패키지 내부에 실리콘 소재 냉각 요소 삽입, 열저항 30% 이상 획기적 저감
시장 검증 마친 MR-MUF 공정 및 높은 호환성, HBM5 제품부터 적용
SK하이닉스의 'iHBM 설루션' 개념도. 사진 제공= SK하이닉스
[오피니언뉴스=박정훈 기자] SK하이닉스가 메모리의 고질적인 열 관리 문제를 구조적으로 해결할 수 있는 독자적인 설루션을 선보이며 기술 격차 벌리기에 나섰다.
인공지능 연산 수요가 폭증하면서 고성능 반도체의 발열 제어가 차세대 기술 경쟁의 최대 분수령으로 떠올랐다. 고속화와 적층 단수 확대가 필수적인 고대역폭메모리 환경에서 발생하는 고온 현상은 기기의 수명과 시스템 효율을 떨어뜨리는 치명적인 걸림돌로 지적돼 왔다.
SK하이닉스는 반도체 패키지 내부에 일체형 냉각 요소를 내재화하여 발열을 획기적으로 낮춘 'iHBM' 기술을 공개했다. 이 기술의 핵심은 전기는 통하지 않으면서도 열 전도율이 우수한 실리콘 소재의 냉각 요소를 제품 내부에 직접 삽입하는 방식이다. 기존에는 발생한 열이 코어 다이를 거쳐 외부로 빠져나가는 간접적인 구조에 의존했으나, 신기술은 열이 즉각 배출될 수 있는 전용 경로를 별도로 형성하여 방출 효율을 극대화했다.
특히 발열이 가장 집중되는 구간인 베이스다이와 AI 고속 다이 간의 물리적 통로 영역에 해당 냉각 요소를 집중 배치했다. 그 결과 단위 면적당 발생하는 열의 크기를 나타내는 발열 밀도가 효과적으로 제어되면서 기존 방식과 비교해 열저항을 30% 이상 낮추는 성과를 거두었다. 이는 고온과 고부하가 지속되는 극한의 구동 환경에서도 반도체가 오작동 없이 안정적인 동작 특성을 유지할 수 있음을 의미한다.
대량 생산을 위한 양산성과 시장 도입의 편의성 측면에서도 경쟁력을 확보했다. SK하이닉스는 이미 업계에서 검증을 마친 첨단 매스리플로우 몰디드 언더필 기반의 웨이퍼 수준 패키징 공정을 그대로 적용하여 안정적인 생산 체계를 갖추었다. 더불어 고객사의 기존 시스템 통합 패키지 환경과 높은 설계 호환성을 유지하도록 개발되어, 글로벌 빅테크 기업들이 별도의 대규모 설계 변경 없이도 신기술을 즉시 도입할 수 있도록 부담을 대폭 완화했다.
새로운 냉각 설루션은 향후 개발될 차세대 제품 라인업인 'HBM5'부터 본격적으로 도입될 예정이다. SK하이닉스는 이를 통해 고성능 컴퓨팅과 고집적 AI 데이터센터가 요구하는 까다로운 열 관리 기준을 만족시키는 한편, 전체 시스템의 운영 효율성을 한 단계 끌어올린다는 구상이다.
이강욱 SK하이닉스 패키징 개발 담당 부사장은 "이번 기술이 자사의 메모리 설계 역량과 첨단 패키징 노하우가 결합된 최적의 결과물"이라고 평가하며 "앞으로도 차별화된 고객 가치를 선제적으로 제공해 글로벌 시장의 주도권을 더욱 단단히 굳히겠다"는 포부를 밝혔다.
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