2.5D 첨단패키지 통해 양산 계획
올 하반기 2세대 3나노 공정 생산
삼성전자가 파운드리(반도체 위탁생산) '통합 AI 솔루션 턴키(일괄 생산)' 수주 전략으로 일본 프리퍼드 네트웍스(PFN)의 2나노(SF2) 기반 AI 가속기 반도체 양산에 나선다. 삼성전자는 국내 협력사와의 인공지능(AI) 반도체 생태계를 확장해 글로벌 파운드리 1위 기업인 대만 TSMC와의 격차를 좁혀 글로벌 '톱'으로 올라선다는 전략을 제시했다.
삼성전자는 9일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 '삼성 파운드리 포럼&세이프 포럼 2024'에서 일본 프리퍼드 네트웍스의 2나노(SF2) 기반 AI 가속기 반도체를 2.5D(차원) 첨단 패키지를 통해 양산할 계획이라고 밝혔다. 삼성전자가 2나노 AI 반도체 공급을 공개한 것은 이번이 처음이다.
이번 공급은 삼성전자가 국내 DSP(디자인솔루션파트너) 업체인 가온칩스와의 협력으로 이뤄진 최첨단 공정 기반 턴키 반도체 서비스 수주 성과다. 일본 프리퍼드 네트웍스(PFN)는 '슈퍼컴퓨터 그린 500'(전 세계 슈퍼컴퓨터의 성능 1와트 소모당 성능비로 측정한 상위 500개 업체)에 포함된 AI 소프트웨어 기업이다. 삼성전자는 통합 AI 솔루션 턴키 서비스를 통해 AI반도체에 적합한 저전력·고성능 반도체를 구현하기 위한 GAA 공정과 2.5차원 패키지 기술 경쟁력을 바탕으로 선단 공정 서비스를 강화한다는 전략이다. GAA의 경우 삼성전자가 2022년 6월 세계 최초로 GAA 구조를 적용한 3나노 양산을 시작했으며, 올해 하반기에는 2세대 3나노 공정 양산에 들어간다. TSMC의 경우 GAA보다 한 단계 아래 기술로 평가받는 기존 핀펫(FinFET) 트랜지스터 구조를 3나노에 활용 중으로 2나노 공정부터 GAA를 적용할 계획이다.
삼성전자가 이번 턴키 솔루션에 적용하는 2.5D 어드밴스드 패키지(I-Cube S) 기술은 이종 집적화 패키지의 한 종류다. 이를 통해 복수의 칩을 1개의 패키지 안에 배치해 전송 속도는 높이고 패키지 면적은 줄일 수 있다. 특히 실리콘 인터포저를 적용해 초미세 배선을 구현했으며, 반도체 구동에 필요한 전력도 안정적으로 공급할 수 있도록 했다.
프리퍼드 네트웍스 컴퓨팅 아키텍처 최고기술책임자(CTO)인 주니치로 마키노 부사장은 "삼성전자와의 이번 비즈니스는 미래 선도기술 생태계 구축 차원에서 매우 중요하게 생각하고 있다"며 "최첨단 AI 시대의 반도체 칩에 요구되는 성능과 효율을 제공하기 위한 혁신을 이어갈 것"이라고 말했다.
삼성전자는 DSP들과의 협력 확대를 통해 폭발적인 증가가 전망되는 고성능컴퓨터(HPC)·AI 분야의 반도체 수요에 대응한다는 전략이다. DSP 업체들은 팹리스가 설계한 반도체를 파운드리가 제조할 수 있도록 돕는 디자인 서비스를 제공하는데 일반적으로 회로 분석, 설계오류 수정부터 설계 최적화 외 전반적인 기술 지원 등이 포함된다. 기존 패키지가 단순히 칩을 외부와 전기적으로 연결하고 보호하는 역할이었다면, 최근에는 패키지의 역할이 칩으로 구현하기 어려운 부분을 보완하는 것까지 진화하고 있다.특히 삼성전자는 새로운 융복합 패키지 기술 개발에 주력하고 있다.
삼성전자는 지난 2015년 고대역폭 메모리 HBM2의 성공적인 출시를 시작으로 2018년 I-Cube(2.5D), 2020년 X-Cube(3D) 등 패키징 적층 기술 혁신을 이뤄냈다. 2019년에는 2.5D 기술을 적용해 고객사의 AI칩을 양산하기 시작했으며, 하나의 패키지 안에 더 많은 HBM을 넣을 수 있도록 대면적 패키지 기술 개발을 확대해 나가고 있다. 삼성전자는 이날 한국의 우수한 팹리스 업체들이 HPC·AI 분야에서 영향력을 빠르게 확대해 나갈 수 있도록 디자인솔루션파트너(DSP)들과 협력체계를 심화하겠다고 밝혔다. 최시영 파운드리 사업부 사장은 "종합패키지인 원스톱 AI 솔루션은 AI혁명의 한 가운데에 서있다고 생각한다. 저희의 독창적 종합적 AI솔루션의 원동력이 될 것"이라며 "공정 최적화 통해 제품 경쟁력을 강화하고 고성능컴퓨터(HPC)·모바일·오토모티브 등 고성능과 저전력 모두 필요한 고객들에게 최선이 될 것"이라고 밝혔다.
장우진·박순원기자
