작성일: 2026년 1월 16일
분류: 반도체 기판 기술 & 소재 전략 분석
버전: 5.0 (IRDS 2026, 반도체공학회, KAIST HBM, IEEE HIR 완전 통합)
※ 아래 내용은 Perplexity AI 를 활용하여 정리한 보고서 입니다.
Executive Summary
제1장 AI 시대의 반도체 패키징 패러다임 전환
제2장 기판 소재 기술의 진화 및 ABF / BT / Glass 비교
제3장 Glass Substrate 기술과 극미세 TGV 형성
제4장 KAIST HBM 로드맵과 기판 기술 통합
제5장 극미세 RDL과 신뢰성 기술
제6장 CCL 시장과 공급망 전략
제7장 무전해 도금과 표면 처리 기술
제8장 광학 연결성과 차세대 광‑전자 패키징
제9장 Chiplet 기술과 표준화 전략
제10장 신뢰성, 품질 관리 및 표준
제11장 한국의 경쟁 우위와 2035년 달성 전략
제12장 미래 시나리오 분석 (2035년 기준)
결론: 핵심 메시지와 권고사항
부록 A: 반도체 기판 원소재 기술
부록 B: 기판 제조공정 상세 기술
부록 C: 시장 데이터 및 경제 분석
Executive Summary
AI 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 시대의 도래로 반도체 패키징 기술은 패러다임 전환 단계에 있다. Glass Substrate, Through-Glass Via (TGV), Cu-Cu 하이브리드 본딩 등이 2021년 R&D 단계에서 2026년 현재 대량 생산으로 진입했으며, ABF (Ajinomoto Build-up Film) → BT (Bismaleimide Triazine) 에폭시 → Glass/Silicon 하이브리드로의 소재 진화가 명확해졌다.
본 통합 종합 보고서는 다음 자료를 완전히 통합한다:
1. IEEE IRDS 2026 Update – 2040년까지의 공식 기술 로드맵
2. 반도체공학회 반도체 기술 로드맵 2026 – 한국 산업 전략 수립 기반
3. KAIST TERALAB HBM 로드맵 2025-2040 – HBM4-8의 패키징 진화 경로
4. IEEE Heterogeneous Integration Roadmap 2024 – Chiplet & 3D 패키징 표준
5. 최신 학술 문헌 (Lau et al. 2025, Kim et al. 2025, Jung et al. 2025)
6. 시장 리포트 (Doosan CCL 초사이클, Meritz 2026 Outlook)
1. 기술 성숙도의 확인
· TGV 형성 기술(SLE, LIDE, FLAE, QCW) 모두 상용화 단계 진입 (수율 90% 이상)
· Glass Substrate 파일럿 라인 → 양산 단계로 전환 (2026-2027)
· Cu-Cu 하이브리드 본딩 5-10μm 극미세 피치 달성
2. 소재 시장의 분화
· ABF: 고급 시장 35-40% 점유 (열전도도 0.7-1.2 W/m·K, 원가 +20%)
· BT Epoxy: 대량 시장 45-50% 점유 (저원가, 성숙 기술)
· Glass: 극고급 시장 10-15% (2026) → 25-30% (2030) 성장 예상
3. HBM 로드맵 확정
· HBM4 (2026): 256 GB/s → HBM8 (2038): 1,024 GB/s (4배 증가)
· HBM-PIM (Processing-in-Memory) 2030년 상용화로 토큰 처리량 10배 향상
· 기판 기술이 HBM 성능을 좌우하는 핵심 요소
4. CCL 시장 초사이클
· 2024년: USD 16.5B → 2026년: USD 19.2B → 2030년: USD 24.0B
· 2026-2027년부터 공급자 우위 시장 진입 (가격 10-15% 상승)
· AI 서버 수요로 고급 등급(M8+, M9) 공급 부족 심화
5. 극미세 화 가속
· RDL (Redistribution Layer): 2025년 2/4μm → 2030년 0.5/1μm → 2040년 0.1/0.2μm
· 신호 무결성 손실 30GHz에서 0.48dB (유기) → 0.20dB (Glass+완전충진) 달성 가능
· EM (Electromigration) 한계 10⁷ → 10⁹ A/cm² 상향 필요
6. 한국의 기회 윈도우
· 삼성전기, 두산, SKC 등 기술 경쟁력 보유
· 글로벌 Glass Substrate 시장의 20-30% 점유 가능성 (2030년)
· K-Chips Act 지원으로 전략적 투자 시점
| 파급 영역 | 현황 | 2030년 전망 |
| 기술 주도권 | 미국(TGV), 일본 (Glass Core), 대만 (CCL) 3강 체제 | 한국의 Glass+HBM 기판 영역 강화 |
| 공급망 재편 | 지정학적 리스크로 분산화 진행 | 미국-아시아-유럽 3각 생산 기지 구축 |
| 수직 통합 | Intel, Samsung, TSMC 자체 기판 개발 초기 단계 | 완전한 수직 통합 실현으로 공급 독립성 확보 |
반도체 산업은 1965년 Gordon Moore의 "무어의 법칙" 이래 60년간 선폭 (process node) 축소를 통해 성장했다:
· 1995년: 500nm
· 2005년: 90nm
· 2015년: 14nm
· 2025년: 2nm (GAA 공정)
· 2035년 목표: 0.2nm (CFET 구조)
그러나 원자 단위 스케일에 접근하면서 세 가지 근본적 한계가 발생:
1. 리소그래피 한계: 파장 13.5nm(EUV)로 0.2nm 이하 패턴 정의 불가능
2. 전력 소비 한계: 누설 전류 폭증으로 전력 효율 악화
3. 열 관리 한계: 칩 단위 전력밀도 500+ W/cm² 도달 시 냉각 물리적 불가능
NVIDIA Blackwell (B200)의 등장으로 기술 요구사항이 급변:
· 메모리 대역폭: GPU와 HBM 간 400+ Gbps (2D PCB는 56-100 Gbps 한계)
· 칩 집적도: 100+ 억 트랜지스터 → 신뢰성 관리 어려움
· 전력 소비: 600W 이상 칩 냉각 필수 (기존 300W 제약 초과)
이러한 요구사항을 충족하기 위해 3D 적층 패키징이 필수 기술로 부상:
| 기술 분류 | 2D(PCB) | 2.5D(CoWoS) | 3D(Glass) | 극고급(Hybrid) |
| 다이 적층 | 단층 | 2-3층 | 4-8층 | 8층 이상 |
| 대역폭(TBs/mm²) | 0.1-0.5 | 1-3 | 5-10 | 10-20 |
| 신호 손실(Dk/Df) | 3.5-4.5 / 0.01-0.05 | 3-4 / 0.005-0.02 | 4.5-6.0 / 0.01-0.03 | 3.8-4.5 / 0.0002-0.005 |
| 생산 단계(2026) | 대량생산 | 양산 확대 | 양산 준비 | 파일럿 생산 |
| 비용(PCB 대비) | 기준 | +40% | +60% | +100%+ |
| 신뢰성(피로 내구성) | 낮음 | 중간 | 높음 | 매우 높음 |
국제 반도체 기술 로드맵 (IEEE IRDS)에서 제시한 2040년 목표:
프로세스 기술
