FO-PLP 기술 알아보기 - 패키징 반도체 후공정 삼성전자 TSMC

차세대 패키징 기술인 FO-PLP 기술 개발을 놓고 삼성전자와 TSMC가 경쟁 중이라고 합니다. 후공정은 일반적으로 우리가 대만에 비해 뒤처져있다고 평가받고 있는데요. FO-PLP는 어떤 기술인지 같이 알아봅시다.

 

 

FO-PLP 기술이란?

FO-PLP는 풀어쓰면 Fan-Out Panel Level Packaging으로, 최신 반도체 패키징 기술입니다. 이 기술은 기존의 웨이퍼 레벨 패키징(WLP)에서 한 단계 발전한 형태로, 사각형 패널을 사용하여 반도체 칩을 패키징 합니다.

 

주요 특징

• 패널 사용: 원형 웨이퍼 대신 사각형 패널을 사용하여 재료 낭비를 줄이고 생산성을 향상시킵니다.
• 팬아웃 구조: 칩 주변으로 재배선층(RDL)을 확장하여 더 많은 I/O를 수용할 수 있습니다.
• 다양한 칩 통합: 여러 종류의 칩을 하나의 패키지에 통합할 수 있어 시스템 인 패키지(SIP) 구현이 용이합니다.

 

 

제조 과정

1. 패널 준비: 대형 사각형 패널을 준비합니다.
2. 칩 배치: 패널 위에 여러 개의 반도체 칩을 배치합니다.
3. 몰딩: 에폭시 수지로 칩 주변을 감싸 보호합니다.
4. 재배선: 칩과 외부 연결을 위한 재배선층을 형성합니다.
5. 범프 형성: 외부 연결을 위한 솔더 범프를 형성합니다.
6. 개별화: 완성된 패키지를 개별 유닛으로 절단합니다.

 

기술적 이점

• 고성능: 짧은 배선 길이로 전기적 성능이 향상됩니다.
• 열 관리: 효율적인 열 분산 구조로 열 관리가 용이합니다.
• 소형화: 칩 크기 대비 더 많은 I/O를 수용할 수 있어 제품 소형화에 유리합니다.
• 비용 효율성: 대량 생산 시 웨이퍼 레벨 공정보다 비용 효율적입니다.

 

응용 분야 및 산업 동향

산업 응용

• 모바일 기기: 스마트폰, 태블릿 등의 프로세서 및 메모리에 적용됩니다.
• 웨어러블 기기: 스마트워치, 피트니스 트래커 등에 사용됩니다.
• 자동차 전자장치: 자율주행 시스템, 인포테인먼트 시스템 등에 활용됩니다.
• 5G 통신: 고주파 특성이 요구되는 5G 모듈에 적합합니다.

 

산업 동향

• 네패스는 2021년에 FO-PLP를 적용한 PMIC(전력관리반도체) 패키징 양산을 세계 최초로 시작했습니다.
• 삼성전자는 2018년부터 FO-PLP 기술을 웨어러블용 프로세서에 적용해 왔습니다.
• TSMC와 삼성전자는 차세대 AI 반도체에 적용할 FO-PLP 기술을 준비 중이며, 패널 소재(플라스틱 vs 유리)에 따라 성능과 공정 차이가 발생할 수 있습니다.

 

 

기술 동향 및 시장 전망

기술 동향

• 소재 연구: 유리 기판, 유연성 있는 기판 등 다양한 소재에 대한 연구가 진행 중입니다.
• 대형화: 더 큰 패널 사용을 통한 생산성 향상 노력이 계속되고 있습니다.
• 미세 피치: 더 작은 범프 피치를 구현하여 I/O 밀도를 놓이는 연구가 진행 중입니다.
• 3D 통합: 수직 적층을 통한 3D 패키징 기술과의 결합이 시도되고 있습니다.

 

시장 전망

FO-PLP 기술은 고성능 컴퓨팅, 인공지능, 사물인터넷 등 첨단 기술 분야의 성장과 함께 그 중요성이 더욱 커질 것으로 예상됩니다. 글로벌 반도체 기업들의 투자와 연구 개발이 활발히 이루어지고 있어, 향후 5~10년 내에 주류 패키징 기술로 자리 잡을 것으로 전망됩니다.

 

맺음말

최근 삼성전자는 여러 가지 원인으로 위기설이 돌고 있습니다. 이럴 때일수록 더욱 기술 개발에 매진하여 기술력 면에서 다시 앞서가는 기업이 되기를 바라봅니다. 후공정 분야는 우리가 취약한 부분인 만큼 좋은 기술력을 취득하여 경쟁력 있는 기업으로 재탄생할 수 있기를 바랍니다.