현대 개인용 컴퓨터와 많은 소비자 전자 기기에서 발견되는 중앙 처리 장치(CPU) 생산에 필수적인 ABF 반도체 절연에 대한 이야기를 들어보셨나요? 여기에서 ABF 기판이 처음 개발된 이야기, PC에 채택된 방법, 고성능 컴퓨팅을 위한 절연 측면에서 제공하는 많은 이점, 그리고 그 제조가 칩 부족과 같은 현재 반도체 공급망 문제와 어떻게 연결되어 있는지 알아보세요.
아지노모토 빌드업 필름(ABF) 기판이란?
장치 패키지 내부의 ABF 기판을 보여주는 다이어그램
아지노모토 빌드업 필름(ABF) 기판은 반도체 산업에서 알려진 얇은 전기 절연 필름입니다. 이는 개인용 컴퓨터와 스마트폰에 사용되는 것과 같은 고성능 칩과 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, 스마트 운전 기술에 사용되는 더 발전된 칩의 회로 기판 제조에 사용됩니다. ABF 필름은 일련의 필름 유전체로 구성되며, 전체를 가능하게 하는 ABF 공정은 아지노모토 그룹에 의해 개발되었습니다.
ABF 기판의 개발 과정
아지노모토 회사는 조미료 제품을 만드는 생명공학 및 식품 회사로 주로 알려져 있습니다. 그러나 그들의 과학자들은 정기 제품에 사용하는 에폭시 수지와 아미노산의 일부 재료 특성이 반도체 제조 공정에서 코팅제로 유용할 수 있음을 알고 있었습니다. 중앙 처리 장치가 PC 인기의 폭발적 증가와 함께 더 작아지고 정교해짐에 따라, 이를 구동하는 복잡한 회로를 더 잘 절연해야 할 필요성이 대두되었습니다.
고집적 회로에서 더 나은 절연에 대한 강한 수요
1990년대 데스크탑 PC
1990년대, 대부분의 PC가 MS-DOS에서 Windows 운영 체제로 전환되던 시기에, 한 칩 제조 회사가 아지노모토에 새로운 필름 기반 절연체 개발을 의뢰했습니다. 기존의 잉크 기반 액체 절연체는 적용 후 건조해야 했기 때문에 생산 속도가 느렸고, 이는 필수적인 과제가 되었습니다. 급속히 증가하는 수요를 따라잡기에 생산 속도가 너무 느렸기 때문입니다.
또한 절연체는 회로 집적도의 최근 발전을 충족해야 했습니다. 기존 절연체는 복잡한 배선, 단자 증가, 그리고 처리 기술이 나아가고 있던 다층 회로 기판을 수용할 수 없었습니다. 또한 수율에 영향을 미치는 불순물 문제가 있었고, 그 제조는 환경적으로 유해한 부산물을 발생시켰습니다. 특히 소비자 PCB 응용 분야에 사용되는 최신 반도체 기반 처리 장치에는 더 나은 대안이 필요했습니다.
새로운 절연 기술 개발의 과제
아지노모토 파인테크노 사장 나카무라 시게오(오른쪽에서 두 번째)와 그의 팀
첫 번째 장애물은 의도한 대로 기능하는 완벽한 수지 조성의 절연체를 찾는 것이었습니다. 두 번째는 절연 수지를 생산에 viable하게 만들기에 충분한 수율 제어로 기판에 적층할 수 있는 공정을 찾는 것이었습니다. 이러한 주요 과제를 해결하는 임무를 맡은 사람은 인쇄 회로 기판에 사용되는 절연 재료를 전문으로 하는 재료 과학 전문가인 나카무라 시게오였습니다.
ABF 기판의 개발
아지노모토 빌드업 필름
나카무라의 팀은 심층 냉장이 필요하고 기판에 적용할 수 있는 기계가 필요한 유기 에폭시 수지, 무기 다중 입자 필러 및 경화제의 조합을 찾았습니다. 그들은 기계 제조업체와 긴밀히 협력하여 새로운 공정을 반복적으로 테스트할 수 있었습니다. 수개월 간의 연구 개발 끝에, 나카무라의 팀은 낮은 열팽창, 높은 내구성 등의 유익한 특성을 가진 열경화성 필름을 만들었습니다.
최종 결과물은 곧 1999년 주요 첨단 반도체 제조업체에 채택될 ABF 기판이었습니다. 이 ABF 기술은 곧 반도체 산업에서 널리 채택되어 수십 년 동안 고성능 CPU에 혁명을 일으켰습니다. 아지노모토 그룹은 오늘날까지 ABF 시장의 선두주자로 남아 있습니다.
ABF 기판이 중요한 이유
ABF 기판이 첨단 마이크로칩과 인쇄 회로 기판의 생산을 촉진하는 방법을 보여주는 다이어그램
그래픽 처리 장치(GPU), 서버 하드웨어, 5G 기지국, 그리고 매년 업그레이드되는 더 스마트한 휴대폰 모두 고성능 칩과 인쇄 회로 기판에 의존합니다. 이러한 장치에 있는 나노스케일 CPU는 밀리미터 스케일의 다른 전자 부품과 연결되어야 합니다. 이러한 장치에서 전자 부품을 상호 연결하는 데 필요한 정밀 나노미터 공정은 ABF 기판에 의해 가능해집니다. 이는 그 표면이 직접 구리 도금과 레이저 가공을 허용하기 때문에 가능합니다.
ABF 기판 부족과 반도체 공급망 문제
현재 반도체 산업이 경험하는 공급망 문제는 여러 가지 이유 때문입니다. 하나는 미중 칩 무역과 미국이 부과한 수출 제한 조치의 상태입니다. 또한 후행 엣지 반도체 제조 측의 반도체 부족이 필요에 따라 증가하지 않으면 또 다른 문제가 발생할 수 있습니다.
공급망 문제는 또한 ABF 기판의 현재 생산 능력 제한과 관련이 있습니다. 최근까지 ABF 기판 회로 기판의 RDL 결함 수리가 가능했습니다. 그러나 최신 칩의 복잡성과 더 작은 크기로 인해 RDL 결함 수리가 너무 어려워져 제조업체가 이전처럼 수율을 높이기가 더 어려워졌습니다. 이로 인해 첨단 칩 및 관련 장치의 공급 부족으로 Intel 및 Nvidia와 같은 회사가 영향을 받았습니다.
ABF 기판의 미래
이러한 과제에 직면하여 아지노모토는 차세대 마이크로프로세서의 추가적인 소형화와 정교화를 수용하기 위해 ABF 기판 기술을 계속 개선하고 있습니다. 또한 수율 개선에 집중하여 반도체 제조 회사가 미래에 더 빠르고, 더 작고, 더 안정적인 칩에 대한 증가하는 수요를 충족할 수 있도록 하고 있습니다.
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자주 묻는 질문
아지노모토 빌드업 필름이란 무엇인가요?
아지노모토 빌드업 필름(ABF)은 고성능 마이크로프로세서 장치의 회로 기판 제조에 사용되는 절연 재료입니다.
ABF 기판은 무엇으로 만들어지나요?
ABF 기판은 유기 에폭시 수지, 무기 다중 입자 필러, 경화제의 조합으로 만들어집니다.
누가 ABF 기판을 생산하나요?
아지노모토 그룹은 현재 반도체 제조업체가 사용하는 ABF 기판 제조 기술을 개척한 일본 기업입니다.