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웨이퍼 레벨 패키징

어플라이드 머티어리얼즈는 웨이퍼 레벨 패키징(WLP) 공정의 업계 선두 주자입니다. 당사는 ECD, PVD, 식각, CVD, CMP을 포함한 첨단 패키징 장비를 다양하게 제공해서 고객이 플립칩에서 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징(FOWLP), 쓰루실리콘비아(TSV)에 이르기까지 어떤 패키징 공정도 수행할 수 있도록 해줍니다.

당사는 기술 연구/개발과 고객 협력을 위해 싱가포르에 최첨단 패키징 개발 센터를 설립했습니다. 플립칩, FOWLP, TSV 전용의 풀플로우 라인을 갖추고 있어 새로운 패키징 공정으로 더 빨리 전환하고 양산 시기를 단축하고 위험을 줄일 수 있습니다.

WLP 기술에서는 웨이퍼를 먼저 개개의 칩으로 잘라낸 후 패키징하지 않고 칩을 웨이퍼에 직접 패키징합니다. 이러한 기술은 더 높은 대역폭, 속도, 신뢰성을 제공하고 전력 소비량이 더 적습니다. 또한 모바일 소비자 전자 제품, 최고급 수퍼컴퓨팅, 게임, 인공 지능, 사물 인터넷 장치에서 사용되는 멀티칩 패키지를 위한 다양한 폼팩터를 제공합니다. WLP는 업계가 와이어 본딩에서 플립칩 패키징, 2.5D 인터포저, TSV 기술로, 그리고 가장 최근에는 고밀도 2D 및 3D 팬아웃 체계로 발전할 수 있게 해주었습니다. 오늘날에는 업계에서 단 하나의 WLP 기술을 표준으로 생각하지 않습니다. 폼팩터, 전력 소비량, 성능, 신뢰도의 상대적인 중요성을 바탕으로 여러 가지 기술이 사용됩니다.

WLP 이전에는 칩 가장자리에 부착된 와이어를 사용한 와이어 본딩으로 칩을 기판에 연결했습니다. 따라서 많은 와이어가 칩 주변에 달려 있어 데이터 전송 능력이 제한되었습니다. 또한 이러한 와이어는 상대적으로 길어서 시간 지연과 전력 낭비의 원인이 되었습니다. 시간이 지나면서 무어의 법칙에 따라 회로가 미세화되고 이러한 와이어의 직경과 간격이 더 작아짐에 따라 와이어 본딩에서 플립칩 패키징으로 전환되었습니다. 이 기술은 웨이퍼의 윗면 전체에서 와이어를 '범프'(즉, 접속 포인트 또는 패드)로 대체해서 전기 연결부의 면적 밀도를 높입니다. 웨이퍼가 절단되면 칩을 뒤집어서 구리 기둥을 사용해 기판에 부착합니다.

칩의 입력/출력이 늘어날수록 더 높은 밀도의 인터커넥트가 필요합니다. 전도성 금속 배선이 포함된 재배선층(또는 RDL)을 사용해 칩 표면에서 연결부의 경로를 변경할 수 있습니다. RDL은 또한 휴대폰에서 일반적으로 사용되는 “시스템 인 패키지”(SiP)에서 여러 가지 칩 기능을 구현합니다.  SiP는 전자 시스템의 거의 모든 기능을 수행합니다. SiP 칩은 수직으로 적층되거나 수평으로 배열할 수 있고 범프 또는 와이어 본드로 연결할 수 있습니다. 하지만 이러한 여러 가지 레이아웃에서 와이어 길이는 수 밀리미터에 달해 데이터 전송 대역폭을 제한하고 일부 응용 분야에서 원하는 것보다 더 많은 전력을 소비합니다.

칩을 적층하고 이러한 적층된 칩을 가로지르는 수직 인터커넥트를 사용하면 대역폭을 높이고 전력 소비량을 줄일 수 있습니다. 또한 이 TSV 기술은 구리 기둥을 통해 기판에 연결되는 실리콘 인터포저를 사용해 동일 평면에서 칩을 연결하는 데 사용할 수도 있습니다. 실리콘 인터포저에서는 TSV가 수직으로 이어지고 여러 층의 고밀도 구리 인터커넥터가 수평으로 이어집니다. 2.5D라고 부르는 이 기술은 서버, 게임 콘솔, 이미지 센서, 기타 고성능 시스템에서 사용할 수 있습니다. TSV 적용 칩을 서로 위쪽에 적층하고 범프(그리고 필요하다면 RDL)를 사용해 접속하면 3D 집적 칩이 형성됩니다. TSV는 모바일 응용 분야의 적층형 DRAM, 적층형 NAND 또는 프로세서-DRAM 스택에 사용할 수 있습니다

FOWLP는 TSV의 대안 기술입니다. 좁은 공간에서 고밀도의 인터커넥트를 구현하는 더 경제적인 방법으로서 더 얇은 패키지와 더 다양한 폼팩터를 가능하게 만드는 새로운 기술로 떠오르고 있습니다.  FOWLP에서는 단일 칩을 저비용 폴리머 소재로 만든 인공 웨이퍼에 재구성하고 칩 사이에 인터커넥트를 위한 추가 공간을 제공합니다.  RDL은 칩의 연결부를 Peri 영역으로 경로를 변경합니다.  FOWLP의 장점은 와트당 성능 향상과 다양한 폼팩터입니다.