Intro

기술의 고도화로 더 많이, 더 빠르게 신호 처리가 요구되는 환경에서 반도체 성능을 좌우하는 핵심은 칩 설계를 넘어 패키지 구조로 확대되고 있다. 특히, 칩과 시스템을 연결하는 패키지 내부 구조가 성능을 결정짓는 요소로 부상하면서, 신호 전달을 담당하는 기판의 역할 또한 중요해지고 있다.

기판의 중요성이 높아지면서 고밀도 신호 처리와 미세화 요구를 동시에 충족시킬 수 있는 고성능 패키지 기판 기술이 주목받고 있으며, 그 중심에 FC-BGA가 있다. 앞서 FC-BGA 트렌드에서 자세히 다룬 바와 같이, AI 확산과 데이터센터 및 고성능 컴퓨팅 시장의 성장에 따라 FC-BGA는 뛰어난 신호 밀도와 소형화를 기반으로 다양한 산업에서 빠질 수 없는 핵심 솔루션으로 자리 잡고 있다.

전 세계 FC-BGA 시장 규모는 2024년 52억 9천만 달러였으며, 2025년 58억 2천만달러에서 2032년 104억 2천만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 예측 기간동안 연평균 성장률은 10.4%를 기록할 것으로 전망된다. FC-BGA은 차세대 반도체 시장에서 필수적인 존재가 되었지만, 다층 기판 제조의 기술적 복잡성 등 여러가지 한계에 부딪힘과 동시에 칩의 대형화와 고집적화가 가속되면서 기존 FC-BGA 구조의 물리적 한계를 극복하기 위한 대안이 필요한 상황을 맞이했다.

이러한 한계를 극복하기 위해서는 단순 공정 개선을 넘어, 패키지 기판의 구조 소재 자체를 변화시키는 접근이 요구된다. 그 대안 중 하나로 많은 기업들이 주목하는 것이 바로 유리기판 기술이다.

기존 FC-BGA의 유기 소재 코어를 유리로 대체한 기술로, 유기 소재 대비 높은 평탄도를 구현해 더욱 미세한 회로 구현이 가능하다는 점에서 차세대 패키징 소재로 주목받고 있다.

고성능 반도체 시장에서 연결 구조의 한계를 넘어서는 기술

과거 IC칩과 패키지 기판을 연결하기 위해 사용한 와이어 본딩 방식은 신호 전송 속도가 상대적으로 느리고, 저항이 발생한다는 단점이 있다. 이 방식은 전자기기가 발전함과 동시에 반도체 소자들의 전송 속도가 증가하여 발열도 함께 증가하면서 한계를 맞이하게 되었고, 그 대안으로 등장한 제품이 FC-BGA이다.

FC-BGA는 와이어에 비해 더 많은 연결 고리를 마련할 수 있고, 칩과 기판 간 신호 전송 속도와 신호 무결성을 향상시켜 전송 과정에서 발생하는 손실과 지연을 최소화할 수 있다. FC-BGA는 칩보다 기판의 크기가 크기 때문에, 대체적으로 고성능을 요구하는 AI, PC, 서버, 클라우드, 전기차 등에 활용되고 있다. 고성능 반도체일수록 더 많은 입출력을 요구하기 때문에 FC-BGA의 중요성은 더욱 커지고 있다.

LG이노텍의 FC-BGA, 도전부터 확장까지

LG이노텍은 이러한 FC-BGA의 성장 가능성에 주목해 투자를 단행하며 본격적인 시장 진입에 나섰다.

2022년, FC-BGA 설비 투자를 결정하였으며, 선도적인 패키지 기판 기술과 산업 역량을 활용하여 FC-BGA 시장 진출을 추진했다. 이에 따라 구미시와 투자 협약을 체결하고, 구미 사업장에 총 1조 4,000억원 규모의 투자를 단행하여 생산 라인을 구축하였다.

