삼성전자, 고객사 입맛에 맞는 '맞춤형 반도체' 선보인다

삼성전자가 반도체 패키징 기술을 혁신해 고성능 반도체 공급을 늘린다.

삼성전자는고성능 반도체용 2.5D 패키징 솔루션 'H-큐브(Cube)' 개발에 성공해 고성능 반도체 사업을 대폭 강화할 방침이라고 11일 밝혔다.
이는 고대역폭 메모리(HBM)를 6개 이상 탑재할 수 있는 최신 기술이다. HBM은 일반 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 반도체다.

패키징은 전처리를 통해 회로가 새겨진 반도체 웨이퍼(원판)에 내부 전자기기가 서로 신호를 주고 받도록 하는 형태로 반도체를 포장하는 후공정 기술이다. 최근에는 첨단 나노(1nm=10억분의 1m) 공정 기술이 한계점에 도달해 반도체 성능과 생산 효율성을 높이는 대안으로 패키징 기술이 주목 받고 있다.

한국과학기술기획평가원에 따르면 세계 반도체 패키징 시장은 2015년부터 연평균 4.84% 성장해 2024년 849억 달러(약 98조원)에 이를 전망이다.

삼성전자가 이번에 선보인 H-큐브는 고사양 특성을 쉽게 펼칠 수 있는 메인 기판을 갖췄고 여기에 보조 기판을 추가 사용하는 ‘2단 하이브리드 패키징 구조’를 적용했다. 또한 삼성전자는 메인 기판과 보조 기판을 전기로 연결하는 ‘솔더볼’(Solder ball의 간격을 기존 대비 35% 좁혀 기판 크기를 최소화하며 HBM를 여러개 탑재해 면적 부족의 어려움을 극복했다.

실리콘 인터포저(칩과 기판을 물리적으로 연결해주는 역할을 함) 위에 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU) 등 로직(Logic)과 고대역폭 메모리(HBM)를 배치하는데 특히 기존 2.5D 패키징 솔루션 I-큐브에 이어 이번에 고대역폭 메모리(HBM)를 6개 이상 탑재할 수 있다.

삼성전자와 글로벌 파운드리(반도체 위탁생산) 점유율 1위 대만 TSMC 등 주요 기업들도 반도체 패키징 기술 개발에 주력하는 모습이다. 특히 첨단공정으로 불리는 10나노 공정 이하에서 TSMC와 삼성전자의 시장점유율 비율이 6대 4다. 이에 따라 최첨단 공정 양산 비중이 증가할수록 전체 파운드리 시장 점유율에도 변화가 있을 것으로 보인다.
삼성전자 관계자는 “다수의 로직(논리 연산용 반도체)과 HBM을 갖췄지만 전원이 칩에 안정적으로 공급되며 신호의 손실이나 왜곡을 최소화하도록 칩 분석 기술을 갖춰 이번 솔루션 신뢰도를 높였다”고 밝혔다.

이번 차세대 패키징 기술을 바탕으로 삼성전자는 데이터센터·인공지능(AI) 등 시장 수요에 맞는 맞춤형 반도체 솔루션을 고객 수요에 맞춰 다양한 형태로 제공할 수 있게 됐다.

패키징 파트너들과의 협력을 통한 반도체 생태계 확장도 주목된다.

강문수 삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 전무는 “H-큐브는 삼성전자와 앰코테크놀로지·삼성전기가 오랫동안 협력해온 결과로 많은 수의 칩을 집적해야 하는 고사양 반도체를 위한 최적의 솔루션”이라며 “삼성전자는 앞으로도 파운드리 파트너와 긴밀하게 협력해 기술적 한계를 넘는 다양한 패키징 솔루션을 제공할 것”이라고 밝혔다.

김진영 앰코테크놀로지 기술연구소 상무도 “삼성전자와 앰코테크놀로지가 H-큐브 솔루션을 성공적으로 개발하며 HPC(고성능컴퓨팅), AI 시장에서 요구되는 반도체 집적 기술 구현 난관을 극복했다”며 “파운드리와 OSAT(반도체 패키징·테스트 전문업체)의 협력을 통해 성공한 사례”라고 말했다.

한편 삼성전자는 이달 17일(미국 서부시간) 파운드리 생태계 강화를 위한 ‘제3회 세이프(SAFE‧Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 포럼’을 온라인으로 연다. 이번 행사는 삼성파운드리 홈페이지를 통해 사전 등록하면 참여할 수 있다.


한현주 글로벌이코노믹 기자 kamsa0912@g-enews.com