삼성전자, 차세대 반도체 패키지 기술 ‘아이큐브4’ 개발…파운드리 영역 확대

로직·HBM 4개, 한 패키지에 구현…하나의 반도체처럼 동작

HPC, AI·클라우드 서비스, 데이터센터 등 다양한 응용처 적용 확대

삼성전자가 로직 칩과 4개의 고대역폭 메모리(HBM) 칩을 하나의 패키지로 구현한 독자 구조의 2.5D 패키지 기술 ‘아이큐브4(I-Cube4)’를 개발했다. 기존의 3차원 적층 기술인 ‘엑스큐브(X-Cube)에 더해 신기술을 공개하며 파운드리 영역을 확대하고 있다.

6일 삼성전자에 따르면 아이큐브4에 실리콘 인터포저를 적용해 초미세 배선을 구현했고, 반도체 구동에 필요한 전력도 안정적으로 공급할 수 있도록 했다.

삼성전자의 2.5D 패키지 솔루션 브랜드인 아이큐브4는 실리콘 인터포저 위에 CPU, GPU 등의 로직과 HBM을 배치해 하나의 반도체처럼 동작하도록 하는 이종 집적화 패키지 기술이다. 이를 통해 복수의 칩을 1개의 패키지 안에 배치해 전송 속도는 높이고, 패키지 면적은 줄일 수 있다.

인터포저는 IC칩과 인쇄회로기판(PCB) 사이에 추가적으로 삽입하는 미세회로 기판을 의미하며, 상호 간의 회로 폭 차이를 완충시키는 역할을 한다.

일반적으로 패키지 안에 실장하는 반도체 칩이 많아질수록 인터포저의 면적도 함께 증가해 공정상의 어려움도 커진다. 삼성전자는 100마이크로미터 수준의 매우 얇은 인터포저가 변형되지 않도록 재료, 두께 등 다양한 측면에서 반도체 공정·제조 노하우를 적용했다.

또 아이큐브4에 몰드를 사용하지 않는 독자적인 구조를 적용해 열을 효율적으로 방출하도록 했다. 몰드는 열경화성 수지를 사용해 칩을 감싸는 소재로, 칩을 보호하기 위한 공정이다.

삼성전자는 패키지 공정 중간 단계에서 동작 테스트를 진행해 불량을 사전에 걸러내고, 전체 공정 단계를 줄여 생산 기간을 단축했다.

이번에 개발한 아이큐브4는 고대역폭 데이터 전송과 고성능 시스템 반도체를 요구하는 HPC, 인공지능(AI)‧클라우드 서비스, 데이터센터 등을 중심으로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

강문수 삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 전무는 “고성능 컴퓨팅 분야를 중심으로 차세대 패키지 기술의 중요성이 높아지고 있다”며 “아이큐브2 양산 경험과 차별화된 아이튜브4 상용화 기술 경쟁력을 기반으로 HBM을 6개, 8개 탑재하는 신기술도 개발해 시장에 선보이겠다”고 밝혔다.
 

삼성전자가 6일 차세대 반도체 패키지 기술 'I-Cube4'를 공개했다. [사진=삼성전자 제공]