Update2025.05.10 (토)
패키징 기술 ‘독립’, 반도체 강국 실현한다
■국가별 동향-일본
◇연구 현황
일본의 경우 원 소재 및 부자재 분야에서 세계 최고의 기술력을 바탕으로 패키징 소재 전부분에 걸쳐 강력한 생산·공급 체제를 갖추고 있으며 국가주도 보다는 업체별로 고부가가치의 고기능 첨단제품을 중심으로 제품개발이 이루어지고 있다.
■국가별 동향-한국
◇주요 정책 및 연구개발 프로그램
2000년 초반부터 KIST를 비롯한 출연연을 중심으로 반도체 패키징 소재 기술개발이 시작됐으며 KAIST에서 ACF 제조 및 플립 칩 응용기술을 비롯한 접속소재 분야에서 활발한 연구개발이 진행됐다. 이후 정부주도로 산학연 컨소시엄을 통한 기술개발 프로젝트가 다수 진행됐다.
LG전자와 마이크로글로브·텔레포스 등은 옛 정보통신부 선도기반기술개발사업의 ‘IT 부품용 이방성 도전접속제(ACF) 개발’ 과제로 ACF의 원자재인 도전 미립자볼을 개발했다. 그 외에도 제일모직과 한화도 정부지원사업을 통해 ACF용 도전볼을 개발한 실적이 있다. 마이크로글로브가 개발한 도전볼은 직경 3∼10㎛의 플라스틱 알갱이에 니켈과 금을 약 120㎚ 두께로 균일하게 도금한 것인데 주요 ACF 생산 업체들과 승인 과정을 거처 상용화 됐다.
한편 LG전자는 또 ETRI·KAIST와 함께 고전압·고전류 환경에서 사용가능한 솔더러블 ACF와 이를 이용한 WLP (Wafer Level Package) 공정기술을 개발했다. LG전자는 ETRI와 공동으로 ACF 입자를 페이스트 형태로 가공해 패키징할 수 있는 저융점 솔더러블 ACF 소재 및 공정 기술을 개발했고 KAIST와는 반도체가 형성된 웨이퍼 위에 바로 ACF를 도포, 개별 칩을 잘라낸 후 플립 칩 공정에 바로 사용할 수 있는 WLP 공정 기술을 개발했다.
DAF를 중심으로 일본제품을 대체하고자 하는 시도는 국내에서 LG화학·제일모직 등 일부 업체에서 진행됐으나 실제 적용된 사례는 없는 것으로 파악되고 있다.
◇기술경쟁력 분석
일본은 일찍이 화학기업들이 전자소재 전문기업으로 입지를 확고히 해 기술력을 키우면서 세계 최고수준을 자랑하며 거의 전 품목을 석권하고 있다. 우리나라는 2000년대 들어와 급속한 전자산업의 발전 속에서 핵심 부품소재의 대일 의존도가 심화되는 고통을 겪으면서 정부와 기업의 국산화 노력이 이루어져 저급품에 대해 많은 경우 일본 제품을 대체했다. 그러나 아직 핵심 원 소재 및 원자재의 국내 수급이 원활하지 못하고 이들을 일본에서 전량 수입하는 경우가 많아 고품위 제품개발에 어려움을 겪고 있다. 따라서 한국의 기술수준은 일본과 비교해 원자재 기술은 50~60% 수준으로 열악하고 원 소재를 2차 가공한 부재 및 제품화 기술은 범용품의 경우 거의 대등하나 고기능 제품의 경우 아직 기술적 격차가 상대적으로 커서 전반적으로 일본 최고기술의 70~80%에 머무는 수준으로 판단된다.
BG 테이프 재료기술은 일본 업체가 독보적이며 국내에서는 일부 업체에서 범용 웨이퍼 테이프를 생산하고 있는 수준이며 플립 칩 Bumped 테이프는 기술개발 초기 단계에 있다. BG 테이프는 대상 공정에 따라 베이스 필름 및 접착제 소재물성의 최적화가 필요해 이에 따른 노후하우가 상당히 필요한 분야로 선진업체와 기술격차를 단축시키는 데에는 다소 시일이 소요될 것으로 예상된다.
