[수원=비즈니스포스트] "고대역폭메모리(HBM)와 그래픽처리장치(GPU)를 기판 위에 올리면, 둘 사이에 데이터를 주고받으면서 빠르게 처리하는 게 키포인트인데 물리적 거리가 멀다 보니 시간도 많이 걸리고 전력 손실이 많다"며 "전력 손실을 줄이면서 성능을 올리는 방법은 패키징을 잘하는 것이다."

삼성전자 관계자는 27일 경기도 수원시 수원컨벤션센터에서 열린 '차세대 반도체 패키징 산업전(ASPS 2026)' 부스에서 이같이 말했다. 

인공지능(AI) 시대에 연산장치만으로 전체 시스템 성능을 끌어올리기 어려워지면서, 후공정 분야인 첨단 패키징이 중요해지고 있는 것이다.

이번 전시는 26일부터 28일까지 열린다. 삼성전자와 SK하이닉스를 포함한 180여 개 기업과 기관이 참여해 500여 부스에서 최신 패키징 기술을 선보였다. 

삼성전자와 SK하이닉스는 차세대 HBM과 첨단 패키지 모형을 부스 중앙에 배치해 관람객의 시선을 끌었다.

삼성전자 부스에는 패키지 기판 위에 인터포저와 HBM(D램·베이스다이), GPU가 하나로 합쳐진 HBM4와 HBM4E 확대 모형이 전시됐다. 
  특히 차세대 적층 패키징 기술 '2.3D 큐브-E'와 '3D 큐브-H' 기술이 공개됐다. 

2.3D 큐브-E는 실리콘 브릿지 기반 확장형 초고집적 패키징으로 실리콘 브릿지 위에 HBM, 로직칩을 수평으로 통합하는 기술이다. 이를 통해 성능은 유지하면서 대형 AI 반도체 패키지에 맞게 다양한 로직 칩과 HBM 연결을 지원한다. 

3D 큐브-H는 범퍼 없이 하이브리드 구리 본딩으로 로직 다이를 직접 연결하는 기술로, 최고 수준의 집적도와 가장 짧은 수직 신호 경로를 구현한다. 연결 저항을 최소화해 고대역폭, 저지연·높은 전력 효율을 지원한다는 특징이 있다. 

삼성전자는 최근 미국 스탠퍼드 대학에서 열린 '핫 칩스 2026'에서 차세대 3D 메모리 아키텍처 zHBM을 공개하기도 했다.

zHBM은 GPU 등 AI 가속기 상단에 HBM을 수직으로 적층하는 차세대 아키텍처로, 8세대 고대역폭메모리 'HBM5' 대비 최대 8배 높은 성능을 구현할 수 있다고 삼성전자 측은 설명했다.

SK하이닉스는 전시 부스에 열 병목을 해소할 수 있는 iHBM(HBM with ICE) 패키징 기술을 선보였다.

중앙에는 SK하이닉스의 HBM 역사와 매스리플로우-몰디드언더필(MR-MUF), 실리콘관통전극(TSV) 등 기술을 살펴볼 수 있었다. 특히 iHBM 기술이 관람객의 큰 관심을 끌었다.

iHBM은 HBM과 GPU 사이 발열이 집중되는 구간에 열전도성이 뛰어난 실리콘 기반 ICE(인테그레이티드 쿨링 엘리멘트)를 직접 삽입해 전용 열 배출 경로를 만든 것이 특징이다. 이를 통해 열 저항을 기존 대비 30% 이상 낮출 수 있다고 회사 관계자는 설명했다. 
  회사 관계자는 "HBM 내부에서 열이 집중적으로 발생하는 핫 스폿에 ICE를 배치, 열을 효과적으로 잡을 수 있도록 기술을 설계했다"고 말했다. 이어 "현재는 기술 개발을 완료한 뒤 제품 개발 단계에 진입한 상태로, 시제품 공급 시기는 미정"이라고 덧붙였다.

SK하이닉스는 HBM 패키징에 자체 기술 '어드밴스드 MR-MUF'를 주력으로 쓰면서, 16단 이상 고단 적층에 대비해 하이브리드 본딩 적용도 함께 준비하고 있다. MR-MUF는 칩을 쌓은 뒤 칩 사이 공간에 액체 형태 보호재를 주입해 굳히는 방식이다.

글로벌 반도체 전문가와 기업 관계자들은 첨단 패키징이 가져올 반도체 패러다임 변화도 논의했다.

이희석 삼성전자 수석은 지난 26일 전시 부대행사로 마련된 '2026 반도체 패키징 트렌드 포럼'에서 'AI를 위한 패키징(PKG), PKG를 위한 AI'를 주제로 발표하며 "첨단 패키지를 이용해 메모리 대역폭과 집적도를 높이는 방법이 비용 효율적이라는 결론 때문에 AI 관점에서 패키지 기술이 중요해지고 있다"고 말했다.

기조연설자로 나선 프레디 개바이 예루살렘 히브리대학교 교수는 "AI 시대에는 최고의 단일 칩이 아니라, 이질적 기술(연산·메모리·통신·광학·패키징)을 통합하는 능력이 승패를 가른다"고 말했다. 김나영 기자