AI 기반 고성능 컴퓨팅(HPC)이 발전함에 따라 반도체 산업은 점점 더 큰 패키징 과제에 직면하고 있습니다. 증가하는 I/O 대역폭 요구 사항을 충족하기 위해 프로세서는 고대역폭 메모리(HBM) 및 인접한 칩렛과 전례 없는 속도로 통신해야 합니다.
칩렛 기반 아키텍처는 더 높은 성능과 향상된 확장성을 위한 유망한 경로를 제공하지만, 동시에 첨단 패키징 기술에 새로운 요구 사항을 부과합니다. 핵심 요구 사항 중 하나는 데이터 병목 현상을 줄이는 데 필요한 상호 연결 밀도를 제공하기 위해 재배선층(RDL) 특성을 지속적으로 축소하는 것입니다.
이전 게시물인 “The Die is Not Enough”에서는 마스크리스 리소그래피가 패턴을 실시간으로 보정하고 표준 레티클 크기를 초과하여 기록하는 방법을 살펴보았습니다. 오늘은 첨단 패키징 연구의 새로운 방향 중 하나인 미래 고밀도 패키징을 위한 잠재적 플랫폼으로서 유리 기판의 가능성을 살펴봅니다.
왜 유리인가? 2 µm 이하 특성을 넘어서는 길 탐색
오늘날의 고밀도 RDL은 일반적으로 유기 코어 위에 Ajinomoto Build-up Film(ABF)을 사용하여 제작됩니다. 그러나 업계가 초미세 특성(2 µm 이하 라인 및 스페이스)을 연구함에 따라 연구자와 제조업체는 치수 안정성, 표면 품질 및 확장성을 향상시키기 위한 다양한 접근 방식을 평가하고 있습니다. 유리 기판은 유망한 옵션 중 하나로 상당한 주목을 받고 있습니다.
이 연구의 두 가지 주요 동기는 다음과 같습니다.
- 표면 거칠기 및 평탄도: 매우 미세한 형상에서는 기판 표면 품질이 점점 더 중요해집니다. 유리는 매우 매끄럽고 평탄한 표면을 제공하므로 보다 균일한 증착 공정과 더 정밀한 라인/스페이스 치수를 지원할 수 있습니다.
- 치수 안정성: 대형 기판은 공정 중 열적 및 기계적 응력을 경험합니다. 많은 유기 재료와 비교하여 유리는 높은 강성과 우수한 열 안정성을 제공할 수 있습니다. 또한 실리콘과의 열팽창계수(CTE) 매칭을 보다 가깝게 구현할 수 있어 대형 AI 및 HPC 패키지의 열 사이클링 동안 응력을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
동시에 제조 가능성, 취급, Through-Glass Via(TGV) 통합, 생태계 준비 상태 및 생산 규모로의 비용 효율적인 확장 등 주요 과제는 여전히 남아 있습니다. 유리 기판의 장기적인 채택 일정은 아직 진화 중이며, 업계는 여러 재료 및 공정 접근 방식을 병행하여 계속 탐구하고 있습니다.
협업 생태계: IZM 및 Georgia Tech와 함께 첨단 패키징 발전
첨단 패키징은 어느 한 기업이 단독으로 해결하기에는 너무 복잡합니다. Heidelberg Instruments는 연구개발(R&D), 파일럿 라인 개발 및 미래 산업 생산 간의 격차를 연결하는 협업 생태계에 기여하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다.
- Glass Panel Technology Group (GPTG): Fraunhofer IZM이 주도하는 이 산업 및 연구개발 파트너 컨소시엄은 Through-Glass Via(TGV) 및 Redistribution Layer(RDL)부터 조립에 이르기까지 대형 유리 코어 기판을 위한 전체 공정 체인에 걸쳐 작업합니다. Fraunhofer IZM의 Embedding & Substrate Technologies(EST) 그룹 책임자인 Ruben Kahle은 “우리는 고정밀 반도체 공정을 대형의 비용 효율적인 직사각형 유리 패널에 맞게 확장하고 적용하고 있습니다.”라고 말합니다.