· 로직: 2nm(2025) → 1nm(2031) → 0.2nm CFET(2040)
· 메모리(DRAM): 11nm(2025) → 6nm(2040) with 3D stacking 4F²
패키징 기술
· 2025년: CoWoS M8 대량화, Glass Substrate 파일럿
· 2030년: Glass Substrate 양산, 극미세 RDL <0.5μm 상용화
· 2035년: Co-Packaged Optics 대량화, 광자-전자 통합
· 2040년: Monolithic 3D, 양자-고전 하이브리드 시스템
메모리 기술(HBM)
· HBM4 (2026): 256 GB/s, 36-48GB
· HBM6 (2031): 512 GB/s, 120GB
· HBM8 (2038): 1,024 GB/s, 240GB
제2장: 기판 소재 기술의 진화 및 ABF / BT / Glass 비교
| 시대 | 시기 | 주요 소재 및 기술 |
| 제1세대 | 1970-1990년대 | FR-4(Glass Epoxy), CEM-1, Phenolic |
| 제2세대 | 1990-2010년대 | Polyanide, BT Epoxy, Polyimide |
| 제3세대 | 2010-2025년 | ABF(Ajinomoto), Low-k PPE, 특수 에폭시 |
| 제4세대 | 2025-2040년 | Glass Core, Silicon Interposer, Hybrid Glass-Si |
Table 1: 기판 소재의 세대별 진화
2.2 ABF (Ajinomoto Build-up Film) 깊이 분석
ABF는 일본 아지노모토사가 개발한 고성능 빌드업 필름으로, 다음과 같이 구성:
주요 성분:
· 기재 (Base): 유리 섬유(E-glass) 또는 특수 섬유 직물
· 수지: 에폭시 수지 + 경화제 + 첨가제
· 충진제: 실리카(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃) 입자
· 구리 호일: 전해 동박(ED Copper Foil) 12-35μm
전기적 특성:
| 특성 | ABF(일반) | ABF(저손실) | 단위 |
| 유전율(Dk) | 4.0-4.3 | 3.8-4.0 | - |
| 손실각(Df) | 0.012-0.015 | 0.008-0.010 | (50°C, 1GHz) |
| 삽입 손실(30GHz) | 0.35-0.40 | 0.25-0.30 | dB |
기계적 특성:
| 특성 | 값 | 단위 |
| 열팽창계수(X축/Y축) | 12-18 | ppm/K |
| 수분 흡수율 | 1.8-2.2 | % |
| 열전도도 | 0.7-1.2 | W/m·K |
| 인장 강도 | 50-80 | MPa |
| 유리 전이온도(Tg) | 170-200 | °C |
AI/HPC 적용 사례:
· NVIDIA Hopper (H100): CoWoS 기판의 CCL로 ABF 사용
· NVIDIA Blackwell (B200): M8 CCL 중 ABF 기반 제품 50% 이상 점유
· Google TPU v6e: 고급 CCL(M8+)로 ABF 저손실 제품 채택
시장 점유율:
· 2024년: 전체 CCL 시장의 약 35%
· 2025년: 약 38% (AI 수요 증가)
· 2026년 전망: 약 40% (포화점 근접)
가격 및 원가 구조:
· PCB 기반 CCL 대비 원가 비중: +20-30%
· 글로벌 평균 가격: USD 8-10/m² (2026년)
· 수익성: 일반 CCL 대비 30-40% 높은 마진율
현재 한계점:
1. 수분 흡수: 1.8-2.2%로 높아 습열 신뢰성 관리 필수
2. 극미세 피치: 20μm 이하 비아 형성에 제한
3. 확장성: 고급 기술이므로 생산 비용 절감 한계
4. 원가 경쟁력: 저가 시장에서 경쟁력 약함
R&D 개선 방향 (2026-2030):
· 나노 실리카 충진 기술로 수분 흡수 1.2-1.5%로 개선
· 극저손실(Df <0.008) 고급 에폭시 개발
· 나노 입자 분산 기술로 열전도도 1.5-2.0 W/m·K 달성
2.3 BT 에폭시 (Bismaleimide Triazine) 특성 및 시장 위치
BT 에폭시는 고분자 화학 구조상 우수한 수분 저항을 제공:
주요 성분:
· 주 수지: Bismaleimide(BMI) + Triazine 화합물 결합
· 기재: E-glass 또는 특수 섬유 직물
· 충진제: 실리카 입자(미분화)
· 구리 호일: 반전해 동박 (RA Copper Foil) 9-35μm
특이 성능:
| 특성 | BT Epoxy(표준) | BT Epoxy(저유전) | 단위 |
| 유전율(Dk) | 3.5-3.8 | 3.3-3.5 | @1MHz |
| 손실각(Df) | 0.008-0.012 | 0.006-0.008 | (50°C, 1GHz) |
| 수분 흡수율 | 2.0-2.5 | 1.8-2.2 | % (최대) |
| 유리 전이온도(Tg) | 170-180 | 180-190 | °C |
시장 점유율:
· 2024년: 전체 CCL의 50-55% (다수 공급자 경쟁)
· 2025년: 48-52% (ABF 고급화 추세로 점유율 감소)
· 2026년: 45-50% (Glass 신기술 출현으로 계속 감소)
주요 강점:
1. 저원가: PCB 기준 비용 -10~0% (최저가 제품)
2. 생산 안정성: 30년 이상 확립된 공정 기술
3. 공급 다양성: Kingboard(홍콩), Shengyi(중국), Nan Ya(대만) 등 5개 이상 공급자 존재
4. 수분 저항성: BT 구조상 수분 흡수 낮음 → 신뢰성 우수
적용 시장:
· 기지국, 라우터 등 통신 인프라 기판
· 자동차 전장 제어 PCB
· 저가 서버 기판
· 일반 IoT 및 가전 기판
2026-2030년 시나리오:
· 긍정적: 중저가 시장에서 지속적 점유율 (40-45%)
· 부정적: AI 고성능 시장에서는 계속 축소 가능성
· 안정적: 기술 고도화(저유전율, 저손실)를 통한 경쟁력 강화
제3장: Glass Substrate 기술과 극미세 TGV 형성
유리 기판은 순수 이산화규소(SiO₂) 또는 특수 유리 화합물로 구성:
재료 분류:
1. E-Glass (전기용 유리): SiO₂ 52-56%, Al₂O₃ 12-16%, CaO 16-25%
2. 합성 실리카 (Synthetic Silica): SiO₂ 99%+, 극저손실 특성
3. 특수 저CTE 유리: CTE 3.0-3.8 ppm/K 맞춤형
극저 표면 거칠기의 중요성:
· PCB: 50-200nm 거칠기 → 30GHz 삽입 손실 0.48dB
· Glass: <10nm 거칠기 → 30GHz 삽입 손실 0.20dB 이상 감소 가능
| 특성 | Glass | ABF | BT Epoxy |
| 표면 거칠기(nm) | <10 | 50-100 | 100-150 |
| CTE(ppm/K) | 3.0-3.8 | 12-18 | 14-20 |
| Dk | 4.5-6.0 | 4.0-4.3 | 3.5-3.8 |
| Df(1GHz) | 0.01-0.03 | 0.012-0.015 | 0.008-0.012 |
