[데일리포스트=장서연 기자] “고성능 컴퓨팅 분야를 중심으로 차세대 패키지 기술의 중요성이 높아지고 있습니다. 삼성전자는 I-Cube2 양산 경험과 차별화된 I-Cube4 상용화 기술 경쟁력을 기반으로 HBM을 6개, 8개 탑재하는 신기술 역시 개발해 시장에 선보이겠습니다.”(파운드리사업부 마켓전략팀 강문수 전무)

삼성전자가 로직 칩과 4개의 HBM(High Bandwidth Memory) 칩을 하나의 패키지로 구현한 독자 구조의 2.5D 패키지 기술인 ‘I-Cube4(Interposer-Cube4)’ 개발에 성공했다.

I-Cube4는 고대역폭 데이터 전송과 고성능 시스템 반도체를 요구하는 HPC(High Performance Computing)와 AI/클라우드 서비스, 데이터센터를 중심으로 다양하게 활용될 전망이다.

I-Cube는 실리콘 인터포저 위에 CPU, GPU 등 로직과 HBM을 배치해 하나의 반도체처럼 동작하도록 하는 이종 집적화 패키지 기술이며 이를 통해 복수의 칩을 1개의 패키지 내에 배치해 전송 속도는 높이는 반면 패키지 면적은 줄일 수 있는 장점을 보유하고 있다.

아울러 I-Cube4에 실리콘 인터포저를 적용해 초미세 배선을 구형했고 반도체 구동에 요구되는 전력 역시 안정적으로 공급할 수 있도록 했다.

일반적으로 패키지 내 실장하는 반도체 칩이 많아질수록 인터포저 면적도 함께 증가해 공정상 어려움도 높아지고 있다. 이 같은 점을 감안해 삼성전자는 100 마이크로미터(㎛) 수준의 매우 얇은 인터포저가 변형되지 않도록 재료와 두께 등 다양한 측면에서 반도체 공정 및 제조 노하우를 적용했다.

여기에 I-Cube4에 몰드를 사용하지 않는 독자적인 구조를 적용해 열을 효율적으로 방출도록 했으며 특히 패키지 공정 중간 단계에서 동작 테스트를 진행해 불량을 사전에 걸러내는 한편 전체 공정 단계를 줄여 생산 기간을 단축했다.

삼성전자는 지난 2018년 로직과 2개의 HBM을 집적한 I-Cube2 솔루션을 선보인데 이어 지난해 로직과 SRAM을 수직 적층한 X-Cube 기술을 공개, 차세대 패키지 기술도 차별화했다.

◆ 용어 해설

▶ I-Cube(Interposer-Cube)는? 삼성전자가 선보인 독자적인 2.5D 패키지 솔루션 브랜드이며 I-Cube 뒤에 붙는 숫자는 HBM 챕 개수를 의미한다.
▶2.5D 패키지 기술은? 인터포저(Interposer)를 이용하여 로직 칩(CPU, GPU 등)과
메모리 칩(HBM 등)을 모두 1개의 패키지 내에 배치해 성능은 높이고 패키지 면적은 줄이는 기술이다.
▶ 인터포저(Interposer)는? IC 칩과 PCB 사이에 추가적으로 삽입하는 미세회로 기판을 의미하며 중간 수준의 배선을 구현해 칩과 기판을 물리적으로 연결해주는 역할을 한다.
▶ HBM(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory)? 고대역폭 메모리 규격으로 데이터를 읽고 쓰는 속도에 따라 세대별로 HBM, HBM2, HBM2E, HBM3 등으로 구분되고 있다.
▶ 몰드(Mold)? 패키지 공정 과정에서 발생 가능한 습기와 진동, 충격에서 칩을 보호하기 위해 열경화성 수지를 사용, 칩을 감싸는 소재이며 삼성전자는 I-Cube에 몰드 공정이 필요없는 독자 구조를 적용해 우수한 열 방출 특성을 확보했다.
저작권자 © 데일리포스트 무단전재 및 재배포 금지