- 3D Systems Packaging Research Center(3D-PRC): Georgia Tech와 협력하여 Heidelberg Instruments는 미래 패키징 로드맵과 패널 수준 유리 기판에서 점점 더 미세해지는 라인/스페이스 치수에 중점을 둔 연구에 기여하고 있습니다.
마스크리스 리소그래피가 “글래스 코어”를 구현하는 방법
유리 기판 탐색에는 유연한 리소그래피 워크플로우, 빠른 공정 반복 및 적응형 패터닝 기능이 필요합니다. 바로 이 부분에서 Heidelberg Instruments의 MLA 300 Maskless Aligner와 VPG 시리즈가 첨단 패키징 연구개발, 파일럿 라인 및 중간 규모 생산 환경을 지원합니다.
적응형 정렬 및 왜곡 보정
유리와 같은 단단한 기판도 유전체 라미네이션과 같은 공정 단계 동안 미세한 왜곡을 경험할 수 있습니다. 마스크리스 리소그래피는 기판을 이미징하고 노광 중 디지털 패턴을 조정함으로써 실시간 정렬 보정을 가능하게 합니다. 이는 대형 패널 전반에서 RDL 패턴과 TGV 구조 사이의 오버레이 정확도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.
공정 탐색 지원
Heidelberg Instruments 시스템은 반가산 공정(SAP), 첨단 유전체 재료 및 다마신 공정 접근법을 위한 광패터닝 가능 유전체(PPD)를 포함한 새로운 공정 흐름의 평가를 지원합니다.
마스크리스 리소그래피의 유연성은 엔지니어가 설계를 신속하게 반복하고, 새로운 재료를 효율적으로 평가하며, 설계 수정마다 새로운 포토마스크를 제작할 필요 없이 공정 매개변수를 조정할 수 있게 합니다.
미래 확장 지원
현재 업계의 많은 관심은 2 µm 라인/스페이스 치수에 집중되어 있지만, 연구 로드맵은 더욱 미세한 형상을 향해 계속 나아가고 있습니다. Heidelberg Instruments의 마스크리스 플랫폼은 이러한 미래 요구 사항을 위한 공정 개발을 지원하는 동시에 최대 510 mm × 515 mm의 패널 수준 패키징 형식을 위한 대면적 노광 전략을 가능하게 합니다.
지속 가능성과 효율적인 공정 개발
Heidelberg Instruments에서 기술 혁신은 LAB14 지속 가능성 아젠다와 함께 진행됩니다. 유리의 치수 안정성과 적응형 리소그래피 워크플로우는 마스크 반복을 최소화하고 더 빠른 최적화 주기를 가능하게 함으로써 공정 개발 및 프로토타이핑 중 재료 낭비를 줄이는 데 도움을 줍니다. 또한 패널 수준 접근 방식은 보다 효율적인 면적 활용을 가능하게 합니다.
더 적은 빌드업 층으로 더 높은 상호 연결 밀도를 달성함으로써 화학 물질과 유전체 소비를 줄일 수 있으며, 이는 자원 효율적인 생산 사이클을 만들고 미래 첨단 패키징 공정의 전반적인 제조 효율성을 향상시킵니다.
결론: 첨단 패키징의 미래를 형성하다
유리 기판은 차세대 첨단 패키징을 위해 탐구되고 있는 여러 유망한 방향 중 하나입니다. 여전히 상당한 기술적 및 제조상의 과제가 남아 있지만, 반도체 생태계 전반의 지속적인 협력은 연구와 공정 개발을 가속화하고 있습니다.
Fraunhofer IZM 및 Georgia Tech가 주도하는 컨소시엄과의 협력을 통해 Heidelberg Instruments는 첨단 패키징 연구개발, 파일럿 라인 개발, 공정 탐색, 적응형 패터닝 및 미래 생산 확장의 핵심 지원자로 자리매김하고 있습니다.
새로운 첨단 패키징 접근 방식을 탐색하고 계십니까? 첨단 패키징 페이지를 방문하거나 전문가에게 직접 문의하여 MLA 300이 귀하의 개발 및 생산 목표를 어떻게 지원할 수 있는지 알아보십시오.
