본문으로 이동

첨단 패키지

고성능 컴퓨팅과 네트워킹이 필요한 새로운 시대의 설계자들은 시스템 성능 요건을 충족하기 위해 집적 단일 칩 체제(SoC)라는 어려운 과제를 마주하고 있습니다. 그 결과, 이런 제한을 극복하면서 고객에게 최적의 비용으로 다양한 포트폴리오를 제공하기 위한 새로운 패키징 기술과 비즈니스 모델이 개발 및 배포되고 있습니다.

고객은 삼성전자의 유연한 비즈니스 모델 중 하나를 선택하여 패키지 솔루션을 이용할 수 있습니다.
  • 핸드오프 모델: COT(Customer Owned Tooling, 고객 소유 툴), COPD(Customer Owned Physical Design, 고객 소유 디자인)
  • 고객은 삼성 파운드리 패키징 옵션 중에서 선택하거나 Amkor와 같은 성능 OSAT 파트너가 제공하는 옵션을 선택할 수 있습니다.
삼성 파운드리의 CUBE 기술에는 다음과 같은 사항이 포함됩니다.
  • I-Cube: 2.5D 실리콘 인터포저(Si-Interposer)
  • X-Cube: 3DIC 로직 인터포저
  • R-Cube: 2.5D RDL 인터포저
  • H-Cube: 하이브리드 인터포저

I-Cube™

Si-interposer, SoC, HBM의 기술로 구성되어 있는 I-Cube™ 인터포저 기술 일러스트
I-Cube™는 삼성전자의 2.5D 실리콘 인터포저(Si-Interposer) 기술로
로직 기기와 고대역폭 메모리(HBM) 모듈을 수평으로 연결합니다.
  • 더 미세한 피치
  • 실리콘 인터포저(Si-Interposer) 내의 ISC, MIM
  • CoS: 중간 테스트로 낮은 비용
  • CoW: 더 많은 HBM 모듈

삼성 파운드리는 300나노의 실리콘 관통 전극(TSV)을 탑재한 실리콘 인터포저(Si-Interposer) 웨이퍼를 제조합니다. 어떤 실리콘 인터포저(Si-Interposer) 형식을 사용하는지에 따라 두 가지 조립 공정이 있습니다. CoS(Chip on Substrate)와 CoW(Chip on Wafer)입니다. CoS 공정에서는 실리콘 인터포저 웨이퍼의 뒷면을 연삭한 후 절단하여 실리콘 인터포저 칩을 얻습니다. 이 칩을 패키지 기판 위에 조립합니다. 그런 다음 로직 기기와 HBM 모듈을 그 위에 탑재합니다. CoW 공정에서는 웨이퍼 수준에서 몰딩, 연삭, 절단을 거친 후 후면 연삭된 실리콘 인터포저 웨이퍼에 로직 기기와 HBM 모듈을 탑재한 후 몰딩된 실리콘 인터포저 다이와 기기를 패키지 기판에 탑재합니다. CoS는 중간 테스트를 수행한다는 큰 장점이 있습니다. 중간 테스트는 HBM 모듈을 탑재하기 전에 결함이 있는 인터포저나 로직 칩이 탑재되지 않도록 합니다. CoW의 주요 장점은 더 큰 규모입니다. CoW에서는 더 큰 실리콘 인터포저를 사용할 수 있습니다. CoS는 저비용 2.5D 패키지를 개발하는 데 유용하며 CoW는 더 많은 HBM 모듈을 탑재한 2.5D 패키지를 개발하는 데 유용합니다. 삼성 파운드리는 I-Cube™의 품질 요건을 성공적으로 충족했으며 다양한 크기의 인터포저와 HBM 모듈, 패키지를 제공합니다. 현재 첨단 로직 칩과 최대 4개의 HBM 모듈을 집적하는 2x(1,600mm2) 실리콘 인터포저를 구현한 2.5D 패키지는 품질 요건을 완전히 충족하며 생산 가능합니다. 4개 이상의 HBM 모듈과 300nF/mm2 ISC™(결합 스택 커패시터)를 집적하는 더 큰 실리콘 인터포저를 구현한 더 큰 2.5D 패키지는 현재 개발 중입니다.

R-Cube™

RDL Interposer, 2개의 Logic, HBM으로 구성되어 있는 R-Cube™ 인터포저 기술 일러스트
R-Cube™는 삼성전자의 저비용 2.5D RDL 인터포저 기술로, 고밀도 재배선층(RDL)으로 로직과 로직, 로직과 고대역폭 메모리(HBM) 모듈을 연결합니다.
  • 저비용
  • 無TSV
  • 빠른 TAT
  • 향상된 신호와 전력 무결성
  • 더 큰 설계 유연성

