한국전자통신연구원(ETRI)이 인공지능(AI)·확장현실(XR) 기기용 초고해상도 디스플레이 핵심 기술을 개발했다.

 

ETRI는 AI·XR 시대 핵심 디스플레이로 주목받는 초고해상도 엘이디오스(LEDOS) 디스플레이 기술과 이를 구현하는 초정밀 레이저 접합 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

 

이번 기술은 ETRI가 독자 개발한 신소재와 레이저 공정을 활용해 마이크로 LED 칩을 실리콘 회로 위에 고밀도로 접합하는 방식이다. 연구진은 10마이크로미터(㎛)급 피치 환경에서 약 92만 개의 범프를 안정적으로 접합하는 데 성공했다.

 

 

이는 AI 반도체 핵심 기술로 꼽히는 고대역폭메모리4(HBM4)의 약 20㎛급 피치와 20만 개 내외 범프 수준보다 높은 집적도다. ETRI는 이번 기술이 HBM4보다 더 미세한 접합 조건을 상대적으로 경제적인 공정으로 구현했다는 점에서 의미가 크다고 설명했다.

 

연구성과는 세계 최대 디스플레이 학회인 ‘SID 디스플레이 위크 2026’에서 공개됐으며, 마이크로 LED 분야 ‘피플스 초이스 어워드’를 수상했다.

 

기존 초미세 접합 공정은 고온 공정에 따른 기판 휨, 미세 오염물 발생, 접합 위치 오차 등이 난제로 꼽혔다. 연구진은 독자 개발한 신소재 ‘SITRAB’을 활용한 레이저 기반 동시 전사·접합 공정으로 이를 해결했다.

 

SITRAB은 레이저 공정에서 발생하는 미세 오염물 생성을 억제하고, 상온 스테이지 기반 공정을 가능하게 해 열팽창에 따른 기판 변형과 정렬 오차를 줄일 수 있다.

 

연구진은 이를 통해 실리콘 CMOS 회로 위에 질화갈륨(GaN) 기반 마이크로 LED 칩을 안정적으로 접합했으며, 2500PPI급 초고해상도 LEDOS 디스플레이 구현에도 성공했다.

 

LEDOS는 실리콘 CMOS 회로 위에 마이크로 LED를 직접 결합한 차세대 초소형 디스플레이다. 증강현실(AR) 글래스와 가상현실(VR) 헤드셋 등 XR 기기는 눈앞 가까운 거리에서 영상을 보여줘야 해 작은 면적 안에 초고해상도 픽셀을 집적하는 기술이 중요하다.

 

ETRI는 이번 기술이 XR 기기뿐 아니라 차세대 고밀도 이종집적 플랫폼과 첨단 반도체 패키징 분야로도 확장될 수 있을 것으로 보고 있다.

 

상용화 가능성도 확보했다. SITRAB 소재 기술은 국내 소재 기업에 기술이전됐으며, 관련 공정 장비는 국내 반도체 후공정 전문기업(OSAT)의 양산 라인에 적용돼 실제 제조 환경에서 검증되고 있다.

 

주지호 ETRI 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.

 

ETRI는 앞으로 RGB 풀컬러 구현, 초저전력 구동, 대면적화 기술 등을 지속 개발하고, 국내 소재·장비·패키징 기업과의 협력을 확대해 상용화 기반을 강화할 계획이다.

 

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Microsystems & Nanoengineering’에 5월 11일 게재됐다.

 

헬로티 이동재 기자 |