삼성전자, IBM 차세대 프로세서에 '3D 패키징' 양산 공급

IBM P11칩에 3D 적층 통한 ISC 집적…성능 강화에 일조

삼성전자가 첨단 패키징 기술로 IBM과의 협력을 강화한다. IBM이 최근 출시한 차세대 프로세서에 3D 적층 기술을 성공적으로 양산 공급한 것으로 파악됐다.

27일 업계에 따르면 IBM은 삼성전자 7나노미터(nm) 공정 및 3D 패키징을 적용한 'Power11(P11)' 칩을 이달 공식 출시했다.

P11은 IBM의 자체 아키텍처를 기반으로 한 서버용 CPU다. 654mm² 면적에 총 300억개의 트랜지스터를 집적했다. 이전 세대인 P10 대비 클럭 속도가 향상됐으며, 프로세서 당 최대 25% 더 많은 코어를 추가할 수 있도록 설계됐다.

IBM의 P11 프로세서와 메모리 모듈이 결합된 보드(사진=IBM)

IBM 자료에 따르면 P11은 삼성전자 파운드리 7나노 공정을 채택했다. 이전 P10과 같은 공정이지만, 삼성전자의 3D 패키징 기술을 통해 'ISC(Integrated Stack Capacitor; 통합형 적층 커패시터)'를 도입해 차별점을 뒀다.

커패시터는 전하를 일시적으로 저장할 수 있는 전자부품이다. 회로에 전류가 일정하게 흐르도록 조절하고 부품 간 전자파 간섭현상을 막아준다.

기존 커패시터는 PCB(인쇄회로기판)나 첨단 패키징에서 중간 기판 역할을 담당하는 인터포저 위에 부착돼 왔다. 반면 ISC는 커패시터를 패키지 내부로 끌어들여, 칩 아래에 직접 배치한다. 커패시터와 칩간 거리가 가까워지면서 더 많은 전력을 빠르게, 그리고 안정적으로 보낼 수 있게 된다.

삼성전자는 ISC를 3D 패키징을 통해 집적했다. 웨이퍼 상에 ISC를 만들고 그 위에 IBM의 프로세서를 올린 뒤, TSV(실리콘관통전극)로 연결해 TC(열압착) 본딩을 진행하는 방식이다. IBM은 이를 2.5D 패키징으로 기술했으나, 삼성전자는 ISC와 칩을 수직 적층했다는 점에서 3D 패키징으로 정의하고 있는 것으로 알려졌다.

이로써 IBM은 전공정 변화 없이도 최첨단 패키징 기술 도입을 통해 프로세서 성능을 한 단계 끌어올리게 됐다. 삼성전자 역시 3D 패키징 적용으로 자사 파운드리 기술력을 강화했다는 점에서 의미가 있다.

반도체 업계 관계자는 "제품 특성 상 P11의 출하량이 많지는 않을 것으로 보이나, 삼성전자 입장에서는 3D 패키징을 안정적으로 양산 공급했다는 점에서 긍정적"이라며 "첨단 패키징의 중요성이 대두되고 있는 만큼 고객사 확장에 도움이 될 것"이라고 설명했다.