R-Cube™는 ‘Chip-last’라고 알려진 RDL 우선 공정입니다. 일반적으로 RDL 레이어는 R-Cube™ 공정 초기에 캐리어 위에 제작됩니다. 레이어를 마지막에 제조하면 칩을 먼저 제조하는 공정보다 총 TAT를 단축할 수 있습니다. 또한 RDL을 나중에 만듦으로써 양호하다고 판별된 ASIC과 HBM을 RDL 레이어에 탑재할 수 있습니다. RDL 인터포저는 실리콘 관통 전극(TSV)이 없는 솔루션이기 때문에 비용이 낮은 옵션이라는 큰 이점이 있습니다. 또한 RDL 인터포저는 구조 간 극히 작은 신호가 발행하여 더 향상된 SerDes 신호 무결성(SI, Signal Integrity)을 제공하며 RDL 금속 두께로 인해 메모리 SI도 더 우수합니다. 그뿐 아니라 저손실 유전체 재료를 사용하여 유전체 손실이 적습니다. RDL 인터포저는 또한 정교한 너비와 라인 간격으로 라우팅 간섭은 적고 더 유연한 설계를 제공합니다. 삼성 파운드리는 TSV가 없으며 라인과 간격 너비가 2/2um이며 4개의 HBM 모듈을 집적하는 대형 인터포저(~1,600mm2)를 탑재한 2.5D RDL 인터포저 기술을 개발하고 있습니다.

X-Cube™

Logic TSV, Logic (ex. SRAM), Die Multi Stack, Logic으로 구성되어 있는 X-Cube™ 기술 일러스트
X-Cube™은 삼성전자의 3DIC로, 실리콘 관통 전극(TSV) 기술을 사용하여 다이와 웨이퍼를 적층합니다.
  • 고밀도 집적
  • 더 큰 규모 확대
  • 짧은 지연 시간
  • 더 높은 대역폭
  • 땜납 CoW: 생산 입증
X-Cube™는 CoW(Chip on Wafer), WoW(Wafer on Wafer), TSV라는 세 가지 기술을 활용합니다.
  • CoW는 얇은 웨이퍼 위에 얇은 칩을 적층합니다.
  • WoW는 얇은 웨이퍼 위에 웨이퍼를 적층합니다.
  • TSV는 위와 아래에 있는 칩과 웨이퍼를 수평적으로 서로 연결합니다.

이 세 가지 기술을 결합함으로써 고밀도 집적과 더 큰 규모로의 확대를 비롯해 전력 효율 개선 및 지연 시간 단축이 가능합니다. 삼성 파운드리는 고대역폭 메모리(HBM, High Bandwidth Memory), CMOS 이미지 센서(CIS) 제품과 같이 경쟁력 있고 신뢰성 높은 마이크로 범프 3DIC 제품을 제공하는 데 선도적인 입지를 다지고 있습니다. 삼성 파운드리는 AI 인퍼런스와 같은 저전력 3DIC 애플리케이션에 적합한 마이크로 범프 CoW 기술과 로직 TSV 공정 설계 키트(PDK)를 사용하여 7LPP 로직 다이와 7LPP S램 다이 간 고대역폭 및 저지연 S램 인터페이스를 구축했습니다. 삼성 파운드리의 전문성과 빠른 대량 생산 능력을 바탕으로 초기 단계에서 높은 수율의 생산이 가능합니다. 저전력 3DIC 애플리케이션에 적합한 마이크로 범프 CoW와 TSV를 기반으로 대량 생산 역량을 갖추고 있습니다. 범프가 없는 하이브리드 다이 투 웨이퍼(D2W) 기술은 현재 개발 중입니다.

H-Cube™

Fine-pitch Substrate, Logic, Module Substrate로 구성되어 있는 H-Cube™ 기술 일러스트
H-Cube™는 모듈 기판 위의 미세 피치 기판으로 구성되어 있으며
규모가 크고 비용이 낮은 패키지 개발에 유용합니다.
  • 효율적인 비용
  • 더 큰 패키지 크기
  • 더 큰 규모 확대
  • 더 큰 집적 유연성

H-Cube™는 인터포저와 미세 피치 기판, 모듈 기판으로 구성됩니다. 삼성 파운드리는 비용 측면에서 효율적인 하이브리드(다중 칩 모듈, 2.5D, 5.5D) 솔루션을 큰 패키지 크기로 제공하기 위해 이 솔루션을 개발했습니다. 미세 피치 기판의 BGA 볼 피치가 1mm에서 0.4mm 미만으로 줄어들어 크기가 더 작아지고 비용 효율이 더 높아집니다. 작은 기판이 큰 기판보다 저렴하기 때문입니다. 미세 피치 기판 아래 배치된 모듈 기판은 완화된 사양으로 미세 피치 기판보다 크기가 크며(최대 200x200mm2) 비용이 적게 듭니다. H-Cube™의 주요 장점은 비용 효율, 큰 패키지 크기, 더 큰 집적 유연성입니다. 하이브리드 기판은 패키지 크기가 같은 단일 미세 피치 기판보다 비용 효율이 더 높습니다. 패키지 크기가 크면 I/O 개수 또는 커패시터, PMIC, GDDR 등의 추가 구성 요소의 기능에 따라 확장성이 더욱 커집니다. 삼성 파운드리는 6개의 HBM 모듈을 집적하는 대형 실리콘 인터포저를 구현한 대형 하이브리드 패키지(85x85mm2) 솔루션을 개발하고 있습니다.