최근 재택근무, 화상회의, 온라인 판매 등 비대면 활동의 증가로 전 세계적으로 데이터 사용량이 급증하고 있습니다. 이에 대응하기 위해 기업의 데이터센터 증설 수요 역시 증가하고 있으며, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등 4차 산업혁명의 핵심 부품으로서 반도체가 사용됨에 따라 반도체 수요는 계속 높아지고 있습니다.

특히, 최근에는 고사양 반도체에 대한 수요가 부쩍 커지고 있는데요. 논리 연산을 수행하는 로직(Logic) 칩과 고성능 메모리인 HBM(High Bandwidth Memory)을 하나의 패키지로 구현하는 기술도 요구되고 있습니다.

이러한 시장의 니즈에 맞춰 삼성전자 반도체가 개발한 차세대 2.5D 패키징 솔루션이 바로 ‘H-Cube’인데요. 응용처에 맞춰 다양한 패키지를 제공할 수 있는 ‘H-Cube’ 기술을 영상을 통해 확인해 보세요!

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삼성전자가 반도체 패키징 기술 혁신을 통해 고성능 반도체용 2.5D 패키징 솔루션 ‘H-Cube(Hybrid-Substrate Cube)’를 개발하고, 고성능 반도체공급을 확대합니다.

이종 기판 사용해 고성능·대면적의 효율적 패키징 기술 구현

삼성전자는 기존 2.5D 패키징 솔루션 I-Cube에 이어 이번에 HBM 6개 이상 탑재 가능한 업계 최고 사양의 ‘H-Cube’를 확보하며, 데이터센터·AI·네트워크 등 응용처별 시장에 맞는 맞춤형 반도체를 고객의 니즈에 맞춰 다양한 형태의 패키지로 제공할 수 있게 됐습니다.

삼성전자 ‘H-Cube’는 실리콘 인터포저 위에 CPU, GPU 등의 로직(Logic)과 고대역폭 메모리(HBM)를 배치한 2.5D 패키징 솔루션으로, HPC, 데이터센터, 네트워크 등에 사용되는 고사양 반도체에 사용됩니다.

‘H-Cube’는 고사양 특성 구현이 용이한 메인 기판 아래, 대면적 구현이 가능한 보조 기판을 추가로 사용하는 2단 하이브리드 패키징 구조로, 로직과 함께 HBM 6개 이상을 효율적으로 탑재 가능한 장점이 있습니다.

삼성전자는 메인 기판과 보조 기판을 전기적으로 연결하는 솔더볼(Solder ball)의 간격을 기존 대비 35% 좁혀 기판의 크기를 최소화하며, 다수의 HBM 탑재로 인하여 증가하는 대면적 기판 제작 어려움을 극복했습니다.

또한, 기판 아래 보조 기판을 추가해 시스템 보드와의 연결성을 확보했습니다.

삼성전자는 다수의 로직과 HBM을 적층하면서도 칩에 안정적인 전원을 공급하고 신호의 손실이나 왜곡을 최소화 할 수 있도록 칩 분석 기술도 적용하여 이번 솔루션의 신뢰도를 높였습니다.

파운드리 파트너와 밀접한 협력으로 시스템 반도체 생태계 지속 강화

삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 강문수 전무는 “‘H-Cube’ 솔루션은 삼성전자와 앰코테크놀로지, 삼성전기가 오랫동안 협력해온 결과로 많은 수의 칩을 집적해야하는 고사양 반도체를 위한 최적의 솔루션”라며, “삼성전자는 앞으로도 파운드리 파트너와의 긴밀한 협력을 통해 기술적 한계를 넘어서는 다양한 패키징 솔루션을 제공해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

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

한편, 삼성전자는 미국 서부시간 11월 17일(한국시간 11월 18일) 파운드리 생태계 강화를 위한 ‘제 3회 SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 포럼’을 온라인으로 개최합니다.

이번 행사는 사전 등록(www.samsungfoundry.com)을 통하여 참여 가능합니다.

[참고자료]

□ 2.5D 패키징 기술

 – TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통전극)을 통해 칩과 칩을 수직으로 연결하는 기술로, Si Interposer(실리콘 인터포저)를 통해 수평으로 배치된 여러 칩을 연결

 – 기존 PCB(인쇄 회로 기판)를 통해 칩을 연결하는 것보다 훨씬 높은 밀도의 connectivity를 구현할 수 있고 고성능 AI반도체나 HPC용 반도체에 사용됨

□ 인터포저

 – IC 칩과 PCB(인쇄회로 기판) 상호 간의 회로 폭 차이를 완충시키는 역할을 함. 로직, HBM 등의 칩은 입출력 단자(bump)가 촘촘히 배치되어 있으나, PCB는 고성능 칩과 입출력 단자의 밀도가 약 20배 차이 남.

 – 인터포저는 IC 칩과 PCB 사이에 추가적으로 삽입하는 미세회로 기판을 의미하며, 중간 수준의 배선을 구현해 칩과 기판을 물리적으로 연결해주는 역할을 함

□ 삼성전자 최첨단 2.5D 패키징 솔루션 라인업

 – 2018년, HBM 2개 탑재한 I-Cube 2 개발

 – 2021년, HBM 4개 탑재한 I-Cube 4 개발

 – 2021년, HBM 6개 이상 탑재 가능한 H-Cube 개발

□ HBM(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory)

 – 고대역폭 메모리 규격으로, 데이터를 읽고 쓰는 속도에 따라 세대별로 HBM, HBM2, HBM2E, HBM3 등으로 구분됨

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