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첨단 반도체 기술의 세계적 선두 주자인 삼정전자는 HPC, AI, 데이터 센터 등 네트워크 관련 제품에 특화된 2.5D 패키지 솔루션인 하이브리드 서브스트레이트 큐브(H-Cube) 기술 개발을 발표했습니다.

삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 강문수 전무는 "H-Cube는 삼성전자와 앰코테크놀로지, 삼성전기(SMECO)가 오랫동안 협력해온 결과로 많은 칩을 집적해야 하는 고사양 반도체에 적합하다"며, "파운드리 업계 생태계를 확장 및 강화함으로써 고객이 직면하는 기술적 한계를 넘어서기 위해 다양한 패키지 솔루션을 제공해 나갈 것"이라고 밝혔습니다.

앰코테크놀로지 글로벌 R&D 부문의 김진영 상무는 "집적화 수준에 대한 요구가 높아지고 기판 공급이 제한된 상황에서, 삼성 파운드리와 앰코테크놀로지는 이 난관을 극복하기 위해 함께 H-Cube 개발에 착수해 왔다"고 말했습니다. 김 상무는 또한 "이 개발은 HPC/AI 시장의 진입 장벽을 낮추었고, 파운드리와 OSAT기업 간의 성공적인 협업과 파트너십 사례가 되었다"고 논평했습니다.

H-Cube 구조 및 특징

2.5D 패키징은 로직 칩 또는 고대역폭 메모리(HBM)를 소형 폼팩터 내부 실리콘 인터포저 상단에 배치될 수 있도록 했습니다. 삼성의 H-Cube는 고사양 특성 구현이 용이한 메인 기판 아래, 대면적 구현이 가능한 보조 기판을 추가로 사용하는 2단 하이브리드 패키징 구조로, HDI 기판에 대형 2.5D 패키징을 가능하게 만들었습니다.

최근 HPC, AI 및 네트워킹 애플리케이션 시장 수요가 강세를 보이며, 하나의 패키지에 탑재되는 칩의 수와 크기가 증가하고 고대역폭 통신이 필요하기에 대면적 패키징이 중요해지고 있습니다. 인터포저를 포함한 실리콘 다이의 부착 및 연결을 위해서는 파인 피치 기판이 필수적이지만 사이즈 증가에 따라 가격도 크게 상승합니다.

H-Cube™ 패키지 구조

6개 이상의 HBM을 집적할 경우 대면적 기판 제조의 어려움이 급격히 증가하여 효율성이 감소됩니다. 삼성은 첨단 파인 피치 기판 아래 대면적 구현이 용이한 HDI 기판을 중첩한 하이브리드 기판 구조를 적용해 이 문제를 해결했습니다.

솔더볼 간격을 기존보다 35% 감소시킨 파인 피치 기판은 하부에 HDI 서브스트레이트(모듈 PCB)를 추가함으로써 시스템 보드와의 연결성을 확보하였습니다.

또한, 삼성은 H-Cube 신뢰도 향상을 위해 여러 로직과 HBM을 쌓으면서도 칩에 전원을 안정적으로 공급하고 신호가 손실되거나 왜곡되지 않도록 칩 분석 기술도 적용했습니다.