AI 서버 기판 구조｜MLB·HDI·패키지 기판은 어디에 쓰일까?

CHIP TO SYSTEM · 반도체 연결 구조 읽기

 

AI 서버 사진에서는 커다란 방열판과 반도체가 먼저 눈에 들어옵니다.

하지만 칩에서 계산한 결과가 다른 부품으로 오가려면, 그 아래에 놓인 연결 구조도 제대로 작동해야 합니다.

 

MLB·HDI·반도체 패키지 기판의 차이도 이 연결을 따라가면 이해하기 쉽습니다.

칩의 접속부를 외부로 이어 주는 것이 패키지 기판이고, 보드의 회로를 여러 층에 나눠 담은 구조가 MLB입니다. HDI는 그 연결을 더 미세하고 조밀하게 구현할 때 쓰이는 기술입니다.

 

이번에는 용어를 하나씩 외우기보다, ‘칩 가까이에서는 무엇이 필요하고,

보드 전체에서는 어떤 문제가 생기는가’라는 질문으로 살펴보겠습니다.

읽는 순서

1. 칩 바로 아래부터 들여다보기
2. 보드를 키울 수 없을 때의 선택
3. 층 수만으로 설명되지 않는 성능
4. 두 기판을 함께 쓰는 H-Cube 사례
5. 기판 관련 뉴스를 읽는 순서

1. 칩 바로 아래부터 들여다보기

반도체 패키지는 칩을 외부 장치에서 사용할 수 있도록 연결하고 보호하는 구조입니다.

여기서 패키지 기판은 칩의 작은 접속부와 외부 보드 사이의 연결을 담당합니다.

 

대표적인 FC-BGA를 예로 들면, 칩과 기판은 작은 범프로 연결되고 패키지 아래의 솔더볼이 시스템 보드와 만납니다. 칩 주변의 정밀한 연결을 패키지 기판이 맡고, 시스템 보드는 그 패키지를 다른 부품과 연결하는 식입니다.

시야를 넓혀 보면
반도체 칩 → 패키지 내부 연결 → 시스템 보드
이 순서는 위치를 이해하기 위한 설명입니다. 실제 신호는 여러 방향으로 오가며, 패키지에 따라 인터포저 같은 연결 구조가 추가될 수 있습니다.

FC-BGA는 Flip Chip Ball Grid Array의 약자입니다. ‘패키지 기판’ 전체를 가리키는 단어가 아니라, 특정 패키지 방식과 그에 사용되는 기판을 설명할 때 쓰입니다.

 

자료 확인: 삼성전기 FC-BGA 제품 설명

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2. 보드를 키울 수 없을 때의 선택

이번에는 보드 설계자가 되어 보겠습니다. 연결해야 할 부품은 늘었는데 제품 안에 들어갈 보드의 가로·세로 크기를 크게 바꿀 수 없다면 어떻게 해야 할까요?

보드 크기를 제한한 상황을 가정한 개념도입니다. 실제 회로 설계를 나타내지 않습니다.

 

한 가지 방법은 회로를 여러 층으로 분산하는 것입니다.

MLB는 Multi-Layer Board의 약자로, 절연층을 사이에 두고 여러 도체 회로층을 구성한 다층기판입니다.

표면에 보이는 배선 외에도 내부 공간을 회로 설계에 활용합니다.

 

다른 방법은 배선과 층간 연결을 더 미세하게 만드는 것입니다.

HDI(High Density Interconnect)는 미세 배선과 마이크로비아 등을 활용해 높은 연결 밀도를 구현합니다. 마이크로비아는 회로층 사이를 전기적으로 이어 주는 미세 연결 구조입니다.

 

설계에 따라 이 두 방법을 동시에 활용할 수 있습니다.

따라서 ‘MLB를 쓰다가 더 좋은 HDI로 바꾼다’는 식으로만 읽으면 실제 구조를 놓칠 수 있습니다.

 

이수페타시스의 공식 네트워크 제품 설명에서도 라우터·스위치용 고다층 MLB를 확인할 수 있습니다.

여기서 ‘고다층’은 구조를 설명하는 정보이며,

해당 제품의 미세 배선 공정 전체를 대신 설명하는 표현은 아닙니다.

 

자료 확인: Altium HDI 설계 설명 · 이수페타시스 네트워크 제품 소개

3. 층 수만으로 설명되지 않는 성능

보드 안에 배선이 모두 들어갔다고 설계가 끝나는 것은 아닙니다.

빠르게 변하는 신호에서는 목적지까지 신호의 품질을 얼마나 잘 유지하느냐도 중요해집니다.

 

배선이 길어지면 손실을 고려해야 하고, 가까이 배치한 배선 사이에는 간섭이 생길 수 있습니다.

신호가 돌아오는 경로와 절연 소재의 특성 역시 설계에 영향을 줍니다.