국내 고품위의 ACF 및 DAF 등의 고기능 테이프 기술은 일부 기업에서 개발을 완료하고 반도체업체 및 디스플레이 업체에서 인증돼 양산 진입 단계에 와 있는 것으로 알려져 있으나 아직 해외 업체와의 기술격차가 크고 시장점유율도 미미하다. 그러나 향후 패키지재료의 중요기술이 될 것이므로 새로운 기술개발은 물론 원재료의 내재화에도 힘을 쏟아야 할 것이다.
■국내외 주요 기업의 생산활동
◇국내기업
일반적으로 반도체 패키징 산업과 관련된 업체는 크게 패키징과 관련된 소재를 생산하는 업체(반도체 업체, 본딩 와이어 제조업체, 범프 가공업체, 솔더볼 제조업체, 봉지재 제조업체, 기재 제조업체, 메인보드 제조업체 등)들과 반도체 칩과 기재를 연결하고 이를 다시 메인보드에 장착하는 역할을 담당하는 패키징 기술을 제공하는 전문 패키징 업체의 두 부류로 나눌 수 있다.
반도체 업체는 메모리와 비메모리 반도체 제조업체 모두를 포함한다. 국내에는 삼성전자와 하이닉스와 같이 메모리 반도체를 주력으로 생산하는 업체의 규모가 크지만 전 세계적인 관점에서는 비메모리 시장의 규모가 더욱 크게 형성돼 있고 전체 반도체 시장에서 90% 정도를 차지하고 있다.
한국의 에이스인더스트리는 백그라인딩용으로 감압형과 자외선 경화형 두 가지 테이프 모두를 자체 개발완료하고 생산하고 있으며, 300㎜웨이퍼와 200㎛이하의 박형 웨이퍼용의 특수 테이프도 개발했다.
본딩와이어와 범프는 서로 대체재의 관계에 있는데 국내의 대표적인 본딩와이어 제조업체로는 MK전바가 국내 시장 점유율 약 45% 정도에 이르고 있으며, 전 세계적으로도 약 12% 정도의 점유율을 유지하고 있다. 범핑 전문회사로는 네패스가 있는데, 주로 TFT-LCD Driver IC나 Image Sensor용 Bump를 가공하고 있다.
기재 제조업체로는 리드프레임 생산업체로 삼성테크윈·풍산마이크로텍·LG마이크론 등이 있다. BGA는 삼성전기·심텍·대덕전자 등이 주요 생산 업체인데 향후 리드프레임 시장을 BGA가 대체하는 추세가 더욱 강화될 것으로 예상되며 DDR2부터 BGA의 일종인 BOC가 사용되고 있는 DRAM 시장의 변화가 대표적인 예라 할 수 있다.
솔더볼 업체로는 덕산하이메탈·MK전자 등이 있다. 리드프레임을 사용하는 경우는 기재인 리드프레임과 메인보드가 바로 연결 되지만 BGA를 이용하는 경우는 연결 매개체로서 볼이 사용된다. 솔더볼의 시장규모는 BGA 시장 확대와 반도체 칩 성능 고도화에 따른 기재 개당 볼 수 증가 등으로 인해 성장이 지속되고 있다.
한편, 국내의 전문 패키징 업체로는 하나마이크론·STS반도체·시그네틱스 등이 있는데 해외의 유력 패키징 전문회사와 달리 주로 메모리 반도체에 대한 후단(Back End) 가공을 담당하고 있다. 이는 메모리 반도체 중심으로 성장을 이룩한 국내 반도체 산업의 특성이 반영된 것인데 반도체 제조업체가 고정비 부담을 완화하기 위해 후공정의 외주화 비중을 높이는 추세에이기 때문에 국내 패키징 시장의 규모도 지속적으로 성장할 것으로 전망된다.
최근 이녹스는 삼성전자로부터 친환경 UV-다이싱(Dicing) 테이프에 대한 승인을 획득하고 시제품 양산에 돌입했는데 이녹스는 반도체 공정용 핵심 소재인 UV-다이싱 테이프를 삼성전자와 약 1년에 걸친 공동개발을 통해 제품화에 성공한 것으로 알려졌다. 이녹스는 또한 FPCB의 원재료인 연성회로원판(FCCL)의 2009년 국내 시장점유율을 55% 달성, 조만간 세계 1 위를 달성할 것으로 예측되고 있다.