| 열전도도(W/m·K) | 1.0-1.2 | 0.7-1.2 | 0.4-0.6 |
| 기계적 강도(GPa) | 50-90 | 3.5-5.0 | 4.0-6.0 |
| 원가(M7 대비) | +30-50% | +20-30% | 기준 |
| 생산 성숙도(2026) | 양산 준비 | 대량생산 | 대량생산 |
| 극미세 패턴(μm) | 1-5 | 10-20 | 25-50 |
3.2 Through-Glass Via (TGV) 형성 기술 심층 분석
**TGV (Through-Glass Via)**는 유리 기판을 관통하는 미세 도전성 구멍으로, 상부 회로층과 하부 회로층을 전기적으로 연결:
· 크기: 직경 1-200μm, 깊이 200-500μm
· 종횡비(AR): 10:1 ~ 1000:1
· 구성: 유리 + 절연층 + 도금층 (Cu/Ni/Ag)
| 기술 | 최소 사이즈 | AR | 속도 | 수율 | 2026 상태 |
| SLE | 10 μm | 10:1 | 중간(100mm²/s) | 85-90% | 양산 |
| LIDE | 5 μm | 100:1 | 높음(200mm²/s) | 90-95% | 양산 |
| FLAE | <1 μm | 1000:1 | 낮음(10-20mm²/s) | 95%+ | 파일럿 |
| QCW | 40-50 μm | 50:1 | 매우높음(500mm²/s) | 90%+ | 양산 |
Table 2: TGV 형성 기술의 성능 비교 (2026년 기준)
각 기술의 메커니즘:
1. SLE (Selective Laser-Induced Etching)
o 가시광선 레이저(532nm)를 유리에 집속
o 유리 내부에만 선택적으로 결정화 유도
o 화학 식각으로 결정화 부분 제거
o 장점: 간단한 장비, 높은 수율
o 단점: 최소 10μm 한계
2. LIDE (Laser-Induced Deep Etching)
o Femtosecond 펄스 레이저 + 화학 식각 결합
o 유리 내부 균형잡힌 열응력 제어
o 최소 5μm, 종횡비 100:1 달성
o 가장 상용화 단계 진행 (NEG, AGC 양산)
3. FLAE (Femtosecond Laser-Assisted Etching)
o 펨토초 레이저(波長 800nm) 고집중
o 다중광자 흡수로 극미세 비아(1μm 이하) 형성
o 종횡비 1000:1 이상 가능
o 처리 속도 느림 → 아직 파일럿 단계
4. QCW (Quasi-Continuous Wave)
o 준연속파 UV 레이저(파장 355nm)
o 열응력 최소화 → 깨끗한 가장자리
o 40-50μm 초고속 처리(초당 100mm² 이상)
o 차세대 대량생산 기술로 주목
도금 구성 (상→하):
무전해 도금의 혁신 (Pd-Free 화학):
· 종래: Pd 촉매 필요 → 높은 비용, 환경 문제
· 신규: Nano-silver 활성화 + 나노입자 도포
· 효과: 도금 품질 유지, 40-50% 원가 절감
신뢰성 검증 (Lau et al., 2025):
| 시험 항목 | Glass TGV | 유기 기판 비아 | 평가 |
| 열사이클(1000회) | Pass | Pass | 동등 |
| 마이크로범프 피로 | 4.43/cycle | 9.12/cycle | Glass 2배 우수 |
| 습열(85°C, 85% RH) | Pass | Pass | 동등 |
| 신호 무결성 손실 | 0.23dB | 0.48dB | Glass 51% 개선 |
제4장: KAIST HBM 로드맵과 기판 기술 통합
HBM4 (2026) ~ HBM8 (2038) 스펙 진화표
| 항목 | HBM4 | HBM5 | HBM6 | HBM7 | HBM8 |
| 채택 시기 | 2026 | 2028 | 2031 | 2034 | 2038 |
| 데이터레이트(Gbps) | 8 | 12 | 16 | 24 | 32 |
| 스택당 대역폭(TB/s) | 256 | 384 | 512 | 768 | 1,024 |
| 스택 용량(GB) | 36-48 | 72 | 120 | 180 | 240 |
| I/O 개수 | 2,048 | 3,072 | 4,096 | 6,144 | 8,192 |
| TSV 밀도(/mm²) | 500-600 | 800-1000 | 1200-1500 | 2000+ | 3000+ |
| 코어 기판 | Si Interposer | Si+Glass | Glass 혼합 | Glass Hybrid | Pure Glass |
| 냉각 방식 | 열판 | 임베디드 | 침지 냉각 | 고급 침지 | 액체 냉각 |
| 패키징 | CoWoS | CoWoS+ | Glass+Cu | Multi-tower | Monolithic |
HBM4 (2026) → HBM5 (2028)
· 기판: Si Interposer → Si+Glass 하이브리드로 전환
· RDL 선폭: 2μm → 1.5μm 미세화
· 열관리: 임베디드 냉각 구조 도입 (미세 채널)
· 신뢰성: 열사이클 1000회 통과 필수
HBM6 (2031)
· 기판: Glass Substrate 본격 도입
· RDL 선폭: 0.5-1μm (극미세화)
· 극미세 TSV: 5-10μm 직경, 100:1 이상 종횡비
· 신뢰성: 열사이클 3000회, ESD 강화
HBM7-8 (2034-2038)
· 기판: Pure Glass Substrate + Monolithic 3D
· RDL 선폭: 0.1-0.2μm (극한 한계)
· 냉각: 침지 냉각 + 액체 냉각 병합
· 신뢰성: 5000회 이상 극한 신뢰성
4.2 HBM-PIM (Processing-in-Memory) 아키텍처
전통 GPU 아키텍처의 문제:
→ 메모리 접근이 연산보다 100배 이상 에너지 소비
AI/ML 워크로드 (행렬 연산, 벡터 처리)에서는 메모리 대역폭이 성능을 좌우하는 병목:
HBM-PIM의 해결책:
메모리 셀 바로 인접한 위치에 연산 회로 (PE, Processing Element) 탑재
| 컴포넌트 | 기능 | 성능 지표 |
| 메모리 어레이 | DRAM 셀(8-24GB 용량) | 극고밀도 적층(초당 10GB) |
| PE 어레이 | Processing Element 1024-2048개 | 정수/부동점 연산 |
| 제어 로직 | ACU(Arithmetic Control Unit) | 명령어 디코드/실행 |
| TSV | 메모리 계층간 수직 연결 | 3200+ TSV/칩 |
| L3 캐시 | GPU-HBM 중간 버퍼(8-16MB) | 초저레이턴시 접근 |
Table 3: HBM-PIM 핵심 컴포넌트 및 성능 지표
KAIST TERALAB의 혁신적 접근:
차세대 HBM의 복잡한 설계 최적화를 머신러닝 기반 에이전트로 자동화
적용 기술:
1. Reinforcement Learning(RL) 에이전트
o TSV 배치 최적화
o 신호 무결성 제약 조건 자동 만족
o PDN(Power Delivery Network) 임피던스 최소화
o 결과: 설계 시간 3주 → 밀리초 단위로 단축
2. Diffusion 모델
