AI시대, 소재가 고성능 반도체 성능을 좌우한다!: CCL(동박적층판) 기판소재 연구개발팀

AI와 HPC(고성능 컴퓨팅)가 빠르게 확산되면서 반도체 산업은 새로운 전환점을 맞고 있습니다. 데이터 처리량 증가와 함께 칩과 패키지 구조는 더욱 복잡해지고 있으며, 이를 뒷받침하는 소재 기술의 중요성 또한 그 어느 때보다 커지고 있습니다.

이번 인터뷰에서는 반도체 패키징의 핵심 소재인 CCL(동박적층판) 개발팀을 만나, 기술 개발 방향과 그 의미에 대해 이야기를 들어보았습니다.

안녕하세요! LG화학에서 CCL 개발을 담당하고 계신다고 들었습니다.
현재 맡고 계신 역할이 무엇인지 소개 부탁드립니다.

CCL 개발을 담당하고 있습니다. 저희 팀은 AI 서버와 HPC 등 고성능 반도체 패키지에 최적화된 CCL을 개발하고 있으며, 다양한 열경화성 수지를 발굴·조합해 반도체 패키징 구조에서 요구되는 저손실, 고내열, 열팽창 제어 등의 기술적 요구사항을 충족하는 소재를 만들어가고 있습니다.

즉, 반도체의 신호 품질과 신뢰성을 좌우하는 핵심 소재를 설계하는 엔지니어라고 이해하시면 됩니다.

LG화학이 개발하고 있는 CCL은 어떤 역할을 하는 소재인지, 반도체 패키징 관점에서 쉽게 설명 부탁드립니다.

CCL은 반도체 패키지에서 전기 신호를 전달하는 길, 칩을 보호하는 방패, 그리고 기판의 뼈대 역할을 하는 핵심 소재입니다. CCL의 품질이 좋을수록 반도체의 성능도 높아지고, 신호 전달도 더 빠르고 안정적으로 이루어집니다.

쉽게 말해 CCL은 반도체 칩이 제 성능을 낼 수 있도록 바닥을 만들어주는 소재입니다. 아무리 성능이 좋은 칩이라도 이를 지탱하고 연결하는 기판이 안정적이지 않으면 성능을 제대로 발휘하기 어렵습니다. CCL은 이러한 기판의 기본이 되는 소재로, 신호가 정확하게 전달되도록 돕고, 열과 외부 환경으로부터 칩을 보호하는 역할까지 함께 수행합니다.

다양한 반도체 소재 중에서도 CCL 사업의 중요성이 올라가는 이유와,
CCL이 반도체 패키징에서 갖는 의미를 함께 설명해 주신다면요?

LG화학이 CCL 사업을 중요하게 보는 이유는 반도체 성능 향상의 패러다임이 칩 내부에서 기판으로 확장되고 있기 때문입니다.

기존에는 칩 내부 미세회로의 선폭을 줄이는 것이 성능 향상의 핵심이었습니다. 그러나 이 기술이 물리적 한계에 가까워지면서, 이제는 칩에서 외부로 신호를 전달하는 기판의 역할이 더욱 중요해지고 있습니다. 특히 절연체 역할을 하는 CCL의 미세회로 설계와 성능 개선이 반도체 성능을 좌우하는 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다.

AI와 HPC용 반도체는 처리해야 할 데이터 양이 크게 증가함에 따라, 이를 처리하기 위해 칩 구조 역시 점점 더 커지고 복잡해지고 있습니다. 이로 인해 신호가 이동하는 거리도 함께 길어지면서, 이를 안정적으로 전달할 수 있는 기판의 역할이 더욱 중요해지고 있습니다. 이러한 변화가 곧 CCL 설계의 난이도와 중요성을 크게 높이는 요인이 되는 것이죠.

글로벌 IT 기업들이 AI에 대한 투자를 지속적으로 확대하고 있는 현 시점에서, CCL 사업은 높은 성장 가능성과 함께 중요한 전략적 의미를 갖는 영역으로 평가되고 있습니다.

최근 AI, 서버, 모바일 등 고성능 반도체 수요가 빠르게 증가하고 있습니다.
이러한 변화 속에서 CCL에 요구되는 기술적 변화나 핵심 요구사항은 무엇이라고 보시나요?

