[포쓰저널=정환용 기자] 삼성전자가 로직 칩과 4개의 HBM(고대역폭 메모리) 칩을 하나의 패키지로 구현한 2.5D 패키지 기술 ‘아이큐브4(I-Cube4: (Interposer-Cube4)를 개발했다고 6일 밝혔다.

아이큐브4는 차세대 먹거리로 부상한 첨단 반도체 패키징 시장에서 선두주자인 대만 TSMC를 맹추격 중인 삼성전자가 내놓은 역작이다.

삼성전자는 "I-Cube4가 고대역폭 데이터 전송과 고성능 시스템 반도체를 요구하는 HPC(고성능 컴퓨팅), 인공지능(AI)·클라우드 서비스, 데이터센터 등을 중심으로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다"고 했다.

I-Cube4는 실리콘 인터포저(Si-Interposer) 위에 CPU, GPU 등 로직과 HBM을 배치해 하나의 반도체처럼 동작하도록 하는 이종 집적화 패키징 기술이다.

복수의 칩을 패키지 하나에 배치해 전송 속도는 높이고 패키지 면적은 줄일 수 있다.

인터포저는 IC 칩과 인쇄회로 기판(PCB) 간에 삽입돼 칩과 기판을 연결하고 회로 폭 차이를 완충시키는 미세회로 기판이다.

삼성전자는 I-Cube4에 실리콘 인터포저를 적용해 초미세 배선을 구현했다. 반도체 구동에 필요한 전력도 안정적으로 공급할 수 있도록 했다.

일반적으로 패키지 안에 실장하는 반도체 칩이 많아지면 인터포저 면적도 함께 증가해 공정상의 어려움도 커진다.

삼성전자는 100㎛(마이크로미터) 수준의 얇은 인터포저가 변형되지 않도록 재료, 두께 등 다양한 측면에서 반도체 공정·제조 노하우를 적용했다.

I-Cube4에 몰드를 사용하지 않는 독자적인 구조를 적용해 열을 효율적으로 방출하도록 했다.

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

삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 강문수 전무는 “HPC 분야를 중심으로 차세대 패키지 기술의 중요성이 높아지고 있다”며 “삼성전자는 I-Cube2 양산 경험과 차별화된 I-Cube4 상용화 기술 경쟁력을 기반으로 HBM을 6개, 8개 탑재하는 신기술도 개발해 시장에 선보이겠다”고 밝혔다.

‘I-Cube’는 삼성전자가 독자적으로 선보인 2.5D 패키지 솔루션 브랜드다. 2018년 로직과 2개의 HBM을 집적한 I-Cube2 솔루션을 선보였다. 2020년에는 로직과 SRAM을 수직 적층한 ‘X-Cube’ 기술을 공개하 바 있다.

삼성전자를 비롯한 세계 반도체 업체들은 차세대 먹거리로 부상한 첨단 패키징 시장 선점을 위해 치열할 경쟁을 벌이고 있다.

현재로선 대만 TSMC가 첨단 패키징에서 앞서가고 있고 삼성전자는 추격자 입장이다.

TSMC는 웨이퍼레벨 패키지(WLP)를 기반으로 팬아웃(Fan Out) 등 첨단 패키징 분야에서 세계 최고 경쟁력을 확보하고 있다.

삼성전자는 패널레벨 패키지(PLP) 팬아웃 패키징 기술을 독자적으로 개발, 선두권과의 격차를 좁혀가고 있다.