“파운드리 초격차” 삼성전자, 고성능 반도체 패키징 솔루션 ‘H-큐브’ 개발

삼성전자가 반도체 후공정(패키징) 기술 혁신을 통해 고성능 반도체용 2.5차원(2.5D) 패키징 솔루션 '에이치-큐브(H-Cube·Hybrid-Substrate Cube)'를 개발했다.

삼성전자는 기존 2.5차원 패키징 솔루션 아이-큐브(I-Cube)에 이어 이번에 고대역폭 메모리(HBM) 반도체를 여섯 개 이상 탑재 가능한 업계 최고 사양의 에이치-큐브를 확보했다고 11일 밝혔다.

데이터센터·인공지능(AI)·네트워크 등 응용처별 시장에 맞는 맞춤형 반도체를 고객의 니즈(욕구)에 맞춰 다양한 형태의 패키지로 제공할 수 있게 됐다.

에이치-큐브는 로직(연산용) 반도체 한 개와 여섯 개의 고대역폭 메모리 반도체를 하나의 패키지로 구현한 독자적 2.5차원 패키지 기술이다. 여러 반도체를 한 공간에 합쳐 하나의 반도체 칩처럼 운영될 수 있게 하는 것이다.

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2.5차원 패키징 기술은 실리콘 관통전극(TSV·Through Silicon Via)을 통해 칩과 칩을 수직으로 연결하는 기술이다. 기존 인쇄 회로 기판(PCB)을 통해 칩을 연결하는 방식보다 훨씬 높은 밀도의 연결성을 구현할 수 있다.

에이치-큐브는 고사양 특성 구현이 용이한 메인 기판 아래 대면적 구현이 가능한 보조 기판을 추가로 사용하는 2단 하이브리드 패키징 구조다. 로직 반도체와 함께 고대역폭 메모리 반도체를 여섯 개 이상 효율적으로 탑재 가능한 장점이 있다.

삼성전자는 메인 기판과 보조 기판을 전기적으로 연결하는 ‘솔더볼(Solder ball)’의 간격을 기존 대비 35% 좁혀 기판의 크기를 최소화해 다수의 고대역폭 메모리 탑재로 인해 증가하는 대면적 기판 제작의 어려움을 극복했다.

아울러 다수의 로직 반도체와 고대역폭 메모리 반도체를 적층하면서도 칩에 안정적인 전원을 공급하고, 신호의 손실이나 왜곡을 최소화할 수 있도록 칩 분석 기술도 적용해 이번 솔루션의 신뢰도를 높였다.

강문수 삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 전무는 "에이치-큐브는 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 말했다.

 

삼성전자의 차세대 2.5차원(2.5D) 패키징 솔루션 '에이치-큐브(H-Cube)'.[사진=삼성전자 제공]