삼성전자가 고대역폭메모리(HBM)를 16단 이상으로 쌓아 올리는 초고적층 시대에 대비해 새로운 패키징 구조 특허를 출원했다. 스택 최상단에 놓이는 더미 다이의 측면을 3단 계단식과 곡면이 결합된 형태로 가공해, 고적층 HBM에서 흔히 발생하는 칩 박리와 균열, 휨 문제를 줄이는 것이 핵심이다.
왜 '더미 다이'가 문제인가
HBM은 D램을 수직으로 쌓아 대역폭을 늘리는 방식의 메모리인데, 적층 수가 12단을 넘어 16단 이상으로 늘어나면서 실제 데이터를 저장하지 않는 최상부 더미 다이의 구조적 안정성이 전체 수율과 장기 신뢰성을 좌우하는 핵심 변수로 떠올랐다. 적층이 높아질수록 상단부에 가해지는 열과 압력, 응력이 커져 칩이 벗겨지거나 갈라지고 휘는 문제가 발생하기 쉽기 때문이다.
삼성전자의 해법은 무엇인가
이번에 출원된 특허는 본딩 절연층 하면과 수평 연장면 사이의 수직 거리를 1~10마이크로미터 단위로 정밀하게 설계해, 구조 변경에도 열 전달 효율을 기존 수준으로 유지할 수 있도록 한 것이 특징이다. 삼성전자는 열·압착 비전도성필름(TC-NCF) 기반의 HBM3E·HBM4 16단 적층 패키징 기술을 이미 양산 가능한 수준으로 확보했다고 밝혔다. HBM4E와 HBM5 등 차세대 초고적층 제품을 앞두고 수율과 신뢰성 확보 경쟁이 본격화하고 있다는 평가다.
이번 특허의 핵심 아이디어는 무엇인가
HBM 스택 최상단 더미 다이의 측면을 3단 계단식과 곡면이 결합된 구조로 가공해, 고적층 상태에서 발생하기 쉬운 칩 박리·균열·휨 문제를 줄이는 것이 핵심이다.
왜 지금 이 기술이 중요한가
HBM 적층 수가 12단을 넘어 16단 이상으로 늘어나면서 최상부 더미 다이의 구조적 안정성이 수율과 장기 신뢰성을 가르는 핵심 변수로 부상했기 때문이다.
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