반도체 산업의 역동적인 환경 속에서 "첨단 패키징"이라는 용어가 큰 반향을 일으키고 있습니다. 이 놀라운 아키텍처는 오늘날의 정교한 인공 지능(AI) 디바이스와 하이엔드 기술을 구동하는 초소형 실리콘 칩을 연결하고, 감싸고, 보호하는 데 중추적인 역할을 합니다. 첨단 패키징은 끊임없이 진화하는 반도체 생태계의 핵심 요소인 원활한 고성능 작동을 보장하는 최전선에 서 있기 때문에 그 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.
고급 패키징이란 무엇인가요?
칩은 상호 연결을 위해 패키징에 의존하여 전원 공급, 신호 교환 및 전반적인 기능을 구현합니다. 반도체 제품의 속도, 밀도, 기능은 끊임없이 변화하고 발전하는 상호 연결 방식에 따라 진화합니다. 5G, 자율주행차, 사물 인터넷(IoT) 기술, 가상 및 증강 현실의 등장으로 고성능 반도체가 더욱 중요해지고 있습니다, 1방대한 양의 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 고성능의 에너지 효율적인 칩에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 새로운 애플리케이션이 주류로 부상하면서 이를 구동하는 반도체에 대한 수요 증가를 충족하기 위해 첨단 패키징이 중요한 시점입니다.
메모리 패키징 2021(출처: Yole Intelligence)
과거에는 패키징이 덜 권위 있는 블루칼라 작업으로 여겨져 아웃소싱하는 경우가 많았습니다. 하지만 최근 몇 년 사이 패러다임이 크게 바뀌었습니다. 마이크로칩의 트랜지스터 수가 약 2년마다 2배씩 증가할 것이라는 고든 무어의 유명한 '무어의 법칙'이 한계에 부딪히면서 첨단 패키징의 역할은 반도체 발전을 이끄는 조연에서 주연으로 바뀌었습니다.
고급 패키징이 중요한 이유
- 시스템 통합 및 멀티칩 솔루션의 발전: 기술이 발전함에 따라 전자 기기는 더욱 작고 다양한 기능을 갖추기 위해 진화하고 있습니다. 단일 패키지 안에 두 개 이상의 집적 회로(IC)를 묶는 방식인 시스템 인 패키지(SiP) 패키징은 소형화와 더 높은 수준의 통합을 가능하게 합니다.2
- 반도체 디바이스의 복잡성 증가에 대응하기: 반도체 설계가 점점 더 복잡해짐에 따라 고급 칩 패키징 기술에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 2.5D 및 3D 패키징 솔루션은 더 높은 상호 연결 밀도와 향상된 전기적 성능을 통해 이러한 복잡한 설계로 인해 발생하는 문제를 효과적으로 해결합니다.3
- 연결성 및 효율성 향상: 차폐 및 절연을 포함한 고급 패키징 방법은 신호 손실을 줄이고 신호 무결성을 향상하는 데 도움이 됩니다. 그 결과 인터넷 연결성이 향상되고 데이터 전송 속도가 빨라집니다.
- 에너지 효율을 우선시하기: 현대 전자 기기의 영역에서 에너지 효율성은 가장 중요한 관심사입니다. 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징(FOWLP)과 같은 혁신은 전력 관리를 통합하여 에너지 효율성을 높입니다.4
혁신을 주도하는 주요 기업
업계를 선도하는 기업들은 첨단 패키징의 중추적인 역할을 인식하고 이를 개발하기 위해 막대한 비용을 투자하고 있습니다. 세미컨덕터 리서치 코퍼레이션(SRC)의 마이크로일렉트로닉스 및 첨단 패키징 기술(MAPT) 로드맵5 은 주요 산업 기관과 협력하여 반도체 기술의 미래를 위한 발판을 마련합니다. 이 로드맵은 2030 반도체 10개년 계획을 확장하여 스마트 센싱, 메모리, 통신, 보안 및 에너지 효율적인 컴퓨팅 분야의 혁신을 위한 핵심 동인을 파악합니다.
