"뜨거운 HBM 식힌다"···SK하이닉스 'iHBM' 기술 공개

SK하이닉스가 공개한 'iHBM 설루션' 개념도 =SK하이닉스 제공

SK하이닉스가 HBM 패키지에 일체형 냉각 요소 'ICE'를 내재해 발열을 획기적으로 낮춘 'iHBM' 기술을 26일 공개했다.

ICE(Integrated Cooling Elements)는 전기는 통하지 않지만 열 전도가 높은 실리콘 소재를 활용해 HBM 패키지 내부에 추가적인 열 배출 경로를 형성하는 냉각 요소다.

폭증하는 AI 연산 수요 대응을 위해 HBM은 적층 단수 확대와 고속화를 거듭하며 성능이 발전하고 있지만, 동시에 발열이 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 이런 이유로 HBM과 GPU를 연결하는 D2D PHY(Die-to-Die Physical Layer·HBM 베이스다이와 AI 고속 다이 간 초고속 데이터 통신을 가능하게 하는 물리적 연결 통로) 구간의 발열 밀도(Power Density·단위 면적당 발생하는 발열량)를 효과적으로 제어하는 기술이 차세대 HBM 경쟁력의 핵심으로 부상하고 있다.

iHBM 기술은 이 문제를 구조적으로 해결한 것이 특징이다. 기존 HBM은 열을 코어 다이(Core Die)를 거쳐 외부로 내보내는 간접적인 방식에 의존해 왔다. 반면 iHBM은 발열이 가장 집중되는 D2D PHY 영역 안에 열 제어 소자(ICE)를 넣어 열이 빠져나갈 수 있는 전용 경로(Heat Path)를 별도로 만든 것이 핵심이다. 이를 통해 기존 대비 열저항(Thermal Resistance)을 30% 이상 낮추고, 고온·고부하 환경에서도 안정적인 동작 특성을 유지할 수 있다.

양산성 측면에서도 강점을 갖췄다. 이미 시장에서 검증된 Advanced MR-MUF(Mass Reflow Molded Underfill·반도체 칩 적층 후 칩 사이 공간에 액체 형태 보호재를 주입·경화해 회로를 보호하는 공정) 기반 WLP(Wafer Level Packaging·웨이퍼를 개별 칩으로 자르기 전 패키징과 테스트를 진행하는 공정 기술) 공정을 적용해 안정적인 대량 생산이 가능하다. 고객사의 기존 SiP(System in Package·서로 다른 기능의 칩을 하나의 패키지 안에 통합해 시스템처럼 구현하는 기술) 환경과 높은 설계 호환성도 확보했다. 이에 따라 고객사들은 큰 설계 변경 없이 기술을 적용할 수 있어 도입 부담도 낮출 수 있다는 설명이다.

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

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