삼성전자 "HBM·로직·실리콘포토닉스 묶는 2.xD 개발중"

[아이뉴스24 권서아 기자] "인공지능(AI) 시대 핵심은 '어드밴스드 패키징(첨단 후공정)'입니다."

최원경 삼성전자 상무는 9일 경기 고양시 킨텍스에서 열린 국제 나노기술융합전시회 '나노코리아 2026'에서 AI 확산으로 데이터센터의 막대한 전력 소비와 데이터 전송 병목(막힘 현상) 현상 때문에 반도체 성능 향상이 핵심 과제로 떠오르고 있다며 첨단 패키징 기술의 중요성을 강조했다.

고대역폭 메모리(HBM)와 로직(연산 칩), 실리콘 포토닉스(광반도체)를 시스템 차원에서 최적화해 AI 반도체 성능과 전력 효율을 높이겠다는 구상이다.

최 상무는 "AI가 스마트폰과 자동차, 업무환경 등 전 산업으로 확산하면서 반도체 생태계도 바뀌고 있다"며 "고대역폭 구현도 중요하지만 시스템 레벨에서 파워(Power)와 데이터 장벽을 개선하기 위한 기술 개발이 활발하게 이뤄져야 한다"고 말했다.

삼성전자는 AI 칩부터 시스템까지 함께 최적화하는(AI Chip to System Co-Optimization) 패키징 기술 방향을 제시했다. 현재 중점적으로 개발하는 분야는 HBM과 로직, 실리콘포토닉스다. 최 상무는 "이를 망라한 시스템 레벨 패키징인 2.xD도 함께 개발하고 있다"고 설명했다.

2.xD는 HBM과 로직, 광 기술을 하나의 패키지로 구현하기 위한 기술이다. 기존 실리콘 인터포저 기반 패키징에서 패널 기반 '재배선층'(RDL) 인터포저를 적용한 구조로 확장하고, 이를 기반으로 AI 데이터센터용 대용량·고대역폭 시스템 패키징으로 발전시키는 것이다.

메모리 분야에서는 고객 맞춤형 HBM인 cHBM(커스텀 HBM), zHBM(3차원 집적 D램 기반 HBM) 등도 개발하고 있다. 로직은 3차원 적층 기술을 적용해 고성능·대면적 칩에 대응하고, 실리콘 포토닉스 분야에서는 '공동 패키징 광학'(CPO)을 통해 로직과 메모리에서 처리한 데이터를 저손실로 전송하는 기술을 개발 중이다.

최 상무는 "3D 패키징에서 가장 중요한 것은 본딩 기술"이라며 "미세화가 진행될수록 솔더 범프(납땜)에서 마이크로 범프로, 다시 범프가 없는 하이브리드 본딩으로 기술이 발전하고 있다"고 말했다.

삼성전자는 차세대 HBM을 위해 '열압착(TC) 본딩' 기술을 고도화하는 동시에 '하이브리드 본딩'도 개발하고 있다. 하이브리드 본딩은 기존 범프 방식보다 성능과 집적도를 높일 수 있지만 파티클(미세 입자)과 워페이지(기판 휨 현상) 제어가 핵심 과제로 꼽힌다.

또 고성능 AI 반도체일수록 설계 초기부터 시스템 차원의 전력과 발열을 함께 고려하는 '시스템-기술 최적화'(STCO) 기반 개발도 추진하고 있다. 최 상무는 "패키징은 반도체 기판(서브스트레이트)과 칩렛(Chiplet), 장비, 반도체 패키지·테스트(OSAT), 전자설계자동화(EDA) 기업 등 생태계 전반과 협력이 필요한 기술"이라며 "여러 파트너와 함께 기술을 발전시켜 나가겠다"고 말했다.

한편, 이날 포럼은 '나노기술! 반도체 소부장 한계를 넘다'를 주제로 열렸다. 삼성전자와 삼성전자의 반도체 장비 자회사 세메스를 비롯해 동진쎄미켐, 앰코테크놀로지코리아 등 반도체 업계 관계자들이 참석했다.

황경순 삼성전자 부사장은 개회사에서 "AI 반도체 경쟁력은 개별 기업이 아닌 산업 생태계의 협력으로 만들어진다"며 "나노기술과 반도체 산업이 함께 성장할 수 있는 협력 기반을 지속적으로 확대해 나가겠다"고 말했다.