PCB는 주로 가전·네트워크 통신 장비 등에 사용되는 경성 PCB와 휴대폰·스마트폰 등에 탑재되는 휘어지는 연성 PCB·반도체용 PCB 등으로 구분되는데 최근 연성 PCB와 반도체 패키지용 소재의 국산화율이 부쩍 증가했다. 연성 PCB 소재와 반도체용 PCB 소재 국산화를 주도하는 곳은 두산과 이녹스 등으로 평가된다. 두산은 동박적층판(CCL)의 국산화는 물론이고 반도체용 PCB 소재인 패키지 기재를 국산화해 국내 반도체 업체에 납품 중이며 전체 국내 반도체 기업이 요구하는 물량의 70∼80%을 국내 업체의 제품이 공급하는 것으로 알려져 있다. 중소기업인 이녹스 역시 FCCL에 이어 반도체용 패키지 기재를 개발해 현재 납품을 추진 중으로 알려져 있다. 삼성전기는 인텔 칩셋용 FC-BGA 시장 점유율 1위를 유지하고 있는 것으로 추정된다.
◇해외기업
BG 테이프에 있어서는 100% 일본업체들이 독점하고 있는데 三井화학이 44%, 日東전공이 26%, 古河전기공업이 20%, 링테크가 10%의 점유율을 나타낸다. 베이스 필름은 유연성·가격 등에서 우수한 EVA가 연 1,120톤으로 압도적이며 범용 테이프를 중심으로 전체의 약 85%를 차지하고 있으며 그 외에는 내열성, 강도에서 우수한 PET, 다층필름, PU 등이 나머지 15% 정도 차지한다.
미쯔이·듀폰 폴리케미칼이 EVA 수지의 대부분을 생산 공급하고 있으며 EVAFLEX라는 상품명으로 판매하고 있다. 三井화학은 감압형 BG 테이프를 취급하는데 테이프 두께의 정밀도, 안정된 스위치기능, 긴급 시의 납기대응 등 총체적으로 사용자로부터 높은 평가를 받고 있다.
DAF 있어서 히타치화성은 일반형과 일체형을 포함해 70% 정도의 압도적으로 높은 점유율을 갖고 있다. 히타치화성에서는 2005년 이후 제조라인을 단계적으로 증설해 일반 DAF ‘HIATTACH DF, HS 씨리즈’의 생산능력을 약 50% 증가시켜 연간 약 120만㎡까지 확대했다. 또한 FH-800 등 일체형 ‘FH 씨리즈’에 대해서는 히타치화성의 DAF와 古河전공의 UV 경화형 DAF를 일체화한 것인데 그 수요확대에 대응해 古河전공의 생산체제도 강화했다.
그 외에 日東전공은 일체형의 전개로 2006년 이후 대폭적인 판매량을 기록하고 있으며 점유율은 약 17%에 달하며 링크테크는 일체형 ‘Adwill LE Tape’로 시장 참여를 확대해 13%의 점유율 나타내고 있다.
ACF의 주요 참여업체로는 히타치화성·소니케미칼 등을 들 수 있는데 도전성 미립자와 에폭시수지 등의 열경화성수지는 외부조달하고 있다. ACF의 핵심부재 공급업체로는 도전입자를 제조하는 일본화학공업(Bright)과 세끼스이공업(Micropearl AU)을 들 수 있다. 일본화학공업은 Bright의 ACF 용도의 확대에 따라 공장 확장을 통한 공급능력 증강에 착수했다. 한편 ACF의 바인더 수지인 에폭시 수지의 잠재성 경화제인 Novacure는 일본의 아사히화성이 독점하고 있다.
EMC의 경우 반도체 시장의 확대와 환경대응의 전개가 성장요인이고, 패키지 소형·박형화, 패키지 실장의 발전, 봉지 가공기술의 향상, 자동화 등에 의한 사용량 감소가 성장 저해 요인이라 할 수 있다.
패키징 기재의 경우 FC-BGA의 특성과 장점으로 인해 향후 FC-BGA의 적용 영역은 꾸준히 증가할 것으로 예상되고 관련 부품업체의 실적도 호조를 이어갈 것으로 예상된다. 현재 FC-BGA의 주요 용도는 인텔 CPU, Northbridge 칩셋, 그래픽 칩, 게임 컨솔(Console) 등이며 일반 마이크로 프로세스에도 FC-BGA가 적용되는 경우가 있다. 아직 전체 패키지 기재 시장에서 FC-BGA가 차지하는 비중은 높지 않지만 반도체 칩 성능의 고도화에 따라 FC-BGA가 적용되는 영역은 지속적으로 확대될 전망이다.
