				경북･구미 반도체특화단지 추진단 소식

제6호

제12호 2024.10.22.

	｢대만 SEMICON 및 반도체산업 현장시찰 FOLLOW-UP 미팅｣ 2024.10.15.(화) / 반도체추진단 세미나실

□ 참석자 : 20명 정도 [기업(9개 업체, 10명), 기관(4개 기관, 10명)] □ 주요내용 : SEMICON TAIWAN 및 대만 반도체산업 현장 시찰(2024.9.3.~9.6.)과 관련하여 향후 미국․중국․일본 세미콘 전시회 참관 프로그램 지속 운영 및 구미↔대만 반도체 기업 기술협력 , 비즈니스 연계 방안 모색 등

	｢제18차 마이스터고 지정 현장심의 참여｣ 2024.10.10.(목) / 경주공업고등학교

□ 산업체 수요에 맞는 교육과정 개발 지원을 위한 마이스터고 지정 현장심의

□ 교육 프로그램, 선취업・후학습 제공 등에 향후 프로세스 전략 확인 등

□ 경주공업고등학교

- 2021년부터 마이스터고로 전환을 위한 기본계획 수립

- 현재 280개 업체와 디지털・반도체 제조분야 및 전후방 반도체업체와 업무협약 체결

- 산학연 관계자들의 자문을 거쳐 반도체 전문교육 프로그램 및 실습 인프라 조성 중

	｢반도체추진단-경상북도 교육청, 인력양성 업무 협의｣ 2024.10.11.(금) / 경상북도 교육청

□ 경북・구미 반도체 특화단지 추진단 현황 및 진행상황 안내 □ 하반기 기획사업 및 반도체산업 전망 설명 □ 반도체 인프라 구축(Complex) 계획 및 R&D 사업 진행상황 안내 등

□ 첨단반도체 혁신기술부터 패키징까지 아우르는 인사이트를 제시하는 콘퍼런스 □ 미래 반도체 기술개발 방향 및 반도체 시장 생존방법과 전략 파악 등 공유 □ 1일차 : 반도체 혁신기술 / 2일차 : 반도체 패키징 기술

	｢Tech Summit + 반도체 패키징 발전전략 포럼 참여｣ 2024.10.16.~17. (수~목) / 서울 콘래드호텔 5F 파크볼룸

	｢2024년 구미시 수도권 투자 유지 설명회｣ 2024.10.24.(목) / 구미시

□ 일 시 : 2024년 10월 24일 11:30~13:00

□ 장 소 : 코엑스 3층 회의장 317호

□ 대 상 : 반도체 기업

□ 내 용 : 식전공연, 투자환경설명회. 기업지원제도안내, 오찬 등

* 반도체 대전(SEDEX) : 2024.10.23. ~ 10.25. 기간 중에 개최

				반도체(소재 부품 장비) 관련 뉴스

제12호 2024.10.22.

	｢인공지능 반도체 메모리 기술 동향｣ 2024.10. / ETRI

□ 서론 : 비메모리 중 인공지능에 많이 사용되는 반도체는 GPU(Graphic Processing Unit)와

NPU(Neural Processing Unit)가 있다. GPU의 가장 큰 단점은 전력 사용량이 너무 크고,

가격이 비싸다는 것이다. NPU는 다양한 용도로 활용할 수 없다는 단점이 있지만,

GPU 대비 저전력 특성을 갖는다.

1. 메모리 발전 방향 :  DRAM은 사용처와 기능에 따라 4종류로 분류한다. DDR은 데스크탑과

서버에 사용되며, 메인보드의 Channel Loss가 크기 때문에, Channel Loss 를 보상하는 것을

목표로 한다. LPDDR(Low-Power DDR)은 모바일 제품들에 사용되며, 전력 소모를 최소화하는

것이 목표이다. GDDR(Graphic DDR)은 Graphic 제품들에 사용되며, 가장 높은 속도를 목표로

한다. HBM(High-Bandwidth Memory)은 인공지능 Computing을 위해 사용되며,

Total Bandwidth를 최대로 키우는 것이 목표이다.

2. GDDR과 HBM : HBM은 속도를 늘리는 것보다 개수를 늘리는 방식을 선택했다. 1-pin의

속도를 올리는 것이 어렵기 때문에 pin의 개수를 늘려서 많은 Data를 Parallel 전송하는

것이다. GDDR이 1명이 1시간 동안 10박스를 옮긴다면, HBM은 100명이 1시간 동안 각자

1박스씩을 옮긴다. 1명의 속도는 GDDR이 빠르지만, 전체 옮겨진 박스는 GDDR이 10개,

HBM이 100개가 된다. 실제로 Data 전송을 위해서 GDDR은 32개 pin을 사용하지만,

HBM은 32배 많은 1,024개 pin을 사용한다.

