 사용하는 스마트폰, 전기차, 클라우드 서버 같은 첨단 기기들!
이 기기들이 지금처럼 놀라운 성능을 발휘할 수 있는 이유 중 하나는 바로 반도체 기술 덕분인데요.
최근 반도체 기술 트렌드의 중심에는 바로 초미세화가 있습니다.
2nm, 3nm 공정처럼 트랜지스터를 점점 더 작게 만들어 반도체 칩의 성능은 강력해지고, 효율은 높아지고 있죠.
그런데 흥미로운 사실 하나!
반도체 칩이 작아지는 것과는 정반대로 반도체 기판은 점점 더 커지고 있다는 점입니다.
작아지는 칩과 커지는 기판이라는 대조적인 기술 진화, 과연 그 이유는 무엇일까요?
반도체 칩이 작아지는 이유는?
먼저, 반도체 칩의 초미세화가 왜 중요한지 살펴볼까요?
반도체 칩 안에는 데이터를 처리하거나 스위치처럼 동작하는 트랜지스터들이 빼곡히 들어있습니다.
이 트랜지스터가 작아지면 동일한 면적에 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있는데요.
그 결과?
칩의 성능도 한층 더 강력해지고, 전력 소모도 줄어듭니다.
예를 들어, 최신 3nm 공정으로 제작된 반도체 칩은 작은 면적 안에 약 500억 개의 트랜지스터를 집적할 수 있습니다.
이런 덕분에 스마트폰은 더 똑똑해지고, 클라우드 서버는 더 빠르게 동작하며, 전기차의 효율도 높아지고 있죠.
하지만 칩이 작아진다고 해서 전체 반도체 시스템이 단순해지는 것은 아닙니다. 이 초미세화 된 칩을 안정적으로 작동시키고 다양한 외부 장치와 연결하려면, 칩을 담고 연결하는 기판이 더 중요한 역할을 하게 됩니다.
그렇다면 왜 기판은 점점 더 커지는 걸까?
작아지는 칩과는 대조적으로, 반도체 기판은 점점 대형화되고 있습니다.
왜일까요? 이유는 크고 작은 문제를 해결하기 위해 기판이 점점 더 복잡해지고 있기 때문인데요,
크게 세 가지 이유로 살펴볼 수 있습니다.
1. 늘어나는 입출력 단자(I/O)
초미세 공정으로 제작된 칩에는 더 많은 트랜지스터가 들어있습니다.
그 말은 즉, 외부 장치와 연결해야 할 입출력 단자도 늘어난다는 뜻이죠.
이 늘어난 연결 부품을 수용하려면, 기판의 면적도 커져야 합니다.
2. 복잡한 신호 처리
칩에서 생성된 데이터는 매우 빠른 속도로 처리되고 외부로 전달됩니다.
이 고속 데이터 신호를 정확히 전달하려면, 기판 내부에서 정교하고 복잡한 배선 설계가 필수죠.
이 과정에서 기판의 층 수가 늘어나고, 자연스럽게 크기도 커지게 됩니다.
3. 발열 및 전자파 문제
더 작고 성능이 높은 칩일수록 발열과 전자파 간섭 문제가 커집니다.
이 문제들을 효과적으로 해결하기 위해, 기판 설계는 점점 더 대형화되고 효율화 되는 방향으로 발전하고 있습니다.
흥미로운 점은, 이렇게 발전한 반도체 기판 기술의 중심에
FC-BGA(Flip Chip-Ball Grid Array)가 있다는 사실입니다.
이름이 다소 생소하죠?
FC-BGA는 아래와 같이 반도체 칩이 Filp-chip(뒤집힌 형태)으로 기판에 연결되는 구조인데요.
그렇다면, 이 기술이 왜 주목받고 있을까요?
바로 이 기술이 고성능 CPU, GPU, AI 칩과 같은
초고속 데이터 처리가 필수적인 장치에서 핵심 역할을 하고 있기 때문입니다.
넓은 면적, 정교한 다층 구조, 그리고 직접적으로 칩을 연결함으로 보다 안정적인 연결!
이 모든 것을 구현할 수 있는 기술이 바로 FC-BGA 기판이죠.
특히, 미래에는 칩을 여러 개 쌓는 칩렛 구조나 복합 칩 기술이 활발해지면서
FC-BGA의 중요성은 더욱 커질 것으로 전망됩니다.
FC-BGA 기술의 중요성이 높아지는 지금, LG이노텍도 2022년 이 시장에 진출해
2030년까지 조단위 사업 육성이라는 목표 하에 사업에 본격 드라이브를 걸고 있는데요.
LG이노텍은 2024년 말 북미 빅테크 고객향 PC용 FC-BGA 본격 양산에 돌입한 데 이어,
2025년 상반기 글로벌 빅테크 고객을 추가 확보하는 데 성공했습니다.
LG이노텍이 FC-BGA 기술을 통해 반도체와 기판 시장에서 어떤 혁신적인 변화를 만들어낼지 기대해 주세요!