■시장규모 및 전망
◇반도체 패키징 소재 시장
반도체 수요를 결정하는 요인은 매우 다양해 단기적인 반도체 수요를 예측하기는 어렵지만 중장기적으로는 연간 8~9% 정도 성장을 보일 것으로 예측되며 세계 반도체 패키징 소재 시장은 2008년 117억달러에 달한다.
이제까지 노트북 및 휴대폰 등이 반도체 수요의 확대를 이끌어 왔는데 이에 더하여 최근에는 디지털 카메라·DVD·디지털 가전의 진전 등 반도체 수요는 용도를 확대해 나가고 있다. 특히 하이브리드차와 전기자동차 등 향후에는 자동차의 엘렉트로닉스화가 진행되어 시장확대에 기여할 것으로 예상된다.
◇유기 복합계 반도체 패키징 소재 시장 전망
BG 테이프 시장은 웨이퍼 생산 추이에 영향을 받으므로 이에 연동된 수요 트렌드를 나타내며 반도체 불황이 회복돼 2002년 이후로는 연간 15~20% 정도의 높은 성장률을 보이고 있다.
DAF 시장은 일반 DAF시장과 DDAF(일체형 필름) 시장으로 나눌 수 있는데 후자의 경우 연간 20% 정도의 급속한 확대성장을 보이고 있다. 반도체 패키지의 기술진보가 현저하며 그 움직임에 대응하기 위해 다이본딩 소재에 대한 요구도 변화하고 있다. 반도체칩을 하나의 패키지 내에 적층하는 적층형 MCP가 개발됨으로써 일체형 DDF는 이에 대응하는 다이본드 소재로서의 위치를 확고히 했으며 특히 웨어퍼 박형화에 따른 파손사고 방지와 제조공정의 간략화 등에 적합해 사용자 니즈(Needs)에 따라 수요확대가 이루어지고 있다. 한편 일반형 DAF의 경우에는 종래의 페이스트 접착으로는 대응할 수 없는 영역에 있어서 수요가 확립됐다.
다이본딩페이스트의 경우 성장요인으로는 반도체 수요의 확대, 중국·아시아를 중심으로 한 반도체 시장의 확대, 납계 다이본드재료로부터의 대체 수요 등을 들 수 있다. 한편으로 반도체 소형화에 따른 사용량 감소, 재료가격 폭등 등이 성장저해요인이라 할 수 있다.
DAF는 적층형 MCP를 중심으로 소형 반도체 수요의 확대, 웨이퍼의 박육화 대응의 진전, 신뢰성의 유지, 해외수요의 확대 등이 성장 요인이지만 고집적화에 따른 칩 층수의 저감, 관통전극의 등장 등이 성장 저해 요인으로 여겨진다.
DAF 시장은 반도체 수요의 동향과 응용의 확대 등이 수요의 증감을 좌우하므로 해마다 필름업체 입장에서의 시장 예측은 어렵다. 그러나 적층형 MCP는 휴대전화·모바일 단말기기 등에 탑재되는 플래시 메모리를 비롯하여 반도체 메모리의 고집적화·고기능화에 따라 수요가 급속히 확대되고 있다. 향후에도 와이어 본딩(Wire Bonding)이 채용되는 한 지금과 같이 시장은 호조세일 것으로 예상된다. 특히 일체형에 대해서는 향후 연간 20% 정도의 현저한 확대가 예측된다. 한편으로는 고집적화가 한층 진전되고 칩 용량이 더욱 증대해 다층화의 필요성이 약화돼 궁극적으로는 필름사용량이 감소할 것이라는 우려도 있다.
