세계 최초 16단 MCP 개발

반도체 패키지 기술 새 지평 열었다 !

삼성전자, 세계 최초 16단 MCP 개발

□ 1개의 패키지에 8Gb 낸드 16개 탑재, 16GByte(기가바이트) 대용량 구현

□ 30㎛ 웨이퍼 박막화 등 첨단기술로 웨이퍼 가공기술 한계 극복

□ ’03년 6단 ~ ’06년 16단 까지 4년 연속 MCP 기술 주도

     (※ ’03년 6단 → ’04년 8단 → ’05년 10단 → ’06년 16단)

□ 업계 대비 2년 빠른 기술력으로 모바일 반도체시장 주도권 확보

□ 올해까지 MCP 시장 3년 연속 1위 수성 예상 

삼성전자가 세계 최초로 16개의 메모리 반도체를 1개의 패키지 (64 Ball FBGA: 12mm×16mm×1.4mm) 에 탑재한 16단 MCP (다중칩: Multi Chip Package) 개발에 성공했다.

올해 들어서만 新개념 CTF (Charge Trap Flash) 40나노 32기가 낸드 플래시와 50나노 1기가 D램 등 최첨단 메모리 반도체를 세계 최초로 개발하며, 반도체 나노기술의 새장을 열었던 삼성전자가 이번엔 첨단 패키지 분야에서 혁신적인 기술을 또 한 번 선보인 것이다.

16단 MCP는 현재 양산 중인 최대용량 메모리 8 Giga bit 낸드 플래시 16개가 적층되어 반도체 칩 1개에 무려 16 Giga Byte (= 128 Giga bit) 에 달하는 대용량 메모리를 구현한 제품이다.

특히, 16단 MCP는 삼성전자가 지난해 개발한 10단 MCP (14mm×18mm×1.6mm) 보다 30% 이상 작은 패키지에 16개의 칩을 적층한 제품으로 반도체 패키지 기술의 새 지평을 연 것으로 평가된다.

이로써, 삼성전자는 지난 ’03년에 6단 MCP를 개발한 이후 올해 16단 MCP 에 이르기까지 4년 연속 칩 적층 기술의 한계를 극복하며, MCP 기술을 주도하게 됐다.  (※ ’03년 6단 → ’04년 8단 → ’05년 10단 → ’06년 16단)

또한, 이번 16단 MCP 개발로 다중칩 패키지 기술 부문에서 8단 적층 수준에서 머물고 있는 업계에 비해 약 2년 정도 앞선 기술을 보유함에 따라 차세대 패키지 분야의 리더십도 한층 강화할 수 있게 됐다.

[ 16단 MCP 에는 어떤 기술이 적용되었나 ? ]

 이번 16단 MCP에는 

①웨이퍼를 한층 얇게 가공하는 기술

②칩 절단(Sawing) 기술

③웨이퍼 재배선 및 와이어 본딩 기술 등

기존의 기술을 뛰어 넘는 최첨단 기술이 다양하게 적용됐다.

 ① 30㎛ 웨이퍼 박막화 가공 기술

작은 패키지 안에 많은 칩을 적층하기 위해서는 무엇보다도 칩 두께를 얇게 가공해야 하는데, 이번 16단 MCP는 각 칩의 두께가 가공 前 웨이퍼 두께(700㎛ : 0.7mm)의 1/25, 10단 MCP 웨이퍼 두께(45㎛)의 65% 수준인 30㎛까지 얇게 가공됐다.

사람 머리카락 굵기가 100㎛, 사람 몸을 이루고 있는 세포 크기가 대부분 20~30㎛ 정도 임을 감안하면 웨이퍼 두께가 얼마나 얇은지 짐작 할 수 있다.         

 ② 레이저(Laser)를 이용한 칩 절단(Sawing) 기술

또한, 기존의 ’Blade 절단방식(웨이퍼 절단용 칼을 사용한 칩 절단방식)’ 으로 80㎛ 이하로 가공된 웨이퍼에 적용할 때에는 칩 절단 과정에서 칩이 깨지는 등 문제가 발생할 가능성이 있었으나 이번에는 레이저(Laser)를 활용한 칩 절단기술을 적용함으로써 30㎛ 정도로 아주 얇게 가공된 웨이퍼에서 칩을 아무 문제없이 절단할 수 있게 됐다.

 ③ 웨이퍼 재배선 및 와이어 본딩(Wire Bonding) 기술

동일 크기의 칩 적층時 칩 양쪽에서 와이어 본딩(배선연결)하던 기존 방식 대신 ’웨이퍼 레벨 재배선’ 기술을 적용해 칩 한쪽에서만 와이어 본딩을 하고 지그재그 형태로 칩을 적층함으로써 칩간 접착부의 높이를 기존 60㎛에서 20㎛ 이하로 낮춤에 따라 기존의 10단 MCP (두께: 1.6mm) 보다 더 얇은 패키지(1.4mm) 에 16개의 칩을 적층할 수 있게 됐다.

[해설]  시장 현황 및 전망

휴대폰을 중심으로 모바일 디지털 기기가 한층 소형화되고 기능이 다양화됨에 따라, 각 제품의 메모리 탑재 용량 증가와 동시에 여러 가지 메모리 반도체를 하나의 패키지에 묶어 기능을 다양화 시킨 MCP의 수요도 점차 확대되고 있는 추세다.

삼성전자는 D램, 플래시, S램, Ut램 등 메모리 전 분야에 걸친 제품 기술력 및 패키지 기술력을 확보하고 있으며, 이번 16단 MCP 개발을 통해 이 시장에서 영향력은 더욱 확대될 것으로 전망된다.  

이와 같이 삼성전자의 반도체 부문 기술력은 반도체소자 분야(CTF, RCAT 등) 및 나노기술 분야(40나노 32기가 낸드, 50나노 D램) 뿐만 아니라, 후공정 분야의 핵심기술인 패키지 기술 분야에 이르기 까지 반도체 全분야를 아우르고 있다.

이를 바탕으로 삼성전자는 지속적으로 업계를 주도해 나갈 발판을 마련한 것으로 분석되며, 업계 보다 한발 앞선 신기술 개발로 신규시장에 진입하고, 더 나아가 세계 주요 IT 업체들과의 협력을 통해 새로운 시장을 창출하는 ’Market Creator’ 로서의 역할을 계속 이어 나갈 전망이다.

한편, 삼성전자는 MCP를 구성하는 메모리 토털 솔루션을 보유한 유일한 업체로서 지난 ’04년 처음으로 MCP 시장에서 1위에 올랐으며, 올해도 35% 이상의 점유율로 3년 연속 세계 1위 수성이 유력시되고 있다.

□ 삼성전자 세계최초 MCP 개발 이력 (’03년 ~ ’06년)

□ 용어설명

  – FBGA (Fine Pitch Ball Grid Array)

 : CSP( Chip Size Package) 의 일종으로 Chip에 바로 Ball을 붙여  만든 패키지로 최근에는 모바일용 반도체에 적용되고 있음

  – 웨이퍼 레밸 재배선

: 웨이퍼 상에서 검사까지 완료된 제품에 절연막을 씌우고   금선으로 재배선하는 방식