더벨|이 기사는 10월21일(11:39) 자본시장 미디어 '머니투데이 thebell'에 출고된 기사입니다.
레이저쎌(5,150원 ▼310 -5.68%)은 AI 반도체의 고성능화를 새로운 시장 기회로 보고 있다. 그중 글로벌 반도체 밸류체인에서 가장 핫한 영역으로 꼽히는 플립칩 볼그리드어레이(FC-BGA) 시장의 경우, 최근 빠르게 이뤄지고 있는 대형화·박형화·미세화 트렌드 속에서 레이저쎌이 차세대 기술 헤게모니를 장악할 수 있다는 자신감을 갖고 있는 분야다.
FC-BGA 시장의 변화는 글로벌 기판 업계의 최근 동향을 통해서도 확인된다. 일본 신코전기는 차세대 FC-BGA 분야에서 대형 기판, 박형 구조와 미세 피치 대응을 핵심 기술로 제시하고 있다. 제품 적용처도 고성능 서버, GPU, CPU·MPU, ASIC 등으로 확대되고 있다. 일본 이비덴 역시 AI와 데이터센터 시장 확대에 대응해 고성능 FC-BGA 생산 능력을 증설하고 있다. 삼성전기 등 국내 주요 기판업체들의 행보도 비슷하다.
이 과정에서 글로벌 FC-BGA 제조사들이 몰두하고 있는 최대 기술적 과제는 ‘넓어진 초정밀·초미세 기판을 얼마나 빠르고 균일하게 본딩할 것인가’와 ‘미세화에 따라 발생하는 솔더볼 불량 요인을 어떻게 효과적으로 최소화할 것인가’다.
◇대면적 면광원 본딩 LSR_300 시리즈, TC본더 대비 기판 생산성 우위
레이저쎌은 글로벌 고객사들의 기술적 허들을 단번에 해결해 줄 카드로 대면적 면광원(Area Laser) 본딩 장비인 'LSR_300 시리즈'와 마이크로 솔더볼용 장비 'eLMB'를 양대축 라인업으로 구축해 놨다. LSR_300이 커지는 기판의 생산성을 높이는 장비라면, eLMB는 고가화되는 기판의 생산수율과 경제성을 끌어올리는 솔루션이라는 게 회사 측 설명이다.
LSR-300 시리즈 장비는 ‘커지는 FC-BGA를 효율적으로 본딩하는 장비'다. 최근 FC-BGA 기판은 커지고 얇아지면서 제조 난이도도 함께 높아지고 있다. 넓은 기판 전체를 빠르고 균일하게 가열하는 동시에 열에 따른 변형도 제어하는 게 핵심이다.
기존 공정에 사용되는 매스 리플로우(Mass Reflow)는 기판 전체를 오븐 형태의 설비에서 가열한다. TC본더(Thermo Compression Bonder)는 헤드를 이용해 열과 압력을 가하는 구조다. 패키지 전체에 열을 가하기 때문에 패키지나 기판의 휘어짐(Warpage) 같은 불량 문제가 발생할 수밖에 없는 구조다. 기존 매스 리플로우(Mass Reflow) 공정과 TC본더 장비만으론 향후 더 가속화될 기판 대면적화와 고정밀 공정 니즈를 감당할 수 없게 될 것이란 게 업계 중론이다.
이는 레이저쎌이 기술적 공략 포인트로 삼고있는 지점이기도 하다. 기존 TC본더가 헤드의 물리적인 크기 등에 영향을 받는 것과 달리 LSR_300 시리즈는 대면적의 레이저 조사 영역을 가변적으로 설정할 수 있고, 필요한 부분만 선택적으로 레이저 본딩할 수 있다는 설명이다. 대면적 기판 위에 접촉된 초미세 솔더블을 균일하게 본딩할 수 있고, 리쉐이핑(Re-shaping)도 가능하다. 본딩 부위 이외에는 열적 데미지가 전혀 없어 휘어짐 등 불량 문제도 완전히 해결된다.
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LSR_300은 기본적으로 300×300㎜ 면적을 본딩할 수 있다. 최근엔 500×500㎜급 기술 개발을 완료했고, 내부적으론 600×600㎜ 영역까지 대응 가능한 기술을 자체 R&D를 통해 확보한 상태다.
◇마이크로 솔더볼용 eLMB, 솔더볼 누락 불량율 제거
eLMB는 '비싸지는 FC-BGA의 불량 요인을 줄여 버려지는 기판을 최소화하는 장비'다. LSR_300 시리즈가 기판 자체의 대형화에 대응한다면, eLMB는 FC-BGA의 미세화와 고가화에서 발생하는 수율 문제를 겨냥하는 구조다.
FC-BGA가 대형화될수록 기판 한 장에 들어가는 회로와 접합부는 늘어나고 제조 공정은 복잡해진다. 동시에 마이크로 솔더볼은 더 작아지고 촘촘해지는 추세다. 그만큼 솔더볼의 누락이나 접합 상태 등 미세한 품질 문제가 전체 기판 수율에 미치는 영향도 커진다.
특히 고성능 AI 반도체용 FC-BGA는 기판 자체의 부가가치가 높다. 일부 미세 접합부의 문제로 고가 기판 전체가 불량 처리될 경우 기판 업체 입장에서는 손실 부담이 클 수밖에 없다.
eLMB는 이 문제에 대응하기 위해 개발된 장비다. 레이저쎌은 초소형 면광원 레이저 기술을 이용해 미세 솔더볼을 정밀하게 형성하고 본딩 품질을 관리하는 데 초점을 맞췄다. 솔더볼 누락을 비롯한 불량 요인을 극소화해 최종적으로 양품 마이크로 솔더볼을 형성하고 전체 공정의 생산수율을 극대화하는 것이 eLMB의 역할이다.
회사 측은 FC-BGA 시장의 방향성과 맞물려 자사 라인업의 글로벌 공급망 확대 가능성에도 어느 정도 확신을 갖고 있다. 더 크고, 더 얇고, 더 미세해지는 방향으로 흘러가고 있는 FC-BGA 분야에서 대형 기판의 생산성을 높이는 LSR_300과 고가 기판의 수율과 경제성을 높이는 eLMB가 동시에 필요한 시장 환경이 만들어지고 있다는 판단이다.
레이저쎌은 단순 레이저 본딩 장비 판매 기업이 아닌, AI 반도체 산업의 구조적 변화에 대응하는 솔루션 장비 기업으로 포지셔닝하고 있다는 게 회사 측 설명이다.
회사 관계자는 “LSR_300은 커지는 FC-BGA를 효율적으로 본딩하는 장비이고, eLMB는 비싸지는 FC-BGA의 불량 요인을 최소화해 수율을 높이는 장비”라며 “AI 반도체와 FC-BGA 시장이 성장할수록 면광원 레이저 본딩 기술이 적용될 수 있는 시장 역시 확대될 것으로 보고 있다”고 설명했다.