o PDN 임피던스 예측 (SPICE 시뮬레이션 대체)
o 멀티스케일 해석 통합
o 고속 근사 모델링
3. LLM 기반 배치-배선 최적화
o Natural Language Processing → 설계 의도 파악
o 자동 배선 순서 생성
o 제약 조건 위반 사전 방지
성과:
· HBM 클러스터 네트워크의 토큰 처리량 10배 향상
· 설계 검증 시간 90% 단축
· 설계 오류 95% 사전 차단
제5장: 극미세 RDL과 신뢰성 기술
5.1 RDL(Redistribution Layer) 기술 로드맵
RDL은 Si 인터포저 위의 극미세 배선층으로, 칩 간 신호 전달을 담당:
기술 진화:
| 시기 | 선폭/피치(μm) | 다층 수 | 신호처리량 | 기술 |
| 2020 | 5/10 | 2-3 | 50 Gbps | DAM(Damascene) |
| 2025 | 2/4 | 3-4 | 100-200 Gbps | Semi-Additive(SAP) |
| 2030 | 0.5/1 | 6-8 | 400 Gbps | EUV 리소 |
| 2035 | 0.2/0.4 | 10-12 | 800 Gbps | EUV 극미세 |
| 2040 | 0.1/0.2 | 15+ | 1+ Tbps | 차세대 리소 |
Cu-Cu 본딩의 원리:
두 개의 구리 표면을 상온에서 직접 접촉시켜 원자적 결합 형성
장점:
· 극미세 피치 가능(5-10μm)
· 높은 접촉 밀도(배열)
· 우수한 신뢰성
신뢰성 데이터 (Lau et al., 2025):
| 항목 | Cu-Cu | 마이크로범프 | 비교 |
| 비탄성 변형/cycle | 16.02 | 19.0 | Cu-Cu 16% 우수 |
| 응력 분포(Max) | 180 MPa | 250 MPa | Cu-Cu 28% 낮음 |
| 극미세 피치 가능 | 5-10μm | 40-50μm | 5배 극미세 |
| 신뢰성(5000회 TC) | PASS | FAIL(3000회) | Cu-Cu 우수 |
Table 4: Cu-Cu 본딩 vs 마이크로범프 신뢰성 비교
문제점: 다중 칩 배치 시 기판 뒤틀림(warpage) 심화
최적화 기술 (Jung et al., 2025):
결과:
· 9칩 비균일 배치: 2,436μm warpage
· 25칩 균일 배치: 1,263μm (51% 감소)
· MUF + 균일 배치 결합 시 극대 효과
제6장: CCL 시장과 공급망 전략
Meritz Research & Doosan 보고서 (2025년):
| 시기 | 시장 규모(USD B) | CAGR | 시장 특성 |
| 2024년 | 16.5 | - | 수요 회복 단계 |
| 2025년 | 17.8 | +7.9% | 초사이클 시작 |
| 2026년 | 19.2 | +7.9% | 공급자 우위 시장 |
| 2027년 | 20.8 | +8.3% | 가격 상승 심화 |
| 2030년 | 24.0 | +8.1%(2026-2030) | 안정화 단계 |
**초사이클(Supercycle)**의 정의:
일시적 수요-공급 불균형으로 인한 가격 상승 × 공급 부족 × 마진율 급증의 동시 현상
CCL 초사이클 드라이버:
1. NVIDIA B200/H200 대량 배포 (2024-2025)
o 고급 CCL(M8+, M9) 수요 급증(+30% YoY)
2. 공급 확충 지연
o 신규 공장 건설 18-24개월 소요
o 기존 공장 증설 용량 한계(월 3-5% 증대만 가능)
3. 가격 상승 압력
o M8 등급: 2025년 USD 7-8/m² → 2026년 USD 8-10/m² (+20-30%)
o M9 등급: USD 12-15/m² (M8 대비 50% 이상 프리미엄)
4. 공급자 마진 개선
o 일반 CCL: 10-15% 마진 → 15-20% 마진
o 고급 등급: 20-25% 마진 → 30-40% 마진
6.2 강화 소재의 분화 (T-Glass, NER, Q-Glass, M-Glass)
개발 배경: E-glass의 전기적 성능 한계 극복
기술 특성:
· 조성: 특수 알칼리 토류 유리(Rare Earth Glass)
· Dk/Df: 3.8 / 0.0045 (E-glass 대비 20% 우수)
· 삽입 손실(30GHz): 0.32-0.35dB (표준 CCL 대비 우수)
시장 점유:
· 2024년: AI PCB 시장의 약 15-20%
· 2025년: 약 20-25%
· 2026년 전망: 약 25-30%
가격: E-glass 대비 +20-30% 프리미엄
생산 용량:
· 2024년: 월 5천톤 규모
· 2025년: +30% 증설 중
· 2026년: 월 6.5천톤 목표
적용 분야:
· NVIDIA H100/H200 기반 서버 PCB
· 5G/6G 고주파 통신 기판
· AI 가속기 고급 모델
NER Glass (New Energy Resin Glass)
혁신점: 극저손실(Df <0.002) 실현
기술 특성:
· 소재: 특수 고순도 실리카 + 저손실 에폭시 결합
· Dk/Df: 4.0-5.0 / <0.002 (극저손실)
· 삽입 손실(30GHz): 0.18-0.22dB
개발사: EMC(대만), Shengyi Technology(중국) 중심
시장 점유:
· 2025년: 글로벌 CCL의 약 5-8%
· 2026년: 약 8-12% 성장 예상
· 2030년: 약 15-20% 점유 전망
가격: M8 CCL 대비 +30-50% 프리미엄
공급 제약:
· EMC, Shengyi 외 공급사 부족
· 원료(고순도 실리카) 수급 한계
· 수율 아직 80-85% 수준 (개선 필요)
적용:
· Google TPU v6e 고성능 모델
· Vera Rubin 플랫폼 M8+ 기판
· AWS Trainium 극고급 MCM
개발 목표: Df <0.0007 (극한)
기술: 메타소재 개념 적용 (음의 유전 응답)
성능 목표:
· Dk: 3.2-3.5
· Df: <0.0007 (극저손실)
· 삽입 손실(30GHz): 0.10-0.15dB
개발 현황:
· 2024년: 샘플 평가 단계
· 2025년: HVM(High Volume Manufacturing) 진입 준비
· 2026년: 제한적 양산 예상
· 2027년: 상업화
목표 응용: 1.6Tbps 이상 초고속 신호 처리
M-Glass (Meta-Material Glass, 차세대)
개념: 음의 열팽창계수(Negative CTE) 실현
원리:
· CTE 조정 가능한 메타소재 구조
· Cu 호일(CTE 17 ppm/K)과 완벽한 CTE 일치 가능
· 극한의 열 응력 제거
목표 성능:
· Dk: 3.2-3.5
· Df: <0.0003 (매우 낮음)
· CTE: 0-10 ppm/K (조정 가능)
개발사: AGC(일본), NEG(일본) 공동 개발 중
일정:
· 2026-2028: 파일럿 개발
· 2028-2030: 샘플 평가
· 2030-2032: 제한 양산
· 2032년 이후: 본격 상용화
예상 가격: NER Glass 대비 50% 이상 프리미엄 (희귀성)
| 기업 | 본사 | 2026 주요 전략 | 특화 제품 | 시장 점유 |
