ETRI, AI·XR용 디스플레이 초미세 레이저 접합기술 개발

HBM4 뛰어넘는 10㎛급 고밀도 접합 구현

한국전자통신연구원(ETRI)이 AI·XR 시대 차세대 디스플레이 구현을 위한 초미세 레이저 접합 기술 개발에 성공했다. 연구진은 독자 개발한 소재 기술과 레이저 공정을 기반으로 2500PPI급 초고집적 마이크로 LED 디스플레이를 구현했으며, 해당 성과는 세계 최대 디스플레이 학회인 SID(Display Week) 2026에서 공개돼 마이크로 LED 부문 ‘피플스 초이스 어워드(People’s Choice Award)’를 수상했다.

이번에 개발된 기술은 AI·XR용 LEDOS(Light Emitting Diode on Silicon) 디스플레이 구현을 위한 초정밀 레이저 접합 기술이다. LEDOS는 실리콘 CMOS 회로 위에 마이크로 LED를 직접 결합하는 차세대 디스플레이 기술로, AR 글래스와 VR 헤드셋 등 초고해상도·초고휘도 디스플레이가 필요한 분야의 핵심 기술로 주목받고 있다.

연구진은 10㎛(마이크로미터)급 피치 환경에서 약 92만 개의 범프를 안정적으로 접합할 수 있는 초고밀도 접합 기술을 확보했다. 이는 AI 반도체용 고대역폭 메모리(HBM4)가 적용하는 약 20㎛급 피치와 20만 개 내외 범프 수준을 뛰어넘는 집적도로 평가된다.

특히 ETRI는 독자 개발한 SITRAB(Simultaneous Transfer and Bonding) 소재를 활용한 레이저 기반 동시 전사·접합 공정을 적용해 기존 초미세 접합 공정의 한계를 극복했다. 해당 기술은 레이저 공정 중 발생하는 흄(Fume)을 억제하고 상온 공정이 가능해 열 변형과 정렬 오차를 최소화할 수 있는 것이 특징이다.

이를 통해 연구진은 실리콘 CMOS 회로 위에 GaN 기반 마이크로 LED 칩을 안정적으로 접합하는 데 성공했으며, 2500PPI급 초고해상도 LEDOS 디스플레이 시제품 제작도 완료했다. 해당 시제품은 0.58인치 크기에 HD급(1280×720) 해상도를 구현했으며 최대 밝기 30만 nit를 달성했다.

이번 성과는 상용화 측면에서도 의미가 크다. SITRAB 소재 기술은 이미 국내 소재 기업에 기술이전됐으며, 관련 공정 장비는 국내 반도체 후공정(OSAT) 기업의 양산 라인에 적용돼 실제 제조 환경에서 검증이 진행되고 있다.

ETRI 주지호 저탄소집적기술창의연구실장은 “AI·XR 시대에는 초고해상도 디스플레이뿐 아니라 이를 제조할 수 있는 초정밀 접합 기술 확보가 중요하다”며 “SITRAB 기반 LEDOS 기술은 XR 기기를 넘어 차세대 고밀도 이종집적 플랫폼으로도 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 국제학술지 “Microsystems & Nanoengineering”에 게재됐으며, 한국연구재단과 ETRI 연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다.