삼성전자(대표 김기남·김현석·고동진)는 업계 최초로 D램 12단을 쌓을 수 있는 3차원(3D) 실리콘관통전극(TSV) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

이전까지 D램은 금선(wire)이나 도체 물질인 범프(Bump)으로 기판에 실장됐다. 여러 개의 D램을 쓰려면, 기판에 D램을 평행으로 배치해 사이에 회로를 넣고 전기적으로 연결시키는 수밖에 없었다. 

TSV 기술은 반도체에 구멍을 뚫고 구리(Cu)를 채워 전기열이 흐를 수 있는 통로를 만드는 기술이다. 여러 개의 반도체를 쌓아 연결할 수 있다.

D램에 적용하면 차지하는 면적을 줄이면서도 한 번에 오갈 수 있는 데이터의 양(대역폭)을 늘릴 수 있고, 회로를 통해 빠져나가는 누설 전류를 제거해 전력 소모량도 줄일 수 있다.

삼성전자는 지난해부터 8Gb D램 8개를 쌓아 8GB 2세대 HBM(HBM2)를 양산해왔다. 이번 기술 개발로, D램을 12개까지 쌓을 수 있게 됐다.

회사는 50㎛ 이하 두께로 얇게 가공한 D램 다이(die)에 머리카락 굵기의 20분의 1, 수 마이크로미터(㎛) 수준의 직경을 가진 구멍을 6만 개 뚫었다. 이를 오차 없이 연결해 HBM2 표준 패키지 두께(720㎛)를 유지하면서도 12개의 D램을 쌓을 수 있었다.

8Gb D램을 12단 쌓으면 HBM2보다 1.5배 용량이 많은 12GB를 구현할 수 있다. 최신 16Gb D램을 12단 쌓으면 업계 최대 용량인 24GB HBM을 만들 수 있다.

삼성전자는 고객 수요에 맞춰 '12단 3D-TSV' 기술을 적용한 고용량 HBM 제품을 적기에 공급해 프리미엄 반도체 시장을 지속 선도해 나갈 계획이다.

백홍주 삼성전자 DS부문 TSP총괄 부사장은 "인공지능, 자율주행, HPC(High-Performance Computing) 등 다양한 응용처에서 고성능을 구현할 수 있는 최첨단 패키징 기술이 날로 중요해지고 있다"며 "기술의 한계를 극복한 혁신적인 '12단 3D-TSV 기술'로 반도체 패키징 분야에서도 초격차 기술 리더십을 이어가겠다"라고 말했다.