스마트폰부터 데이터 센터에 이르기까지 반도체는 현대 생활의 핵심에 자리 잡고 있습니다. 이제 인공지능(AI) 애플리케이션의 폭발적인 성장과 고성능 컴퓨팅, 그리고 첨단 메모리에 대한 수요가 급증하면서 반도체 칩에 대한 새로운 수요가 발생하고 있으며, 이는 "팹(fab)"이라고도 불리는 반도체 제조 시설의 전통적인 제조 공정의 한계를 시험하고 있습니다.

업계 단체들은 인공지능(AI) 및 최신 칩 설계에서 비롯된 첨단 패키징 기술을 지원하기 위해 제조업체들이 생산 능력을 확대함에 따라 2025년 전 세계 웨이퍼 제조 장비 투자액이 새로운 기록을 경신할 것으로 전망하고 있습니다 . 칩렛 , 하이브리드 본딩, 3D 적층과 같은 업계 선도적인 트렌드 외에도 실리콘 포토닉스 및 코패키지드 옵틱(CPO)과 같은 기술은 칩 상호 연결 방식을 혁신하고 수율, 평탄도, 열 안정성에 대한 새로운 요구 사항을 제시할 것입니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해서는 새로운 장비뿐만 아니라 효율성을 향상시키고 폐기물을 줄이며 생산 시간을 단축할 수 있는 새로운 소재도 필요합니다. 

3M 디스플레이·전자 부문 부사장 럭 린(Lung Lin)은 “3M은 고객 및 생태계 파트너와 협력하며 소재 과학의 경계를 넓혀 팹 전체의 효율 향상을 돕고 있습니다. 차세대 인터커넥트를 위한 더 깨끗하고 평탄한 표면부터 더 스마트한 열 솔루션까지, 우리의 혁신은 공정 안정성과 효율성 향상에 초점을 두고 있습니다. 실리콘 포토닉스와 CPO와 같은 기술이 등장함에 따라, 이러한 기술을 고객이 자신 있게 적용할 수 있도록 지원할 준비가 되어 있습니다”라고 말했습니다.

제조 공정 전반에 걸쳐 효율성을 가능하게 하는 소재

수십 년 동안 3M은 반도체 제조업체와 협력하여 더욱 깨끗한 공정, 높은 수율, 그리고 향상된 처리량을 지원하는 첨단 소재를 제공해 왔습니다 . 오늘날 3M의 포트폴리오는 웨이퍼 제조의 여러 단계를 아우릅니다.

• CMP 재료(패드 및 복합 시스템): 정밀한 평탄화를 가능하게 합니다. 이러한 연마 재료는 각 웨이퍼 층을 매끄럽게 하여 다음 층이 완벽하게 평평한 표면에 쌓일 수 있도록 합니다.
• 패드 컨디셔너: 패드 성능과 균일성을 유지합니다. 이 패드는 연마 패드의 효과를 유지하고 웨이퍼가 고르게 연마되도록 하는 "리프레싱" 도구 역할을 합니다.
• 웨이퍼 지지 시스템(접착 테이프 및 보호 테이프 포함): 웨이퍼 박막화, 취급 및 후면 가공을 지원합니다. 이 테이프는 가공 중 웨이퍼를 안전하게 고정하고 가공 후에는 쉽게 제거할 수 있습니다.
• 내열 테이프: 납땜, 성형 및 고온 처리 과정에서 칩의 민감한 부분을 보호합니다.

이러한 솔루션들은 각각 3M이 연마재, 접착제 및 열 관리 분야의 심도 있는 전문 지식을 세계에서 가장 복잡한 제조 환경에 적용할 수 있는 능력을 보여줍니다.

업계 트렌드에 발맞춰

세계적인 변화로 인해 첨단 반도체 소재에 대한 필요성이 더욱 커지고 있습니다.

• AI 및 패키징 성장: AI 칩이 점점 커지고 메모리 용량이 늘어남에 따라 칩의 각 부분 간 연결은 매우 정밀해야 하며, 이를 위해서는 서로 안정적으로 결합하고 작동하는 매우 평평하고 깨끗하며 접착 가능한 웨이퍼 표면이 필요합니다.
• 3D 적층 및 칩렛: 제조업체들은 단순히 칩 크기를 줄이는 데 그치지 않고, 칩을 쌓고 더 작은 칩렛들을 연결하여 적층 및 상호 연결에 대한 새로운 접근 방식을 모색하고 있습니다. 정밀한 접합과 안정적인 웨이퍼 처리를 지원하는 소재가 점점 더 중요해지고 있습니다.
• 실리콘 포토닉스 및 코패키징 광학: 광학 및 전자 부품을 동일한 패키지에 통합함으로써 칩 간 통신 방식이 재정의될 것이며, 3M은 이러한 기술 발전에 발맞춰 접합, 열 관리 및 정밀 처리 분야의 전문성을 활용할 수 있습니다.

웨이퍼에서 워크로드까지

반도체 산업이 AI 수요를 충족하기 위해 규모를 확장함에 따라, 제조 공장 수준에서의 효율성 향상은 외부로 파급 효과를 미칩니다. 패드 수명을 연장하고, 열 성능을 안정화하며, 웨이퍼 취급을 안정적으로 만드는 소재는 생산 시간과 자원을 절약할 뿐만 아니라 차세대 칩의 출시를 앞당기는 데에도 도움이 됩니다.

동시에, AI의 빠른 도입은 하류 부문에서 새로운 에너지 수요를 촉발하고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)는 AI가 주요 원인 중 하나로 꼽히면서, 전 세계 데이터 센터의 전력 사용량이 2030년까지 두 배 이상 증가할 것으로 전망 하고 있습니다. 이러한 배경에서 3M의 센서 내장 케이블 액세서리 및 광 인터커넥트를 포함한 광범위한 에너지 솔루션은 당사의 반도체 제품군을 보완합니다. 이 솔루션들은 웨이퍼 제조부터 데이터 센터에 이르기까지 더욱 지속 가능한 디지털 인프라를 구축하는 데 기여합니다.

3M은 소재 혁신을 통해 반도체 산업 발전에 기여하고 있습니다. 효율성 향상, 신뢰성 제고, 환경 목표 달성 지원을 통해 제조업체들이 오늘날 인공지능(AI) 중심 시대의 요구를 충족하고 미래에 등장할 기술에 대비할 수 있도록 돕습니다.