구리의 부활: AI 시대 데이터센터 인터커넥트 최적화 | Joinspire Research
AI와 고성능 컴퓨팅(HPC)에 대한 전 세계 수요가 빠르게 늘면서 데이터센터 인프라는 대대적인 변화를 겪고 있습니다. 시장 전망에 따르면 북미 데이터센터 인프라 시장 규모만 2040년까지 1,850억 달러에 이를 것으로 예상되며, 전력 밀도와 효율성이 핵심 과제로 떠오르고 있습니다.
AI와 고성능 컴퓨팅(HPC)에 대한 전 세계 수요가 빠르게 늘면서 데이터센터 인프라는 대대적인 변화를 겪고 있습니다. 시장 전망에 따르면 북미 데이터센터 인프라 시장 규모만 2040년까지 1,850억 달러에 이를 것으로 예상되며, 전력 밀도와 효율성이 핵심 과제로 떠오르고 있습니다.
AI와 고성능 컴퓨팅(HPC)에 대한 전 세계 수요가 빠르게 늘면서 데이터센터 인프라는 대대적인 변화를 겪고 있습니다. 시장 전망에 따르면 북미 데이터센터 인프라 시장 규모만 2040년까지 1,850억 달러에 이를 것으로 예상되며, 전력 밀도와 효율성이 핵심 과제로 떠오르고 있습니다.
다만 전력이 커지는 만큼 발열도 커집니다.
차세대 AI 가속기와 서버 전력 모듈의 열 밀도는 기존 소재의 한계를 시험하고 있습니다. 은(Ag)은 오랫동안 전도성 소재의 표준으로 자리 잡아 왔지만, 가격 상승과 공급 변동성으로 인해 업계는 더 스마트한 대안을 찾아야 하는 상황입니다.
이러한 흐름 속에서 등장한 것이 바로 **"구리의 부활(Copper Renaissance)"**입니다.
Joinspire는 구리를 단순한 원가 절감용 대체재가 아니라, 지속가능하고 고신뢰성을 갖춘 미래형 데이터센터를 위한 엔지니어링 필수 요소로 보고 있습니다. 소결 구리(Sinter Copper), 솔더러블 구리(Solderable Copper), 비아 필링 페이스트(Via Filling Paste) 등 첨단 구리 페이스트 기술이 인터커넥트 환경을 어떻게 바꾸고 있는지 살펴보겠습니다.
1. 무가압 소결 구리: 전력 모듈의 새로운 표준
적용 대상: 서버 전원 공급 장치(PSU)용 IGBT/SiC 전력 모듈의 다이 어태치
데이터센터는 전력으로 움직입니다. 서버 랙 내부의 전력 변환 모듈(IGBT 또는 SiC MOSFET 사용)은 대전류를 처리하며 상당한 열을 발생시킵니다. 기존 솔더 합금은 이러한 극한의 열 사이클 하에서 피로로 인해 파손되는 경우가 많습니다.
Joinspire의 솔루션:
당사의 무가압 소결 구리 페이스트는 신뢰성 면에서 획기적인 도약을 제공합니다. 기존 솔더와 달리 소결 구리는 순금속 접합을 형성하며 다음과 같은 특성을 갖습니다:
우수한 열전도율: 칩에서 방열판으로 열을 효율적으로 전달하여 접합부 온도($T_j$)를 낮춥니다.
비용 효율성: 소결 은과 대등한 성능을 훨씬 낮은 소재 비용으로 제공하며, 은 시장의 가격 변동성에 영향받지 않습니다.
2. 솔더러블 전도성 구리: 호환성 격차를 해소하다
적용 대상: PCBA, 플렉시블 회로, SMT
서버 마더보드와 주변 보드의 복잡한 회로에서 모든 접합부에 소결이 필요한 것은 아닙니다. 다만 엔지니어들은 종종 딜레마에 부딪힙니다. 구리 페이스트는 일반적으로 산화가 진행되어 표준 표면 실장 기술(SMT) 공정으로 솔더링할 수 없기 때문입니다.
Joinspire의 솔루션:
당사는 솔더러블 전도성 구리 페이스트로 이 문제를 해결했습니다. 이 독자적인 조성을 통해 엔지니어는 다음을 실현할 수 있습니다:
은 페이스트 대체: MLCC나 인덕터 등 부품 단자 처리에 사용되던 고가의 Ag 페이스트를, 후공정 조립 방식을 바꾸지 않고도 대체할 수 있습니다.
직접 솔더링 가능: 표준 Sn계 솔더(SAC305, SnPb)와 호환되어 기존 SMT 라인에 원활하게 적용할 수 있습니다.
일렉트로마이그레이션 저항: 구리는 은에 비해 전기화학적 마이그레이션(덴드라이트 성장)에 훨씬 강한 저항성을 가지므로, 다습한 데이터센터 환경에서 신뢰성을 크게 높여줍니다.
3. 비아 필링 구리 페이스트: 수직 방향의 열 전달 통로
적용 대상: 고밀도 인터커넥트(HDI) PCB 및 기판
서버 보드가 점점 더 컴팩트해지면서(레이어 증가, 실장 면적 축소) PCB를 관통하는 수직 방향의 열·전기 전달이 주요 병목 지점이 되고 있습니다. 종횡비가 높은 비아의 경우 기존 도금 방식은 속도가 느리고 비용도 많이 듭니다.
Joinspire의 솔루션:
당사의 비아 필링 구리 페이스트는 고속 생산에 최적화되어 있습니다:
보이드 없는 충전: 블라인드 비아와 관통 홀을 빈틈없이 채우도록 유변 특성을 최적화하여, 열점(hotspot)을 유발할 수 있는 공극을 없앱니다.
써멀 비아: 상단 레이어의 발열 부품에서 발생한 열을 하단 냉각 레이어로 전달하는 직접적인 "열 전달 통로" 역할을 합니다.
열팽창계수(CTE) 매칭: 구리 기판의 팽창률에 맞춰 설계되어, AI 워크로드의 급격한 가열·냉각 사이클에서도 크랙 발생을 방지합니다.
결론: 소재 전략이 곧 사업 전략입니다
2026년 이후의 데이터센터는 견고하고, 안정적으로 공급 가능하며, 확장 가능한 소재를 필요로 합니다.
파트너사 JuFeng의 생산 역량을 기반으로 한 Joinspire의 첨단 구리 포트폴리오를 활용하면, 엔지니어는 인터커넥트의 "궁극의 목표"인 은 수준의 성능과 구리 수준의 경제성을 동시에 실현할 수 있습니다.
차세대 전력 모듈을 설계하고 있든, 고속 서버 보드를 최적화하고 있든, 당사 팀은 귀사에 적합한 소재의 검증을 지원할 준비가 되어 있습니다.