C4 범프와 C2 범프 비교 - 반도체 패키지

C4 범프 (Controlled Collapse Chip Connection)

C4는 "Controlled Collapse Chip Connection"의 약어로, 용융된 솔더 범프가 중력과 표면 장력에 의해 제어된 붕괴(Controlled Collapse) 형태로 칩과 기판을 연결하는 방식을 기반으로 합니다. IBM이 처음 개발한 것으로, 기존의 와이어 본딩 방식보다 효율적인 칩-기판 연결 방법을 제공했습니다. "Controlled Collapse"는 범프가 녹으면서 제어된 형태로 연결되는 과정을 의미합니다.

 

주요 특징: 비교적 큰 범프 구조와 강한 기계적 안정성을 기반으로 하며, 칩과 PCB(Printed Circuit Board)나 패키지 기판 연결에 주로 사용됩니다.

용도: 칩과 기판 간 연결에 주로 사용되며, 플립칩(Flip-Chip) 패키징 기술에서 활용됨.

재료: 주로 납(SnPb) 또는 SnAgCu 기반의 솔더(Solder) 사용.

구조: 범프 크기가 크며, 일반적으로 칩-기판 연결에 적합.

응용 분야: CPU, GPU, DRAM 등 고성능 전자 제품.

장점:

높은 전류 용량 지원.

기계적 강도가 우수하여 물리적 안정성 확보.

비교적 간단한 제조 공정.

한계점:

밀도가 낮아 고밀도 패키징에는 부적합.

크기가 커서 소형화에는 제한적.

C2 범프 (Chip connection)

C2는 "Chip connection"의 약어로, 칩 간 연결에 최적화된 범프 기술을 의미합니다. 초미세 피치와 소형화를 가능하게 하는 기술로, 특히 3D 적층 칩에서 중요합니다. 칩끼리 직접 연결되는 구조에서 이름이 유래했습니다.

 

주요 특징: 범프 크기가 매우 작으며, 고밀도 적층 및 고속 데이터 전송이 특징이며, 주로 HBM(High-Bandwidth Memory) 같은 3D 적층 메모리와 고성능 컴퓨팅 장치에 사용됩니다.

용도: 칩 간 연결에 최적화된 기술로, 주로 3D IC 스택에 사용됨.

재료: 주로 구리(Cu) 또는 마이크로 솔더 사용.

구조: 매우 작은 크기의 범프가 고밀도로 배치.

응용 분야:

HBM (High-Bandwidth Memory)와 같은 고성능 메모리.

AI, 머신러닝 시스템, 3D 적층 구조를 활용한 반도체 칩.

고속 데이터 전송이 필요한 첨단 칩 설계.

장점:

미세 피치(10µm 이하)가 가능하여 높은 밀도 구현.

낮은 기생 효과로 신호 전송 속도가 빠름.

소형화와 효율적인 전력 소비에 적합.

한계점:

기계적 강도가 낮아 물리적 안정성이 떨어질 수 있음.

전류 용량이 상대적으로 제한적.

C4와 C2의 비교

주요 용도	칩-기판 연결	칩-칩 연결
피치 크기	비교적 큰 피치 (>100 µm)	매우 미세한 피치 (<10 µm)
재료	솔더(Solder)	구리(Cu) 또는 마이크로 솔더
기계적 강도	높음	낮음
밀도	중간 수준	매우 높음
응용 사례	CPU, GPU와 같은 전통적 고성능 디바이스	HBM, AI, 고밀도 적층 칩 패키지

기술 발전 방향

 

특히, 하이브리드 패키징 접근법이 증가하면서 두 기술을 조합한 솔루션이 연구되고 있습니다. HBM (High-Bandwidth Memory)와 CPU/GPU를 통합하는 칩에서 이러한 접근법이 점점 더 보편화되고 있습니다.