LG이노텍, ‘크기·성능·발열’ 다 잡은 꿈의 모바일 반도체 기판 新기술 세계 최초 개발

‘코퍼 포스트’, 스마트폰 슬림화 이끌 중추 기술
회로 집적도 높여 반도체 기판 크기 최대 20% 줄여
AI 연산 등 고사양 기능에도 최적화…열 문제도 개선
2030년 반도체용 부품 사업 매출 3조원 박차
문혁수 대표 “혁신 제품으로 기판 업계 패러다임 전환”

LG이노텍 직원이 코퍼 포스트(Cu-Post) 기술을 적용한 RF-SiP 기판을 선보이고 있다. [LG이노텍 제공]

[헤럴드경제-김민지 기자] LG이노텍이 반도체 기판 혁신 기술을 세계 최초로 개발하는데 성공했다. 독자적 기술력으로 기판 업계의 패러다임을 바꿔, 2030년까지 반도체용 부품 사업의 연 매출을 3조원 규모로 육성하는데 박차를 가한다.

LG이노텍은 모바일용 고부가 반도체 기판에 적용되는 ‘코퍼 포스트(Cu-Post·구리 기둥) 기술’을 세계 최초로 개발하고, 이를 양산 제품에 적용하는데 성공했다고 25일 밝혔다.

코퍼 포스트는 모바일용 반도체 기판의 성능 고도화와 크기 최소화를 모두 구현할 수 있는 차세대 기술이다. LG이노텍은 주요 스마트폰 제조사들의 부품 크기 최소화에 대한 수요를 예측, 지난 2021년부터 이 기술을 개발해왔다. 코퍼 포스트 기술의 핵심은 반도체 기판과 메인보드를 연결할 때, 구리 기둥(Cu-Post)을 활용하는 것이다.

기존 솔더볼 직접 부착 방식과 코퍼 포스트 적용 방식 비교 [LG이노텍 제공]

반도체 기판은 반도체 칩, 전력 증폭기, 필터 등 전자부품을 메인보드와 연결하는 제품이다. 납땜용 구슬인 솔더볼(Solder Ball)을 통해 메인보드와 연결돼 전기신호를 주고 받는다. 이 솔더볼을 촘촘히 배열할수록 더 많은 회로를 연결할 수 있으며, 이는 스마트폰 성능 향상의 핵심 요소로 꼽힌다.

기존에는 반도체 기판에 솔더볼을 직접 부착해 메인보드와 연결했다. 안정적인 접합을 위해 솔더볼 크기도 커야 했고, 구 모양 구조로 인해 넓은 공간을 차지했다. 또한 간격이 좁을 경우 납땜 과정에서 녹은 솔더볼이 서로 달라붙는 현상이 발생했다. 이 방식으로는 솔더볼 간격을 줄여 회로 집적도를 높이는 것에 한계가 있었다.

LG이노텍은 이를 해결하기 위해 기존 제작 방식을 탈피, 반도체 기판에 솔더볼을 직접 연결하는 대신 코퍼 포스트 기술로 구리 기둥을 먼저 세우고 그 위에 솔더볼을 작게 얹었다. 구리로 기둥을 세우는 것은 업계에서 고난도 기술로 알려져 있다. LG이노텍은 디지털 트윈(Digital Twin) 기반의 3D 시뮬레이션 기술을 적극 활용해 개발 속도와 완성도를 동시에 끌어올렸다.

결과적으로 기존과 동일한 성능을 구현하면서도 반도체 기판 크기를 최대 20% 줄이는데 성공했다. 기둥 구조를 통해 솔더볼의 면적과 크기를 최소화했고, 녹는점이 높은 구리를 사용해 더욱 촘촘한 배열 설계가 가능해졌다. 스마트폰 제조사는 설계 자유도를 높이고 디자인 슬림화를 구현할 수 있게 됐다.

문혁수 LG이노텍 대표

AI(인공지능) 연산 등 스마트폰의 고사양 기능에도 최적화됐다. 같은 크기의 반도체 기판에서 더 많은 솔더볼을 배치하고 회로 밀도를 높일 수 있어, 복잡하고 방대한 전기신호를 효율적으로 처리해야 하는 고성능 반도체 기판 설계가 가능하다.

스마트폰 발열도 개선할 수 있다. 코퍼 포스트에 사용된 구리는 납 대비 열전도율이 7배 이상 높아 반도체 패키지에서 발생하는 열을 보다 빠르게 외부로 방출한다. 열에 의한 칩 성능 저하나 신호 손실 등 문제를 최소화해 모바일 기기의 성능을 안정적으로 유지할 수 있다.

LG이노텍은 코퍼 포스트 기술 관련 특허 40여 건을 확보했다. 이를 모바일용 반도체 기판인 RF-SiP 기판, FC -CSP(Flip Chip-Chip Scale Package) 기판 등에 적용해 시장 우위를 더욱 강화해 나간다는 방침이다. 앞서 LG이노텍은 고부가 반도체 기판 및 차량용 AP(어플리케이션 프로세서) 모듈을 주축으로 2030년까지 반도체용 부품 사업을 연 매출 3조원 이상 규모로 육성한다는 계획을 밝힌 바 있다.

문혁수 LG이노텍 대표는 “이 기술은 단순한 부품 공급 목적이 아닌 고객의 성공을 지원하기 위한 깊은 고민에서 나온 것”이라며 “혁신 제품으로 기판 업계의 패러다임을 바꾸며 차별적 고객가치를 지속 창출해 나가겠다”고 말했다.