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삼성, 데이터 처리 속도 확 늘린 시스템반도체 기술 선봬

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삼성, 데이터 처리 속도 확 늘린 시스템반도체 기술 선봬

세계 최초 EUV 반도체 수직 적층 기술 'X-Cube' 개발
작은 면적으로 최적 솔루션 구현…데이터 처리속도 향상 기대

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삼성전자가 세계 최초로 극자외선공정(EUV) 시스템반도체를 수직으로 쌓아올리는 기술을 개발했다. 사진은 기존 시스템반도체의 평면 설계(사진 왼쪽)와 삼성전자의 3차원 적층 기술 'X-Cube'를 적용한 시스템반도체의 설계. 사진=삼성전자 제공

글로벌 반도체 시장에서 초격차 기술을 선도하고 있는 삼성전자가 시스템반도체 데이터 처리 속도를 획기적으로 늘릴 수 있는 반도체 적층 기술을 세계 최초로 개발했다.

삼성전자는 13일 7나노 극자외선공정(EUV) 시스템반도체에 3차원 적층 패키지 기술 'X-Cube(eXtended-Cube)'를 적용한 테스트칩 생산에 성공했다고 밝혔다.

이에 따라 삼성전자는 최첨단 EUV 초미세 전공정뿐 아니라 후공정에서도 첨단 기술 경쟁력을 확보해 '반도체 비전 2030' 달성에 한 걸음 더 다가서게 됐다.

'X-Cube'는 전공정을 마친 웨이퍼 상태 복수의 칩을 위로 얇게 적층해 하나의 반도체로 만드는 기술이다.

그동안 시스템반도체는 중앙처리장치(CPU)·그래픽 처리장치(GPU)·신경망처리장치(NPU) 역할을 하는 로직 부분과 임시기억공간인 캐시메모리(Cache memory) 역할을 하는 SRAM 부분을 하나의 칩에 평면으로 나란히 배치해 설계해 왔다.
이번에 삼성이 개발한 'X-cube' 기술은 로직과 SRAM(Static Random Access Memory)을 단독으로 설계·생산해 위로 적층하기 때문에 전체 칩 면적을 줄이면서 고용량 메모리 솔루션을 장착할 수 있다. 이에 따라 고객업체가 설계를 자유자재로 할 수 있는 공간의 여유가 생기게 됐다.

또한 칩에 미세한 구멍을 뚫어 상단 칩과 하단 칩을 전극으로 연결하는 실리콘관통전극(TSV) 기술을 통해 시스템반도체 데이터 처리속도를 획기적으로 향상 시킬 수 있고 전력 효율도 높일 수 있다.

이 외에도 위아래 칩의 데이터 통신 채널을 고객 설계에 따라 자유자재로 확장할 수 있고 신호 전송 경로 또한 최소화할 수 있어 데이터 처리 속도 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

삼성전자는 이 기술이 슈퍼컴퓨터·인공지능·5세대 이동통신(5G) 등 고성능 시스템반도체를 요구하는 분야는 물론 스마트폰과 웨어러블 기기 경쟁력을 높일 수 있는 핵심 기술로 활용될 것으로 예상하고 있다.

글로벌 팹리스(반도체 설계전문) 업체들은 삼성전자가 제공하는 'X-Cube' 설계방법론(Design Methodology)과 설계툴(Design Flow)을 활용해 EUV 기술 기반 5, 7나노 공정 칩 개발을 바로 시작할 수 있다.

특히 이미 검증된 바 있는 삼성전자의 양산 인프라를 이용할 수 있기 때문에 개발 오류를 빠르게 확인하며 칩 개발 기간을 줄일 수 있다.

삼성전자는 오는 16일부터 18일까지 온라인으로 진행되는 고성능 컴퓨팅(HPC)·인공지능(AI) 등 고성능 반도체 관련 연례 학술 행사 '핫 칩스(Hot Chips) 2020'에서 'X-Cube' 기술 성과를 공개할 계획이다.

강문수 삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 전무는 "EUV 장비가 적용된 첨단 공정에서도 TSV 기술을 안정적으로 구현해냈다"며 "삼성전자는 반도체 성능 한계 극복을 위한 기술을 지속 혁신해 나가겠다"고 말했다.


오만학 글로벌이코노믹 기자 mh38@g-enews.com