인텔은 2025년까지 최첨단 칩 패키징 서비스 용량을 4배로 늘릴 계획으로 대대적인 확장에 나섰습니다. 이 확장에는 말레이시아에 새로운 시설을 설립하는 것이 포함되며, 이는 미국 최대의 칩 제조업체가 반도체 제조 분야의 글로벌 리더로서의 입지를 되찾기 위한 전략적 움직임입니다.6 이에 뒤지지 않기 위해 세계 2위 규모의 반도체 위탁 조립 및 테스트(OSAT) 서비스 제공업체인 앰코는 최근 2023년 10월 베트남에 첨단 패키징 시설을 개장했습니다. 이 대규모 투자에는 공장의 초기 두 단계에 약 16억 달러가 투자될 것으로 예상됩니다. 이 시설의 주요 초점은 고대역폭 메모리(HBM)를 특징으로 하는 첨단 멀티칩렛 시스템 인 패키지 생산입니다.7
또한, 대만 반도체 제조 회사(TSMC)는 퉁뤄 사이언스 파크에 최첨단 첨단 칩 패키징 시설을 건설하겠다고 발표했습니다. 이 프로젝트에는 약 28억 7천만 달러의 막대한 투자가 수반되며, 향후 이 시설이 가동되면 약 1,500명의 인력이 고용될 것으로 예상됩니다.8
첨단 패키징의 미래
플랫폼별 고급 패키징 매출(출처: Yole Intelligence)
2022년 첨단 패키징 시장 규모는 443억 달러에 달했으며, 2022년부터 2028년까지 10.6%의 연평균 성장률(CAGR)을 보이며 2028년에는 786억 달러에 달할 것으로 예상됩니다. [8] 특히 첨단 노드와 다이를 통합하는 하이엔드 성능 패키징은 2028년까지 첨단 패키징 부문 매출의 20% 이상을 차지할 것으로 전망됩니다. 첨단 패키징 플랫폼 중 2.5D/3D 기술이 가장 빠르게 성장하는 분야로 부상하고 있으며, 같은 기간 40%에 가까운 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상됩니다. 이는 포스트 무어 시대로의 전환에 따라 혁신적인 패키징 솔루션의 필요성을 업계가 인식하고 있음을 나타냅니다.
결론적으로 첨단 패키징은 단순한 유행어가 아니라 반도체 산업을 변화시키는 원동력입니다. 기술이 계속해서 한계를 뛰어넘는 가운데 첨단 패키징은 혁신의 가교 역할을 하며 더 많은 기술 혁신과 발전을 위한 길을 열어줍니다.
반도체 유통 산업의 미래는 본질적으로 첨단 패키징과 밀접한 관련이 있습니다. 반도체 제조업체가 이러한 첨단 패키징 솔루션을 도입함에 따라 유통업체는 첨단 패키징 칩이 시장에 원활하게 공급될 수 있도록 하는 데 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 첨단 패키징 시대에는 효율적인 공급망, 품질 보증, 적시 배송이 그 어느 때보다 중요해졌습니다.
참조
- 첨단 칩 패키징: 제조업체가 성공을 거두는 방법, Mckinsey & Company, 2023 ︎
- 시스템 인 패키지(SiP), 애니실리콘 소개, 2023년 ︎
- 이기종 통합의 동향 및 개발: 시스템 인 패키지 및 칩렛 기술을 통한 스마트 디지털 시대의 발전, 3DInCities, 2021 ︎
- 더 나은 전력 전자제품과 더 나은 세상을 만들기 위한 팬아웃 WLP의 힘, Brewer Science, 2023 ︎
- 마이크로일렉트로닉스 및 첨단 패키징 기술 로드맵, 맵트, 2023 ︎
- 인텔, 2025년까지 최첨단 칩 패키징 용량을 4배로 늘린다, Nikkei Asia, 2023년 ︎
- 앰코, 16억 달러 규모의 첨단 칩 패키징 공장 건설, 톰스 하드웨어, 2023년 ︎
- TSMC, 2023년 첨단 패키징을 위한 28억 7천만 달러 규모의 시설 건설 ︎
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