ACF의 경우 중장기적으로는 대형 TV 시장의 확대를 통하여 ACF의 사용량도 증가해 시장이 확대할 것으로 기대된다. 금액면에 있어서는 COG용(휴대전화용 등의 소형기기용)이 견인하고 있는데 대형 TV용에서는 단가가 낮고 하락경향이 있어 대폭적인 확대는 곤란한 상황이다. 사용량이 많은 대형 LCD(TV 등)용의 점유율이 가장 높아 83.9%에 달하고 판넬의 대형화에 수반해 사용량도 증가하는 경향이지만 저가격 요구가 강해 금액 기준으로는 중소형용과 동등 정도라 할 수 있다. 중소형 LCD도 용도인 휴대전화·노트북 등의 성장이 이전에 비해 둔화돼 2009년도 성장율이 둔화됐지만 이 용도에서는 COG 실장이 많아서 수량 점유율 이상으로 금액 점유율이 크다. 디스플레이 분야에서 ACF의 사용이 저가 플립 칩 패키지의 접합공정으로 확대되면서 수요가 확대될 것으로 기대되고 있다.
반도체 봉지재 시장은 연간 12만톤 정도의 규모(1조6,000억원)로 반도체 생산 추이와 연동되지만 패키지의 경박단소화 진행에 영향을 받기 때문에 비록 반도체 시장이 활발하더라도 봉지재 사용량의 확대로 연결되지 않는 상황이 계속되고 있다.
패키지 기재 시장은 2004년도 35억달러에서 2007년 71억달러로 약 두 배로 성장하다가 2008년 70억달러로 정체됐고 2009년에는 60억달러 수준으로 감소했으나 이는 전체적인 세계경제 상황의 악화로 인한 반도체 시장의 하향세에 기인한다. 그러나 4~5년 이후에는 다시 성장할 것으로 기대되며 FC-BGA, PGA, LGA, 플립 칩(Flip Chip) 기재가 성장세를 이끌 것으로 예상된다. 한편 현재 면배열형 패키지는 전체 패키지의 15%를 점유하고 있으며 2020년에는 IC 시장의 20% 이상을 점유할 것으로 예측된다.
■향후 연구개발 과제
◇소재별 개발방향
1)BG 테이프재료
패키지의 박형화 및 칩 적층기술의 고도화에 따라 중요 기술로 부각되고 있는 웨이퍼 연마(Wafer Grinding) 기술에 있어서 연마 공정 시 혹은 박형화된 대구경 웨이퍼를 취급할 때 웨이퍼의 파손에 대응하기 위해 BG 보호 필름 개발의 지속적 진행이 요구된다. 또한 플립 칩과 같이 범프가 형성된 웨이퍼의 뒷면 연마(Back Grinding)시 범프 직경·높이·핏치 등을 고려한 BG 테이프의 개발이 필요할 것이다. 기술적으로 반도체 고직집적화, 적층형 패키지가 일반화되고, 웨이퍼의 대구경화·박육화도 진전되고 있는데 휨 문제와 필름 두께의 균일화, 층간 절연막의 Low-k화 대응 등 BG 테이프 개발 측면에서 다양한 대응이 요구되고 있다.
2)다이본딩 소재
다이본딩 페이스트의 경우, 무연화에 따라 내reflow성 향상이 중요한데 실장 시 땜납의 가열, 용융 시에 패키지에 크랙이 발생하는데 이를 방지하기 위해 내습성의 향상·수분기화·팽창에 의한 내부응력에 견디는 접착강도, 휘발성분에 기인하는 페이스트 내의 기공의 저감, 페이스트의 저탄성율화 등에 대응한 조성 최적화를 달성하는 소재를 개발해야 한다.
3)ACF
최근 전자기기의 소형·박형화에 수반해 이들 ACF 실장구조는 실장 시의 부품 수 저감에 의한 미세피치화와 테두리 좁힘화, 기판 박육화 등이 이루어지고 있으며 이를 위해 접속소재인 ACF에는 저온속경화 접속(Low Temperature, Snap Cure)과 고정세 대응, 저스트레스 접속기술 등이 요구되고 있다. 이를 위해서는 저직경의 단분산 고분자 비드(Bead) 제조기술 및 나노금입자의 고분자비드 표면에서의 자기조립현상, 건식 분말코팅법 등의 신개념을 적용한 절연 도전볼 제조 및 장기보존성의 저온형 잠재성 경화제 등의 부자재의 개발이 선행되어야 한다.
4)봉지소재
반도체 패키지 소재에 있어서 반도체와 회로기판에 비해 봉지소재가 거의 진화하지 못하는 것이 큰 문제로 대두되고 있다. 봉지재의 기본적인 가공방법과 기능 등은 봉지재의 원형으로 불리는 약 35년 전의 모톤사제 P-410B와 거의 같다. 반도체와 회로기판의 설계지침과 구조 등이 비약적으로 진보했지만 봉지재는 그 기본기능은 단일하고 그 제조법은 고전적인 상태라 할 수 있다.
