차세대 반도체 패키징 기술 주도권을 쥐려는 국가별 대표 연구기관 간 경쟁이 본격화되고 있다. 저전력·고성능 인공지능(AI) 가속기와 고대역폭메모리(HBM) 시장을 겨냥한 기술 쟁탈전이 시작됐다.
김덕기 세종대 교수는 21일 '2024년 첨단 패키징 기술 미래 포럼'에서 주요 국가별 대표 반도체 연구기관의 첨단 패키징 기술 동향을 분석했다. 대상은 대만 공업기술연구원(ITRI), 벨기에 아이멕(IMEC), 싱가포르 마이크로일렉트로닉스연구소(IME), 미국 IBM이다. IBM은 기업이지만, 반도체 선행 기술 연구 선두주자다.
김 교수는 “고성능 AI 가속기와 HBM을 확보하려면 기존 2차원(D) 혹은 2.5D와 견줘 진일보한 첨단 패키징 기술이 필요하다”며 “3D 패키징이 대표적인데, 글로벌 연구기관들이 이를 구현할 하이브리드 본딩, 실리콘관통전극(TSV), 후면전력공급기술(BSPDN) 기술 확보에 나섰다”고 밝혔다.
특히 하이브리드 본딩 주도권 확보 경쟁이 치열하다는 분석이다. ITRI·IMEC·IME 등이 기술 주도를 위한 연구개발(R&D)에 뛰어들었다. 하이브리드 본딩은 반도체(다이) 간 구리 집적 연결로 대역폭을 극대화한 기술로, 신호 전달 속도 개선에 유리하다. 대용량 데이터를 신속히 처리해야 할 AI 반도체를 정조준한 것이다.
김 교수는 “ITRI은 기계적 특성이 우수한 나노트윈 결정 구조를 가진 구리 소재, IMEC는 실리콘탄소질화물(SiCN) 유전체를 활용한 하이브리드 본딩 공정을 각각 개발 중”이라며 “IME는 하이브리드 본딩시 정렬과 접착 강도, 응력 극복 기술에 주안점을 두고 있다”고 전했다.
IBM은 첨단 패키징 신뢰성을 높이고, 솔더볼 접착 기술 R&D에 주력하고 있다고 김 교수는 설명했다. 유기 인터포저를 활용한 칩렛 기술 확보에도 적극적이라고 부연했다.
이호길 기자 eagles@etnews.com
