반도체 주식투자를 위한 기본 이해를 돕기 위한 후공정에 대한 편이다. 요즘 증시가 반도체에 훈풍이 불고있으며, HBM이 이슈화가 되고 있다. 기사와 각 기업들의 공시 그리고 그 회사가 하는 일이 무엇인지 이해를 돕고자 작성하는 글이다. 후공정 중 기판에 대해 다뤄본다.
패키지 기판
컴퓨터를 열어보면 쉽게 볼 수 있는 판이다. 전자기기속 여러가지 선이 그려진 초록색 판 모양이다. 반도체의 다양한 부품들을 연결하여 기기 작동할 수 있도록 돕는 신체와 혈관과 같은 역할을 한다. 뼈대라고 생각하면 쉽다.
전자기기의 여러 기능들이 잘 작동할 수 있도록 전기적으로 연결시켜준다. 우리 신체의 신경망 같은 역활이다. 또한 반도체를 보호해준다.
기판과의 칩의 연결 - 본딩
칩을 만든 뒤에는 기판에 연결하는 작업이 필요하다. 구리선으로 연결하는 와이어본딩과 범프/솔더블로 연결하는 플립칩 방식이 있다.
와이어본딩은 전통적 방식이다. 칩을 생산한 뒤 리드프레임에 선으로 연결하기에 플립칩 방식보다는 속도가 느린 단점이 있다. 반대로 동그란 공 형태(범프,솔더블)로 연결하는 플립칩 방식은 속도가 빠르며, 저전력의 장점이 있다.
최근에 대두되는 본딩이 있다 칩을 적층하는 본딩 방법이다. 3D패키징, TSV 공법이라고 하며, 최근 HBM 메모리에 사용되는 방식이다. 칩들을 위에 적층하여 고밀도, 고사양, 고속 등 칩의 능력을 극대화 할 수 있다.
패키지 기판의 종류
1) 비메모리
- FC-BGA : 서버, CPU, 자동차
- FC-CSP : 스마트폰(AP)
- Sip : 통신용칩
2) 메모리
- MCP : 스마트폰
- BOC : 서버, PC
CSP VS BGA
앞서 FC-CSP는 스마트폰에 사용되는 기판이라 하였다. 칩과 기판 사이즈가 비슷하다는 특징이 있으며, 스마트폰은 크기가 제한적이므로 동 기판이 주로 활용되는게 어찌보면 당연하다 볼 수 있다. 삼성전기와 심텍이 대표기업이다.
FC-BGA는 칩보다 기판이 훨씬 크다. 상대적으로 기기의 크기가 큰 PC, 서버, 자동차 등에 주로 사용된다. 대표 기업으로는 삼성전기, LG이노텍, 대덕전자, 코리아써키트가 있다. FC-BGA의 대표적인 칩은 애플의 M1칩이 있다.
상기 이미지의 A는 애플의 M1칩이며, B는 DDR 메모리 반도체이다. 이것을 만들기 위해 FC-BGA기판이 사용된다.
MCP
MCP(Multi Chip Package)는 여러 개의 칩을 위로 쌓아 놓은 것이다. 공간의 효율화가 필요한 스마트폰에 주로 탑재된다.
햄버거를 만드는 과정을 생각하면 이해가 쉽다. 얇게 만드는 것이 핵심 기술이다.
SiP(System in Package)
기판에 여러 개의 수동 부품과 반도체를 하나의 시스템으로 패키징하는 방식이다. 증폭기, 필터, 스위치 등의 통신용 부품과 다수의 반도체를 패키징 할 때 사용되는 방식이다. 대표 기업으로는 삼성전기, LG이노텍이 있다.
HDI(고밀도 다층 기판) / RF-PCB(Rigid-Flexible PCB)
HDI는 정밀한 전자부품(스마트폰, 노트북 등)에 사용되는 기판이다. 코리아써키트, 디에이피가 대표 기업이다.
RF-PCB(Rigid-Flexible PCB)는 딱딱한 PCB와 휘어지는 PCB가 혼합된 형태의 기판이다. 스마트폰 OLED패널과 기판을 연결할 때 그리고 XR/AR 기기에 사용된다. 대표 기업으로는 비에이치, 뉴프렉스, 인터플렉스가 있다.
MLB(Multi Layer Board)
기판이 여러층으로 이루어진 다층(4층이상)의 PCB이다. 통신장비, 서버에 주로 사용된다. 전송속도 향상으로 초고층(26층이상) 제품의 수요가 늘고 있다. 이수페타시스와 대덕전자가 대표기업이다.
리드프레임
반도체 칩과 외부 회로를 전기적으로 연결하고, 반도체 패키지 내에서 칩을 지지해주는 기판역활을 한다. 해성디에스가 대표기업이다.
화면상 제일 좌측이 리드프레임이고 가운데가 와이어본딩한 모습 그리고 제일 우측이 FC-BGA이다.
칩을 리드프레임에 먼저 얹고 그 뒤에 기판에 부착한다. 쉽게 얘기하면 기판에 붙이기전에 칩에 부착하는 기본적인 틀로 이해하면 쉽다.
메로리모듈
메모리 칩을 부착하기 위한 기판이다. 대표 기업으로는 티엘비가 있다. 아래의 이미지는 DDR5의 모듈 구조도이다.
반도체 기판의 벨류체인
1) HDI : 코리아서키트, 디에이피
2) FC-BGA : 삼성전기, 대덕전자, LG이노텍, 코리아써키트
3) FC-CSP : 삼성전기, 심텍
4) SiP : 심텍, 삼성전기, LG이노텍
5) MLB : 이수페타시스, 대덕전자
6) FPCB : 비에이치, 뉴플렉스, 인터플렉스
7) 메모리모듈 : 티엘비, 심텍
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