삼성전자가 초미세 반도체 공정에서 입체(3차원)로 쌓아올리는 적층 기술을 확보했다. 세계 최고의 전(前)공정 기술을 이미 확보한 삼성전자가 후(後) 공정분야의 핵심 기술을 확보한 것이다. 메모리 반도체에 이어, 2030년에 시스템 반도체 분야에서도 선두로 치고나가겠다는 삼성의 전략에 보탬이 되는 기술이다.

삼성전자는 7나노 EUV(극자외선) 시스템반도체에 3차원 적층 패키지 기술인 엑스큐브(X-Cube, eXtended-Cube)를 적용해 테스트 칩을 생산하는데 성공했다고 13일 밝혔다.

현재 삼성전자는 대만 TSMC, 미국 인텔 등과 EUV를 사용한 나노급 반도체 제조 기술 경쟁을 펼치고 있다. 미세하게 회로도를 그리고 잘라만드는 전공정에선 서로 엎치락 뒤치락 더 미세하게 만드는 경쟁을 펼치고 있다.

◇입체로쌓으면 칩 면적 줄고 고용량 메모리 채택 가능

삼성이 이번에 확보한 엑스 큐브는 전공정을 마친 칩을 하나의 완성 칩으로 만드는 작업, 즉 후공정에 포함된다. 예컨대 하나의 칩에는 CPU(중앙처리장치)와 같이 연산 처리하는 두뇌 부분(로직 부분)과 이런 연산을 임시적으로 저장하는 캐시메모리 역할을 하는 SRAM 부분으로 나눠진다.

이전까지는 사진에서 보는 것처럼 웨이퍼 상태의 칩 위에 이 두개를 평면으로 나란히 배치해 설계했다. 엑스 큐브 기술은 로직과 SRAM(Static Random Access Memory)을 단독으로 설계·생산해 위로 적층한다. 전체 칩 면적을 줄이면서 고용량 메모리 솔루션을 장착할 수 있다. 고객의 설계 자유도를 높일 수 있는 것이다.

또 데이터 처리 속도와 전력 효율도 이전 기술보다 한층 좋다고 삼성측은 설명했다. 예컨대 수직으로 쌓았을 때 와이어를 이용해 연결하지 않고, 칩에 미세한 구멍을 뚫어 상단 칩과 하단 칩을 전극으로 연결하는 실리콘관통전극(TSV) 기술을 활용한 것이다.

삼성 측은 “이 기술은 슈퍼컴퓨터·인공지능·5G 등 고성능 시스템반도체를 요구하는 분야는 물론 스마트폰과 웨어러블 기기의 경쟁력을 높일 수 있는 핵심 기술로 활용될 것”이라고 밝혔다. 글로벌 팹리스 고객은 삼성전자가 제공하는 'X-Cube' 설계방법론(Design Methodology)과 설계툴(Design Flow)을 활용해 EUV 기술 기반 5, 7나노 공정 칩 개발을 바로 시작할 수 있다는 것이다.

[성호철 기자]

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