차세대 반도체 패키징 기술에 대응하기 위해서는 스파이럴 유동(Spiral Flow) 150cm 이상, 30㎛ 이하의 몰드갭을 채울 수 있는 고유동 EMC 기술이 요구되고 있다. 패키지 박형화에 따른 다단 적층 및 오브행(Overhang) 구조로 인한 좁은 틈을 채울 수 있는 고유동 EMC 기술과 미세 피치(Fine Pitch) 플립 칩 범프의 극단의 좁은 틈을 채울 수 있는 초고유동 EMC 기술이 요구되고 있으며 또한 Wire 세선화 및 Long Wire 사용 증가에 따른 Wire 변형 방지와 생산성 향상을 위한 캐비티 사이즈의 대형화 등에 따른 고유동 EMC 기술도 요구되고 있다. 이러한 고유동성의 EMC를 제조하기 위해 구성 성분으로서 수지로는 저분자량의 고유동성 수지를 사용하고, 필러형상 및 필러크기 분포의 최적화를 통해 혼입량은 극대화하면서 저점도화를 달성해야 할 것이다.
한편 지속적인 단자의 미세 피치화가 진행됨에 따라 상온은 물론 패키지 실장을 위한 고온의 리플로우(Reflow) 조건에서 고정밀 코플래너리티(Co-planarity) 확보가 필요하며 패키지 휨을 최소화할 수 있는 EMC 기술이 한층 더 필요할 것이다. 휨을 줄이기 위해서는 열팽창계수·경화수축률·탄성률 등의 봉지재 물성을 적절하게 조절해야 하지만 실제 휨은 기판의 종류나 두께, 캐비티 사이즈, 칩 점유율 등의 패키지 설계요인에 크게 영향을 받는 경향이 있어서 각각의 경우에 맞는 EMC를 확보해야 한다. 따라서 휨을 최소화하기 위해서는 기판소재의 물성과 EMC 재료물성을 조화시키는 것이 중요하다.
무연 추세에 따라 리플로우(Reflow) 온도가 상승해 EMC는 리플로우(Reflow) 크랙에 대한 내성 및 패키지 휨에 대한 대응책이 더욱 절실히 요구되고 있다. 플라스틱 패키지의 차량용 반도체 사용이 증가하면서 내열성 향상에 대한 요구가 커져 높은 High Tg(유리전이온도) 이면서도 낮은 열팽창률을 갖는 소재도 필요하다.
최근 요청되는 또 하나의 EMC 기술로는 디바이스의 고속화에 따라 발생하는 열을 해소하기 위한 열전도도 향상 재료기술이 있다. 일반적으로 알루미나, 질화알루미늄(AlN) 등의 고열전도도 필러를 사용하지만 수지 자체의 열전도도를 높이거나 탄소나노튜브(CNT) 등의 신 나노필러를 사용하는 방안도 고려되고 있다.
봉지재의 난연제 무사용을 위해 봉지재를 구성하는 성분인 수지와 실리카 등을 개량하는 방법이 검토되고 있다. 예를 들면, 수지로서는 고내열성의 치환기인 방향족을 다수 갖는 화합물을 사용하는 방법이 있다. 불연물이며 무기성분인 실리카의 봉지재에서 조성 비율을 높이든지 가연물인 유기성분 수지를 실리카로 변성 복합화하는 등의 방법을 통해 봉지재의 난연성을 향상하는 방법이 개발됐다.
즉, MAP와 3DP에 대응 가능한 봉지재를 성형하기 위해서는 봉지방법에 대한 연구가 필요하다. 봉지재를 용이하게, 유동가압 거리·시간을 단축하는 성형법을 검토해야한다. 이를 위해 봉지재를 얇고 넓은 상태로 용융하면서 동시에 단시간에 봉지가공할 수 있어야 한다. 이러한 봉지방법은 실리카양의 증가와 점도 상승의 억제가 가능하고, 휨·난연성·Au Wire 변형·미충진 등의 해결책을 제공하며 또한 종래 설비도 활용할 수 있기 때문에 코스트 측면에서의 문제도 작을 것이다.
