"HBM 속 'ICE' 심었다"…SK하이닉스, 발열 잡는 신기술 공개

SK하이닉스가 고대역폭메모리(HBM) 패키지 내부에 냉각 요소를 넣어 발열을 낮추는 'iHBM' 기술을 26일 공개했다. HBM 내부에 일체형 냉각 요소 'ICE'를 적용해 열 배출 경로를 추가하는 방식으로, 회사 측은 기존 대비 열저항을 30% 이상 낮출 수 있다고 설명했다.

발열 집중 구간에 냉각 요소 넣었다

SK하이닉스에 따르면 iHBM은 HBM 패키지 내부에 ICE를 넣은 기술이다. ICE는 전기는 통하지 않지만 열전도율이 높은 실리콘 소재를 활용한 냉각 요소다. HBM 패키지 안에 추가적인 열 배출 경로를 만든다.

HBM은 인공지능(AI) 연산 수요 확대에 맞춰 적층 단수를 늘리고 속도를 높이는 방향으로 발전하고 있다. 이 과정에서 발열도 함께 늘어날 수 있다. SK하이닉스는 HBM과 GPU를 연결하는 D2D PHY 구간의 발열 밀도를 제어하는 기술이 차세대 HBM 기술 경쟁력의 핵심으로 부상하고 있다고 설명했다.

D2D PHY는 HBM 베이스다이와 AI 고속 다이 사이에서 초고속 데이터 통신을 가능하게 하는 물리적 연결 통로다. 기존 HBM은 열을 코어 다이를 거쳐 외부로 내보내는 방식에 의존했다. iHBM은 발열이 집중되는 D2D PHY 영역 안에 ICE를 넣어 열이 빠져나갈 수 있는 전용 경로를 별도로 만들었다.

회사 측은 이 구조를 통해 기존 대비 열저항을 30% 이상 낮췄다고 밝혔다. 고온·고부하 환경에서도 안정적인 동작 특성을 확보할 수 있다는 설명이다.

"검증된 공정으로 도입 부담 낮춰"

SK하이닉스는 iHBM에 'Advanced MR-MUF' 기반 WLP 공정을 적용했다. MR-MUF는 반도체 칩을 쌓은 뒤 칩과 칩 사이 공간에 액체 형태 보호재를 주입해 굳히는 공정이다. WLP는 웨이퍼를 개별 칩으로 자르기 전 패키징과 테스트를 한 번에 진행하는 기술이다.

회사는 이미 시장에서 검증된 공정을 활용한 만큼 안정적인 대량 생산이 가능하다고 설명했다. 고객사의 기존 SiP 환경과 설계 호환성도 높여 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있도록 했다고 밝혔다. SiP는 서로 다른 기능을 가진 칩을 하나의 패키지 안에 배치해 하나의 시스템처럼 작동하게 하는 통합 패키징 기술이다.

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

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

홍민성 한경닷컴 기자 mshong@hankyung.com