삼성전자, EUV 시스템 반도체 공정에 ‘3D 적층 기술’ 적용

업계 최초 ‘엑스-큐브’ 기술 …"데이터 처리 속도·전력 효율 향상"

▲기존 시스템 반도체의 평면 설계(왼쪽)와 삼성전자의 3D 적층 기술 ‘엑스-큐브’를 적용한 시스템 반도체의 설계.

[에너지경제신문=이종무 기자] 삼성전자는 7나노 극자외선(EUV) 시스템 반도체에 ‘엑스-큐브(X-Cube)’ 기술을 업계 최초로 적용한 테스트 칩 생산에 성공했다고 13일 전했다. 엑스-큐브는 전공정을 마친 웨이퍼 상태의 복수의 칩을 위로 얇게 쌓아 올려 하나의 반도체로 만드는 3차원(3D) 적층 패키지 기술이다.

삼성전자에 따르면 시스템 반도체는 일반적으로 정보처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 신경망처리장치(NPU) 등의 역할을 하는 로직 부분과 캐시 메모리 역할을 하는 S램 부분을 하나의 칩에 평면으로 나란히 배치해 설계한다.

여기에 엑스-큐브 기술은 로직과 S램을 단독으로 설계·생산해 위로 적층시키기 때문에 전체 칩 면적을 줄이면서 고용량 메모리를 구현할 수 있어 고객의 설계 자유도를 높일 수 있고, 실리콘 관통 전극(TSV, 칩에 미세한 구멍을 뚫어 상단 칩과 하단 칩을 전극으로 연결하는 패키징 기술) 기술로 시스템 반도체의 데이터 처리 속도와 전력 효율을 향상시킬 수 있다는 게 삼성전자의 설명이다.

이외에도 위 아래 칩의 데이터 통신 채널을 고객 설계에 따라 자유자재로 확장할 수 있고, 신호 전송 경로도 최소화할 수 있다는 장점이 있다고 삼성전자는 설명했다.

삼성전자는 엑스-큐브 기술이 슈퍼 컴퓨터, 인공지능(AI), 5세대(5G) 이동통신 등 고성능 시스템 반도체를 요구하는 분야는 물론 스마트폰과 웨어러블 기기의 경쟁력을 높일 수 있는 핵심 기술로 활용될 것으로 예상한다. 팹리스(반도체 설계 전문) 고객의 경우 이 기술의 설계 방법론과 설계 툴을 활용해 EUV 기술 기반 5·7나노 공정 칩 개발을 바로 시작할 수 있을 것으로 기대한다. 특히 삼성전자의 양산 인프라를 이용할 수 있기 때문에 개발 오류를 빠르게 확인해 칩 개발 기간을 줄일 수 있다는 설명이다.

삼성전자는 오는 16∼18일 온라인으로 진행되는 고성능 반도체 관련 연례 학술 행사 ‘핫 칩스 2020’에서 엑스-큐브의 기술 성과를 공개할 에정이다. 강문수 삼성전자 파운드리사업부 마켓전략팀 전무는 "EUV 장비가 적용된 첨단 공정에서도 TSV 기술을 안정적으로 구현해냈다"며 "삼성전자는 반도체 성능 한계 극복을 위한 기술을 지속 혁신해나갈 것"이라고 말했다.