| Kingboard | 홍콩 | 생산 확대(월 5.5만톤) | 고밀도 CCL | 20-22% |
| Shengyi | 중국 | R&D 투자, 저가 강화 | 저원가 CCL | 15-17% |
| Nan Ya | 대만 | 고급 등급 개발(M8+, M9) | 프리미엄 CCL | 12-14% |
| ITEQ | 대만 | AI 서버 특화 | 초저손실 | 8-10% |
| Doosan | 한국 | 저유전율 혁신, 초사이클 주도 | AI MLB | 8-10% |
| EMC | 대만 | NER Glass 확대 생산 | 극저손실 | 7-9% |
| 삼성전자(계획) | 한국 | Glass 기판 진입 준비 | 하이브리드 | 2-3%(2026) → 8-10%(2030) |
| TUC | 대만 | 고신뢰성 제품군 | 자동차용 | 4-5% |
전통 공정:
Pd 촉매 → SnCl₂ 민감화 → Cu 도금
문제점:
· Pd 가격 USD 20,000/oz (2025년) → 극도로 높음
· Pd 배출 → 환경 오염
· 도금 균일성 관리 어려움
혁신적 접근:
Pd 대신 **나노 크기의 은 입자(100-500nm)**를 촉매로 사용
공정 단계:
1. 레이저 표면 활성화 (KrF Excimer 248nm)
o 표면 산화층 제거
o OH기 생성
2. Nano-silver 도포 (PEI-GA-Ag 화학)
o Polyethylenimine(PEI) 바인더
o Glyoxal(GA) 가교제
o 은 입자 나노 분산
3. 저온 Cu 도금 (50-60°C)
o 균일한 도금층 형성
o 접착력 우수 (5B 등급)
o 두께 제어 용이 (5-20분 시간 제어)
성과:
· 접착강도: ASTM D3359 5B 달성 (최고 등급)
· 원가 절감: Pd 제거로 40-50% 비용 감소
· 처리 속도: 표준 도금보다 빠름
· 환경: Pd 배출 제로
7.2 높은 종횡비(High-AR) TGV의 충진 기술
문제: TGV 내부에 도금액 버블(공기) 포획 발생
· 종횡비 4.3-6.0인 TGV에서 심화
· 완전 충진 불가능 → 신뢰성 저하
기술:
초음파 진동(20-40kHz) 적용 시 공기 포획 제거
메커니즘:
결과:
· AR 4.3-6.0 TGV 완전 충진 가능
· 도금 균일성 98% 이상
· 신뢰성 5000회 열 사이클 통과
목표: 비아 가장자리의 기계적 결합력 극대화
기술:
1. USM(Ultrasonic Machining)
o 초음파 + 연마제 슬러리로 미세홈 형성
o 기계적 결합력 증가
2. ECDM(Electrochemical Discharge Machining)
o 전기화학적 펄스 방전
o Ridge(능선) 형성 → 표면 거칠기 증가
결과:
· Cross-hatch 박리 테스트: 5B 등급 달성 (최고)
· 접착강도: 9.40 MPa (일반 SnPd 3.34 MPa 대비 2.8배)
· 신뢰성: 극한 조건에서도 박리 없음
8.1 시스템 내 광학 인터커넥트 로드맵 (IRDS 2026)
1. Gen-I/II (2025-2028): OBO(On-Board Optics) 파일럿
• 대역폭: 100 Gbps/lane
• 위치: PCB 기판 위 별도 광학 칩
• 상태: 파일럿 샘플 평가 중
2. Gen-III (2028-2031): NPO(Near-Packaged Optics) 양산
• 대역폭: 200-400 Gbps/lane
• 위치: 기판과 긴밀히 통합
• 상태: 양산 준비 단계
3. Gen-IV (2031-2035): CPO(Co-Packaged Optics) 대량화
• 대역폭: 400-800 Gbps/lane
• 통합도: 전자칩과 광학칩 동일 패키지
• 상태: 개발 중 (Intel, Broadcom)
4. Gen-V (2035-2040): 모놀리식 광자 SoC
• 대역폭: 1+ Tbps/lane
• 통합도: 단일 칩 내 전자-광자 완전 통합
• 상태: 개념 단계
8.2 Co-Packaged Optics (CPO) 구조
Generation IV CPO 아키텍처 (2031년 양산 목표)
구성 요소:
| 부분 | 구성 및 기능 |
| 전기 부분(EIC) | DSP(Digital Signal Processor), Equalizer, Driver/Receiver |
| 광학 부분(PIC) | Modulator(변조기), Multiplexer(다중화기), Filter(필터) |
| 통합 방식 | Wafer Level Packaging으로 높은 밀도 달성 |
| 냉각 | 임베디드 냉각 채널, 침지 냉각 호환 |
| 신뢰성 | 고온 고습 테스트 통과, 5000회 열 사이클 |
Table 5: CPO(Co-Packaged Optics) 구조
Intel:
· 포토닉스 기술 자체 개발 (격자 변조기, 적분 포토다이오드)
· 2028년 CPO 라이선스 계획
· 2030년대 대량화 목표
Broadcom:
· 광학 회로 통합 기술 중심 개발
· 기존 고속 직렬화/역직렬화(SerDes) 기술 활용
· 2031년 CPO 제품화 계획
TSMC:
· CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate) 기술로 준비
· 2028년 CPO 지원 준비
· 패키징 서비스로 고부가가치 추구
| 표준 | 시작 | 대역폭(2026) | 레이턴시 | 응용 | 상태 |
| UCIe 2.0 | 2021년 | 32 Gbps | 1.5 ns | 2.5D/3D | 상용화 |
| AIB 2.0 | 2019년 | 16-32 Gbps | 2.0 ns | 엔터프라이즈 | 상용화 |
| BoW 1.1 | 2023년 | 32-64 Gbps | 1.2 ns | HPC | 개발 중 |
| UCIe 3.0 | 2024년 | 64-96 Gbps | 0.8 ns | 극고성능 | 2027년 표준화 |
포스트-무어 시대 전략:
1. Chiplet 중심 아키텍처
o 수율 개선: 대형 칩 대비 3-4배
o 비용 절감: 30% 이상
o 유연성: 다양한 공정 노드 혼합
2. 2.5D/3D 패키징
o Glass/Silicon 하이브리드 기판
o 극미세 RDL
o 초고밀도 TSV 어레이
3. Co-Design
o 패키징과 회로 설계의 동시 최적화
o 열 관리, 전력 공급 통합 설계
o 신뢰성 검증 조기 단계부터
4. Thermal Management
o 침지 냉각(Immersion Cooling) 필수
o 액체 냉각(Liquid Cooling) 병합
o 고급 Heat Spreader 설계
1. 열 사이클 테스트(TCT): -40°C ↔ +85°C, 1000-5000회
• 평가: 미세 균열 없음, 저항값 변동 <3%
• 목표: 극한 신뢰성 5000회 달성(2030년)
2. 습열 테스트(HAST): 130°C, 85% RH, 168시간
• 평가: 부식 없음, 절연 저항 유지
• Glass 기판 우수성 확인
3. IST(Interconnect Stress Test): 열사이클 + DC 전류
• 평가: 전도성 유지, 신호 무결성 확보
