국내 산·학·연이 TSMC의 핵심 반도체 패키지 ‘집적수동소자(IPD)’  기술 확보를 위해 공동으로 연구개발(R&D)을 추진한다.

IPD는 실리콘, 갈륨비소(GaAs) 등 반도체 웨이퍼를 기반으로 만든 수동소자다. 

TSMC는 IPD와 팬아웃웨이퍼레벨패키지(Fo-WLP)를 접목, 애플의 애플리케이션프로세서(AP)를 전량 수주해왔다. (▶참고 TSMC '인포(InFO)' 속 비밀, 집적수동소자(IPD) 기술)

강남대학교 전자패키지연구소(EPRC)는 GN반도체, 전자부품연구원(KETI), 메카로, 나노종합연구원 등과 고성능 반도체용 ‘고밀도 IPD 커패시터’ R&D를 하고 있다고 9일 밝혔다. 

강남대 EPRC는 설계 및 화학기계연마(CMP) 공정 기술을, GN반도체는 커패시터 설계를, KETI는 절연 소재 하프늄옥사이드(HfO2)를, 메카로는 고유전율(High-K) 소재를 각각 맡았다. 생산은 나노종합연구원에서 진행한다. 

EPRC는 수동소자를 인터포저(Interposer) 기판에 삽입, 상용화했던 이피웍스의 김구성 대표가 이끌고 있다. GN반도체는 수동소자 설계 전문 스타트업이다. 메카로는 국내 최초로 하이케이 소재인 지르코늄 전구체를 개발, 양산한 바 있다.

김구성 강남대 EPRC 소장은 “인덕터, 레지스터와 달리 IPD 커패시터는 각 기술에 대한 발전 없이 성능을 개선하기 어렵다”며 “미래 시장을 선점하기 위해 설계에서부터 소재, 공정 기술, 생산 등 각 분야별 전문성을 가진 업체·기관이 모였다”고 말했다.

국내 업계가 개발하는 고밀도 IPD 커패시터는 고성능 반도체에서 나오는 전자파잡음(EMI)과 전력 소모량을 줄이기 위해 활용된다. 

고성능 반도체일수록 전기 신호가 들락날락하는 문인 입출력(I/O) 수가 많고, 전기 신호가 다니는 길인 배선 밀도도 높다. 수많은 전자가 좁은 길을 지나 또다시 좁은 문을 통과하면서 누출되는 전자도 많아진다. EMI와 전력소모량이 증가하는 이유다.

패키지에 IPD로 만든 커패시터를 넣으면 전하를 중간에서 저장·방출해주기 때문에 이 문제를 해결할 수 있다. 

국내 업계는 소재·구조와 공정을 개선, 성능과 가격 경쟁력을 모두 확보하겠다는 목표를 세웠다.

김 소장은 “고성능 반도체 시장을 중심으로 IPD를 도입해야한다는 목소리가 커지고 있다”며 “소재와 설계에서는 성능을, 공정에서는 가격을 중심으로 개발할 것”이라고 덧붙였다.