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보도자료

[2026-37호] ETRI, 차세대 AI·XR 디스플레이용 초미세 접합 기술 개발

ETRI, 차세대 AI·XR 디스플레이용 초미세 접합 기술 개발

- 세계 최대 디스플레이 학회서‘피플스 초이스 어워드’수상

- AI·XR용 2500PPI 초고집적 마이크로 LED 접합기술

- 범프 피치 10㎛·92만개 구현…HBM4 넘는 기술 확보


국내 연구진이 AI·XR용 초고해상도 디스플레이 핵심 기술을 개발했다.

연구진은 독자 개발한 신소재와 레이저 공정을 통해 최고 수준의 반도체 패키징 기술로 꼽히는 HBM4(고대역폭메모리4)보다 더 촘촘한 초고밀도 접합을 구현했다.

이번 기술은 차세대 XR 기기는 물론 AI 반도체 분야까지 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

한국전자통신연구원(ETRI)이 AI·XR 시대 핵심 디스플레이로 주목받는 초고해상도 LEDOS(Light Emitting Diode on Silicon) 디스플레이 기술과 이를 구현하는 초정밀 레이저 접합 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

이번 연구성과는 세계 최대 디스플레이 학회인 'SID 디스플레이 위크 2026'에서 공개됐으며, 마이크로 LED 분야에서 '피플스 초이스 어워드'를 수상하며 기술 우수성을 국제적으로 인정받았다.

이번에 개발된 기술은 AI·XR 융합 지능형 시각 인터페이스를 위한 2500PPI급 초고집적 마이크로 LED 디스플레이 기술과 이를 실현하는 초정밀 레이저 접합 공정이다.

연구진은 10㎛(마이크로미터)급 피치 환경에서 약 92만 개의 범프를 안정적으로 접합할 수 있는 초고밀도 접합 기술을 확보했다.

이는 현재 AI 반도체 핵심 기술로 주목받는 HBM4의 약 20㎛급 피치와 20만 개 내외 범프 수준보다 훨씬 높은 집적도를 요구하는 수준이다.

HBM은 AI 가속기와 고성능 GPU 등에 사용되는 대표적인 첨단 반도체 패키징 기술로, 업계에서는 초미세 고집적 연결 기술의 상징처럼 인식되고 있다.

이번 ETRI 기술은 HBM4보다 더 미세하고 복잡한 접합 조건을 상대적으로 경제적인 공정으로 구현했다는 점에서 의미가 크다.

기존 초미세 접합 공정에서는 고온 공정으로 인한 기판 휨 현상과 미세 오염물 발생, 접합 위치 오차 등이 주요 난제로 꼽혀왔다.

특히 마이크로 LED처럼 수십만 개 이상의 범프를 동시에 정밀하게 접합해야 하는 공정에서는 작은 오차만으로도 수율이 크게 저하될 수 있다.

연구진은 이를 해결하기 위해 ETRI가 독자 개발한 신소재 'SITRAB'을 활용한 레이저 기반 동시 전사·접합 공정을 적용했다.

SITRAB은 레이저 공정 과정에서 발생하는 흄(Fume) 형태의 미세 오염물 생성을 억제하는 '흄리스(Fume-less)' 특성을 갖고 있으며, 상온 스테이지 기반 공정이 가능해 열팽창에 따른 기판 변형과 정렬 오차를 줄일 수 있는 것이 특징이다.

그 결과 연구진은 실리콘 CMOS 회로 위에 GaN 기반 마이크로 LED 칩을 안정적으로 접합하는 데 성공했으며, 2500PPI급 초고해상도 LEDOS 디스플레이 구현까지 완료했다.

LEDOS는 실리콘 CMOS 회로 위에 마이크로 LED를 직접 결합한 차세대 초소형 디스플레이다.

AR 글래스와 VR 헤드셋 같은 XR 기기는 눈앞 가까운 거리에서 영상을 보여주기 때문에, 매우 작은 면적 안에 초고해상도 픽셀을 집적해야 한다.

LEDOS는 이러한 요구에 맞춰 초고해상도와 초고휘도, 저전력을 동시에 구현할 수 있다.

특히 밝은 야외 환경에서도 선명한 화면을 제공하면서 소비전력이 낮아, AI·XR 시대 핵심 디스플레이 플랫폼으로 평가받는다.

이번 성과는 상용화 측면에서도 의미가 크다.

ETRI의 SITRAB 소재 기술은 이미 국내 소재 기업에 기술이전 되었으며, 관련 공정 장비는 국내 반도체 후공정 전문기업(OSAT)의 양산 라인에 적용되어 실제 제조 환경에서 검증되고 있다.

이는 실험실 단계의 연구 성과에 머무르지 않고, 국내 소재·장비·패키징 산업 생태계와 연계해 실질적 산업 적용 가능성을 확보했다는 점에서 의미가 있다는 평가다.

ETRI 주지호 저탄소집적기술창의연구실장은 "AI·XR 시대에는 초고해상도 디스플레이 자체뿐 아니라 이를 실제로 제조할 수 있는 초정밀 접합 기술 확보가 매우 중요하다"며 "ETRI의 SITRAB 기반 LEDOS 기술은 XR 디바이스를 넘어 차세대 고밀도 이종집적 플랫폼으로도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

ETRI 최광성 창의원천연구본부장은 "이번 성과는 고가의 해외 공정에 의존하지 않고 ETRI 독자 소재·공정 기술만으로 HBM4보다 더 높은 수준의 초고밀도 접합을 구현한 사례"라며 "향후 AR 글래스와 VR 헤드셋, 국방·의료용 초소형 디스플레이뿐 아니라 첨단 반도체 패키징 분야까지 확대 적용이 가능할 것"이라고 밝혔다.

ETRI는 앞으로 RGB 풀컬러 구현과 초저전력 구동, 대면적화 기술 등을 지속 개발할 계획이다.

아울러 국내 소재·장비·패키징 기업들과 협력을 확대해 차세대 디스플레이 및 첨단 패키징 분야 상용화 기반을 강화해 나갈 방침이다.

이번 연구 결과는 세계적 국제학술지인 'Microsystems & Nanoengineering'(JCR 분야별 상위 0.63% 수준)에 5월 11일 자로 게재됐다.

본 연구는 한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업, 차세대광패키징기술개발사업, 그리고 ETRI 내부연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다. <보도자료 본문 끝>



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