AI와 고성능 컴퓨팅의 발전으로 하나의 반도체 패키지 안에 더 많은 칩을 집적해야 하는 시대가 오면서, 반도체를 어떻게 효율적으로 패키징하느냐도 점점 중요해지고 있어요. 특히 GPU와 HBM처럼 여러 칩을 하나의 패키지 안에 구현하는 첨단 패키징에서는 넓은 면적을 효율적으로 활용하면서 생산성까지 높일 수 있는 기술이 필요하죠.
이러한 흐름 속에서 주목받고 있는 기술이 바로 PLP(Panel Level Packaging)예요. PLP는 기존의 원형 웨이퍼 대신 대형 사각형 패널을 사용해 패키지 공정을 수행하는 차세대 반도체 패키징 기술인데요.
[반도체의 모든 것]에서는 PLP가 어떤 기술인지, 기존 방식과 무엇이 다른지, 그리고 상용화를 위해 해결해야 하는 과제는 무엇인지 함께 차근차근 알아볼게요!
📌한눈에 보는 PLP
(Panel Level Packaging)
| 1️⃣정의 : 기존의 원형 웨이퍼 대신, 대형 사각형 패널을 사용해 패키지 공정을 수행하는 차세대 반도체 패키징 기술 2️⃣주요 장점 : 넓은 패널 면적의 효율적 활용, 대량 생산을 통한 생산성 향상 및 원가 절감 기대, 대형·고집적 패키지 구현 3️⃣특징 : GPU·HBM 등 여러 칩을 연결하는 대형·고집적 패키지 구현에 유리 |
▪ PLP(Panel Level Packaging) : 기존의 원형 웨이퍼 대신 대형 사각 패널을 사용해 패키지 공정을 수행하는 기술
최근 AI 반도체의 성능이 빠르게 발전하면서 하나의 패키지에 여러 칩을 집적하는 첨단 패키징의 중요성도 커지고 있어요. 특히 AI 가속기는 GPU와 여러 개의 HBM을 함께 집적해야 하기 때문에, 이를 구현하기 위한 패키지 면적 역시 확대되는 추세인데요.
다만, 패키지가 커질수록 기존 원형 웨이퍼 기반의 패키징 방식(WLP)에서는 활용하지 못하는 가장자리 면적이 늘어나고, 한 장의 웨이퍼에서 생산할 수 있는 패키지 수도 줄어들 수 있어요. 이에 기존 원형 웨이퍼 대신 더 넓은 사각형 패널을 활용하는 PLP가 새로운 대안으로 주목받고 있어요.
| ➕단어 정리 핵심 포인트 – PLP(Panel Level Packaging) : 원형 웨이퍼 대신 대형 사각형 패널을 사용해 패키지 공정을 수행하는 기술 |
PLP를 이해하려면 먼저 기존의 WLP(Wafer Level Packaging)를 살펴볼 필요가 있어요. WLP는 원형 웨이퍼 상태에서 패키징 공정을 진행한 뒤, 이를 개별 칩으로 분리하는 방식인데요.
그렇다면 기존 WLP와 PLP는 구체적으로 어떤 차이가 있을까요?
가장 먼저 눈에 띄는 차이는 바로 형태예요. 기존 WLP의 원형 웨이퍼는 구조 특성상 가장자리 공간을 온전히 활용하기 어렵고, 패키지 크기가 커질수록 한 장에 배치할 수 있는 패키지 수도 줄어들 수 있어요.
반면, PLP는 대형 사각형 패널을 활용해 이러한 공간상의 제약을 줄일 수 있는데요. 패널의 전체 면적을 보다 효율적으로 활용할 수 있다는 점이 기존 WLP와의 주요 차이랍니다.
| ➕ 기존 WLP vs PLP, 무엇이 다른가 – 형태 차이 : 원형 웨이퍼 ▶ 대형 사각형 패널 활용 – 면적 활용 : 가장자리 활용에 한계 ▶ 패널 면적 활용도 향상 |
그렇다면 PLP를 활용했을 때 얻을 수 있는 이점은 무엇일까요? 크게 세 가지로 정리할 수 있어요.