AI 시대에는 전기 신호를 빠르고 정확하게 전달하는 것과 동시에, 열과 변형까지 함께 제어할 수 있는 초정밀 기반 CCL이 요구되고 있습니다.
이에 따라 다음과 같은 핵심 기술 요건이 중요해지고 있습니다.

이처럼 다양한 요구사항이 동시에 고도화되면서, CCL은 신호·열·구조를 통합적으로 설계해야 하는 소재로 진화하고 있습니다. 결국 이는 반도체 성능을 안정적으로 구현하기 위한 기반을 완성하는 역할로 이어지고 있습니다.

이러한 시장 변화에 대응하기 위해 LG화학 CCL 개발팀은 특히 어떤 기술 영역에 집중하고 계신가요?

현재 가장 많이 사용되는 *FCBGA 기판은 두께가 두껍고 크기가 큰 구조로, 열이 발생하면 기판 전체가 함께 팽창하면서 변형이 발생하기 쉽습니다. 이러한 변형을 효과적으로 제어하기 위해 열팽창을 최소화한 CCL 개발에 집중하고 있습니다.

또한 반도체 성능이 높아질수록 회로가 더욱 미세해지고 밀집되면서 신호 간섭이 증가합니다. 이에 따라 신호 간섭을 줄이고 전달 속도를 개선하기 위한 저유전·저손실 특성 개발에도 집중하고 있습니다.

*FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array): 칩을 뒤집어 기판에 직접 연결하는 Flip Chip 방식과, 기판 하단의 솔더 볼(BGA)을 통해 신호를 전달하는 구조를 결합한 고성능 반도체 패키지 기판

LG화학 CCL만의 차별화된 경쟁력은 무엇이라고 생각하시나요?

LG화학 CCL만의 차별화된 경쟁력은 검증된 신뢰성(Reliability)입니다. 특히 *bHAST 신뢰성 평가를 통해 고온·고습 환경에서도 장기 신뢰성이 요구되는 전장용(Automotive) 및 SOCAMM(Server·AI용 고성능 패키지) 용도에 실제 적용되며, 제품의 안정성과 내구성을 입증했습니다.

이러한 신뢰성 경쟁력은 장기간 축적된 레진·필러·적층 공정 기술과 고객 환경 및 패키지 구조를 반영한 맞춤형 소재 설계, 초기 개발부터 양산까지 이어지는 공정–소재 통합 최적화 경험이 축적된 결과입니다.

결과적으로 LG화학 CCL의 차별점은 고성능 구현을 넘어, 실제 고객 패키지 환경에서 장기간 안정적으로 동작할 수 있는 소재 신뢰성을 확보했다는 점입니다.

*bHAST: 고온·고습 환경에서 전압을 인가해 제품의 장기 신뢰성을 평가하는 가속 시험

LG화학 CCL은 현재 어떤 반도체 또는 반도체 이외 제품에 주로 적용되고 있나요?
각 분야에서 요구되는 특성이 어떻게 다른지도 함께 설명 부탁드립니다.

LG화학의 CCL은 메모리 반도체를 중심으로 모바일, 자동차, 서버 등 다양한 분야의 고부가가치 패키징에 널리 사용되고 있습니다.

특히 PC와 서버용 DDR5 기판에서는 세계 시장 글로벌 1위를 차지하고 있으며, 모바일과 자동차용 메모리에도 적용 범위를 계속 넓혀가고 있습니다. 또한 그동안 일본 기업이 주도하던 비메모리 기판 시장에도 진출해 적용 분야를 확대하고 있습니다.

용도에 따라 필요한 성능은 조금씩 다릅니다. 예를 들어 서버용 기판은 신호를 빠르고 정확하게 전달하는 것이 중요하기 때문에, 신호 손실이 적고 기판이 휘지 않도록 안정성을 유지하는 것이 핵심입니다.

LG화학 CCL은 이러한 성능에서 좋은 평가를 받아 높은 시장 점유율을 유지하고 있습니다.

모바일과 자동차용 기판은 사용 환경과 구조가 다양해, 열에 얼마나 잘 견디는지, 얼마나 안정적인지와 같은 특성이 중요합니다. LG화학은 이러한 요구에 맞춰 제품을 세분화하고, 각 분야에 적합한 소재를 제안하고 있습니다.

