쿨스, 초대면적 AI 패키지 접합 불량 잡는 기술 공개

반도체 패키징 전문기업 쿨스가 엔비디아의 차세대 AI 가속기 '루빈 울트라(Rubin Ultra)'와 같은 초대면적 반도체 패키지에서 발생하는 접합 불량 문제를 해결하는 신기술을 개발했다고 9월 16일 공식 발표했다. AI 가속기의 크기가 커질수록 심화되는 기판 휨 문제를 실질적으로 억제한다는 점에서 업계 관심이 집중된다.

초대면적 AI 패키지는 복수의 칩렛(chiplet)과 HBM 메모리, 대형 인터포저(interposer)를 하나의 패키지로 통합하는 구조다. 이 과정에서 온도 변화에 따른 열팽창 계수 차이로 기판이 휘는 '워피지(Warpage)' 현상이 발생하고, 솔더 볼 접합부 균열이나 미접합 불량으로 이어진다. 패키지 면적이 넓어질수록 문제는 기하급수적으로 커진다.

쿨스가 개발한 기술의 핵심은 두 가지다. 첫째는 패키지 테두리를 잡아주는 '고강성 리드(Lead)'로, 온도 사이클에서도 기판이 일정한 형태를 유지하도록 기계적으로 구속한다. 둘째는 자체 개발한 '서멀클러치(Thermal Clutch)'로, 가열·냉각 시간을 기존 대비 최대 40% 단축해 공정 처리 속도를 높인다.

서멀클러치는 공정 중 가열 단계와 냉각 단계 전환을 정밀하게 제어하는 장치로, 접합 시 발생하는 열 히스테리시스(이력현상)를 최소화한다. 이를 통해 접합부에 가해지는 열 스트레스를 줄이고 솔더 조인트 신뢰성을 높이는 효과가 있다고 쿨스 측은 설명했다.

쿨스 관계자는 '루빈 울트라는 기존 블랙웰(Blackwell) 대비 패키지 면적이 60% 이상 넓어 기존 접합 공정으로는 수율 확보가 어렵다'며 '이번 기술은 초대면적 패키지 시대에 최적화된 솔루션'이라고 말했다. 회사는 해당 기술에 대한 국내외 특허를 출원한 상태다.

엔비디아는 2026년 말 또는 2027년 초 루빈 울트라 플랫폼 출시를 예고한 상태다. 루빈 울트라는 현세대 블랙웰의 후속으로 AI 학습 및 추론 성능을 대폭 높인 차세대 GPU 아키텍처에 기반한다. 패키지 면적이 넓어지면서 오가닉 기판 업체와 패키징 장비·공정 기업들의 기술 준비가 시급한 상황이다.

패키지 접합 기술은 반도체 후공정(OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Test) 시장에서 가치가 급속히 높아지는 분야다. AI 가속기 수요 폭증으로 AMD·엔비디아·인텔 모두 고밀도·대면적 패키지 기술 내재화 또는 파트너 확보에 나서고 있어 국내 전문 기업들의 기회가 커지고 있다.

국내에서는 삼성전자, SK하이닉스 외에 쿨스와 같은 전문 패키징 기업들이 후공정 기술 개발을 통해 글로벌 공급망 편입 기회를 모색하고 있다. 반도체 후공정 관련 소재·장비·공정 기업들의 투자가 늘어나는 것도 이 같은 흐름의 반영이다.

시장조사기관 Yole Intelligence에 따르면 고급 패키지(Advanced Packaging) 시장 규모는 2025년 약 440억 달러에서 2028년 830억 달러 수준으로 성장할 전망이다. CoWoS, HBM 적층 등 AI 칩에 특화된 패키지 기술의 성장세가 두드러지는 가운데, 접합 공정 기술의 차별화가 핵심 경쟁력으로 부상하고 있다.

쿨스의 이번 기술이 실제 양산 적용으로 이어지기 위해서는 고객사의 공정 검증 및 신뢰성 인증 절차가 필요하다. 업계에서는 2027년 루빈 울트라 양산 시점을 겨냥해 2026년 하반기 중 주요 고객사 평가가 이뤄질 것으로 보고 있다. 이번 발표는 평가를 앞둔 기술 역량 공개 성격이 강하다는 분석도 나온다.

한 반도체 패키징 연구자는 '초대면적 패키지에서 워피지 제어는 이론이 아닌 실공정 노하우의 문제'라며 '이를 해결하는 기업이 차세대 AI 반도체 후공정 공급망에서 우위를 점할 것'이라고 말했다. 쿨스의 이번 기술 개발이 국내 패키징 생태계 전반의 경쟁력 제고로 이어질지 주목된다.