삼성전자 “슬림폰 패키지 두께 개선 위해 소재업계 협력 필수”

[시사저널e=고명훈 기자] 삼성전자가 스마트폰 디바이스 두께가 얇아지는 추세에 따라 모바일 애플리케이션(AP), D램, 낸드로 구성된 반도체 패키지의 두께를 줄이는 데 집중하고 있다. 이를 위해선 패키지를 얇게 만들면서도 칩과 칩 간 연결 시 불량이 일어나지 않도록 신뢰성을 확보할 수 있는 소재 차원의 혁신이 중요하단 설명이다.

남태덕 삼성전자 DE(우수 엔지니어)는 4일 인천 송도 컨벤시아에서 개최한 국제 첨단 반도체 기판 및 패키징 산업전(KPCA) 2025 포럼에서 “스마트폰의 고성능 구현을 위해서 가장 중요한 요소는 AP와 D램, 낸드 패키지로, 실제 스마트폰 내부를 보면 이들 패키지가 상당한 공간을 차지하고 있음을 알 수 있다”며, “패키지의 폼팩터 축소가 스마트폰 발전과 직결돼 있다”고 말했다.

최근 ‘슬림폰’ 컨셉의 얇은 디바이스가 프리미엄폰 시장에서 주류를 이루고 있다. 삼성전자 폴더블폰의 경우 지난 2019년 첫 시리즈 출시 당시만 해도 폴드 모델의 두께는 펼쳤을 때 7.6mm 수준이었는데, 올여름 공개한 갤럭시Z폴드7 신제품은 4.2mm까지 얇아졌다. 앞서 지난 5월엔 일반 바(bar)형 모델에서도 5.8mm 두께를 구현한 갤럭시S25 엣지를 선보이기도 했다.

애플도 하반기 슬림폰 컨셉의 아이폰17 에어 출시를 준비 중이다. 업계에선 해당 모델의 두께를 5.5mm 수준에 이를 것으로 예측하고 있다.

삼성전자는 향후 일반 바형 제품에서도 갤럭시S25 엣지의 기존 5.8mm 대비해서도 더 얇은 두께의 스마트폰을 준비 중인 것으로 전해진다. 회사는 이를 위해 D램, 낸드의 고용량은 유지하는 한편, 패키지 두께와 크기를 줄이는 데 주력하고 있다.

남 DE는 “D램의 경우 용량은 12GB, 16GB, 24GB까지 계속 올라가는 반면, 패키지 두께는 0.7mm, 0.6mm 이하로 줄어드는 추세이고, 낸드도 게임 등 콘텐츠가 다양해지고 AI 성능이 높아지면서 데이터 처리를 위한 공간이 필요해지다 보니 용량은 1TB에서 2TB로 진화하는 반면, 두께는 0.9mm 이하로 줄고 있고, 사이즈도 작아지고 있다”고 말했다.

그러면서 “폼팩터를 축소하려면 제품, 성능, 용량을 책임지는 칩의 두께를 줄이는 부분과 다이어태치필름(DAF)을 줄이는 부분, 와이어의 간격과 몰딩의 두께를 줄이는 부분, 그다음 기판 크기를 줄이는 방법 등이 있다”며, “우리는 두께 편차를 관리할 수 있는 모니터링 부분과 칩을 얇게 하기 위한 공정 등 정밀 컨트롤 부분, 웨이퍼 그라인딩 할 때 두께 편차를 관리하는 부분 등 기술 개발을 통해 두께를 줄여나가고 있다. 실제 이를 통해 최근 D램 같은 경우엔 두께가 40마이크로미터 이하대로 내려가고 있다”고 설명했다.

이어 “또, 칩과 칩을 연결할 때 필요한 DAF 필름 두께가 줄어들면 잘 붙지 않아서 보이드가 발생하고 신뢰성 저하를 유발하는데, 칩 표면을 제어하거나 필름 점도를 높이기 위한 물성 최적화 등 방법으로 극복하고 있다”며, “현재 DAF 필름이 10마이크로미터 이하로 작아졌지만, 앞으로는 DAF 자체를 없애는 방법까지도 고려하고 있다”고 덧붙였다.

칩 패키지 두께를 줄이는 과정에서 칩이 깨지거나 휨 현상(워피지), 칩 두께 편차 등 여러 문제가 발생한다. 삼성전자는 소재 물성을 최적화하는 방법 등으로 신뢰성 확보에 주력하고 있으며, 소재 기업들과의 협력이 중요하다고 강조했다.

남 DE는 “와이어본딩의 경우 칩이 얇다 보니, 연결 과정에서 결함이 발생해 칩이 깨지는 경우가 많은데, 우리도 다양한 방법으로 제어하고 있지만, 여기에 더해서 소재의 물성이 매우 중요하다. 점도와 강성이 높은 소재 물성 관련 기술들을 통해서 극복하고 있는 상황”이라고 말했다.

그러면서 “패키지 사이즈가 줄어들면 와이어본딩 할 수 있는 공간이 줄어들고, 그렇게 되면 와이어와 와이어 간에 쇼트 문제도 있지만 접착력 문제도 발생한다”며, “공정 측면에선 우리가 방법을 최적화해서 적용하고 있지만, 이런 부분에 있어서는 기판에서 접착력을 높이기 위한 소재에 대한 개선 부분이 필요하므로 관련 업체들과 협력이 중요하다”고 전했다.