CCL을 개발하는 과정에서 가장 어려웠던 기술적 과제는 무엇이었나요?
해당 문제를 해결하는 과정에서 개발팀이 어떤 방식으로 접근했는지, 기억에 남는 협업 경험이 있다면 소개 부탁드립니다.

CCL 개발 과정에서 가장 어려웠던 과제 중 하나는 FCBGA용 두꺼운 기판(thick core)의 가공성을 개선하는 일이었습니다.

FCBGA용 CCL은 칩과 기판을 연결하기 위해 두꺼운 구조를 사용합니다. 이 때문에 작은 구멍을 뚫을 때 레이저가 아니라 드릴을 사용하게 됩니다.

문제는 이 두꺼운 소재를 드릴로 가공할 때 품질 문제가 발생한다는 점이었습니다. 구멍 주변이 거칠어지거나(burr), 드릴이 빨리 닳고, 구멍이 틀어지거나 금이 가는 문제가 나타났습니다. 이런 문제는 공정 안정성과 수율에 직접적인 영향을 줍니다.

이를 해결하기 위해 소재 자체를 다시 설계했습니다. 수지와 필러 조성을 조정해 가공 중 발생하는 힘을 분산시키고, 드릴 가공에 적합한 강도와 탄성을 갖도록 물성을 설계했습니다. 또한 실제 공정 조건을 함께 고려해 소재와 공정을 동시에 최적화했습니다.

그 결과 FCBGA용 thick core CCL에서 가공성, 신뢰성, 양산성을 모두 만족하는 소재를 개발할 수 있었습니다.

앞으로 반도체 패키징 기술이 발전하면서 CCL은 어떤 방향으로 진화할 것으로 보시나요?
또한 이러한 변화에 대응하기 위해 LG화학 CCL이 준비하고 있는 기술 방향이나 전략이 있다면 함께 소개 부탁드립니다.

앞으로 반도체 패키징 기술이 발전함에 따라 CCL은 고주파·고속 신호 대응, 초박형·대형화, 고내열·고신뢰성을 동시에 만족하는 방향으로 진화할 것으로 전망하고 있습니다.

특히 AI, HPC, 2.5D/3D 패키징, 칩렛 기반 구조 등 첨단 패키징이 본격화되면서, CCL은 단순한 절연 기판을 넘어 신호 무결성(SI), 전력 무결성(PI), 열 관리, 패키지 변형 제어까지 좌우하는 핵심 플랫폼 소재로서 그 중요성이 더욱 커질 것으로 보고 있습니다.

이러한 변화에 대응하기 위해 LG화학은 저유전율(Dk)·저손실(Df) 소재 설계를 통해 고속 신호 전송 특성을 강화하고, 저 CTE·저 응력 특성으로 패키지 휨(warpage)을 제어하는 기술을 고도화하고 있습니다. 또한 초박형·박형 기판 대응 기술과 고내열·고신뢰성 레진 시스템을 기반으로 글로벌 하이엔드 패키징 고객과의 기술 검증 및 양산 대응을 지속하고 있습니다.

나아가 메모리 중심으로 축적한 기술력을 바탕으로 AI·비메모리 패키지용 CCL과 연계 패키징 소재까지 포트폴리오를 확장하고 있으며, 고객사별·패키지 구조별 요구에 최적화된 맞춤형 CCL 솔루션 제공을 강화해 나가고 있습니다.

마지막으로, 전하고 싶은 말이나 앞으로의 계획이 있다면 말씀 부탁드립니다.

LG화학은 빠르게 변화하는 반도체 시장 수요 속에서 CCL을 통해 반도체 성능을 뒷받침하고 있습니다. 앞으로도 고객이 실제 사용하는 환경에서 안정적으로 동작하는 소재를 만들기 위해, 성능과 신뢰성을 동시에 높이는 기술 개발을 지속해 나가겠습니다.

이번 인터뷰에서 확인할 수 있듯, 반도체 성능 경쟁은 이제 칩을 넘어 패키지 영역까지 확장되고 있으며, 그만큼 기판과 소재 기술의 중요성도 함께 커지고 있습니다.

LG화학은 축적된 소재 설계와 공정 최적화 역량을 바탕으로, 실제 고객 환경에서 검증되는 성능과 신뢰성을 만들어가고 있습니다. 앞으로도 변화하는 패키지 구조와 사용 조건에 맞춰, 현장에서 바로 쓰일 수 있는 CCL 기술로 답을 제시해 나가겠습니다.