향후 D램 공정에 하이브리드 본딩이 도입될 수 있다는 전망이 나왔다. D램 집적도를 높여 용량을 확대하기 위해서다. 하이브리드 본딩 도입 시 64Gb 이상 D램 제품도 양산 가능할 것으로 보인다.

최정동 테크인사이츠 펠로우는 지난 11일 수원컨벤션센터에서 열린 'SEMI 회원사의 날 2023'에서 메모리반도체 기술현황과 트렌드에대해 발표했다.

최 펠로우는 "LPDDR5X 등 제품의 메모리 셀 어레이 효율성은 50% 정도 밖에 차지하지 않고 있다"며 "낸드의 경우처럼, D램 어레이 다이를 만들고, 페리페럴을 따로 만들면 집적도를 극대화할 수 있다"고 말했다.

최 펠로우가 이야기한 페리페럴(Peripheral)은 D램 영역에서 로직을 담당한다. 지금까지 D램 내부에 로직 회로가 포함된 것이다. 이를 분리해 메모리 셀 집적도를 높이자는 이야기다. 현재 낸드의 경우 페리페럴을 메모리셀 하부로 옮겨 집적도를 올렸다.

하이브리드 본딩은 차세대 패키징 기술로 주목받고 있는 기술이다. 웨이퍼와 이종 칩 다이를 붙여, 입출력(I/O)와 배선 길이 등을 개선할 수 있다는 장점이 있다. 삼성전자, SK하이닉스, 인텔 등 기업이 도입을 준비 중인 것으로 알려졌다.

최 펠로우는 "중국에서 CMOS 로직과 D램 다이에 하이브리드 본딩을 적용해 제품을 생산했고, 현재 시중에 나와있다"며 "이러한 개념을 적용한다면 삼성전자나 SK하이닉스도 32Gb 다이를 생산할 수 있을 것"이라고 설명했다.

3D D램 등 차세대 메모리 동향에 대해서도 소개했다. 그는 "(업계에서) 3D D램 개발에 대해서 어렵다는 이야기 많다"며 "게이트올어라운드(GAA)나 낸드와 달리 D램에 3D 형태를 적용하면 균질성 이슈가 100% 나온다"고 전했다. 이어 "균질성 이슈 해결이 어려워 업계에서는 4F 스퀘어 개발에 더욱 적극적인 상황"이라고 덧붙였다.

업계에서는 차세대 메모리 개발을 위해 삼성전자는 4F스퀘어, SK하이닉스와 마이크론은 3D D램에 집중하고 있는 것으로 보고 있다.

4F스퀘어는 최근 삼성전자에서 연구 중인 셀 어레이 구조다. 6F 스퀘어 대비 칩 다이 면적을 30%가량 줄일 수 있는 것으로 알려졌다. 현재 상용화된 D램은 6F 스퀘어 구조를 가지고 있으며, 10nm 이하 D램 상용화에는 구조적 어려움이 있는 것으로 알려졌다. 업계에서는 다이 면적을 대폭 축소할 수 있는 4F스퀘어 도입이 미세화 한계를 풀 열쇠 중 하나라고 평가하고 있다. 

디일렉=노태민 기자 [email protected]
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