실리콘 인터포저·유기 인터포저·실리콘 브리지의 차이: 배선 밀도·크기·비용 비교
2.5D 패키징에서는 프로세서와 HBM 스택 같은 여러 칩을 나란히 놓고, 패키지 기판으로는 만들 수 없을 만큼 미세한 배선으로 연결합니다. 그 연결을 만드는 주된 방법은 세 가지입니다. 실리콘 인터포저는 웨이퍼 배선 공정으로 미세 배선을 만든 실리콘 판으로, 모든 칩 아래에 둡니다. 유기 인터포저는 고분자 절연막과 구리 배선의 재배선층(RDL)으로 만듭니다. 실리콘 브리지는 미세 배선을 가진 작은 실리콘 조각으로, 칩끼리 맞닿는 부분 아래에만 묻어 둡니다. 배선 밀도에서는 실리콘 인터포저가, 크기와 비용에서는 유기 인터포저와 실리콘 브리지가 유리합니다. 선택은 필요한 연결 수와 패키지의 크기에 따라 정합니다.
| 비교 항목 | 실리콘 인터포저 | 유기 인터포저(RDL) | 실리콘 브리지 |
|---|---|---|---|
| 만드는 방법 | 실리콘 웨이퍼 위에 다층 미세 배선(칩 배선과 같은 구리 다마신)과 TSV를 만듭니다 | 캐리어 위에 고분자 절연층(폴리이미드 등)과 도금 구리 배선을 한 층씩 쌓습니다 | 미세 배선을 가진 작은 실리콘 조각을 패키지 기판이나 재배선층에 묻습니다 |
| 실리콘을 두는 위치 | 모든 칩 아래에 큰 판 하나 | 실리콘 없음. 모든 칩 아래에 재배선층이 있습니다 | 이웃한 칩의 맞닿는 가장자리 아래에만. 다른 연결은 일반 기판 배선을 지납니다 |
| 대표적인 선폭/간격 | 가장 미세함. 보통 1 µm 정도 이하 | 실리콘보다 거칠며 보통 2 µm 정도. 층수도 적습니다 | 브리지 부분에서는 실리콘 인터포저만큼 미세합니다 |
| 크기 제한 | 노광 한 필드(약 26 mm × 33 mm)를 넘으려면 노광을 이어 붙이는 스티칭이 필요하며, 크기에 따라 비용이 늘어납니다 | 실리콘 인터포저보다 크게 만들기 쉽습니다 | 브리지 자체는 작으므로, 여러 개를 배치하면 노광 한 필드보다 큰 패키지를 만들기 쉽습니다 |
| TSV의 필요성 | 필요합니다. 위의 칩을 인터포저를 통해 패키지 기판에 연결하기 위해서입니다 | 필요 없습니다. 재배선층의 비아가 수직 연결을 맡습니다 | 기판 매립형 대부분은 브리지 자체에 TSV가 필요 없습니다. 전원과 많은 신호는 브리지 밖에서 기판에 직접 연결됩니다 |
| 비용 | 높음. 넓은 실리콘 면적과 TSV 공정이 필요합니다 | 실리콘 인터포저보다 낮게 억제하기 쉽습니다 | 실리콘 면적이 작아 실리콘 인터포저보다 낮게 억제하기 쉽지만, 매립과 위치 맞춤 공정이 더해집니다 |
| 열팽창과 휨 | 실리콘은 유기 기판보다 열팽창이 훨씬 작아, 크기가 커질수록 그로 인한 응력과 휨을 관리하기 어려워집니다 | 열팽창이 패키지 기판에 가까워 접합부의 응력을 줄이는 데 도움이 되지만, 고분자층의 휨과 치수 변화를 관리해야 합니다 | 패키지 대부분이 유기 기판이므로 전체 휨은 일반 기판에 가깝습니다. 브리지 주변의 국소 응력과, 미세 범프와 굵은 범프의 높이 관리가 과제입니다 |
| 전기적 특성 | 배선이 가늘고 짧습니다. 가는 배선은 저항이 커서 긴 배선에는 맞지 않습니다 | 배선을 두껍게 하기 쉬워 저항이 작지만, 배선 밀도는 낮습니다 | 고밀도 배선은 칩 가장자리 사이의 짧은 구간에만 있습니다. 전원은 브리지를 거치지 않고 기판에서 직접 공급할 수 있습니다 |
| 대표 용도 | 프로세서와 여러 HBM 스택처럼 매우 많은 배선이 필요한 연결 | 배선 요구가 덜 엄격하거나 넓은 면적이 필요한 칩렛 연결 | 칩 가장자리 사이에만 고밀도 배선이 필요한 대형 패키지의 칩렛과 HBM 연결 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.