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삼성전자, 업계 최초 '12단 3D-TSV' 패키징 기술 개발

삼성전자가 업계 최초로 '12단 3D-TSV(3차원 실리콘 관통전극, 3D Through Silicon Via)' 기술을 개발하고 패키징 기술에서도 초격차를 이어간다.

기존 8단 → 12단 적층 기술 개발 성공, 패키지 기술 한계 돌파

'12단 3D-TSV'는 기존 금선(와이어)을 이용해 칩을 연결하는 대신 반도체 칩 상단과 하단에 머리카락 굵기의 20분의 1수준인 수 마이크로미터 직경의 전자 이동 통로(TSV) 6만개를 만들어 오차 없이 연결하는 첨단 패키징 기술이다.

이 기술은 종이(100㎛)의 절반 이하 두께로 가공한 D램 칩 12개를 적층해 수직으로 연결하는 고도의 정밀성이 필요해 반도체 패키징 기술 중 가장 난이도가 높은 기술이다. '3D-TSV'는 기존 와이어 본딩(Wire Bonding) 기술보다 칩들 간 신호를 주고받는 시간이 짧아져 속도와 소비전력을 획기적으로 개선할 수 있는 점이 특징이다.

▲ '3D-TSV' 기술 적용시 8단과 12단 구조 비교 이미지 

삼성전자는 기존 8단 적층 HBM2 제품과 동일한 패키지 두께(720㎛, 업계 표준)를 유지하면서도 12개의 D램 칩을 적층해 고객들은 별도의 시스템 디자인 변경 없이 보다 높은 성능의 차세대 고용량 제품을 출시할 수 있게 됐다. 또한 고대역폭 메모리에 '12단 3D-TSV' 기술을 적용해 기존 8단에서 12단으로 높임으로써 용량을 1.5배 증가시킬 수 있다.

이 기술에 최신 16Gb D램 칩을 적용하면 업계 최대 용량인 24GB HBM(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory) 제품도 구현할 수 있습니다. 이는 현재 주력으로 양산 중인 8단 8GB 제품보다 3배 늘어난 용량이다.

고용량 고대역폭 메모리에 적용해 인공지능, HPC 분야 기술 선도

삼성전자 DS부문 TSP총괄 백홍주 부사장은 "인공지능, 자율주행, HPC(High-Performance Computing) 등 다양한 응용처에서 고성능을 구현할 수 있는 최첨단 패키징 기술이 날로 중요해지고 있다"라며, "기술의 한계를 극복한 혁신적인 '12단 3D-TSV 기술'로 반도체 패키징 분야에서도 초격차 기술 리더십을 이어가겠다"라고 말했다. 삼성전자는 고객 수요에 맞춰 '12단 3D-TSV' 기술을 적용한 고용량 HBM 제품을 적기에 공급해 프리미엄 반도체 시장을 지속 선도해 나갈 계획이다.

[참고자료]

□ 3D-TSV(3차원 실리콘 관통전극, 3D Through Silicon Via)

 - 기존 와이어를 이용해 칩을 연결하는 대신 D램 칩에 미세한 구멍을 뚫고, 일반 종이 두께의 절반보다도 얇게 깎은 후, 상단 칩과 하단 칩을 전극으로 연결하는 첨단 패키징 기술

 - TSV는 메모리 칩을 적층해 대용량 HBM을 구현하는 기술로, 기존 금선(와이어)을 이용해 칩을 연결하는 와이어 본딩(Wire Bonding) 기술보다 속도와 소비전력을 크게 개선할 수 있는 것이 특징

▲ '3D-TSV'와 '와이어 본딩' 비교 이미지

□ HBM(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory)

 - 고대역폭 메모리 규격으로, 국제 반도체 표준화기구인 JEDEC에서 2013년 산업 표준으로 채택했으며, 데이터를 읽고 쓰는 속도에 따라 세대별로 HBM, HBM2, HBM3 등으로 구분됨

□ HPC(High Performance Computing)

 - 슈퍼컴퓨터 또는 빅데이터 전용 클라우드 서비스 등을 제공하는 초고성능 컴퓨팅 시스템

Samsung 소개
삼성전자는 반도체, 통신, 디지털 미디어와 디지털 컨버전스 기술을 보유한 글로벌 리더다. 삼성전자는 디지털 어플라이언스 부문, 디지털 미디어 부분, LCD 부분, 반도체 부분, 통신 네트워크 부분 등 5개 부문으로 이뤄져 있다. 세계에서 가장 빠르게 성장하는 브랜드인 삼성전자는 스마트폰, 디지털 TV, 메모리 반도체, OLED, TFT-LCD 분야에서 세계 선두 주자다.