'패키징 실험'나선 삼성·SK…"선 아닌 기둥으로 칩 연결"

삼성전자와 SK하이닉스가 스마트폰·확장현실(XR) 기기 등에 들어가는 반도체 패키징 기술 개발에 속도를 올리고 있다. 여러 개의 칩과 기판을 연결하는 구리 선을 구리 기둥으로 바꾼 것인데, 두 회사는 명칭은 물론 기술 구현 방식에서도 차별화에 나섰다.

18일 업계에 따르면 SK하이닉스는 저전력(LPDDR) D램과 낸드플래시 칩을 쌓아 올린 패키징 제품 ‘고대역폭스토리지(HBS)’를 개발하고 있다. 정보기술(IT) 기기 안에서 각종 정보를 연산하면서 ‘두뇌’ 역할을 하는 애플리케이션프로세서(AP) 바로 옆에 장착된다.

HBS에는 ‘버티컬 팬아웃’(VFO)이라는 패키징 기술이 적용된다. VFO는 적층된 메모리와 기판을 가느다란 구리 선으로 연결하는 ‘와이어 본딩’ 방식과 달리 배선을 기둥 모양으로 배치하는 것이 특징이다. 이렇게 하면 더 많은 배선을 촘촘하게 배치할 수 있을 뿐 아니라 데이터 이동 속도도 끌어올릴 수 있다. 인공지능(AI) 시대를 맞아 급증한 데이터를 빠르게 연산해야 하는 AP를 측면 지원한다.

김천성 SK하이닉스 부사장은 HBS에 대해 “웨어러블 IT 기기에 들어가는 걸 목표로 개발하고 있다”며 “로봇이나 스마트폰용으로 확장할 가능성도 있다”고 말했다.

삼성전자는 비슷한 형태의 패키징을 ‘VCS’(수직 구리기둥 적층·Vertical Cu-Post Stack) D램이라는 이름을 붙여 개발하고 있다. 삼성전자는 와이어 본딩으로 칩과 기판을 연결했을 때보다 8배 많은 512개의 구리 배선을 촘촘히 배치했다고 설명했다. 정보 이동 속도는 2.6배 빠르다고 강조했다. 시제품을 애플 등에 보낸 것으로 알려졌다.

SK하이닉스와 기술 구현 방식은 다르다. SK하이닉스가 구리 선을 수직으로 꼿꼿하게 세우는 형태로 기둥을 만든다면, 삼성전자는 배선 모양의 틀을 만든 다음 구리를 도금하는 방식으로 기둥을 제작한다. 삼성전자는 이 공법이 SK하이닉스가 구현하는 버티컬 와이어 본딩(VWB) 방식보다 생산성이 9배 높다고 주장한다.

업계 관계자는 “고대역폭메모리(HBM)에 쓰이는 실리콘관통전극(TSV) 외에 와이어 본딩 방식을 대체할 수 있는 다양한 패키징 기술이 개발되고 있다”며 “정보 이동 통로 수를 늘려서 속도를 개선하는 방식은 앞으로도 각광받을 것”이라고 설명했다.

강해령 기자 hr.kang@hankyung.com