• 극한 신뢰성 검증
4. 신호 무결성 테스트: 30GHz 삽입 손실 측정
• Glass + 완전충진 TGV: 0.20dB 이상 달성 목표
• 극고속 신호 처리 가능 확인
5. 기계적 충격: 1500G, 11ms 반파동
• 평가: 본딩 파일럿 손상 없음
• 운송 및 취급 신뢰성
문제점:
· 유리 기판: CTE 3.0-3.8 ppm/K
· 구리 호일: CTE 17 ppm/K (매우 큼)
· 차이: 약 5배
결과: 열 사이클 중 극심한 응력 발생 → SeWaRe(가장자리 균열) 현상
빌드업 층(Build-up Film) 설계:
1. CTE 조정 가능한 에폭시 개발
o 충진제 조성 최적화
o CTE 4.8 → 10 ppm/K 조정 가능
2. 다층 구조 설계
o 저CTE 층 + 고CTE 층 조합
o 평균 CTE 최적화
3. Pull-back 구조
o 기판 가장자리 응력 완화
o Warpage 감소
결과:
| 개선 항목 | 개선율 |
| Warpage | 48% 감소 |
| 누적 비탄성 변형 | 50% 감소 |
| 신뢰성 | 2배 향상 |
1. 산업 경험
· Samsung Electronics: 32년 반도체 기술 축적(2006년 창립)
· SK하이닉스: HBM 대량 생산 기술력(H100/H200 공급)
· LG Display: 대면적 유리 제조(LCD → Glass Substrate 응용 가능)
2. 제조 능력
· 삼성전기: 고급 PCB 제조 기술(FC-BGA, Build-up Film 공정)
· LG이노텍: 글로벌 수준의 자동화 생산
· 포스코: 특수 강재 기술 → 기판 강화재 응용
3. 재료 산업
· Doosan: CCL 및 Prepreg 선도 기업(초저유전율 기술)
· SKC: 특수 폴리머 필름(Substrate 용)
· Absolics(미국 조지아): APAC 거점
4. 정부 정책 지원
· K-Chips Act: 반도체 전주기 투자 지원
· R&D 펀드: 30% 이상 할당 계획
· 지정학적 이점: 미국과 선진국 신뢰도 높음
기술 개발:
· TGV 공정 표준화 (SLE, LIDE, FLAE, QCW)
· 수율 90% 이상 달성
· Glass Substrate 대량 생산 개시
· 원가 30-40% 다운 실현
투자 규모: USD 500M (정부 + 민간)
목표 달성 지표:
· ✓ 삼성전기: Glass Core 자체 개발 완료
· ✓ 두산: AI MLB(Multilayer Build-up) 제품 시장 주도
· ✓ 수출액: USD 3-4B
기술 고도화:
· Glass Substrate 글로벌 점유율 20-30% 달성
· HBM-PIM 기판 대량화
· 극미세 RDL(<0.5μm) 양산 준비
· CPO 기술 도입 시작
투자 규모: USD 800M
목표 달성 지표:
· ✓ 글로벌 고급 기판 시장 2위 달성
· ✓ HBM 관련 기판 점유율 40% 이상
· ✓ 수출액: USD 8-10B
· ✓ 기술 자립도: 70% 이상
최종 목표:
· Glass Substrate 및 극미세 기판의 글로벌 시장 주도(30-40%)
· Cryo-CMOS 기반 양자칩 기판 기술 성숙
· 광학 패키징 기술 확보
· 시스템 반도체 강국 지위 확립
투자 규모: USD 1.2B
2040년 최종 목표:
· ✓ 글로벌 고성능 패키징 기판 시장 40%+ 점유
· ✓ 수출액: USD 15B+ 달성
· ✓ 기술 자립도: 85% 이상(핵심 특허 자체 보유)
전략 1: 기술 표준화 주도
· IEEE, IEC 국제 표준화 위원회 활동 강화
· 한국 기판 표준(KS) 제정 주도
· 글로벌 기술 영향력 확보
전략 2: 수직 통합 추진
· Samsung: Glass Core 자체 개발 → 2028년 양산
· SK하이닉스: HBM 기판 공급망 완전 단일화
· Doosan/SKC: 소재 → 기판 → 패키징 전주기 통합
전략 3: 국제 협력 강화
· 일본(NEG, Nitto, AGC): 유리 기술 라이선스 → 기술 이전
· 대만(EMC, Shengyi): CCL 공동 개발 → 상호 보완
· 미국(Intel, Broadcom): 광학 패키징 협력
전략 4: 인력 양성 가속화
· 대학원 장학금 확대(연 500명 규모 → 1000명)
· 기업-학교 협력 인턴십 프로그램
· 국외 전문가 초청 강좌(분기별)
· 연구소 설립(기판/TGV 전담 센터)
전략 5: 정부 R&D 투자 확대
· K-Chips Act 내 기판 분야 30% 할당 실현
· 연 USD 100M 규모 공동 연구비 편성
· 5년 로드맵 기반 전략적 펀드 운영
· 민간 투자 매칭 인센티브
전제 조건:
· Glass Substrate 기술 급속 성숙 (2028년 이전 양산)
· 한국 기업의 지속적 R&D 투자(연 USD 150M+)
· 국제 협력 성공(일본 기술 도입)
· 정부 정책 일관성 유지(K-Chips Act 성공)
2035년 결과:
| 지표 | 목표 | 달성도 |
| 글로벌 점유율 | 40-45% | ✓ 달성 |
| HBM 기판 점유 | 60% | ✓ 달성 |
| 극미세 공정 자립도 | 80%+ | ✓ 달성 |
| 수출액 | USD 15-18B | ✓ 달성 |
| 특허 보유 | 핵심 기술 70% | ✓ 달성 |
기대 효과:
· 한국이 반도체 기판 분야 글로벌 리더 지위 확보
· 글로벌 기판 시장의 공급 주도권 장악
· 고부가가치 제품 중심 포트폴리오 구성
· 수익성 극대화(마진율 25-30%)
전제 조건:
· R&D 투자 지연(연 USD 80M 수준)
· 기술 습득 시간 연장(국제 협력 지연)
· 국제 경쟁 심화(중국 진입)
· 정부 정책 불일관(예산 감축)
2035년 결과:
| 지표 | 목표 | 달성도 |
| 글로벌 점유율 | 25-30% | ◐ 부분 |
| HBM 기판 점유 | 35-40% | ◐ 부분 |
| 극미세 공정 자립도 | 50-60% | ◐ 부분 |
| 수출액 | USD 8-10B | ◐ 부분 |
| 기술 격차 | 선진국 대비 2-3년 | ⚠ 우려 |
특징:
· 고부가가치 제품에만 집중(M9, Glass)
· 중저가 시장은 경쟁력 약화
· 기술 격차 점진적 확대 가능성
· 수익성 중간 수준(15-20% 마진)
전제 조건:
· R&D 투자 부족(연 USD 50M 미만)
· 지정학적 리스크 심화(기술 이전 제약)
· 선진국 기술 봉쇄
· 정부 정책 변동(국내 산업 보호주의)
2035년 결과:
| 지표 | 목표 | 달성도 |
| 글로벌 점유율 | 10-15% | ✗ 미달 |
| HBM 기판 점유 | 15-20% | ✗ 미달 |
| 극미세 공정 자립도 | 20-30% | ✗ 미달 |
| 수출액 | USD 3-5B | ✗ 미달 |
| 기술 격차 | 선진국 대비 5년 이상 | ✗ 심각 |
시사점:
· 중저가 시장 중심 포지셔닝 강제
· 기술 리더십 상실
· 산업 경쟁력 급감
· 국가 전략 재설정 필요
1. Glass Substrate는 현실 기술
o 2026년 현재 파일럿 → 양산 전환 단계
o 2028년 이내 대규모 상용화 확실시
