삼성전자, 고성능 반도체용 차세대 '패키징 솔루션' 개발

2.5D 'H-Cube'…고대역폭 메모리 HBM 6개 이상 탑재
AI·데이터센터·5G 등 응용처별 맞춤형 패키지 제공

삼성전자 차세대 2.5D 패키징 솔루션 'H-Cube' 구성도[사진제공=삼성전자]

[아시아경제 김흥순 기자] 삼성전자 는 인공지능(AI)과 데이터센터, 5G, 자율주행 등에 필요한 고성능 반도체용 2.5D 패키징 솔루션 ‘H-Cube(Hybrid-Substrate Cube)’를 개발했다고 11일 밝혔다.

패키징은 D램이나 낸드, 로직과 같이 고유의 성능을 가진 서로 다른 종류의 반도체를 수직이나 수평으로 연결해 하나의 반도체로 만드는 기술로, 반도체 생산과정의 후공정으로 불린다.

기술이 발전하고 처리할 데이터의 양이 증가할수록 완성품(세트)에 탑재되는 반도체의 종류와 수가 증가하는데, 이를 개별적으로 기판에 붙이면 세트 전체의 크기가 커지고 개발 비용이 늘 수밖에 없다. 이 때문에 서로 다른 종류를 연결해 하나의 반도체로 만드는 첨단 패키징 기술이 반도체 업계의 핵심 경쟁력이 되고 있다.

삼성전자 가 새로 개발한 H-Cube는 실리콘 미세회로 기판(인터포저) 위에 고대역폭 메모리(HBM)를 6개 이상 탑재할 수 있는 2.5D 패키징 솔루션이다. 2.5D 패키징은 실리콘 관통전극(TSV)을 통해 칩과 칩을 수직으로 연결하는 기술이다.

삼성전자 는 "이 기술을 활용하면 기존 PCB(인쇄 회로 기판)를 통해 칩을 연결하는 것보다 훨씬 높은 밀도의 연결성을 구현할 수 있다"며 "AI 반도체나 HPC(고성능컴퓨팅)용 등 고사양 반도체에 사용할 수 있다"고 설명했다.

삼성전자 는 메인 기판과 보조 기판을 전기적으로 연결하는 '솔더볼' 간격을 기존 대비 35% 좁혀 기판의 크기를 최소화하고, 여러 개의 HBM 탑재로 인해 증가하는 대면 기판 제작의 어려움을 기술적으로 해결해냈다.

H-Cube는 삼성전자 가 삼성전기 , 반도체 패키징 전문기업 앰코테크놀로지와 협업해 개발했다. 강문수 삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 전무는 "해당 기업들과 오랫동안 협력해온 결과 많은 수의 칩을 집적해야하는 고사양 반도체를 위한 최적의 솔루션을 완성했다"며 "앞으로도 파운드리(반도체 위탁생산) 파트너와의 긴밀한 협력을 통해 데이터센터·AI·네트워크 등 응용처별 시장에 맞는 맞춤형 반도체를 고객 수요에 맞춰 다양한 형태의 패키지로 제공할 것"이라고 말했다.

김진영 앰코테크놀로지 기술연구소 상무는 "삼성전자와 앰코테크놀로지가 H-Cube 솔루션을 성공적으로 개발하며 HPC, AI 시장에서 요구되는 반도체 집적 기술 구현의 난관을 극복했다"며 "파운드리와 OSAT(반도체 패키징, 테스트 전문업체)의 협업 관계를 성공적으로 이뤄낸 것에 큰 의미가 있다"고 평가했다.

한편 삼성전자 파운드리사업부는 지난 8일 열린 '제47회 국가품질경영대회'에서 대통령표창 국가품질경영상을 수상했다. 삼성전자 반도체 부문이 대통령 표창 국가품질경영상을 받은 것은 이번이 처음이다. 삼성전자 는 오는 18일 파운드리 생태계 강화를 위한 '제 3회 SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 포럼'을 온라인으로 개최한다.

김흥순 기자 sport@asiae.co.kr