확인할 요소	살펴보는 문제	용어를 읽는 힌트
배선 길이·간격	손실과 신호 간섭	촘촘함만으로 성능을 판단하지 않기
층 배치·기준면	신호의 귀환 경로	총 층 수와 실제 층 구성을 구분하기
절연 소재	신호 전달 중 발생하는 손실	소재 특성과 회로 설계를 함께 보기

그래서 기판 설명에 ‘고다층’과 함께 ‘저손실 소재’, ‘고속 신호 대응’ 같은 표현이 등장합니다.

같은 층 수의 기판이라도 소재와 배선 설계가 다르면 성능과 제조 난도가 달라질 수 있습니다.

 

회로를 많이 담는 능력과 그 회로로 신호를 안정적으로 전달하는 능력은 함께 확인해야 합니다.

MLB나 HDI라는 이름만으로 완성품의 품질을 평가하기 어려운 이유입니다.

 

자료 확인: Altium의 고속 신호 배선 제약 및 기판 소재와 신호 성능 설명

4. 두 기판을 함께 쓰는 H-Cube 사례

서로 다른 연결 기술을 조합하는 실제 사례로 삼성전자가 2021년 공개한 H-Cube가 있습니다. 이 사례를 보면 HDI를 패키지 기판과 완전히 떨어진 분야로만 이해하기 어렵다는 점이 드러납니다.

삼성전자·Amkor의 2021년 H-Cube 공개 설명을 바탕으로 새로 구성한 도식입니다.

 

공식 설명에 따르면 H-Cube는 로직 칩과 HBM 등을 연결하는 실리콘 인터포저 아래에 미세 피치 기판을 두고, 그 아래에 HDI 기판을 결합하는 구조입니다. HDI 기판은 시스템 보드와의 연결을 이어 줍니다.

 

미세한 접속에 대응하는 기판을 무조건 크게 만들기보다, 다른 특성의 기판을 조합해 대형 패키지를 구현하려는 접근입니다. 삼성전자는 이를 제조 효율과 비용 문제에 대응하는 하이브리드 구조로 설명했습니다.

이 사례에서 볼 부분
‘어떤 기판이 다른 기판을 대체하는가’만큼 ‘서로 다른 기판이 어떻게 역할을 나누는가’도 중요합니다. 패키지 내부와 시스템 보드 사이에 여러 단계의 연결이 들어갈 수 있습니다.

여기서는 기술 구조를 이해하기 위해 과거 공개 사례를 살펴봤습니다.

모든 AI 서버가 이 방식을 쓰거나, 특정 업체의 현재 공급 물량을 보여 준다는 의미는 아닙니다.

 

자료 확인: 삼성전자 H-Cube 공식 발표 · Amkor 공동개발 소개(2021.11.15)

5. 기판 관련 뉴스를 읽는 순서

‘AI용 기판 생산을 확대한다’는 내용을 읽었다면 가장 먼저 그 기판이 장비의 어디에 들어가는지 찾아보면 좋습니다. 패키지 안쪽의 부품인지, 서버·네트워크 장비의 보드인지에 따라 함께 읽어야 할 기술 설명이 달라집니다.

 

그다음에는 강조하는 변화가 회로층 증가인지, 미세 배선 공정인지, 소재 변경인지 구분해 봅니다.

같은 ‘고도화’라는 표현 안에도 서로 다른 변화가 담길 수 있습니다.

 

기업 분석으로 넘어갈 때는 그 변화가 실제 양산과 매출에 반영됐는지도 따로 확인해야 합니다.

기술 소개 페이지는 제품을 이해하는 출발점이고, 실적과 공급 관계는 공시·IR 자료에서 확인할 내용입니다.

패키지 기판과 인터포저는 같은 것인가요?

H-Cube처럼 실리콘 인터포저와 패키지 기판을 별도로 사용하는 구조가 있습니다.

이때 인터포저는 칩 사이의 미세 연결에 관여하고, 그 아래 기판은 외부 연결을 이어 갑니다.

구체적인 구조와 명칭은 패키징 방식에 따라 확인해야 합니다.

기판 사진만 보고 MLB나 HDI를 구분할 수 있나요?

일반적인 외관 사진만으로는 내부 층 구성이나 미세 비아 공정을 확인하기 어렵습니다.

제품 사양과 단면·공정 설명까지 있어야 더 정확하게 판단할 수 있습니다.

 

다음에 서버 보드 사진을 보면 칩만 찾는 데서 한 걸음 더 나아가 보세요. 칩 아래의 연결, 부품 사이의 배선,

그 신호를 받쳐 주는 소재를 나눠 보면 기판 기업이 설명하는 기술도 구체적으로 읽히기 시작합니다.

 

확인 기준일: 2026년 9월 24일. 본문 링크는 직접 확인한 공식 제품·기술 자료입니다. 이 글은 기술 이해를 위한 설명이며 특정 종목의 매매를 권하는 글은 아닙니다.

 

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