어플라이드 머티어리얼즈(www.appliedmaterials.com/ko)가 BE 세미컨덕터 인더스트리(Besi)와 협력해 업계 최초로 다이(Die) 기반 하이브리드 본딩(bonding)에 대한 완전하고 검증된 장비 솔루션을 개발한다고 밝혔다. 다이 기반 하이브리드 본딩은 고성능 컴퓨팅, 인공지능(AI), 5G 등 첨단 기술 관련 제품에서 이기종 칩과 하위시스템 설계를 가능하게 하는 새로운 칩 간 연결 기술이다.

전통적인 2D 스케일링이 둔화되면서 반도체 업계는 ‘PPACt(전력∙성능∙공간비용∙출시소요기간)’ 개선을 위한 새로운 방안으로 이기종 설계 및 칩 통합을 모색하고 있다. 이를 위해 어플라이드와 Besi는 공동 개발 프로그램을 만들고, 차세대 칩 간 본딩 기술에 초점을 맞춘 COE(Center of Excellence)를 설립한다. 이 프로그램은 양사가 보유한 프론트엔드(전공정), 백엔드(후공정) 전문성을 바탕으로 고객에게 최적화된 통합 하이브리드 본딩 구성과 장비 솔루션을 제공한다.

니르말리아 마티(Nirmalya Maity) 어플라이드 머티어리얼즈 고급 패키징 부문 부사장은 “기존 무어의 법칙 스케일링 문제는 반도체 산업 로드맵의 경제성과 속도를 저해하고 있다. Besi와 협업 및 새로운 하이브리드 본딩 COE 설립은 PPACt 개선을 주도할 ‘뉴 플레이북’을 고객에 제공한다는 어플라이드 전략의 핵심 요소”라며 “어플라이드는 Besi와 공동으로 장비 솔루션을 최적화하고 이기종 고급 통합 기술을 가속화할 것”이라고 밝혔다.

뤼르트 붐즈마(Ruurd Boomsma) Besi 최고기술책임자(CTO)는 “어플라이드 머티어리얼즈와 함께 구축한 독창적인 공동 개발 프로그램으로 반도체 업계 선두 재료 공학과 고급 패키징 기술을 결합하게 되어 기쁘다”며 “양사 협업은 5G, AI, 고성능 컴퓨팅, 데이터 스토리지, 자동차 등 첨단 기술 분야에서 하이브리드 본딩 채택과 확산을 빠르게 할 것”이라고 말했다.

하이브리드 본딩은 직접적인 구리 인터커넥트를 이용해 다이 형태의 다수 ‘칩렛(Chiplet)’을 연결한다. 이 기술을 통해 디자이너는 다양한 프로세스 노드와 기술의 칩렛을 물리∙전기적으로 더욱 가깝게 위치시켜 단일의 거대한 다이로 만들었을 때와 동일한 또는 그보다 더 향상된 성능을 제공한다. 하이브리드 본딩은 칩 밀도를 높이고 칩렛 간 인터커넥트 배선 길이를 줄여 전체적인 성능, 전력, 효율, 비용을 개선한다.

완전한 다이 기반 하이브리드 본딩 장비 솔루션은 고속의 초정밀 칩렛 배치 기술 외에도 광범위한 반도체 제조 기술이 요구된다. 이를 위해 양사 공동 개발 프로그램은 어플라이드가 지닌 식각(etch), 평탄화(planarization), 증착(deposition), 웨이퍼 세정, 계측(metrology), 검사, 입자 결함 제어 공정의 전문성과 Besi의 업계 선두 다이 배치, 인터커넥트 및 조립 솔루션을 결합한다.

COE는 업계 최첨단 웨이퍼 레벨 패키징 연구소 가운데 하나인 어플라이드의 싱가포르 소재 첨단 패키징 개발 센터(Advanced Packaging Development Center)에 위치한다. COE는 1만7300평방피트 규모의 클래스 10 클린룸에서 웨이퍼 레벨 패키징 장비 풀 라인을 갖추고 이기종 통합을 위한 기초적인 구성요소를 형성한다. 또한 고객에게 설계, 모델링, 시뮬레이션, 제작, 테스트 등을 포함해 맞춤형 하이브리드 본딩 시험체의 개발을 가속화하는 플랫폼을 제공한다.