일본산업뉴스요약

라피더스, 2028년부터 0~3세대의 후공정 양산
장기적으로는 광전융합도 노려

라피더스(Rapidus, 도쿄)가 2028년부터 복수의 실장 형태에 대응한 후공정(패키지 공정) 양산을 개시.  2nm 세대의 반도체 생산에 후공정까지 포함해 일괄적으로 대응할 수 있도록 한다. 후공정 기술을 경쟁력의 원천으로 하여 TSMC 등 세계적 기업들을 추격해 나간다는 전략이다. 장기적으로는 패키지 내부의 전기 배선 중 일부를 광 배선으로 대체하는 '광전융합' 양산도 목표로 하고 있다.

-- 패널 레벨 패키지는 300mm x 300mm부터 --
라피더스의 오리이(折井) 전무이사는 지난 4월, 히로시마(広島)시에서 개최된 반도체 패키징 기술 국제 학회 'ICEP 2026'의 기조연설에서 후공정의 로드맵을 발표했다. 라피더스는 후공정 기술 세대를 실장 형태에 따라 'Gen0(0세대)', 'Gen1(1세대)', 'Gen2(2세대)', 'Gen3(3세대)' 등 4단계로 분류했다. 이 중 Gen0와 Gen2의 양산을 2028년 7~9월에 지토세(千歳)공장(홋카이도)에서 개시할 예정이다.

Gen0는 패키지 기판 위에 로직 반도체 칩이 탑재되는 표준적인 실장 형태이다. 2차원(D) 실장이라고 불린다.

Gen1는 2.5D 실장을 가리킨다. 실리콘 인터포저(중간 기판) 위에 로직 칩과 HBM(광대역메모리)가 탑재되며, 인터포저의 배선으로 이 두 가지가 연결된다. AI 반도체에서 요구되는 고속 데이터 전송에 대응하는 것으로, IBM으로부터 공여 받은 기술이 활용되었다. 2028년 4~6월부터 지토세공장 인근에 위치한 후공정 개발 거점 'RCS(Rapidus Chiplet Solutions)'에서 소규모로 생산될 예정이다.

Gen2는 ‘2.Xd’ 실장이라고 불리며, 유기 RDL(재배선층) 인터포저가 도입되어 있다. 실리콘 인터포저가 사용되는 Gen1에 비해 인터포저를 대면적화하기 쉽고, 제조 코스트도 낮출 수 있다. AI 반도체의 고성능화로 로직 칩과 HBM 탑재 수가 증가해 인터포저가 대형화되고 있는 트렌드에 대응할 수 있다.

라피더스의 2.xD 실장의 가장 큰 특징은 제품 조립의 토대(캐리어)에 대형 패널이 사용된다는 점이다. 이것을 'PLP(Panel Level Packaging)'라고 부른다. 패널을 토대로 다수의 RDL 인터포저를 형성하고, 많은 반도체 칩을 한 번에 일괄적으로 실장하여 생산 효율을 높일 수 있다. 우선은 2028년 7~9월부터 300mm x 300mm 크기의 패널을 사용해 양산하고, 2029년 1~3월부터는 양산 레벨로는 업계 최초인 600mm x 600mm 크기의 패널을 도입할 계획이다.

Gen2에서는 RDL 인터포저에 '브릿지(Bridge)'라고 불리는 배선용 칩을 내장하는 옵션도 마련한다. 칩과 칩 사이를 브릿지를 통해 고밀도로 연결하여 데이터 전송 속도를 높일 수 있다. 우선은 브릿지가 없는 형태를 2028년 7~9월에 양산하고, 2029年 1~3월부터 브릿지 내장에도 대응할 계획이다.

-- 하이브리드 본딩 도입 추진 --
Gen3에서는 '하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)'이 사용되는 3D 실장으로 나아간다. 하이브리드 본딩은 솔더 범프를 거치지 않고 구리 배선(전극) 간을 직접 접합하는 기술이다. 전극 간 피치를 좁혀 고밀도로 연결하기 때문에 데이터의 전송 속도를 높일 수 있다. 2030년 7~9월의 양산화를 계획하고 있다.

하이브리드 본딩은 고밀도 연결뿐만 아니라, '방열' 측면에서도 장점이 있다. 기존의 적층 기술은 반도체 칩 사이를 '언더필(Underfill)'이라고 불리는 수지 계열 소재로 채웠지만, 이 소재는 열전도율이 낮아 반도체 칩의 방열을 방해하는 원인이 되었다. 반면, 하이브리드 본딩은 언더필이 필요 없어 열이 외부로 쉽게 빠져나갈 수 있다.

-- LSTC가 개발하는 광전융합 기술을 이관 --
오리이 전무는 광전융합 양산에 대한 구상도 밝혔다. AI 반도체에서는 처리하는 데이터양이 증가하면서 소비전력 증가가 심각한 과제로 지적되고 있다. 그 해결책으로 기대를 모으고 있는 기술이 바로 광전융합이다.

라피더스의 구상에서는 반도체 칩 사이는 전기 배선으로 연결하고 모듈이라고 불리는 복수의 칩 사이나 패키지 사이는 빛으로 연결한다. 오리이 전무는 구체적인 양산 시기는 밝히지 않았지만, "LSTC(최첨단반도체기술센터)의 기술이 출발점이 될 것"이라고 설명했다.

LSTC에는 라피더스를 비롯해 대학, 소재·장비 업체 등이 참여하고 있으며, 2026년 4월에 광전융합용 반도체 패키지 연구 프로젝트가 출범되었다. 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)의 위탁 사업으로 진행된다.

이 프로젝트에서는 유기 소재 기반의 광도파로가 내장된 RDL 인터포저를 개발. 이 인터포저를 통해 반도체 칩 사이를 빛으로 연결한다. 이것은 실리콘 광도파로를 사용하는 현행 기술보다 대형 패키지에 대응하기 용이하다.

연구 개발 거점은 지토세과학기술대학(지토세시) 내에 설치된다. 이곳에 300mm x 300mm 크기의 패널에 대응하는 제조 장비를 도입하여 소재와 공정을 검증하는 파일럿 라인으로 활용할 예정이다. 여기에는 NTT도 어드바이저로 참여한다. 2031년 4월까지 기반 기술을 확립한 후, 라피더스로 기술을 이전하는 것을 상정하고 있다.

오리이 전무는 "일본에는 우수한 소재 업체들이 많다"라고 강조하며, 광전융합 기술이 일본에게 엄청난 비즈니스 찬스가 될 것이라는 견해를 밝혔다. 라피더스에게 이 기술은 TSMC 등 세계적 기업들과의 경쟁에 있어서도 강력한 무기가 될 것이라고 한다.

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