SK하이닉스가 HBM 패키지 내부에 냉각 요소를 통합한 iHBM 기술을 26일 공개했다.
이강욱 SK하이닉스 부사장(PKG개발 담당)은 iHBM을 메모리 설계 역량과 첨단 패키징 기술을 결합해 개발한 발열 최소화 솔루션이라고 평가했다. AI 환경에서 고객이 필요로 하는 가치를 선제적으로 제공하며 AI 메모리 리더십을 더욱 공고히 하겠다고 밝혔다.
HBM5 차세대 제품·고성능 컴퓨팅·AI 센터
차세대 제품인 HBM5부터 이 기술이 적용된다. 고성능 컴퓨팅(HPC)과 AI 데이터센터 등 초고집적·초고대역폭 환경에서 요구되는 열 관리 수준을 충족하며 시스템 전반의 안정성과 운영 효율을 높인다는 목표다.
기존 대비 열저항 30% 이상 감소·고온 동작
핵심 성능은 열저항 감소다. 기존 제품 대비 열저항을 30% 이상 낮췄으며 고온·고부하 환경에서도 안정적인 동작 특성을 유지할 수 있다.
발열이 가장 집중되는 D2D PHY 영역 안에 열 제어 소자 ICE를 배치해 열이 빠져나갈 수 있는 전용 경로를 별도로 구축한 것이 특징이다. ICE는 전기는 통하지 않지만 열 전도가 높은 실리콘 소재를 활용해 HBM 패키지 내부에 추가적인 열 배출 경로를 형성하는 냉각 요소다.
AI 연산 폭증·적층·고속화·발열 밀도 제어
AI 연산 수요가 폭증하면서 HBM은 적층 단수를 늘리고 속도를 높이는 방향으로 진화하고 있다. 성능이 발전하는 동시에 발열이 높아지는 문제가 발생할 수 있다. HBM과 GPU를 연결하는 D2D PHY 구간의 발열 밀도를 효과적으로 제어하는 기술이 차세대 HBM 기술 경쟁력의 핵심으로 부상하고 있다.
D2D PHY는 HBM 베이스다이와 AI 고속 다이 간 초고속 데이터 통신을 가능하게 하는 물리적인 연결 통로다. 발열 밀도는 단위 면적당 발생하는 발열량의 크기를 의미하며 기기나 시스템의 냉각 효율과 수명을 결정짓는 핵심 지표다.
간접 배출 방식→전용 경로 구축으로 전환
기존 HBM은 열을 코어 다이를 거쳐 외부로 내보내는 간접적인 방식에 의존해 왔다. iHBM은 이 문제를 구조적으로 해결했다. 발열 집중 지점에 열 제어 소자를 직접 넣어 전용 배출 경로를 만든 방식이다.
SK하이닉스, 검증된 공정·대량 생산·설계 호환성·즉시 도입
양산 가능성도 확보했다. 이미 시장에서 검증된 Advanced MR-MUF 기반 WLP 공정을 적용해 안정적인 대량 생산이 가능하다.
MR-MUF는 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 공간 사이에 액체 형태의 보호재를 주입하고 굳히는 공정이다. WLP는 웨이퍼를 개별 칩으로 자르지 않은 상태에서 패키징 공정과 테스트를 한 번에 진행하는 기술로 칩의 크기를 획기적으로 줄이고 전기적 특성을 개선할 수 있는 공정 기술이다.
고객사의 기존 SiP 환경과 높은 설계 호환성을 확보한 만큼 고객들은 큰 설계 변경 없이 즉시 적용이 가능해 실질적인 도입 부담도 낮췄다. SiP는 서로 다른 기능을 가진 개별 칩들을 하나의 패키지 안에 수직 또는 수평으로 배치해 하나의 시스템처럼 작동하게 하는 통합 패키징 기술이다.