반도체 후공정(패키징) 업계의 차세대 먹거리로 ‘실리콘관통전극(TSV) 인터포저(Interposer)’가 부상하고 있다. 사물인터넷(IoT)이 화두로 떠오르면서 프로세서, 메모리, 미세전자기계시스템(MEMS) 센서 등 이종 반도체(칩)간 결합이 중요해지고 있기 때문이다. 그러나 설비 투자 부담과 효율성 확보가 난제다.
최근 업계에 따르면 차세대 시스템인패키징(SiP) 기술로 TSV 인터포저가 주목받고 있다. 인터포저는 서킷 보드와 칩 사이에 들어가는 기능성 패키지 기판이다. 시스템온칩(SoC)과 달리 물성이 다른 칩들을 넣을 수 있고 수율도 높다. 지금까지 인쇄회로기판(PCB)·유기(Organic) 기판이 쓰였으나 전도성이 낮고 열을 제때 빼내지 못했다.
TSV 인터포저는 실리콘 웨이퍼 위에 칩들을 얹거나 실장하고 기판에 구멍을 뚫은 후 내부를 전도체로 채워 칩 간, 칩과 PCB 간을 연결한다. PCB·유기 기판보다 미세 선폭을 구현할 수 있고 배선·비아의 크기도 줄일 수 있다. 칩과 같은 재질이라 전도성이 높고 열 팽창계수(CTE)가 같아 온도 변화에 따른 위험이 없다. 노후한 반도체 설비도 그대로 이용할 수 있다.
이에 따라 패키징 전문 업체들은 TSV 인터포저 시장 선점에 나섰다. 하나마이크론(대표 한호창, 최창호)은 국내에서는 유일하게 TSV 인터포저 생산 기술을 보유한 이피웍스(대표 김구성)에 지난해 투자했다. 앰코테크놀로지코리아(대표 김주호)와 스태츠칩팩리미티드코리아(대표 김원규)도 연구개발(R&D)에 한창이다.
그러나 고가의 TSV 장비와 적합한 애플리케이션 확보가 문제다. 패키징만 처리하기에는 TSV 장비 가격이 만만치 않다. 정부가 국책 과제로 국내 장비 업체들에 TSV 장비 개발을 지원했으나 양산 단계는 아니다. 김구성 이피웍스 대표는 “설비 투자 부담으로 업체 다수가 TSMC, UMC 등 외국 외주생산(파운드리) 업체에서 받은 실리콘 인터포저에 범핑 등 후면 작업만 하고 있다”라고 말했다.
애플리케이션도 난제다. TSV 인터포저는 PCB·유기 인터포저보다 많게는 10배 정도 비싸다. 가격차를 상쇄하기 위해서는 고성능 메모리·프로세서·MEMS센서 등 고부가 애플리케이션이 올라가야 한다. 김재동 앰코테크놀로지코리아 이사는 “적합한 애플리케이션을 찾아 효율성을 확보하는 게 관건”이라며 “고집적 메모리, 프로세서 등이 유력하다”라고 밝혔다.
업계는 이르면 2015년부터 시장이 개화할 것으로 내다본다. 김동수 전자부품연구원(KEIT) 책임연구원은 “칩 집적도가 높아지고 데이터 처리량이 늘수록 인터포저의 필요성도 증가한다”라며 “이종 칩 간 결합과 성능, 수율 등 여러 측면에서 TSV 인터포저가 가장 각광받을 것”이라고 얘기했다.
김주연기자 pillar@etnews.com