① 효율적인 면적 활용
기존 원형 웨이퍼에서는 구조상 가장자리 공간을 모두 활용하기 어렵지만, 사각형 패널인 PLP는 활용되지 않는 영역을 최소화해 전체 면적의 활용 효율을 높일 수 있어요.
② 생산성 향상 기대
PLP는 넓은 패널을 기반으로 한 번에 더 많은 패키지를 생산할 수 있다는 장점이 있어요. 이를 통해 생산성 향상과 원가 절감을 기대할 수 있죠. 반도체 패키징의 생산 효율성이 점점 중요해지는 만큼, 이러한 특징은 PLP가 주목받는 중요한 이유 중 하나랍니다.
③ 대형·고집적 패키지 구현
AI 반도체 시대에는 GPU와 여러 개의 HBM 등 다양한 칩을 하나의 패키지에 집적하는 대형·고집적 패키징 기술의 중요성이 커지고 있어요. PLP는 넓은 사각형 패널을 기반으로 하기 때문에 GPU·HBM 등 여러 칩을 집적하는 대형·고집적 패키지를 구현하는 데 유리한데요. AI와 고성능 컴퓨팅을 중심으로 반도체 패키지가 점점 대형화·고집적화되면서 PLP의 활용 가능성 역시 주목받고 있답니다.
| ➕ PLP가 가져오는 3가지 장점 1️⃣효율적인 면적 활용 : 사각형 패널로 버려지는 공간 최소화 2️⃣생산성 향상 기대 : 한 번에 더 많은 패키지 생산 가능 3️⃣대형·고집적 패키지 구현 : 여러 칩을 하나의 패키지에 집적하는 데 유리 |
이처럼 PLP는 면적 활용과 생산성, 대형·고집적 패키지 구현 측면에서 장점을 가진 기술이지만, 본격적인 상용화를 위해 해결해야 할 기술적 과제도 남아 있어요.
① 대형 패널의 휨(Warpage) 제어
패널의 크기가 커질수록 공정 과정에서 휨(Warpage) 현상이 발생하기 쉬워지는데요. 패널이 휘거나 변형되면 이후 공정의 정밀도와 패키지 품질에도 영향을 줄 수 있어요. 따라서 대형 패널에서도 변형을 최소화하고 안정적인 형태를 유지할 수 있는 휨 제어 기술이 중요하답니다.
② 미세 배선 공정의 균일성 확보
PLP는 넓은 패널 전체에서 패키지 공정을 진행하는 만큼, 어느 위치에서든 미세 배선의 품질을 일정하게 유지해야 하는데요. 패널의 위치에 따라 배선 품질에 차이가 생기지 않도록 대면적에서도 균일하고 정밀한 미세 배선을 구현하는 공정 기술이 필요하죠.
③ 공정 정밀도 확보 및 수율 안정화
PLP의 장점을 실제 대량 생산으로 이어가기 위해서는 대형 패널 전체에서 높은 공정 정밀도를 유지하면서 불량을 줄여야 하는데요. 따라서 공정 정밀도를 확보하고 양산 단계에서 수율을 안정화하는 것이 PLP 상용화를 위한 중요한 과제랍니다.
| ➕PLP 상용화의 핵심 과제 – 대형 패널의 휨(Warpage) 제어 : 패널 크기 증가에 따른 변형 최소화 – 미세 배선 공정의 균일성 확보 : 대면적 패널 전 영역에서 균일한 배선 형성 – 공정 정밀도 및 수율 안정화 : 양산 단계에서 안정적인 품질 확보 |
지금까지 지금까지 차세대 반도체 패키징 기술, PLP에 대해 살펴보았어요. AI 반도체의 대형화·고집적화가 이어지는 만큼, PLP는 차세대 첨단 패키징의 생산 효율을 높일 수 있는 기술로 주목받고 있는데요.
앞으로 대형 패널의 공정 안정성과 양산 수율을 확보하는 것이 상용화를 위한 핵심 과제가 될 것으로 보여요.
[반도체의 모든 것] 다음 편에서도 반도체 산업의 핵심 기술과 최신 트렌드를 쉽고 재미있게 소개해 드릴게요!
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