1. 기판(Subsrate) :
우선, 기판(Subtrate)이란 무엇인지 알아야해요. 이름 그대로 해석하면, 아래(Sub)에 위치한 기판(Strate)란 뜻이에요. 즉, Substrate를 정확히 말하면, '하단기판(이하 기판)'이라 할 수 있죠. 하단에서 기판은 칩을 지지하고 전기적 연결을 위해 존재해요. 예를 들면, 스마트폰안에 있는 AP칩이 전원을 키라고 명령을 내리면, 기판이 스마트폰 전원을 담당하는 부품에 명령을 전달하죠. 그동안 기판의 원재료는 '플라스틱' 이었습니다.
정리
기판(Substrate) : 연결다리 between 칩 & 외부단자
2. 유리기판(Substrate) :
유리기판이 주목받는 이유는 간단해요. 플라스틱 기판보다 성능이 월등히 뛰어나기 때문입니다. 여기서, '성능'이란 더 많은 트랜지스터집적도, 열방출 등을 의미해요.
1) 트랜지스터 집적도 :
반도체의 전공정은 '트랜지스터(Transistor)'를 얼마나 더 많이 실장할 수 있느냐의 싸움입니다. 3나노, 2나노 미세패턴을 하려고 하는 이유는 그만큼 좁게 만들어서 트랜지스터를 더 많이 기판 위에 놓으려고 하는 것이죠. 기존 기판은 위에 중간 인터포저(Interposer)가 있어야했어요. 즉, 중간 접착제가 필요했죠. 한계는 인터포저가 들어가는 만큼 트랜지스터를 실장하지 못했죠. 하지만, 유리는 중간기판없이 수동소자들을 자기 내부에 품을 수가 있어요. 중간기판이 사라지니, 트랜지스터를 놓을 자리가 더 많아진 것이죠. 그래서, 유리기판은 '트랜지스터 집적도'가 높습니다.
정리
유리기판 장점 : 수동소자 in 유리기판, 중간기판 x > 트랜지스터 집적도 UP
2) 열방출 :
유리창문과 플라스틱병을 각각 손을 대보면, 유리창문이 여름에는 더 뜨겁고, 겨울에는 더 차가운 것을 느낄 수가 있어요. 즉, 유리(Glass)가 열전도율이 더 높다는 뜻이에요. 이는 AI, HPC 처럼 무한의 연산량을 요구하는 곳에 유리합니다. 데이터센터를 알래스카 같은 추운지역에 짓는 이유는 '열방출'을 하기 위함이에요. 그런데, 만일 유리기판이 플라스틱기판을 대체하다면, 열전도율이 높아서 열을 빼내는데 수월해지겠죠.
정리
유리기판 장점 : 열전도율 UP > 고연산 유리
3) 수율한계 :
유리기판의 한계도 존재합니다. 제조할 때 수율이 낮다는 것이에요. 정확히 말하면, 생산과정 중 '내구성'이 약해요. 돌맹이를 유리창문과 플라스틱 병에 던지다고 해볼까요. 플라스틱은 찌그러지겠죠. 유리는? 깨집니다. 마찬가지에요. 기판이란 것은 칩을 외부단자와 연결을 해주고 있다고 했죠. 그래서, 기판을 위아래로 뚫어서 연결을 보통 해요. 그런데, 유리에 드릴링(Drilling)을 하면, 코어층(Core)이 깨지는 경우가 많습니다. 그래서, 미세한 레이저 드릴링 기술이 굉장히 중요해요.
정리
유리기판(Glass Substrate) vs. 플라스틱기판(Substrate)
* 열전도율(방열기능) : 유리 > 플라스틱 / 사용처 : AI, HPC 등
* 내구성 : 유리 > 플라스틱 / 사용처 : 극한 환경(자동차, 항공우주, 방산)
* 집적도 : 유리(중간기판x, 수동소자 내장가능) > 플라스틱
* 수율 : 플라스틱 > 유리(깨지기 쉬움)