자율주행차가 자동차 산업의 미래를 이끌 핵심 주역으로 자리 잡았다. 자율주행 기술의 완성도는 결국 도로 위의 수많은 변수를 실시간으로 ‘인식’하고 ‘판단’할 수 있도록 돕는 반도체 성능에 달려 있다. 차량이 카메라, 레이더 등 각종 센서로 수집한 방대한 정보를 실시간으로 분석하고, 다음 행동을 결정하려면 초고성능 반도체가 뒷받침되어야 하기 때문이다.
그러나 반도체가 처리해야 하는 데이터의 양이 늘어날수록 칩 내부의 온도는 급격히 상승한다. 발열을 제때 잡지 못하면 오작동은 물론, 성능 저하와 수명 단축으로까지 이어진다. 자율주행 시대의 안전이 ‘칩의 열을 어떻게 통제하느냐’에 달려 있다고 해도 과언이 아닌 이유다. KCC실리콘은 첨단 기술을 집약한 ‘SILCOOL™ SDI5279’로 이 문제의 해법을 찾았다.
반도체와 방열판을 잇는 ‘열의 다리’
고성능 반도체 칩의 품질은 열을 외부로 얼마나 빠르게 내보내느냐에 달려 있다. 이를 위해 칩 위에는 방열판(Heat Spreader)을 부착하는데, 칩과 방열판 사이의 미세한 틈을 메우며 열을 효율적으로 전달하는 소재가 바로 방열실리콘 접착제, ‘TIM(Thermal Interface Material)’이다.
SILCOOL™ SDI5279는 자율주행용 FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array) 패키지에서 TIM 역할을 맡는다. 칩과 방열판을 견고하게 붙이는 동시에, 칩에서 발생한 열을 방열판으로 빠르게 전달하는 두 가지 임무를 함께 수행한다.
세라믹 필러와 실리콘 내열성이 만드는 5W/mK
SILCOOL™ SDI5279의 성능은 두 가지 기술 요소의 결합에서 비롯된다.
첫째, 독자적인 세라믹 필러(Ceramic Filler) 조합이다. 열전도성 세라믹 입자를 최적의 비율로 설계하여 5W/mK 이상의 높은 열전도율을 구현했다. 칩의 열이 방열판으로 막힘없이 흐르는 통로를 만든 것이다.
둘째, 실리콘 특유의 내열성과 유연성이다. 실리콘은 고온과 저온을 오가는 극한 환경에서도 물성 변화가 적어 장기간 열이 발생하는 상황에도 안정적인 접착력을 유지한다. 에폭시나 아크릴 같은 비(非)실리콘 소재가 장기 신뢰성 시험에서 초기 접착력을 유지하지 못하고 깨지거나 떨어져 나가는 한계를 극복한 것이다.
칩과 리드(Lid) 사이에 도포된 SDI5279는 열경화 후 차량 운행 중 발생하는 강한 진동과 고열에서도 단단한 접착력과 방열 성능을 유지한다. 칩 온도가 낮아지면 연산 속도는 더욱 빠르고 안정적으로 유지되며, 시스템 전체의 수명과 신뢰성도 높아진다.
양산 친화적 설계가 만든 ‘1액형 저점도’의 강점
기술적으로 우수한 소재도 실제 제조공정에서 매끄럽게 적용되지 못하면 그 가치는 반감된다. KCC실리콘은 SILCOOL™ SDI5279를 기획 단계부터 고객사의 대량 생산을 염두에 두고 설계했다.
두 액제를 현장에서 배합해야 하는 2액형 대신 1액형 구조를 채택해 공정을 단순화했다. 점도 역시 디스펜싱(Dispensing∙도포) 공정에 최적화하여 빠르고 균일한 작업이 가능하다. 그 결과 생산 속도는 높이고, 도포 편차로 인한 불량률은 낮출 수 있었다. 좋은 소재에서 나아가 고객사 최적의 양산 소재를 완성한 것, 이것이 SDI5279의 차별점이다.
테슬라 FSD부터 글로벌 OSAT까지, 세계 시장이 검증한 신뢰성
SILCOOL™ SDI5279는 이미 글로벌 기술 최전선에서 성능을 입증하고 있다. 2023년부터 테슬라(Tesla)의 자율주행 컴퓨터 ‘FSD HW4’에 적용되어 양산 중이며, Amkor(앰코)·ChipPAC(스태츠칩팩) 등 세계적인 OSAT(반도체 후공정 전문 기업)의 첨단 FCBGA 패키징 공정에서도 핵심 소재로 활용되고 있다.
자율주행 시대, 발열 관리는 곧 안전이자 경쟁력
ADAS(첨단 운전자 보조 시스템)와 SoC(시스템 온 칩) 시장이 고도화될수록 반도체 패키지의 발열 관리는 산업 전체의 경쟁력 문제로 확장된다. 운전자 개입이 최소화되는 자율주행 환경에서 정밀한 발열 제어는 치명적 오류를 막고 승객의 안전을 지키는 마지막 방어선이다.
KCC실리콘은 고성능 반도체 칩의 진화에 발맞춰 SILCOOL™ 라인업을 고도화하며 글로벌 시장에서 기술 리더십을 넓혀가고 있다. 눈에 보이지 않는 실리콘 한 층이, 자율주행 시대의 안전을 뒷받침하는 기반 기술로 자리 잡고 있다.
[기사 요약]
- 자율주행 반도체의 ‘발열 한계’를 푸는 핵심 소재: 고성능 반도체(FCBGA)와 방열판 사이에 적용되는 방열 실리콘 접착제(TIM)로, 열을 빠르게 전달하고 칩을 견고하게 고정해 성능과 수명을 동시에 끌어올린다.
- 세라믹 필러와 실리콘 내열성의 결합: 5W/mK 이상의 열전도율과 실리콘 특유의 장기 신뢰성을 확보했다. 에폭시·아크릴 등 기존 소재가 한계를 보이는 열충격 신뢰성 시험에서도 우수한 성능을 입증했다.
- 양산 친화적 설계와 글로벌 레퍼런스: 1액형·저점도 설계로 대량 디스펜싱 공정의 편의성을 높였으며, 테슬라 FSD HW4를 비롯해 Amkor, ChipPAC 등 글로벌 OSAT사의 양산 공정에 적용되고 있다.
댓글 3개
어려운 내용이지만 잘 정리하여 풀어주시니 도움이 됩니다.
방열 실리콘 기술 좋네요
발열관리가 중요하겠네요!
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