[르포]삼성·LG '고부가 FC-BGA 기판' 기술력 大戰

KPCA쇼 2022 가보니
삼성전기 "20층 이상 구현"
LG이노텍 "휨 현상 최소화"

21일 오전 인천광역시 송도 컨벤시아에서 열린 '국제 PCB & 반도체패키징산업전(KPCA Show 2022)' 삼성전기 부스 모습. 가로 15m, 세로 8m 규모로 180여개 참여기업 부스 중 가장 컸다.(사진제공=삼성전기)

[아시아경제 문채석 기자]

"일반 플립칩 볼그리드 어레이(FC-BGA) 기판이 아파트를 짓는 수준이라면, FC-BGA을 만드는 건 고층 빌딩을 쌓는 수준의 기술력을 필요로 합니다." ( 삼성전기 기판사업부 엔지니어 정모씨)

국내 최대 기판 전시회인 '국제PCB 및 반도체패키징산업전(KPCA쇼 2022)'가 열린 21일 인천 송도컨벤시아. 국내외 기판, 소재, 설비 업체들이 참가하는 이번 전시회에서 만난 삼성전기 관계자는 올해 가장 중점 제품을 고부가 서버용 FC-BGA 기판이라고 설명했다. 가로 15m, 세로 8m의 삼성전기 부스 중앙에 위치한 서버용 FC-BGA 기판에 가장 공을 들였다는 것이다.

FC-BGA 기판은 반도체칩을 메인기판과 연결해주는 반도체용 기판으로 전기 신호 교환이 많은 PC, 서버 등의 중앙처리장치(CPU) 및 그래픽처리장치(GPU), 통신용 칩셋 등에 주로 쓰인다. 5세대 이동통신(5G)·인공지능(AI)·전장용 등 반도체 성능이 높아지면서 기판 제작 난이도도 올라가는 흐름이다. 서버용 FC-BGA 기판을 양산하는 업체는 일본의 이비덴, 신코와 한국의 삼성전기 뿐이다.

삼성전기 서버용 FC-BGA 기판 크기는 가로·세로 각각 75㎜였다. 일반 FC-BGA 기판의 4배가량 된다는 설명이다. 층수도 일반 제품의 2배인 20층 이상을 구현했다. 연말부터 이 서버용 FC-BGA 기판을 본격 생산할 예정인데, 해당 기술을 이 자리에서 소개한 것이다. 최근'밀도 높은' 기판 수요가 날로 늘고 있어 기판 '대형화'에 집중하고 있다는 전언이다.

모바일용 초소형·고밀도 반도체 기판도 전시돼 눈길을 끌었다. 특히 '2개 이상'의 반도체 칩을 기판 위에 배열해 통합된 시스템으로 구현할 수 있는 패키지 기판 '시스템 온 서브스트레이트(SoS)'에 관심이 쏠렸다. 정 씨는 "최근 3나노미터 초미세 반도체 최선단 공정까지 개발된 상황이라 기존에 칩-기판 간 '다리' 역할을 하던 '인터포저'가 필요없는 상황이 됐다"며 "SoS는 인터포저 없이 칩-기판을 연결해 두께를 얇게 만들고 신호처리 속도를 높이도록 만든 제품"이라고 했다.

21일 오전 인천광역시 송도 컨벤시아에서 열린 '국제 PCB & 반도체패키징산업전(KPCA Show 2022)' LG이노텍 부스 모습. 관계자들이 분주하게 부스 세팅 및 리허설을 하고 있다.(사진=문채석 기자)

이어 찾은 LG이노텍 부스에서도 FC-BGA 기판이 가장 눈에 띄었다. 현장에서 관람객들에게 안내를 하던 하석수 LG이노텍 기판소재사업부 책임은 내년부터 양산할 LG이노텍 FC-BGA 기판 성공을 자신했다.

LG이노텍은 자사 FC-BGA 기판이 '휨 현상’을 최소화한 것이 차별화포인트라고 강조했다. 다만, 육안으로는 확인하기 어려웠다. 측정 설비 없이는 확인이 불가능하기 때문. 제조 과정에서 열과 압력이 가해지다보면 기판이 휘게 돼 성능 저하의 원인으로 작용하곤 한다. PC, 서버 등의 성능과 사양이 높아지면서 FC-BGA 기판 면적이 갈수록 늘다보니, 그 늘어난 면적만큼 ‘휨 현상’도 심해져 해법이 절실했다. LG이노텍에 따르면 인공지능(AI), 디지털 트윈 등 다양한 DX(디지털 전환) 기술을 동원해 제품을 만들었다. 하 책임은 "FC-BGA 기판이 메인 보드에 실장되는 부품인 만큼 휨 현상이 발생하면 (수요 기업과의) 신뢰성 문제가 발생할 수 있다"며 "FC-BGA 기판과 메인 보드 간에 접촉을 할 때 휨 현상이 적게 일어날수록 고객사와 협의를 하기 편해진다"고 설명했다.

LG이노텍은 통신용 반도체용 'RF-SiP(무선주파수 시스템인패키지)'도 전시했다. LG이노텍은 RF-SiP 1위 기업이다. 하 책임은 "최대 10층 규모까지 층수를 쌓는 게 목표"라며 "조립하는 수요 기업이 칩 위에 RF-SiP를 올려서 하나하나 낱개로 만드는 방식으로 만드는 패키지 제품"이라고 했다.

한편 올해 19회를 맞는 KPCA Show 2022엔 LG이노텍과 삼성전기, (주)두산전자BG, 대덕전자 등 총 180여개사(해외 14개사)가 참여했다.

문채석 기자 chaeso@asiae.co.kr