반도체는 현대 사회의 모든 전자기기에 들어가는 핵심 부품입니다 . 하지만 반도체 칩만으로는 기능을 발휘할 수 없습니다 . 반도체 칩과 기판을 연결하는 패키지 기술이 필요합니다 . 그중에서도 FC-BGA 는 고성능 반도체 칩에 적합한 패키지 기술로 , 자동차의 센서 , 엔진 , 제어장치 등에 사용됩니다 . FC-BGA 는 Flip Chip Ball Grid Array 의 약자로 , 반도체 칩의 단면에 볼 모양의 솔더를 배열하고 , 이를 기판에 뒤집어 붙이는 방식입니다 . 이 방식은 전기 신호의 손실을 줄이고 , 열전도성을 높이고 , 입출력 단자의 수를 늘리는 효과가 있습니다 . FC-BGA 의 시장은 전기차 , 자율주행차 , 커넥티드카 등의 발전에 따라 , 급성장하고 있으며 , 2025 년에는 120 억 달러까지 성장할 것으로 예상됩니다 . 이번 글에서는 FC-BGA 의 개념과 원리 , 역할과 시장성 , 그리고 국내 상장기업 중 FC-BGA 관련 기업들에 대해서 알아보겠습니다 .
FC-BGA 란 ?
FC-BGA 의 개념
FC-BGA 는 Flip Chip Ball Grid Array 의 약자로 , 반도체 칩의 단면에 볼 모양의 솔더를 배열하고 , 이를 기판에 뒤집어 붙이는 패키지 기술입니다 . 기존의 와이어 본딩 방식과 달리 , 칩과 기판을 직접적으로 연결하기 때문에 전기 신호의 손실이 적고 , 전달 속도가 빠릅니다 . 또한 , 칩의 가장자리가 아닌 전체 면적을 활용할 수 있기 때문에 , 더 많은 입출력 단자를 구현할 수 있습니다 . 이러한 특징은 고성능 반도체 칩에 적합하며 , 특히 자동차의 센서 , 엔진 , 제어장치 등에 필요한 고신뢰성 , 고내구성 , 고열전도성을 만족시킵니다 .
FC-BGA 의 원리
FC-BGA 는 다음과 같은 과정으로 제작됩니다 .
반도체 칩에 구리나 니켈 등의 금속 층을 증착하고 , 이를 광학적으로 패턴화 하여 입출력 단자를 형성합니다 .
입출력 단자에 솔더를 증착하거나 , 볼 모양의 솔더를 배치하여 볼 모양의 솔더를 형성합니다 . 이때 , 솔더의 재료는 납 , 주석 , 은 , 인 등의 합금으로 구성됩니다 .
기판에도 입출력 단자와 일치하는 패턴의 구리 층을 증착하고 , 절연층과 비아를 통해 다른 층과 연결합니다 .
반도체 칩을 기판에 뒤집어 올려놓고 , 정확한 위치에 정렬합니다 .
고온으로 가열하여 솔더를 녹여서 칩과 기판을 접합합니다 . 이때 , 솔더가 흐르거나 떨어지지 않도록 표면장력을 이용합니다 .
접합된 칩과 기판 사이에 접착제를 주입하여 기계적인 강도와 열전도성을 향상합니다. 이를 언더필링이라고 합니다 .
FC-BGA 의 역할과 시장성
FC-BGA 의 역할
FC-BGA 는 자동차의 센서 , 엔진 , 제어장치 등에 사용되는 반도체 칩과 기판을 연결하는 역할을 합니다 . 자동차는 다양한 환경에서 작동하므로 , 반도체 칩은 고온 , 고압 , 습도 , 진동 , 충격 등에 견딜 수 있어야 합니다 . FC-BGA 는 칩과 기판을 직접적으로 연결하여 전기 신호의 손실을 줄이고 , 열전도성을 높여주어 , 반도체 칩의 성능과 신뢰성을 향상합니다. 또한 , FC-BGA 는 칩의 크기를 줄이고 , 입출력 단자의 수를 늘리는 효과가 있어 , 자동차의 공간 효율성과 기능성을 높여줍니다 .
FC-BGA 의 시장성
FC-BGA 는 고성능 반도체 칩에 적합한 패키지 기술로 , 자동차뿐만 아니라 서버 , PC, 스마트폰 , 게임기 등에도 적용됩니다 . 특히 , 자동차의 경우 , 전기차 , 자율주행차 , 커넥티드카 등의 발전에 따라 , 반도체 칩의 수요와 복잡도가 증가하고 있습니다 . 이에 따라 , FC-BGA 의 수요도 함께 증가하고 있으며 , 전문가들은 2020 년 80 억 달러였던 FC-BGA 시장이 2025 년에는 120 억 달러까지 성장할 것으로 예상하고 있습니다 . FC-BGA 시장에서는 일본의 이비덴과 신코덴키가 선두를 달리고 있으며 , 대만의 유니마이크론 , 난야 , 국내의 삼성전기 , 대덕전자 등이 경쟁하고 있습니다 .