이후, FC-BGA 제품과 기술을 최초로 공개한 CES2023에서 초소형 비아 기술로 구현한 고집적, 고다층, 대면적 설계와 DX 기술을 활용한 휨 최소화 기술 등이 주요 차별화 포인트로 주목받았다. LG이노텍은 기판존에서 FC-BGA에 대해 자세하게 소개하면서 FC-BGA 기판 모형을 직접 쌓아볼 수 있는 체험존을 마련하여 고객에게 직접적인 경험을 제공하였다.

LG이노텍은 2024년부터 본격적인 FC-BGA 양산에 돌입하며, 생산 경쟁력 확보와 사업 확대 기반 마련에 집중하고 있다. FC-BGA 산업에 최적화된 환경을 만들어주는 ‘드림팩토리’는 인공지능, 딥러닝 등 최신 IT기술을 기반으로 자동화, 정보화, 지능화를 전 공정에 적용한 스마트 공장이다. 이러한 드림팩토리를 기반으로 생산 과정에서 발생할 수 있는 변수를 최소화하고 공정 안정성을 극대화하는데 초점을 맞춰 최첨단 FC-BGA 생산 인프라 경쟁력 강화에 속도를 내고 있다.

자동화 물류 시스템을 도입하고 필수 인력을 제외한 나머지는 최소화하여 전 과정을 무인으로 운영하고자 하였으며, 이는 먼지나 이물질로 인한 미세 결함을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 드림팩토리 내 저장된 빅데이터로부터 지속적으로 학습하는 AI를 품질 검사에 적용하여 공정 신뢰성과 품질의 투명성을 확보하였다.

AI 기반 자동 품질 검사는 육안으로 식별하기 어려운 미세 결함까지 빠르게 검출하여 생산 효율성 또한 극대화할 수 있다.

여기서 그치지 않고, LG이노텍은 드림팩토리 내 생산 과정에서 발생하는 품질 이상을 실시간으로 감지 및 분석, 수정하는 지능형 품질 관리 시스템을 도입할 계획이며, 고객 대응력을 향상시킬 수 있는 플랫폼 개발을 통해 FC-BGA 생산 공정 전반을 자동화할 예정이다.

성능을 완성하는 보이지 않는 차이, 왜 LG이노텍의 FC-BGA여야할까?

LG이노텍은 고성능 반도체 환경에 최적화된 생산 기반을 바탕으로, FC-BGA 기술을 끊임없이 고도화하고 있다.

고도화된 FC-BGA 기술은 다층, 고밀도, 대면적 구조를 기반으로 설계 자유도를 높이고, 대용량 데이터를 효율적으로 처리할 수 있는 환경을 제공함으로써 고객에게 차별화된 가치를 제공하고 있다

• 고집적화 구현

LG이노텍의 FC-BGA는 미세 패터닝 공법을 통한 고밀도 패턴 구현이 가능하며, Laser Drill 가공 기술과 표면 처리 기술로 Fine Via 및 고집적화 구현이 가능하다. 뿐만 아니라, 기판이 점점 더 커지면서 복잡해질 수 있는 신호 경로를 최적화하여 불필요한 신호 지연 및 간섭을 최소화하였으며, 위·아래에서 미세 구멍을 뚫는 기술인 Double Side Laser Drill 공정을 통해 더 작고 정확한 고집적 회로를 구현하였다. 미세 구멍일수록 사소한 위치 오차도 불량으로 이어질 수 있어 정밀한 Alignment 기술이 필수적이다.

나아가 Build-up 소재의 경화 물성을 활용하여 임베디드 실리콘 다이의 위치 정밀도를 높이고, 신규공법을 통해 칩렛 구조에 대응하는 초미세 설계를 구현했다. 이를 통해 전원 공급 안전성을 확보하고 전원 노이즈를 최소화했으며, 시스템 전반의 신호 및 전력 무결성을 향상시켰다.

• 다양한 Core 적용 기술

또한, 두께 별 Via 정밀 가공 기술을 통해 신호 손실을 최소화하면서도 대면적화 대응이 가능하게 하였다.