o 더 이상 "미래 기술"이 아님
2. 소재 시장의 다변화
o ABF(35-40%), BT Epoxy(45-50%), Glass(10-15%) 3강 체제
o 각 소재가 서로 다른 시장 세그먼트 담당
o 극고급 → 중급 → 저가로의 계층화 명확
3. HBM-PIM이 기판 기술의 주도
o HBM4 → HBM8 로드맵이 기판 개발의 핵심 드라이버
o 메모리 대역폭 확대가 모든 기술 혁신 견인
o 토큰 처리량 10배 향상 목표로 완벽 통합
4. 한국의 확실한 기회
o 기술 기반, 정부 지원, 기업 역량 모두 보유
o 2030년까지 글로벌 점유율 20-30% 달성 가능
o 2035년 이후 리더십 확보도 현실적 목표
반도체 기판 기술의 완성도 평가를 위한 최종 지표:
· [ ] 극미세 기술: RDL 10nm 이하 상용화 달성
· [ ] 신뢰성: 5000회 열 사이클 테스트 통과
· [ ] 원가: 유기 PCB 대비 프리미엄 30% 이내
· [ ] 시장: 글로벌 고성능 기판 30-40% 점유
· [ ] 자립도: 핵심 공정 70% 국산화
· [ ] 표준화: 국제 표준 주도권 확보(1개 이상)
· [ ] 인력: 전문 인력 1000명 이상 양성
· [ ] 투자: 정부+민간 누적 USD 1.5B 이상
주요 성분:
| 성분 | 함량(%) | 기능 |
| SiO₂ (이산화규소) | 50-70 | 유리 기본 골격 |
| Al₂O₃ (산화알루미늄) | 5-15 | 기계적 강도 증가 |
| CaO (산화칼슘) | 5-20 | 융점 조절, 강도 |
| B₂O₃ (산화붕소) | 0-5 | 열팽창 조절(특수 유리) |
| Na₂O (산화나트륨) | 10-15 | 용융점 저하 |
Table 6: E-Glass 표준 구성
| 특성 | E-Glass | 합성 실리카 |
| SiO₂ 함량 | 52-56% | 99%+ |
| Dk | 6.0 | 3.8 |
| Df(1GHz) | 0.025 | 0.0002 |
| 열팽창계수(CTE) | 5.0-5.5 ppm/K | 0.5 ppm/K |
| 열전도도 | 1.0 W/m·K | 1.4 W/m·K |
| 비용 | 낮음 | 매우 높음 |
| 용도 | 일반 유리섬유 | 극저손실 기판 |
Surface Finishing:
· 폴리싱(Polishing): 표면 거칠기 <10nm 달성
· 화학적 이온 교환: 표면 강화(압축응력층 형성)
열 처리:
· 어닐링(Annealing): 내부 응력 완화
· 경화(Hardening): 화학적 강화로 충격 내성 증가
1. ED Copper Foil(전해 동박)
· 생산 방식: 전해 채취(Electrodeposition)
· 장점: 낮은 가격, 표준화
· 단점: 표면 거칠기 높음(1-3μm), 산화 경향
· 용도: 일반 PCB, 저가 기판
2. RA Copper Foil(반전해 동박)
· 생산 방식: 동판 연신 + 부분 식각
· 장점: 표면 거칠기 낮음(0.5-1μm)
· 단점: 높은 가격(ED 대비 2배)
· 용도: 고급 PCB, HDI 기판
3. VLP Copper Foil(초저프로파일)
· 표면 거칠기: <0.3μm
· 용도: 극미세 패턴, Glass 기판
· 가격: 매우 높음
특성 테이블:
| 특성 | ED | RA | VLP |
| 표면 거칠기(μm) | 1-3 | 0.5-1 | <0.3 |
| 인장 강도(MPa) | 200-250 | 200-250 | 200-250 |
| 신장률(%) | 10-15 | 15-20 | 15-20 |
| 전기전도율(% IACS) | 100 | 100 | 100 |
| 가격(상대) | 100 | 200 | 300+ |
에폭시(Epoxy) 분자 구조:
주요 에폭시 수지:
1. 비스페놀 A(BPA) 에폭시
o 용도: 일반 PCB, 저가 기판
o Tg: 120-140°C
o Dk: 4.0-4.5
2. 비스페놀 F(BPF) 에폭시
o 용도: 고성능 기판
o Tg: 140-160°C
o Dk: 3.8-4.2
3. 다환식 에폭시
o 용도: 초고급 기판
o Tg: 180-200°C
o Dk: 3.5-3.8
주요 경화제:
1. 아미노 경화제(Amine)
o 가장 널리 사용
o 실온 경화 가능
o 비용 저렴
2. 산무수물(Anhydride)
o 고온 경화 필요(140-200°C)
o 우수한 기계적 성질
o 열안정성 뛰어남
3. BT(Bismaleimide Triazine)
o 초고성능 경화제
o 높은 Tg(170-200°C)
o 수분 저항성 우수
B.1 Copper Clad Laminate(CCL) 제조공정
원료(에폭시 수지)
↓ [혼합 및 함침]
유리섬유 직물 → Prepreg(반경화 시트)
↓ [적층]
다층 Prepreg 스택
↓ [가열/가압 - 150°C, 100-200 bar, 20분]
경화된 에폭시 라미네이트
↓ [동박 접착]
ED 또는 RA Copper Foil
↓ [열압 접합 - 190°C, 50-100 bar]
최종 Copper Clad Laminate(CCL)
↓ [절단/품질검사]
출하
함침(Impregnation):
· 온도: 100-120°C
· 시간: 30-60분
· 목표: 유리섬유 전체에 수지 침투
경화(Curing):
· 온도: 150-180°C (단계적)
· 시간: 15-25분
· 압력: 100-200 bar
· 목표: 완전 가교(Gel Fraction >98%)
동박 적층(Copper Bonding):
· 온도: 180-200°C
· 압력: 50-100 bar
· 접착력: >1.0 kN/m (IPC 표준)
B.2 Glass Substrate 제조공정 (TGV 포함)
단계 1: Glass Core 기판 제조
1. Glass Blank 준비 (510×515mm, 두께 1-3mm)
• 용도: E-Glass 또는 합성 실리카
• 표면 거칠기: 초기 <10nm 목표
2. 표면 처리(Surface Preparation)
• 화학 세정: HCl 또는 NaOH 용액
• 극초음파 세척: 초음파 20-40kHz
• 건조: 열풍로(120°C, 30분)
3. 표면 강화(화학적 이온 교환)
• 온도: 300-400°C
• 시간: 1-4시간
• 결과: 표면 압축응력 500-1000 MPa (기계적 강도 향상)
단계 2: Through-Glass Via(TGV) 형성
LIDE(Laser-Induced Deep Etching) 기술 기준:
1. Femtosecond 펄스 레이저 집속
• 파장: 800nm
• 펄스폭: 30-100 fs(펨토초)
• 반복율: 100-500 kHz
• 집속 지점: 유리 내부 100-300μm
2. 유도 결정화(Laser-Induced Crystallization)
• 다광자 흡수로 국소적 가열
• 유리 내부에만 결정화 유도
• 외부는 무손상 유지
3. 화학식각(Chemical Etching)
• 용액: HF/HCl 혼합액
• 온도: 50-60°C
• 시간: 5-30분 (비아 크기에 따라)
• 제거율: 결정화 부분만 선택적 제거
4. 세척 및 건조
• 탈이온수 다단계 세척
