삼성전자, EUV 3차원 적층 구조 시스템 반도체 업계 최초 도입 발표
삼성전자, EUV 3차원 적층 구조 시스템 반도체 업계 최초 도입 발표
  • 김유진 기자
  • 승인 2020.08.15 12:32
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엑스큐브, 슈퍼컴퓨터·인공지능·5G 고성능 시스템 반도체 분야 적용 가능해질 것

13일, 삼성전자가 EUV 7나노 시스템 반도체 3차원 적층 기술인 ‘엑스큐브(X-Cube·eXtended-Cube)(이하 엑스큐브)’를 업계 최초로 도입했다고 발표했다. 삼성전자는 최첨단 EUV 전공정뿐만 아니라 후공정에서도 세계적 기술 경쟁력을 확보하여 2030년까지 시스템 반도체 1위 탈환을 위한 ‘반도체 비전 2030’ 선언 목표 도달에 한발 더 다가서게 되었다.

엑스큐브 [삼성전자 제공]
엑스큐브 [삼성전자 제공]

엑스큐브는 미세한 반도체 칩을 위로 쌓아 올리는 기술로, 기존의 ‘평면’으로 배치하던 반도체를 위로 쌓아 올리게 되어 2차원에서 3차원의 구현이 가능해졌다.

시스템 반도체는 CPU·GPU·NPU 등의 역할을 하는 로직과 캐시메모리(Cache memory) 역할을 하는 SRAM(Static Random Access Memory)을 하나의 칩에 평면으로 나란히 배치해 설계하는 기술이다.

엑스큐브 기술은 로직과 SRAM을 단독으로 생산하여 위로 적층하기 때문에 전체 칩 면적은 감소시키면서 고용량 메모리 솔루션을 장착할 수 있는 장점이 있다. 삼성전자 관계자는 “로직이 클수록 캐시메모리가 빨라져 고용량 메모리 솔루션 장착이 가능해진다”고 설명했다.

또한, 실리콘관통전극(TSV, Through Silicon Via) 기술로 시스템 반도체의 데이터 처리 속도를 향상시키고 전력 효율 역시 상승시킨다. TSV는 칩에 미세한 구멍을 뚫어 상·하단의 칩을 전극으로 연결시켜 속도와 소비전력을 개선시킨다는 점에서 큰 기술력이 요구된다.

위아래 칩의 데이터 통신 채널을 고객 설계에 따라 자유자재로 확장할 수 있고, 신호 전송 경로를 최소화하여 데이터 처리 속도를 극대화한다.

엑스큐브의 상향적 목표로는 슈퍼컴퓨터·인공지능·5G의 후공정 고성능 시스템 반도체 분야뿐 아니라 스마트폰, 웨어러블 기기의 핵심 기술로 활용되는 것이다.

삼성전자의 추가적 기술력으로 멀티 칩 패키징(Multi-Chip Packaging), 차세대 패키징 기술인 팬아웃-패널레벨패키징(FO-PLP) 등이 있다.

이와 같은 후공정 기술은 단일 칩의 성능을 뛰어넘어 시스템 반도체 차원에서 하나의 반도체 안에 많은 기술을 담는데 핵심 역할을 한다. 파운드리 업계 1위 TSMC를 뒤쫓는 차별적 대안이라 사려된다.


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