■연구개발 과제
◇Si 소재 한계 극복 위한 패키징 기술개발 역점
국내에선 지금까지 수출의 10% 이상을 차지하는 메모리 반도체에 관심과 지원이 집중됐기 때문에 패키징을 포함한 후공정 분야가 상대적으로 관심을 받지 못했다. 반도체 회로의 선폭이 줄면 동일한 크기의 웨이퍼에 훨씬 많은 반도체 칩의 제조가 가능해 수익성은 크게 향상된다. 국내 업체가 메모리 시장을 지배해온 것도 이런 미세공정을 선행 개발했기 때문이다.
반면 패키징을 비롯한 후공정은 기술 수준이 낮은 ‘포장 기술’ 정도로 인식돼 대부분 동남아 업체에 외주를 준 결과 현재 패키징 시장에서 한국의 점유율은 매출액 기준으로 3%에 불과하다. 하지만 미세공정이 40nm급 이하로 발전하면서 패키징 기술의 중요성이 부각되기 시작했다. 이는 반도체칩의 성능이 아무리 개선되더라도 전기적 신호의 전달을 담당하는 패키징 기술이 따라오지 못하면 병목현상이 발생하기 때문이다.
Si 소재의 특성상 더 이상 회로 폭을 줄이기도 어려워졌고 기술적으로 불가능한 것은 아니지만 장비와 공정개선에 들어가는 비용이 기하급수적으로 늘어나 경제성이 떨어지고 있다. 이러한 한계 상황을 패키징 기술로 극복해야하는 시대가 도래 했다.
◇장비 개발을 중요한 분야로 투자
많은 신규 첨단 패키지를 지원하기 위해서는 소재뿐만 아니라 공정 부분의 기술혁신도 중요한 요소다. 이를 위해 그동안 전공정 부문에 집중됐던 정부의 많은 지원이 향후 후공정과 장비 부문에 대해서도 대대적인 투자로 이어져야 할 것이다.
◇패키징 소재 제조용 원소재 산업 육성 필요
매출에서는 대만과 싱가포르 업체에 뒤지지만 패키징 첨단 기술 분야에서 한국 업체들의 수준은 최상위급이라 할 수 있다. 세계적으로 기술이 가장 앞선 패키징 업체로 인정받고 있는 싱가포르의 스태치팩은 구 현대전자의 패키징 사업부가 모태였으며 반도체 칩을 위로 적층한 후 구멍을 내서 전기신호를 통하게 만드는 TSV(Through Silicon Via) 기술을 상용화한 바 있다.
또한 국내 업체인 네패스도 이미 TSV 공정기술을 개발했고, 수율을 높여 상용화하는 작업을 진행 중이다. 하이닉스는 세계 최초로 칩이 아닌 웨이퍼를 적층하여 패키징 작업을 하는 기술을 개발했다. 앰코코리아는 게임과 네트워킹, 휴대전화용 패키징에서 선두를 달리고 있다. 이렇게 세계 정상급인 패키징 기술에 비해 패키징 소재기술, 특히 원 소재 기술은 매우 열세이기 때문에 사업 전개 및 응용 확대에 커다란 걸림돌이 되고 있어 원 소재 산업에 대한 육성이 시급하다.
◇소재기업과 전방기업의 연계 강화를 통한 개발의지 제고
대개의 핵심 전자소재와 마찬가지로 주요 반도체 패키징 소재는 일본의 몇몇 업체들이 전 세계적으로 독과점하고 있는 품목이다. 전체 제품에서 차지하는 반도체 패키징 소재의 비중은 금액으로 1% 내외에 불과하나 반도체의 최종 조립단계에서 사용되는 소재로서 완제품의 품질과 불량률을 지배하는 핵심소재다. 삼성전자·삼성 SDI·LGD와 같은 국내의 반도체 및 디스플레이 업체들은 이들 소재의 국산화를 강력하게 요구해왔다.
그러나 대개 중소규모의 소재 전문기업에서 장시간 애써 개발한 제품이 재료 교체에 대한 보수적 현장 분위기로 인해 국내 대형 유저에게 외면 받는 상황이 계속되면 제품개발 의지가 추락할 뿐만 아니라 지대한 물적 손실을 입게 될 것이다. 따라서 지금보다 더욱 강화된 업체 간 유대를 통해 기존 제품 대체는 물론 첨단제품 개발 및 상용화 노력을 가속화해야 할 것이다.
