일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2024.5.7

TOPPAN, 반도체용 기판 개발 강화
유리나 유기 재료로 실리콘 대체 추진

소재 기업 TOPPAN이 반도체용 기판의 개발 체제를 강화한다. 유리나 유기 재료를 베이스로 하는 높은 생산 효율의 중간 기판(인터포저) 개발을 가속화해 현재 주류인 실리콘 인터포저의 대체를 목표로 하고 있다.

TOPPAN은 4월, 유리나 유기 재료를 사용한 인터포저 및 패키지 기판 개발 센터를 사이타마(埼玉) 현의 자사 거점 내에 신설했다. 원형의 웨이퍼에서만 만들어낼 수 있는 실리콘 인터포저와 달리 유리나 유기 재료의 경우, 직사각형 패널 사이즈로 인터포저를 만들 수 있어 생산량을 늘리는 데 용이하다.

특히 유기 재료의 재배선층(RDL)을 사용한 인터포저(RDL 인터포저)의 실용화에는 반도체 설계 능력이 불가결하기 때문에 반도체 설계 서비스를 전개하는 TOPPAN의 강점을 살릴 수 있다.

TOPPAN은 반도체용 기판에서는 독자적인 포지션을 취하고 있다. 첨단 제품 분야에서 알려져 있는 신코전기공업(新光電気工業)이나 이비덴(イビデン)이 인텔 등의 서플라이어로서 PC와 같은 민생용을 중심으로 기술을 개발해 온 것에 반해, TOPPAN은 통신용 스위치, 고주파 디바이스와 같은 산업용을 무기로 하고 있다.

TOPPAN은 2014년경부터 액정용 컬러필터 제조라인을 패키지 기판으로 전용하는 등, 일찍부터 반도체용 기판의 고도화를 내다보고 대책을 강구해왔다. 클린룸 내부에 제조 라인을 구축해 자동화를 추진하는 등의 대처가 결실을 맺어 지금은 대만의 TSMC (臺灣積體電路製造)의 2.5D 구현용 기판도 제공하고 있다.

TSMC가 설립한 3D 구현의 얼라이언스 ‘3DFabric Alliance’에도 이비덴, 대만의 유니마이크론(欣興電子)과 함께 기판 제조사로 이름을 올리고 있다.

-- 2027~2028년경에 제품화 --
TOPPAN 일렉트로닉스사업본부 반도체사업을 통괄하는 후루야(古屋) 씨는 “유리 베이스의 기판에는 3단계가 있다고 생각한다”라고 말한다. 그 3가지는 ①패키지 기판의 대체가 되는 유리 코어 기판 ②유리 인터포저 ③유리 패널을 캐리어로 한 RDL 인터포저이다.

그 중 ①에 대해서는 “고객으로부터 요망이 있으면 제조를 검토하는 수준”(후루야 씨)이라고 한다. TOPPAN 이 주력하는 것은 ②와 ③이다. 모두 실리콘 인터포저의 일부 용도를 대체하는 것을 목표로 하고 있다.

전술한 바와 같이, 실리콘 인터포저는 웨이퍼에서 만들어지기 때문에 대형화하면 할수록 낭비가 많아진다. 왕성한 수요의 영향으로 실리콘 인터포저 생산에 압력이 커지고 있어, 향후 보급될 것으로 전망되고 있는 칩렛 집적을 위해서는 인터포저를 대량으로 생산하는 체제가 요구되고 있다.

실리콘와 유리의 구분에 있어서는 애플리케이션과 패키지 구조가 포인트가 된다고 TOPPAN은 보고 있다. 그 중 애플리케이션에 대해서는 광대역메모리(HBM)를 탑재하지 않는 칩이나, 배선 간격이 2㎛ 정도의 칩에서 실리콘으로부터 유리로의 전환이 진행될 것이라고 TOPPAN은 예측하고 있다.

한편, 패키지 구조에 대한 자세한 내용을 공개하지 않고 있다. 이러한 용도를 위한 유리 인터포저에 대해 TOPPAN 은 “2027~2028년경의 제품화를 목표로 하고 있다”라고 한다.

-- TSMC도 인정하는 설계 능력 --
③의 RDL 인터포저 보급은 유리 인터포저보다 늦을 것으로 TOPPAN 은 판단하고 있다. 업계에서는 유리 인터포저를 거치지 않고 바로 RDL 인터포저에 뛰어드는 기업도 많다. 그 대표적인 예가 올 4월에 패널 사이즈의 RDL 인터포저 개발을 표명한 라피더스(Rapidus)이다.

이러한 움직임에 대해 TOPPAN은 RDL 인터포저의 보급에 시간이 걸릴 것으로 전망하고 있다. 패널의 대형화로 인해 발생되는 휨의 문제와 설계의 문제가 있기 때문이다.

특히 설계의 문제에 대해 후루야 씨는 “실리콘 인터포저를 대체하는 RDL인터포저의 실용화를 위해서는 인터포저 제작자에게 칩 설계 능력이 요구된다”라고 말한다. 인터포저를 사용한 칩렛 집적에서는 인터포저를 통해 칩 사이를 전기적으로 접속시킴으로써 유사적으로 1장의 칩과 같이 기능시킨다.

이를 위해서는 입출력 타이밍 등, 칩 전체의 설계 지식이 필요하다. RDL의 제조 능력만으로는 실용화가 어렵다는 것이다. “이 점에 있어서도 우리는 유리한 입장에 있다”(후루야 씨).

반도체 설계 사업을 전개하고 있는 TOPPAN은 이러한 칩 설계 능력을 가지고 있다. TOPPAN의 자회사인 TOPPAN테크니컬디자인센터는 반도체 설계뿐 아니라, 검사를 마친 디바이스를 고객에게 제공하는 것까지 책임지는 턴키(Turnkey) 서비스를 선보이고 있다.

그 설계 능력은 높은 평가를 받고 있으며, TSMC가 특별히 설계 정보를 공개하는 VCA(밸류체인얼라이언스) 프로그램에 참여하고 있는 전 세계 8개 사 중 한 곳이다. TSMC의 7nm 프로세스에 대응하고 있으며, 5nm 프로세스 일부에도 대응한다.

이러한 첨단 프로세스를 비롯한 여러 노하우를 RDL 인터포저 개발에 활용할 수 있을 것이라는 TOPPAN. 이미 신설한 TOPPAN 개발센터와 TOPPAN 테크니컬디자인센터의 인사 교류도 시작되었다고 한다.

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