“AI 시대에 첨단 패키징은 성능, 전력, 비용 측면에서 반도체 산업의 미래를 좌우할 핵심이다. 램리서치는 VECTOR® TEOS 3D 포트폴리오를 통해 AI 시대 반도체 산업의 새로운 패러다임을 제시할 것이다”

램리서치(Lam Reasearch)는 14일 미디어 컨퍼런스를 갖고 ‘램리서치 첨단 패키징 VECTOR® TEOS 3D 포트폴리오’와 함께 ‘어드밴스드 패키징에서 혁신적인 도전과제의 해결’에 대해 발표했다.

먼저 박준홍 램리서치 한국 총괄 대표이사는 “AI 혁명은 새로운 반도체 아키텍처를 요구하고 있으며, 지금이 바로 첨단 패키지 기술이 주도권을 잡는 결정적인 시점”이라며 “이에 따라 칩 제조사들은 칩 자체를 넘어선 첨단 패키징 기술에 집중하고 있다”고 전했다.

박준홍 대표이사는 HBM 기술의 중요성을 강조하며, “HBM은 3D 적층 기술과 첨단 패키징이 집약된 대표적인 사례로, 여러 메모리 칩을 수직으로 쌓아 초고속 채널로 연결함으로써 데이터 전송 속도를 극대화하고 전력 효율을 높인다. 최근 개발된 HBM3, HBM4 등 차세대 제품들은 더 많은 적층과 높은 속도, 뛰어난 에너지 효율성을 통해 AI와 고성능 컴퓨팅에 필수적인 기술로 자리매김하고 있다”고 언급했다.

이어 한국의 주요 반도체 기업들은 글로벌 D램 시장에서 약 75%, 낸드 시장에서 56%의 점유율을 차지하며, 메모리 반도체 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 자랑하고 있다며 이들은 AI 반도체 시장의 핵심인 HBM 기술을 선도하며, 글로벌 메모리 패키징 시장에서도 영향력을 확대하고 있다고 전했다.

실제로 2025년 308억달러 규모로 예상되는 글로벌 메모리 패키징 기술 시장은 2030년까지 연평균 5.5% 성장해 403억 달러에 이를 것으로 전망된다.

HBM과 첨단 패키징의 결합은 ‘메모리 월’(Memory Wall)로 불리는 병목 현상을 극복하는 데 중요한 역할을 한다.

이는 프로세서가 느린 메모리 접근 속도로 인해 대기하는 현상으로, HBM은 대규모 병렬 데이터 처리와 낮은 지연 시간이 요구되는 AI 분야에서 핵심적인 역할을 한다.

머신러닝, 자율주행, 이미지 인식 등 다양한 AI 응용 분야에서 HBM은 필수적인 기술로 자리잡고 있다.

이날 세션에서는 램 리서치의 첨단 패키징 장비와 솔루션 포트폴리오, 그리고 새롭게 출시된 ‘램리서치 첨단 패키징 VECTOR® TEOS 3D 포트폴리오’ 등 혁신적인 기술도 소개됐다.
 

이어 램리서치 기업 전략 및 어드밴스드 패키징 부문 수석 부사장인 오드리 찰스가 AI 시대의 도래와 함께 첨단 패키징과 HBM 기술에 대해 발표했다.

오드리 찰스 부사장은 인공지능(AI) 혁명이 산업 전반에 거대한 변화를 일으키고 있다며 이러한 변화의 중심에는 첨단 패키징(Advanced Packaging)과 HBM(High Bandwidth Memory, 고대역폭 메모리) 기술이 자리 잡고 있다고 언급했다.

HBM은 여러 개의 DRAM 다이(die)를 수직으로 적층해 대용량, 고대역폭, 저지연을 실현한다.

이 과정에서 다이 간 전기적 연결을 위해 범프(bump) 공정이나 하이브리드 본딩(hybrid bonding) 기술이 활용된다.

램리서치는 TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극) 형성에 특화된 식각 장비와 TSV에 구리 금속을 채워 전기적 연결을 완성하는 전해도금(electroplating) 장비 등 첨단 패키징 공정의 핵심 솔루션을 제공한다.

현재 업계에서는 12단 적층 HBM이 양산되고 있으며, 향후 16단, 20단으로의 확장이 예고되고 있다.

오드리 찰스 부사장은 “AI 컴퓨팅의 성능 요구를 충족시키기 위해 첨단 패키징 분야에서 지속적인 혁신을 이어갈 것”이라고 밝혔다. 앞으로도 반도체 산업의 미래를 이끌 핵심 기술로서 첨단 패키징과 HBM의 중요성은 더욱 커질 전망이다.

마지막으로 램리서치 글로벌 어드밴스드 패키징 기술 총괄 치핑리가 ‘램리서치 첨단 패키징 VECTOR® TEOS 3D 포트폴리오’에 대해 발표했다.

치핑리 기술 총괄은 “첨단 패키징은 AI 시대를 가능하게 한 핵심 기술로 기존의 평면적(2D) 집적을 넘어, 여러 종류의 칩(칩렛, chiplet)을 3차원으로 쌓아 올리는 3D 이종 집적 기술이 AI 반도체의 성능과 효율을 극대화하는 데 필수적”이라며 “램리서치가 선보인 VECTOR® TEOS 3D는 이러한 3D 칩렛 집적을 위한 혁신적 장비로, 칩 사이의 미세한 틈을 결함 없이 메우는 독자적 증착 기술을 적용했다”고 밝혔다.

이어 “기존 공정에서는 칩 사이의 틈을 메울 때 균열이나 기포가 발생하는 문제가 있었으나, VECTOR® TEOS 3D는 균일하고 결함 없는 필름을 빠르게 증착할 수 있다. 특히, 웨이퍼의 뒤틀림과 휨(warpage) 현상을 최소화하는 클램핑(clamping) 기술을 도입해, 두꺼운 재료도 평탄하게 증착할 수 있다는 점이 큰 강점이다. 실제로 업계에서 도전 과제로 꼽히던 60마이크론 두께의 재료도 균열 없이 증착하는 데 성공했다”고 언급했다.

또한 “VECTOR® TEOS는 복잡한 로직, 메모리, 실리콘 포토닉스 등 다양한 칩을 하나의 패키지에 통합할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 차세대 3D 스태킹 기술에 필수적인 견고한 공정 흐름을 제공하며, 높은 생산성과 비용 절감 효과도 동시에 실현한다. 기존 장비 대비 약 70% 빠른 증착 속도와 20% 낮은 비용으로 고객사의 경쟁력 강화에 기여하고 있다”고 말했다.

치핑리 기술 총괄에 따르면 이 장비는 이미 세계 주요 로직 및 메모리 반도체 공장에 도입되어 1년 이상 대량 생산에 활용되고 있다.

치핑리 기술 총괄은 “첨단 패키징은 성능, 전력, 비용 측면에서 반도체 산업의 미래를 좌우할 핵심”이라며, “증착, 도금, 식각, 습식 공정 등 다양한 분야에서 혁신 기술을 지속적으로 선보일 것”이라고 밝혔다.