3. 메모리 전력 소모의 발전 방향 : 시간의 흐름에 따른 전체 그래프의 방향성은 “전압이

감소한다”이다. 전압이 계속 감소하는 이유는 전력 소모를 줄이기 위한 가장 효과적인 방법이기

때문이다. (P=VI= V2/R)

즉, 메모리는 전력 소모를 줄이는 방향으로 지속적인 발전을 하고 있다.

하지만, 전압을 감소하는 것에는 한계가 존재한다.

4. 차세대 메모리 동향 : 아래 그림은 메모리 간의 대표적인 특성 차이를 피라미드 형태로 보여준다.

중앙에 위치한 DRAM은 Speed, 가격, 대용량의 측면에서 어느 한 쪽으로 치우쳐 있지 않기 때문

에 현재까지 가장 인기 있는 메모리로 사용될 수 있었다. SRAM은 DRAM보다 속도가 더 빠르지만,

비싸고, 대용량이 불가능하다. 반면, Flash는 싸고, 대용량이 가능하지만, 속도가 느리다.

DRAM의 가장 큰 단점은 Volatile 특성이다. 향후 인공지능 반도체는 메모리도 일부 연산에 관여

하는 것이 필요한데, 전원이 꺼지면 모든 Data가 사라지는 Volatile 특성은 인공지능 반도체를

위한 차세대 메모리에 어울리지 않는다. 여러 가지 메모리 중 현재 양산성이 가장 높은 것은

Spin 특성을 사용하는 STT-MRAM(Spin-Transfer Torque Magnetic RAM)이다

4-1. STT-MRAM :  STT-MRAM은 자성의 근원 인 전자의 Spin 특성을 이용한다.

STT-MRAM의 가장 큰 장점은 Non-volatile이다.

	｢뜨거운 스마트폰을 식혀주는 액티브 쿨링 반도체 칩｣ 2024.10.7.(월) / EE Times

□ 서론: 인공지능(AI)은 많은 전력을 소비하기 때문에 데이터센터에서 보다 효율적인 냉각의

필요성이 증가하고 있다. 마찬가지로 스마트폰에서도 발열 문제가 발생함.

□ 내용 : 미국의 xMEMS는 점점 더 까다로운 애플리케이션과 AI 워크로드를 실행하는 초소형

디바이스의 냉각을 위해 '팬 온 어 칩(fan on a chip)'이라고 부르는 냉각 칩을 발표했다.

xMEMS는 하나의 칩으로 초당 최대 39cm3, 1000Pa(파스칼)의 배압으로 초당 최대

39cm3 공기를 이동시킬 수 있다."고 밝혔다. "애플, 삼성전자 등 대기업들이 스마트폰에

AI 기능을 추가하면서 스마트폰의 더 나은 냉각 방법 이 요구되고 있으며, PC 분야에서는           마이크로소프트가 컴퓨테이셔널 포토그래피, 실시간 음성비서 등 다양한 기능을 발표했다.

이러한 기능들은 네트워크 연결이 필요하기 때문에 문제가 특히 복잡해지고 있다.

프로세서 코어와 메모리, 전력 소비가 증가하면 당연히 발열도 증가한다.

"XMC-2400 μCooling 칩은 스마트폰을 명확한 타깃으로 삼고 있다.

우리는 우선 팬을 장착하고 싶어도 장착할 수 없는 박형 기기에 능동형 냉각을 제공하는 데          주력.

	｢APS “반도체 유리기판, 재료 특성 최적화한 레이저·식각 공정 도출｣ 2024.10.16.(월) / 전자신문

□ 서론: APS가 2026년 공급을 목표로 반도체 유리기판 제조 장비를 개발한다.

□ 내용: APS는 레이저 기술과 습식 식각 기술을 모두 보유하고 있다. 이 기술을 활용, 반도체 유리기판에서 전기 신호를 주고 받은 TGV와 특정 부품을 넣는 공간인 블라인드 캐비티 형성 기술을 개발 중이다. 유리는 깨지기 쉽고 가공이 어려워 높은 가공 기술력이 요구된다. 빛을 잘 투과하는 유리 특성 때문에 레이저 가공은 특히 까다롭다. 유리는 반도체 인터포저나 패키징 기판으로 사용될 수 있다. 사용 방식에 따라 요구되는 특성이 다르다. 구체적으로 인터포저용 유리는 두께가 더 얇고 열팽창계수(CTE)가 낮은 반면, 패키지 기판용 유리는 두께와 CTE 요구조건이 인터포저용보다 각각 2배 가량 더 높다.