국내 상장기업 중 FC-BGA 관련 기업
대형주
삼성전기 : 삼성전자의 계열사로 , 반도체 패키지 기판 , MLCC, 카메라 모듈 등을 생산하는 기업입니다 . FC-BGA 는 반도체 패키지 기판 사업부의 주요 제품으로 , CPU, GPU, NPU 등의 고성능 반도체 칩에 적용됩니다 . 삼성전기는 FC-BGA 의 기술력과 품질을 인정받아 , 삼성전자 , 인텔 , 엔비디아 , AMD 등의 글로벌 고객사에 공급하고 있습니다 . 삼성전기는 FC-BGA 의 미세화 , 대면적화 , 층수 확대 등의 기술 개발에 주력하고 있으며 , 2020 년에는 88 나노 공정의 FC-BGA 를 양산하기 시작했습니다 . 삼성전기는 2020 년 매출액이 9 조 7,000억 원, 영업이익이 1 조 1,000억 원을 기록했으며 , 반도체 패키지 기판 사업부의 매출액은 4 조 6,000억원, 영업이익은 4,000억 원을 기록했습니다 .
대덕전자 : 대덕그룹의 계열사로 , 반도체 패키지 기판 , 자동차 전장 부품 , 디스플레이 부품 등을 생산하는 기업입니다 . FC-BGA 는 반도체 패키지 기판 사업부의 주요 제품으로 , CPU, GPU, NPU 등의 고성능 반도체 칩에 적용됩니다 . 대덕전자는 FC-BGA 의 기술력과 품질을 인정받아 , 삼성전자 , 인텔 , 엔비디아 , AMD 등의 글로벌 고객사에 공급하고 있습니다 . 대덕전자는 FC-BGA 의 미세화 , 대면적화 , 층수 확대 등의 기술 개발에 주력하고 있으며 , 2020 년에는 8 나노 공정의 FC-BGA 를 양산하기 시작했습니다 . 대덕전자는 2020 년 매출액이 1 조 9,000억 원, 영업이익이 718억 원을 기록했으며 , 반도체 패키지 기판 사업부의 매출액은 1 조 2,000억원, 영업이익은 500억 원을 대덕전자는 2021 년에도 FC-BGA 신공장을 가동하고 출하를 시작했으며 , 내년까지 4000억 원을 추가 투자할 계획입니다. 대덕전자는 FC-BGA 중심으로 사업 구조를 재편 중이며 , 2024 년 말까지 FC-BGA 분야에서 연매출 7000억 원 이상의 생산 능력을 구축할 목표를 세웠습니다
중소형주
코스모 신소재: 코스닥상장사로, 반도체 패키지 기판 , 자동차 부품 , 전자부품 등을 생산하는 기업입니다 . FC-BGA 는 반도체 패키지 기판 사업부의 주요 제품으로 , CPU, GPU, NPU 등의 고성능 반도체 칩에 적용됩니다 . 코스모 신소재는 FC-BGA 의 기술력과 품질을 인정받아 , 삼성전자 , 엔비디아 , AMD, 퀄컴 등의 글로벌 고객사에 공급하고 있습니다 . 코스모신소재는 FC-BGA 의 미세화 , 대면적화 , 층수 확대 등의 기술 개발에 주력하고 있으며 , 2020 년에는 88 나노 공정의 FC-BGA 를 양산하기 시작했습니다 . 코스모 신소재는 2020 년 매출액이 1 조 2,000억원, 영업이익이 1,000억 원을 기록했으며 , 반도체 패키지 기판 사업부의 매출액은 6,000억 원, 영업이익은 600억 원을 기록했습니다 .
코아스템 : 코스닥 상장사로 , 반도체 패키지 기판 , 자동차 전장 부품 , 디스플레이 부품 등을 생산하는 기업입니다 . FC-BGA 는 반도체 패키지 기판 사업부의 주요 제품으로 , CPU, GPU, NPU 등의 고성능 반도체 칩에 적용됩니다 . 코아스템은 FC-BGA 의 기술력과 품질을 인정받아 , 삼성전자 , 엔비디아 , AMD, 퀄컴 등의 글로벌 고객사에 공급하고 있습니다 . 코아스템은 FC-BGA 의 미세화 , 대면적화 , 층수 확대 등의 기술 개발에 주력하고 있으며 , 2020 년에는 8 나노 공정의 FC-BGA 를 양산하기 시작했습니다 . 코아스템은 2020 년 매출액이 7,000억 원, 영업이익이 500억 원을 기록했으며 , 반도체 패키지 기판 사업부의 매출액은 4,000억 원, 영업이익은 300억 원을 기록했습니다 .
FC-BGA 는 고성능 반도체 칩과 기판을 연결하는 패키지 기술로 , 자동차의 센서 , 엔진 , 제어장치 등에 사용됩니다 . FC-BGA 는 전기 신호의 손실을 줄이고 , 열전도성을 높이고 , 입출력 단자의 수를 늘리는 효과가 있어 , 반도체 칩의 성능과 신뢰성을 향상합니다. FC-BGA 의 시장은 전기차, 자율주행차, 커넥티드카 등의 발전에 따라, 급성장하고 있으며, 2025 년에는 120 억 달러까지 성장할 것으로 예상됩니다. 국내 상장기업 중 FC-BGA 관련 기업은 대형주로는 삼성전기, 대덕전자가 있으며, 중소형주로는 코스모 신소재, 코아스템이 있습니다. 이들 기업은 FC-BGA 의 기술 개발과 생산 능력을 강화하고 있으며, 글로벌 고객사에 공급하고 있습니다. FC-BGA 는 국내 반도체 패키지 기판 업계의 성장 동력이 될 것으로 기대됩니다. 현재 시장에서는 테스라발 악재로 전기차와 자율주행차의 테마가 주춤하고 있지만 테마는 계속 돌기 때문에 기업에 대한 분석을 해놓는다면 분명히 투자에 대한 이익을 가져다 줄 수 있을 것이라 생각합니다.