SK 하이닉스의 열 관리 엔지니어링 및 재료 기술에 대한 간략한 개요

SK 하이닉스의 열 관리 엔지니어링 및 재료 기술에 대한 간략한 개요

SK하이닉스는 6월 18일 12{2}}단 적층 7세대-고대역폭 메모리 HBM4E 샘플 배송을 주요 고객사에 시작하고 공식적으로 고객 검증 단계에 돌입했다고 발표했습니다. 차세대 AI용으로 설계된 이 새로운 초{7}}고성능-DRAM 제품은 핀당 최대 16Gbps의 데이터 처리 속도, HBM4에 비해 20% 이상 향상된 에너지 효율성 등 여러 가지 개선 사항을 제공하며, 12겹의 스택으로 48GB 용량을 달성하면서 HBM4에 비해 열 저항을 약 17% 줄이는 고급 MR-MUF 프로세스를 활용합니다.

열 방출 병목 현상의 획기적인 발전

HBM은 DRAM 칩을 수직으로 쌓아 높은 대역폭을 달성하지만 이 3D 아키텍처에는 심각한 열 관리 문제가 있습니다. SK하이닉스는 2019년 에폭시 수지와 필러(알루미나, 질화붕소 등)를 사용해 기계적 강도와 열전도율을 향상시키는 MR-MUF(Mass Reflow Molded Underfill) 패키징 기술을 선보였습니다. 충진재는 고온에서 칩과 기판 사이를 흐르다가 경화되어 효율적인 패키징과 열 방출이 가능합니다. 그러나 스택 레이어가 계속 증가함에 따라 초기 MR-MUF는 열 방출 및 변형 제어에 부적합한 것으로 나타났습니다. 이후 SK하이닉스는 획기적인 획기적인 차세대-세대 MR-MUF 기술을 개발했습니다. 에폭시 수지 충진 시스템의 방열 성능이 1.6배 향상되었으며, 순간적인 고온을 사용하여 범프를 접착하고 충진재를 융합하는 선구적인 칩 제어 기술은 냉각 및 경화 후 안정적인 기계적 지지를 제공하여 칩 뒤틀림을 효과적으로 방지합니다. 이번에 출시된 HBM4E는 포장재 분야의 지속적인 발전을 반영해 용량이 늘어나도 방열 성능을 지속적으로 개선하고 있다. 또한 올해 5월에 처음 공개된 'iHBM' 솔루션을 통합할 수도 있습니다. 이 솔루션은 내장형 열 장치를 가장 인기 있는 D2D PHY(다이{16}}대-물리 계층) 위에 배치하여 전용 열 방출 채널을 생성함으로써 열 발생을 크게 줄입니다.

차세대-세대 방열 기술에 대한 전망

위 내용은 SK하이닉스가 공개하고 구현 중이거나 이미 구현한 방열 솔루션이다. 또한 SK하이닉스는 16-단 이상 HBM 제품에 첨단 MR-MUF와 하이브리드 본딩을 결합하는 방안도 검토 중이다. 하이브리드 본딩을 사용하면 범프 없이 칩-간-직접 연결이 가능하므로 -더 높은 밀도의 상호 연결, 더 낮은 대기 시간, 뛰어난 열 성능이 가능합니다. 열전도성 충진제 측면에서 Low{10}} 구형 알루미나는 이미 HBM 포장재의 필수 핵심 충진재로 자리 잡았습니다. 더욱이, HBM이 더 많은 스택 수를 향해 발전함에 따라 포장 재료는 열 방출, 신호 무결성 및 신뢰성 측면에서 점점 더 심각한 문제에 직면하고 있으며, 충진제 및 내장된-방열 재료를 포함한 고{11}}열전도율 세라믹 재료-가 더욱 중요한 역할을 하고 있습니다. 미래의 HBM 대회는 대역폭과 용량뿐만 아니라 재료 과학 및 열 관리 엔지니어링 역량에 대한 포괄적인 대회가 될 것이 분명합니다.