램리서치 “패키징 장비로 HBM·칩렛 시대 선점한다”

램리서치가 첨단 패키징 분야 신제품 ‘VECTOR TEOS 3D’를 14일 공개했다. 

램리서치는 오늘 열린 기자간담회에서 AI 시대를 이끌 핵심 기술인 3D 칩렛 통합과 HBM(고대역폭 메모리) 제조를 위한 혁신적 솔루션을 소개했다. 특히 ‘VECTOR TEOS 3D’는 기존 세대 대비 70% 빠른 증착 속도와 20% 낮은 비용으로 크랙 없는 60마이크론 두께의 유전체 박막 형성이 가능해 주목 받았다.

이날 행사에는 박준홍 램리서치코리아 대표를 비롯해 오드리 찰스 램리서치 기업 전략 및 첨단 패키징 부문 수석 부사장, 치 핑 리 램리서치 글로벌 어드밴스드 패키징 기술 총괄이 참석했다.  박준홍 대표는 환영사에서 “AI, 특히 거대 언어 모델의 복잡성은 전통적인 트랜지스터 스케일링 속도보다 빠르게 증가하고 있다”며 “전통적인 스케일링 방식으로 AI가 요구하는 성능 기준을 따라가지 못하기에 칩 제조사들은 이제 칩 너머의 기술, 즉 첨단 패키징 아키텍처에 집중하고 있다”고 설명했다. 

박 대표는 한국 반도체 산업의 위상을 강조하며 “국내 기업들은 글로벌 D램 시장에서 약 75%, 낸드 시장에서 56%의 압도적인 점유율을 확보하며, 메모리 반도체 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 공고히 하고 있다”고 말했다. 이어 “한국의 주요 반도체 제조사들이 AI 반도체 시장의 핵심인 HBM 기술을 선도한다”며 “HBM은 3D 적층 기술과 첨단 패키징이 집약된 대표적 사례로, TSV, 마이크로 범프, 하이브리드 본딩 같은 첨단 패키징 기술 없이는 구현이 어려웠을 것”이라고 덧붙였다. 

첨단 패키징 시장의 성장 전망도 제시됐다. 박준홍 대표는 “2025년 308억 달러 규모인 글로벌 메모리 패키징 기술 시장은 2030년까지 보수적으로 봐도 연평균 5.5%씩 성장해 403억 달러에 이를 것”이라며 “램리서치는 식각 분야 강자로 알려져 있지만, 사실 수십 년간 증착 및 세정 분야의 리더십을 바탕으로 2010년부터 약 15년간 첨단 패키징 기술 경험을 축적해 왔다”고 강조했다. 

오드리 찰스 수석 부사장은 AI 혁명이 반도체 산업에 미치는 영향을 설명하며 “AI 시대는 우리가 일하고 생활하는 방식, 그리고 기술이 구성되는 방식에 엄청난 영향을 미치고 있다. 데이터센터의 폭발적 성장이 이를 증명한다”고 말했다. 

찰스 부사장은 첨단 패키징의 핵심 역할을 강조하며 “첨단 패키징은 칩을 더 가깝게 배치해 2D 또는 2.5D 방식의 측면 배치나 3D 방식의 수직 적층을 가능하게 한다”며 “이러한 근접 배치는 더 나은 성능, 더 높은 속도, 더 낮은 전력 소비를 실현한다"고 설명했다. 그는 “GPU와 HBM뿐 아니라 로직, D램, 낸드 등 모든 세그먼트에서 첨단 패키징이 스케일링에 핵심 역할을 하고 있다”고 덧붙였다. 

HBM 기술에 대해서는 “HBM은 D램 다이를 수직으로 적층해 용량과 대역폭을 증가시키는 놀라운 기술”이라며 “현재 고객들은 12단 적층을 생산하며, 향후 16단과 20단으로 로드맵이 확장될 것”이라고 전망했다. 그는 “이러한 HBM 스택의 형성이 GPU가 필요로 하는 데이터 접근을 제공하는 대규모 데이터 웨어하우스를 만들고 있다”며 “램리서치의 식각 제품과 3D 전기도금 제품이 TSV 형성과 구리 충진에 핵심적 역할을 한다”고 설명했다. 

치 핑 리 기술 총괄은 VECTOR TEOS 3D의 혁신적 기술을 상세히 소개했다. 치 핑 리 총괄은 “AI 칩을 위한 이기종 통합(heterogeneous integration)에는 칩렛을 가능한 한 가깝게 적층하는 것이 필요하다”며 “VECTOR TEOS 3D는 바로 이러한 3D 칩렛 통합을 위해 특별히 설계된 장비”라고 강조했다. 

전통적인 공정으로는 웨이퍼 위에 3D 방식으로 배치된 다이 사이의 간격을 채우는 과정에서 크랙이 발생한다. 램리서치에 따르면, VECTOR TEOS 3D는 나노스케일 정밀도로 다이 사이에 최대 60 마이크론 두께의 특수 유전체 필름을 균일하게 증착하는 능력이다.

이는 필름 박리 등의 일반적인 패키징 불량을 근본적으로 방지하고, 칩의 구조적, 열적, 기계적 안정성을 획기적으로 확보한다. 특히, VECTOR TEOS 3D는 클램핑 기술과 페디스탈 설계를 통해 심하게 휘어진 웨이퍼에도 공정 안정성을 유지하며, 업계 최초로 단일 공정에서 30 마이크론 이상의 두꺼운 필름을 크랙 없이 구현해 수율을 높인다.

치 핑 리 총괄은 “생산성 측면에서는 네 개의 독립 스테이션으로 구성된 쿼드 스테이션 모듈(QSM) 아키텍처를 적용해 이전 세대 대비 약 70% 빠른 처리 속도를 보이며, 내장된 인텔리전스 솔루션이 공정을 실시간으로 모니터링하여 공정 안정성과 효율을 극대화한다”고 말했다. 그는 “현재 글로벌 주요 로직 및 메모리 팹에 설치돼 1년 이상 양산 중”이라고 강조했다.