	｢램리서치 “반도체 인력 양성, 디지털 기술 활용해야｣ 2024.10.16.(월) / 전자신문

□ 서론: 반도체 인력 양성을 위한 방안으로 디지털 트윈 기술 활용을 제안. 가상의 공간이지만

현실과 똑같은 환경에서 교육을 하게 되면 시간과 공간에 제약이 없어져 인력 양성에

효율적이란 것

□ 내용: 반도체 인력 양성은 세계 모든 국가의 공통된 과제로 우리나라는 2031년 기준 7만6000여명의 인력이 부족할 것으로 예상된다”며 “디지털 트윈 기술 기반의 가상현실 교육을 활용하면 산업 전체에 도움이 될 것”이라고 말했다. 세미버스는 3차원 반도체 공정 시뮬레이터(세뮬레이터 3D)를 기반으로 하는 반도체 교육 프로그램이다. 고객사의 공정 연구개발(R&D)과 램리서치 장비 교육에 사용되던 기술의 활용처를 대학에서의 인력 양성으로 확장한 것이다. 실제 반도체 장비를 디지털 트윈 기술 기반으로 가상현실에서 그대로 구현했다. 70억원 규모 세미버스 라이선스와 훈련 전문 인력을

지원해 성균관대, 한국반도체산업협회와 내년부터 1년간 시범사업을 진행하기로 했다.

	｢HBM 제조 공정｣ 2024.10.18.(월) / 현대차

□ 내용: HBM 공정은 0. CMOS 형성(생략), 1. TSV(Through Silicon Via) 형성,

2. Front Side Micro Bump 형성, 3. Backside Micro Bump 형성,

4. Stacking(적층)의 과정으로 구성

1) TSV 공정 : 칩의 한가운데를 뚫어(Through Silicon, 반도체 칩은 실리콘으로 만들어진다)

그 안을 전도성 재료로 채운 통로(Via)

SK 하이닉스 HBM 공정

- CMOS 공정이 완료된 후 전류가 이동할 통로를 만들어줄건데 먼저 <그림37>에서 보이는 것과 같이 깊은 홈(Trench)을 파준다. 홈을 팔때는 마스크를 통해 패턴을 형성해준 다음 식각(에칭)을 하게 된다.  Trench를 형성해주었다면 그림<38>과 같이 절연막을 증착해주는데 이러한 절연막을 증착해주는 이유는 1. 누설 전류를 막기 위해, 2. 웨이퍼가 후속 공정에서 주입될 구리로 인해 오염되는 것을 방지하기 위해 진행한다. 이후 <그림38>과 같이 그 위에 구리로  금속박막층을 형성해준다. 금속박막층을 형성해주는 목적은 금속박막을 어떤 재료로 형성해 주었느냐에 따라 다른데 티타늄(TI)은 접착력, 구리(Cu)는 전류 전달, 니켈(Ni)은 확산 방지를 위해 형성해준다. 이렇게 금속박막을 모두 형성하고 나면 이 금속박막층을 이용해 <그림40>과 같이 Cu를 전해도금(환원 반응으로 웨이퍼에 금속을 증착)해준다. 전해도금을 통해 Via를 채우는 과정에서 중요한 것은 아래에서부터 위로 구리가 채워질 때 구멍(Void)이 생기지 않고 해당 Trench를 밀도 있게 채워주는 것이다. 이렇게 구리를 채워준 후에는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 통해 Trench 윗부분에 쌓여 있는 구리를 제거해주는데 이는 후속 공정에서 Trench 위에 배선작업을 해주기 전 Trench만을 깔끔하게 노출시키기 위한 공정이다. 이후 <그림42>와 같이 트렌치 위로 배선공정(연두색으로 표시)을 진행하고 Micro Bump가 형성될 자리인 Al Pad를 형성시켜주고 나면 TSV가 웨이퍼 속에 형성된 채로 TSV 공정이 끝나게 된다

2)Front Side Bump Formation

: 그림<43>에서 볼 수 있는 것처럼 TSV 공정의 마지막에 형성해준 Al Pad 위에 사각형 모양의

물체 2개가 켜켜이 올라가 있는 것을 볼 수 있다 그림과 같이 아래가 구리 기둥(Copper pillar)으로 이루어져 있고 그 위에 납이 올라가 있는 경우 이를 CPB(Copper Pillar Bump)라 부른다.  Font Side Bump Formation 공정을 통해 단층 DRAM은 상단부 칩과 소통을 할 준비이다.

3)Backside Bump Formation

: Front Side Bump Formation과 대칭적인 공정이며 이번에는 하단 칩과 소통할 범프를 형성한다.

웨이퍼를 뒤집어서 범프를 형성하기 전에 먼저 TSV를 노출시켜줘야 하기 때문에 위에 쌓여있는 두꺼운 웨이퍼를 갈아주는 B/G(Back Grinding)를 진행한다. Backside Bump 형성은 Front Side Bump 형성과 대칭적인 공정이다. Backside Bump Formation을 통해 이제 단층 DRAM은 상하단 칩과 모두 소통할 준비를 마침.