AI 칩 전력 급증 시대, Joinspire 비아 필링 동 페이스트로 차세대 HDI 인터커넥트 병목을 해소하다
AI 칩 소비전력이 2 kW를 넘어서면서 기존 HDI PCB 비아 플러깅 소재는 심각한 열적·신뢰성 병목에 직면하고 있습니다. Joinspire의 비아 필링 동 페이스트 JL-CS-F01이 초고열전도율(124 W/m·K), 낮은 체적저항률, 그리고 12회 연속 리플로우에도 보이드와 크랙이 전혀 발생하지 않는 견고한 신뢰성으로 이 문제를 어떻게 해결하는지 소개합니다.
차세대 AI 프로세서가 잇달아 공개되면서 칩 하나당 소비전력이 전례 없는 속도로 커지고 있습니다. NVIDIA의 Rubin GPU 칩은 단일 칩 소비전력을 2.3 kW까지 끌어올렸는데, 이는 B200 칩 대비 2.3배에 달하는 수치이며, 차기 Feynman GPU 아키텍처에서는 무려 4,400 W에 이를 것으로 전망됩니다.
이처럼 극단적인 전력 요구와 고속 데이터 전송을 감당하기 위해, AI 하드웨어는 GPU OAM 가속기 카드와 UBB 기판에 초고밀도 인터커넥트(HDI) PCB를 채택하고 있으며, 층수는 20~30층에 달합니다.
(그림 1: NVIDIA GB200에 적용된 다층 HDI PCB)
고밀도 컴퓨팅이 마주한 비아 플러깅의 딜레마
HDI PCB는 현대 AI 컴퓨팅을 물리적으로 떠받치는 핵심 요소이지만, 이제 중대한 소재 병목에 직면해 있습니다. HDI PCB는 관통 비아, 블라인드 비아, 매립 비아 등 복잡한 마이크로 비아 구조에 크게 의존하는데, 기존 비아 플러깅 소재로는 고전력 요구사항을 따라가기가 어렵습니다.
- 기존 수지 플러깅: 열과 전기 흐름을 가로막는 장벽 역할을 하여, 수직 방향의 방열 경로를 심각하게 저해합니다.
- 과도액상소결(TLPS): 전도성은 상대적으로 우수하지만, 리플로우 솔더링 과정에서 열응력 불일치로 인해 보이드와 미세 크랙이 빈번히 발생하여 신뢰성에 큰 리스크를 남깁니다.
AI 하드웨어가 수개월 단위로 세대교체를 거듭하는 상황에서, 하드웨어 엔지니어들은 뛰어난 열전도율과 전기전도도를 갖추면서도 흔들림 없는 안정성을 제공하는 비아 필링 소재를 시급히 필요로 하고 있습니다.
이러한 과제에 대응하기 위해 Joinspire는 JL-CS-F01 비아 플러깅 동 페이스트를 출시했습니다. 현재 국내 주요 PCB 제조사들과 함께 검증을 진행 중인 이 혁신 소재는 차세대 HDI 설계를 위한 고신뢰성 솔루션을 제공합니다.
(그림 2: Joinspire JL-CS-F01 비아 플러깅 동 페이스트의 주요 기술적 특징과 장점)
JL-CS-F01의 핵심 기술적 돌파구
1. 초저저항률과 우수한 열전도율
기존 수지 플러깅이 열 장벽처럼 작용하는 것과 달리, Joinspire JL-CS-F01은 이러한 통념을 완전히 뒤집습니다. 단순히 수지를 개질한 소재가 아니라, 온전한 기능을 갖춘 전도성 페이스트입니다.
- 체적저항률(5–8 × 10⁻⁵ Ω·cm): 다층 기판 전반에 걸쳐 전류가 원활히 흐르도록 하여 배선 손실과 발열을 크게 줄입니다.
- 열전도율(124 W/m·K): 고전력 AI 칩 바로 아래에 수직 방열을 위한 "고속도로"를 형성함으로써, 가속기 카드 설계자들에게 완전히 새로운 차원의 열 관리 방식을 제시합니다.
2. 저온 급속 경화와 뛰어난 공정성
Joinspire JL-CS-F01은 매우 넓은 공정 윈도우를 제공합니다.
- 급속 경화(170°C–180°C, 1시간): 제조 처리량을 크게 높이는 동시에, 정밀한 기판에 가해지는 열응력을 최소화합니다.
- 정밀한 CTE 매칭: 체적 수축을 정밀하게 제어함으로써 JL-CS-F01은 FR-4 및 고주파 라미네이트와 최적화된 열팽창계수(CTE) 매칭을 구현합니다. 디스펜싱 방식이든 스크린 인쇄 방식이든, 처짐이나 보이드 없이 비아를 빈틈없이 치밀하게 채울 수 있습니다.
3. 신뢰성 검증: 12회 리플로우에도 보이드·크랙 zero
소재 성능은 실험실 환경을 넘어 실제 운용 환경의 극한 열 사이클을 견뎌내야 합니다. 12회 연속 리플로우로 구성된 모의 제조 테스트에서 Joinspire JL-CS-F01은 다음과 같은 결과를 보였습니다.
- 보이드 0건
- 미세 크랙 0건
- 구조적 완전성 100% 유지
이러한 수준의 열 안정성은 고부하 AI 서버 운용에서 반복되는 열 사이클 하에서도 내부 인터커넥트가 흔들림 없이 유지됨을 보장합니다.
4. 뛰어난 공정 유연성: 경화면 솔더링 가능
후공정 제조를 단순화하기 위해, Joinspire JL-CS-F01은 경화된 표면에 직접 솔더링이 가능합니다. 이 특성 덕분에 PCB 레이아웃 엔지니어는 배선과 실장 설계에서 탁월한 유연성을 확보할 수 있으며, "치밀하게 채우고, 신뢰성 있게 전도하며, 매끄럽게 솔더링되는" 소재를 진정한 의미에서 구현합니다.
결론
AI 하드웨어 주도권 경쟁은 반도체 파운드리 공정을 넘어, 그 근간을 이루는 기판 소재의 혁신에도 똑같이 좌우됩니다.
고성능 GPU가 AI 컴퓨팅의 "두뇌"이고 HDI PCB가 그 "신경망"이라면, Joinspire JL-CS-F01 비아 플러깅 동 페이스트는 이 두 요소를 이어주는 핵심 매개체 역할을 합니다. 고주파, 고속, 고발열이라는 난제를 해결함으로써 Joinspire는 차세대 고밀도 전자 인터커넥트를 뒷받침하고 있습니다.