• 건조: 120°C, 30분
• 결과: 5μm 선명한 비아 형성
단계 3: 도금 공정
3-1. 표면 활성화(Activation):
1. Nano-silver 도포(Pd-Free 공정)
• PEI-GA-Ag 화학 시약
• 온도: 상온 또는 약간의 가열(30-50°C)
• 시간: 5-15분
• 결과: 100-500nm 나노 실버 입자 부착
2. 대체 촉매 방식
• 고전압 방전(ECDM)로 표면 활성화
• Ridge 형성 → 기계적 결합력 증가
3-2. 무전해 도금(Electroless Plating):
1. Ni 씨드층(Seed Layer)
• 도금액: Ni-B 또는 Ni-P 화학식 이용
• 온도: 50-70°C
• 시간: 10-30분
• 두께: 0.5-1μm
2. Cu 도금층(Cu Plating)
• 도금액: Cu²⁺ + 환원제(Formaldehyde 등)
• 온도: 50-60°C
• 시간: 30-120분 (원하는 두께에 따라)
• 최종 두께: 5-20μm
3. Ag 표면 마무리(선택사항)
• 산화 방지 목적
• 도금액: Ag 복합체
• 두께: 0.1-0.5μm
단계 4: 빌드업(Build-up) 공정 및 회로 형성
1. ABF 또는 특수 에폭시 적층
• 온도: 80-120°C
• 압력: 10-20 bar
• 시간: 10-20분
2. 리소그래피(Patterning)
• 감광액(Photoresist) 도포
• 노광: 365nm 또는 248nm 마스크
• 현상: 극미세 패턴 형성(선폭 2-5μm)
3. 식각(Etching)
• 동박 식각: 염화철 또는 산화제 용액
• 극미세 배선 형성
4. 반복: 다층화
• 위의 4개 단계를 4-8회 반복
• 최종 다층 회로 형성
1. 구조적 검사:
· TGV 형성 완성도: 광학 현미경 또는 X-ray CT
· 도금 균일성: 샘플링 단면 검사
· 접착력 검증: Cross-hatch 박리 테스트(ASTM D3359)
2. 전기적 검사:
· 절연 저항: 1000V DC, 1분 측정 (IPC 기준 >100MΩ)
· 신호 무결성: 30GHz 삽입 손실 측정
· 임피던스 매칭: 50Ω ±10% 조건
3. 신뢰성 검증:
· 열 사이클: -40~+85°C, 1000회 이상
· 습열: 85°C, 85% RH, 168시간
· 기계적 충격: 1500G, 11ms
| 연도 | 시장규모(USD B) | YoY 성장율 | 주요 이벤트 |
| 2022 | 14.2 | -5.2% | 경기 침체 |
| 2023 | 15.0 | +5.6% | 회복 시작 |
| 2024 | 16.5 | +10.0% | AI 수요 급증 |
| 2025 | 17.8 | +7.9% | 초사이클 시작 |
| 2026 | 19.2 | +7.9% | 공급부족 최고조 |
| 2027 | 20.8 | +8.3% | 공급 확대 |
| 2028 | 22.0 | +5.8% | 가격 안정화 |
| 2029 | 23.0 | +4.5% | 성장 둔화 |
| 2030 | 24.0 | +4.3% | 장기 안정 |
· 아시아태평양: 48% (중국 확대, 한국 강화)
· 북미: 24% (AI 데이터센터 집중)
· 유럽: 20% (통신 기지국)
· 기타: 8%
직접 효과:
· 반도체 기판 수출액: USD 10B+
· 고용 창출: 5,000명 이상
· 부가가치: USD 3B+
간접 효과:
· 장비 산업: USD 2B (식각기, 도금장비)
· 소재 산업: USD 1.5B (동박, 에폭시, 유리)
· 전후방 산업: USD 5B+
총 파급효과: USD 20B+ 규모의 새로운 산업 창출
[1] International Roadmap for Devices and Systems (IRDS) 2026 Update. IEEE. https://irds.ieee.org
[2] 반도체공학회. (2025). 반도체 기술 로드맵 2026 전문. 발표자료.
[3] KAIST TERALAB. (2025). 차세대 HBM 로드맵 2025-2040. Session 1-3(YouTube).
[4] IEEE Electronics Packaging Society. (2024). Heterogeneous Integration Roadmap 2024 Edition.
[5] Lau, J. H., Liu, N., & Ma, M. (2025). Cu-Cu Hybrid Bonding Technology. Journal of Microelectronics and Electronic Packaging, 22(3), 44-60.
[6] Kim, Y., Kim, S., & Nam, H. J. (2025). Pd-Free Electroless Plating Advances. Journal of Microelectronics and Packaging Society, 32(1), 29-46.
[7] Jung, J. Y., Seo, Y., & Kim, B. (2025). Warpage Optimization in Multi-Chip Packages. Journal of Microelectronics and Packaging Society, 32(2), 72-82.
[8] Doosan Electronics. (2025). CCL Supercycle Report. Meritz Research.
[9] TSMC. (2025). Roadmap for Wafer-Scale Packaging. TechPowerUp, December 2025.
[10] Meritz Research. (2025). 2026 Outlook 9: IT Semiconductor Industry Analysis.
보고서 완성: 2026년 1월 16일
버전: 5.0 (IRDS 2026, 반도체공학회, KAIST HBM, IEEE HIR, 학술논문 완전 통합)
정보 분류: 공개용(Public Domain)
이 보고서는 공개된 공식 로드맵, 학술 논문, 시장 리포트를 기반으로 작성되었으며,
향후 기술 진전과 시장 변화에 따라 정기적으로 업데이트될 예정입니다.
문의 및 추가 정보:
· 반도체공학회: https://www.theise.org
· IEEE IRDS: https://irds.ieee.org
· KAIST TERALAB: teralab.kaist.ac.kr
'기술 보고서' 카테고리의 다른 글
| 반도체 Test 기술 동향 보고서 (완성본) (0) | 2026.01.21 |
|---|---|
| CES 2026 분석 & 요약 보고서 - 삼일PwC, Deloitte, 유진투자증권, 대신증권, IBK투자증권, 삼정KPMG, Growth (0) | 2026.01.20 |
| HBM, HBF, Glass, 2.5D Interposer 특허 분석 보고서 (0) | 2026.01.15 |
| PIM (Processing In Memory) 기술 보고서 (0) | 2026.01.12 |
| CPO (Co-Packaged Optics) 기술 보고서 (0) | 2026.01.05 |