"韓 고객사 관심 많다"…K&S, HBM4용 '플럭스리스' TC 본더 장비 파란 예고

[인터뷰] 찬핀 총 K&S 부사장 "유일무이한 포름산 기술로 본딩·세정 동시 진행"

차세대 HBM(고대역폭메모리) 제조용으로 플럭스리스(Fluxless) TC(열압착) 본딩이 각광받는 가운데, 싱가포르 장비 기업 쿨리케앤소파(K&S)가 한국 메모리 시장을 공략한다. 업계 최초로 도입한 '포름산' 기반의 플럭스리스 본딩이 무기다.

해당 기술은 본딩과 동시에 세정을 진행한다. 덕분에 주요 경쟁사들이 채택한 플라즈마 방식에 비해 생산성 및 신뢰성이 높다는 게 쿨리케앤소파의 설명이다.

국내 두 잠재 고객사들의 반응에 대해서도 "관심이 굉장히 높다. 양사 모두 당사의 기술력을 인지한 바 있고, 전 세계적으로 플럭스리스 TC 본딩에 대한 레퍼런스가 쌓이고 있어 많은 관심을 두고 있다"고 자신했다.

찬핀 총 쿨리케앤소파 총괄부사장은 지난 18일 서울 잠실 시그니엘에서 기자와 만나 회사의 차세대 주력 사업인 플럭스리스 TC 본더에 대해 소개했다.

찬핀 총 쿨리케앤소파 총괄부사장(사진=쿨리케앤소파)

■ 차세대 HBM 시장 겨냥해 '플럭스리스' 본딩 선제 개발

쿨리케앤소파는 싱가포르에 본사를 둔 반도체·디스플레이 장비기업이다. 반도체 분야에서는 기존 전통적인 패키징 방식인 와이어 본딩에 주력해 왔으나, 최근에는 웨이퍼 레벨 패키지(WLP), 열압착 본딩(TCB) 등 첨단 패키징 영역으로도 시장을 적극 확대하고 있다.

특히 쿨리케앤소파가 주목하는 기술은 플럭스리스 본딩이다. 국내외 주요 메모리 기업들을 중심으로 차세대 HBM에 플럭스리스 본딩 기술을 적용하는 방안이 활발히 논의되고 있기 때문이다.

현재 HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 미세한 솔더 범프로 연결하는 과정을 거친다. 이 때 범프에 산화막이 남게 되면 접합 품질에 문제가 생긴다. 산화막을 제거하기 위해서는 플럭스라는 물질을 도포한 뒤 씻어내야 한다.

그러나 HBM이 HBM4, 16단 등으로 나아가게 되면 플럭스 사용에 한계가 생긴다. D램 사이의 간격이 줄어들고, I/O(입출력단자) 수가 2배로 늘어 범프가 더 촘촘히 들어서기 때문이다. 이 경우, 세정 후에도 범프에 플럭스 잔여물이 남아 HBM의 신뢰성을 떨어뜨릴 가능성이 높아진다.

이에 쿨리케앤소파는 플럭스를 사용하지 않고도 산화막을 제거하는 플럭스리스 본딩 장비를 선제 개발했다.

찬핀 총 부사장은 "회사는 플럭스리스 TC 본더 장비를 로직 반도체 분야에 상용화한 바 있고, 이를 기반으로 HBM 시장에도 진출을 추진하고 있다"며 "한국을 비롯한 여러 메모리 제조사에 독보적인 가치를 제안할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

쿨리케앤소파가 최근 진행한 기자간담회에서 밝힌 본딩 제품 로드맵(사진=장경윤 기자)

■ 韓 고객사 관심 높아…업계 최초 '포름산' 기반 본딩이 핵심

쿨리케앤소파가 개발한 플럭스리스 TC 본딩의 핵심 요소는 포름산이다. 본딩 헤드 주변에 포름산을 증기 형태로 분사해 산화막을 제거하는 원리로, 본딩과 동시에 산화막을 제거할 수 있다는 장점이 있다. 때문에 쿨리케앤소파에서는 이를 '인 시츄(In-Situ)' 방식이라고 부른다.

TC 본딩에 포름산을 적용한 사례는 쿨리케앤소파가 유일한 것으로 알려져 있다. 전세계 주요 경쟁사들은 현재 플라즈마 기반의 플럭스리스 본딩을 주로 채택하고 있다. 플라즈마 방식은 가스 물질을 사용하지 않고도 플럭스를 제거하지만, 본딩과 세정을 동시에 진행할 수 없다.

찬핀 총 부사장은 "포름산 기반의 플럭스리스 본딩은 쿨리케앤소파가 지난 2017년부터 개발하기 시작한 기술로, 경쟁사들도 발을 들일 수는 있으나 결코 쉽지 않을 것"이라며 "본딩과 세정을 같이 진행하기 때문에 플라즈마 대비 생산성이 뛰어나고, 재산화(산화막이 다시 생겨나는 현상) 방지 측면에서도 유리하다"고 강조했다.

쿨리케앤소파는 이러한 장점을 무기로 국내외 주요 메모리 제조사에 HBM용 플럭스리스 본더 공급을 추진하고 있다.

찬핀 총 부사장은 "HBM 시장에서 플럭스리스 본더가 언제 테스트가 진행될 수 있을 지 정확히 말씀드릴 수는 없으나 곧 이뤄질 것"이라며 "국내 잠재 고객사들도 분명히 쿨리케앤소파의 기술력을 인지하고 있고, 관심이 굉장히 높다"고 말했다.

■ "2.5D·CPO 등 첨단 패키징 외연 넓힐 것"

플럭스리스 TC 본딩은 AI 반도체 수요 확대로 각광받는 2.5D 패키징에도 용이하다. 2.5D 패키징은 넓은 기판 모양의 실리콘 인터포저 위에 반도체 다이(Die)를 수평 배치하는 기술이다. 대만 주요 파운드리 TSMC가 'CoWoS'라는 브랜드로 시장을 선도하고 있다.

다만 2.5D 패키징은 세대를 거듭할수록 다이(Die) 크기가 커지고 있어, 여러 문제점을 일으키고 있다. 다이가 커지면 내부 깊은 곳까지 세정이 불가능해 플럭스를 제대로 제거하기 어렵다. 이로 인해 2.5D 패키징 시장에서도 플럭스리스가 대안점으로 떠오르고 있다.

CPO(광모듈 패키징) 기술도 이와 비슷하다. CPO는 데이터 통신에 쓰이던 별도의 광트랜시버를 칩 내부에 설치해, 데이터 처리 성능 및 효율을 크게 끌어올리는 차세대 반도체 기술이다.

찬핀 총 부사장은 "CPO를 구현하려면 정밀한 온도 조절이 필요하고, 플럭스 잔류물 문제가 없어야 하기 때문에 플럭스리스가 필요해질 것"이라며 "쿨리케앤소파는 이미 관련 기술을 6년 전 개발 완료해 미국 등에서 평가를 받았다. 시장이 개화하게 되면 빠르게 진출할 수 있을 것"이라고 말했다.