삼성전자가 업계 최초로 36기가바이트(GB) HBM3E(5세대 HBM) 12H(High, 12단 적층) D램 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.
이 D램은 24기가비트(Gb) D램 칩을 실리콘 관통 전극기술인 'TSV'(Through-Silicon Via) 방식으로 12단까지 쌓아올려 36GB 용량까지 늘린 것이다. TSV는 수 천개의 미세구멍을 뚫은 D램 칩을 수직으로 쌓아 적층된 칩 사이를 전극으로 연결하는 기술을 말한다.
TSV 기술로 용량을 확장한 'HBM3E 12H'는 1초에 최대 1280GB의 대역폭과 36GB를 제공한다. 이는 현존하는 D램 가운데 가장 많은 용량이다. 또 전작인 'HBM3(4세대 HBM) 8H'보다 속도와 성능이 50% 이상 개선됐다.
'HBM3E 12H'는 1024개의 입출력(I/O) 통로에서 1초당 최대 10Gb 속도를 지원한다. 즉 1초당 1280GB까지 처리할 수 있기 때문에 1초에 30GB 용량의 초고화질(UHD) 영화 40여편을 주고받을 수 있다.
삼성전자는 'Advanced TC NCF'(Thermal Compression Non Conductive Film, 열압착 비전도성 접착 필름) 기술로 12H 제품을 8H 제품과 동일한 높이로 구현하면서 HBM 패키지 규격을 만족시켰다. 'Advanced TC NCF' 기술을 적용하면 HBM 적층수가 증가하고, 칩 두께가 얇아지면서 발생할 수 있는 '휘어짐 현상'을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
삼성전자는 NCF 소재 두께도 칩간 간격인 '7마이크로미터(um)'를 구현했다. 이는 업계 최소 간격으로 'HBM3E 12H'는 전작 HBM3 8H 보다 수직 집적도가 20% 이상 향상됐다. 특히 칩과 칩사이를 접합하는 공정에서 신호특성이 필요한 곳은 작은 범프를, 열 방출 특성이 필요한 곳에는 큰 범프를 적용했다. 목적에 맞게 범프 크기를 적용함으로써 열 특성을 강화하는 동시에 수율도 극대화했다. 범프는 칩 사이를 전기적으로 연결하기 위해 형성한 전도성 돌기를 말한다.
또 삼성전자는 NCF로 코팅하고 칩을 접합해 범프 사이즈를 다양하게 하면서 동시에 공극(Void)없이 적층하는 업계 최고 수준의 기술력도 선보였다. 삼성전자는 "HBM3E 12H는 인공지능(AI) 서비스의 고도화로 데이터 처리량이 급증하는 상황에서 AI 플랫폼을 활용하는 다양한 기업들에게 최고의 솔루션이 될 것"으로 기대했다.
HBM3E 12H D램은 그래픽처리장치(GPU) 사용량을 줄여주기 때문에 기업들의 총소유비용(TCO)도 절감할 수 있다. 예를 들어 서버에 HBM3E 12H를 적용하면 HBM3 8H를 탑재할 때보다 AI학습훈련 속도가 평균 34% 향상시킬 수 있고, 추론의 경우는 최대 11.5배 많은 AI 사용자 서비스가 가능하다는 것이다.
삼성전자는 HBM3E 12H의 샘플을 고객사에게 제공하기 시작했으며 상반기 양산할 예정이다.
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