SK하이닉스, 발열 낮춘 iHBM 신규 패키징 기술 개발...HBM5부터 적용

HBM 패키지 내 냉각 요소(ICE) 넣어 열저항 30% 이상 저감

SK하이닉스는 고대역폭메모리(HBM) 패키지에 일체형 냉각 요소 'ICE'를 내재해 발열을 획기적으로 낮춘 ‘iHBM’ 기술을 26일 공개했다. 해당 기술은 차세대 제품인 HBM5부터 적용될 전망이다.

ICE(Integrated Cooling Elements)는 전기가 통하지 않지만 열 전도는 높은 실리콘 소재를 활용해, HBM 패키지 내부에 추가적인 열 배출 경로를 형성하는 냉각 요소다.

SK하이닉스가 공개한 iHBM 개념도(사진=SK하이닉스)

폭증하는 AI 연산 수요 대응을 위해 HBM은 적층 단수 확대와 고속화를 거듭하며 성능이 발전하고 있으나, 동시에 발열이 높아지는 문제가 발생할 수 있다.

이런 이유로 HBM과 GPU를 연결하는 D2D PHY(다이 간 물리계층) 구간의 발열 밀도를 효과적으로 제어하는 기술이 차세대 HBM 기술 경쟁력의 핵심으로 부상하고 있다. 발열 밀도는 단위 면적당 발생하는 발열량의 크기를 의미한다. 기기나 시스템의 냉각 효율과 수명을 결정짓는 핵심 지표다.

iHBM 기술은 이 문제를 구조적으로 해결한 것이 특징이다. 기존 HBM은 열을 코어 다이(Core Die)를 거쳐 외부로 내보내는 간접 방식에 의존해 왔다. iHBM은 발열이 가장 집중되는 D2D PHY 영역 안에 열 제어 소자(ICE)를 넣어, 열이 빠져 나갈 수 있는 전용 경로를 별도로 만든 것이 핵심이다. 이를 통해 기존 대비 열저항을 30% 이상 낮추고, 고온·고부하 환경에서도 안정적인 동작 특성을 유지할 수 있다.

양산성 측면에서도 강점을 갖췄다. 이미 시장에서 검증된 어드밴스드 매스리플로우-몰디드언더필(Advanced MR-MUF) 기반 웨이퍼레벨패키징(WLP) 공정을 적용해 안정적인 대량 생산이 가능하다. 

고객사의 기존 시스템인패키지(SiP) 환경과 높은 설계 호환성을 확보한 만큼, 고객들은 큰 설계 변경 없이 즉시 적용이 가능해 실질적인 도입 부담도 낮췄다.

SK하이닉스는 iHBM 기술을 HBM5 등 차세대 제품부터 적용해 고성능 컴퓨팅(HPC), AI 데이터센터 등 초고집적·초고대역폭 환경에서 요구되는 열 관리 수준을 충족하며 시스템 전반의 안정성과 운영 효율을 높인다는 계획이다.

이강욱 SK하이닉스 부사장(PKG개발 담당)은 "iHBM은 메모리 설계 역량과 첨단 패키징 기술을 결합해 개발한 발열 최소화를 위한 최적의 설루션"이라면서 "AI 환경에서 고객이 필요로 하는 가치를 선제적으로 제공하며 AI 메모리 리더십을 더욱 공고히 하겠다“고 말했다.