노트북, 태블릿용 슬림 패키지 구현을 위한 Coreless, Thin Core 기술은 제품의 두께를 줄일 수 있고, 이를 통해 더 짧은 신호 경로를 확보할 수 있다. 반면, HPC나 서버용 반도체에서는 대면적 칩과 높은 발열, 기계적 안정성을 고려해야 하기 때문에 Thick Core 구조 적용이 필요하며, 이 구조는 기판의 뒤틀림을 방지하고, 대형 칩을 안정적으로 지지할 수 있다는 장점이 있다. 이처럼 상이한 요구 조건에 맞춰 Core 구조를 최적화하는 설계 역량은 LG이노텍만의 고객 맞춤형 차별화 요소로 작용한다.

차세대 반도체의 핵심, LG이노텍의 FC-BGA 미래 로드맵

현재 LG이노텍은 5G 네트워크 확산과 자율주행차 시장 성장 등 빠르게 변화하는 산업 환경에 대응하며, 급증하는 FC-BGA 수요에 발맞춰 차세대 패키지 시장 경쟁력 강화에 나서고 있다. AI 시대의 본격화와 함께 반도체의 고성능·고집적화가 빠르게 진행되면서, 패키지 신뢰성을 높일 수 있는 차세대 기판 기술의 중요성이 더욱 커지고 있다. 이에 따라 기존 기판 대비 우수한 평탄성과 낮은 열변형 특성을 기반으로 Warpage(휨 현상) 문제를 효과적으로 개선할 수 있는 유리 기판이 핵심 솔루션으로 주목받고 있다.

LG이노텍은 역시 Glass Core 기술 개발에 집중하며 차세대 기판 기술을 고도화하고 있다. LG이노텍의 Glass Core 기술은 Through Glass Via(TGV) 형성과 금속 도금 공정을 통해 층간 전기적 연결을 구현하고, 다층 Build-up 공정을 기반으로 고집적 회로를 형성한다. 이후 회로 패터닝과 Singulation 공정을 거쳐 개별 패키지로 완성되며, 전 공정에는 자동화 및 정밀 핸들링 기술이 적용돼 높은 생산성과 품질 안정성을 동시에 구현한다. 이러한 기술을 통해 패키지 신뢰성과 성능을 한층 끌어올리며 차세대 AI 반도체 시장 대응 기반을 강화하고 있다.

최근에는 모바일용 강화유리 분야에서 높은 경쟁력을 보유한 UTI와 협력을 추진하며 유리기판 사업 역량을 확대했다. 50년간 축적해온 LG이노텍의 기판소재 기술에 정밀 유리 가공 기술을 결합해, 차세대 패키징 시장에서 차별화된 고객 가치를 제공할 혁신 제품을 선보인다는 전략이다.

LG이노텍은 현재 PC 칩셋 중심의 로엔드 FC-BGA 공급을 확대하는 한편, 구미 공장을 중심으로 2027~2028년 유리기판 양산 체계 구축을 목표로 하여 기술 개발 및 생산 인프라 고도화에 박차를 가하고 있다. 향후 글로벌 기술 기업들과의 협력을 통해 차세대 기판 기술 개발을 가속화하고, 최첨단 생산 인프라를 기반으로 2030년까지 패키지솔루션 사업을 3조 원 이상의 규모로 확대하여 미래 반도체 패키지 시장의 핵심 공급자로 자리매김할 계획이다.

Outro

FC-BGA는 고성능 반도체 시대의 핵심 인프라로서 미래에도 각광받는 기술이다. 이 흐름 속에 LG이노텍은 다방면으로 축적된 기술력과 선제적인 투자를 기반으로 반도체 시장의 변화를 주도해 나갈 것으로 기대된다.

요구되는 기술 수준이 빠르게 높아지는 반도체 시장에서 LG이노텍은 신뢰할 수 있는 파트너로서 경쟁력 있는 미래를 위한 해답이 될 것이다.

이처럼 다양한 대응 전략을 통해 한계를 극복하고 점점 더 고도화되는 FC-BGA는 반도체 시장에서 선택이 아닌 필수로 여겨지고 있다.