이종결합에 승부…삼성전자, 차세대 후공정 솔루션 내놨다

삼성전자, 차세대 2.5D 패키징 솔루션 'H-Cube' 개발
이종 기판 사용해 고성능·대면적의 효율적 패키징 기술 구현
삼성전기, 앰코테크놀로지와 공동 개발
고사양 반도체 수요 증가에 맞춰 확대 적용

▲삼성전자, 차세대 2.5D 패키징 솔루션 'H-Cube' (사진제공=삼성전자)

삼성전자가 반도체 패키징 기술 혁신을 이어간다. 글로벌 업체 간 격화하고 있는 후공정 기술 경쟁에서 우위를 점하고, 고성능 반도체 공급을 대폭 확대하기 위해서다.

삼성전자는 고성능 반도체용 2.5D 패키징 솔루션 'H-Cube(Hybrid-Substrate Cube)'를 개발했다고 11일 밝혔다.

삼성전자는 기존 2.5D 패키징 솔루션 I-Cube에 이어 이번엔 고대역폭 메모리(HBM)를 6개 이상 탑재 가능한 업계 최고 사양 솔루션을 선보인다.

이로써 데이터센터·AI·네트워크 등 응용처별 시장에 맞는 맞춤형 반도체를 고객의 수요에 맞춰 다양한 형태의 패키지로 제공할 수 있게 됐다.

삼성전자 'H-Cube'는 실리콘 인터포저 위에 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU) 등의 로직(Logic)과 HBM을 배치한 2.5D 패키징 솔루션으로, HPC, 데이터센터, 네트워크용 고사양 반도체에 사용된다.

고사양 특성 구현이 쉬운 메인 기판 아래, 대면적 구현이 가능한 보조 기판을 추가로 사용하는 2단 하이브리드 패키징 구조다. 로직과 함께 HBM 6개 이상을 효율적으로 탑재 가능한 장점이 있다.

삼성전자는 메인 기판과 보조 기판을 전기적으로 연결하는 솔더볼(Solder ball)의 간격을 기존 대비 35% 좁혀 기판의 크기를 최소화했다. 다수의 HBM 탑재로 인해 증가하는 대면적 기판 제작의 어려움도 극복했다.

또한, 메인 기판 아래 보조 기판을 추가해 시스템 보드와의 연결성을 확보했다.

삼성전자는 다수의 로직과 HBM을 적층하면서도, 칩에 안정적인 전원을 공급하고 신호의 손실이나 왜곡을 최소화할 수 있도록 칩 분석 기술도 적용했다.

삼성전자는 최근 몇 년간 칩을 쌓고 배치하는 자체 첨단 기술 확보에 열을 올리고 있다. 이번 H-CUBE 개발도 그 일환이다.

TSMC, 인텔 등 경쟁사의 움직임도 바쁘다. 이미 후공정 분야에서 상당한 기술력을 지닌 것으로 알려진 TSMC는 일본 반도체 후공정 기술 연구소를 짓는다. 인텔도 ‘EMIB’, 포베로스(FOVEROS) 등의 패키징 기술을 고도화하는 데 주력하고 있다.

이번 기술 개발 과정에선 파운드리(반도체 수탁생산) 에코시스템 파트너 삼성전기, 앰코테크놀로지와 긴밀한 협력이 이어졌다는 점도 주목할 만하다.

삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 강문수 전무는 "H-CUBE는 삼성전자와 앰코테크놀로지, 삼성전기가 오랫동안 협력해온 결과로, 많은 수의 칩을 집적해야 하는 고사양 반도체를 위한 최적의 솔루션"이라며 "삼성전자는 앞으로도 파운드리 파트너와의 긴밀한 협력을 통해 기술적 한계를 넘어서는 다양한 패키징 솔루션을 제공해 나갈 것"이라고 밝혔다.

앰코테크놀로지 기술연구소 김진영 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 이루어 낸 것에 큰 의미가 있다"고 말했다.

삼성전자는 파운드리 에코 시스템 확대에 더욱 힘쓴다는 방침이다. 이달 17일엔(미국 서부시간 기준) 파운드리 생태계 강화를 위한 '제3회 세이프(SAFEㆍSamsung Advanced Foundry Ecosystem) 포럼'을 온라인으로 개최한다.