삼성·SK하이닉스, HBM4E 발열 대응
- •AI 인터포저 면적, 858 mm² EUV 노광 한계의 5.5배에서 최대 40배까지 확대 전망
- •삼성전자, HBM4E로 HPB 검증 중…HBM5에 냉각 기술 도입 계획
- •SK하이닉스, D2D PHY 주변 냉각 소재로 열저항 약 30% 감소 기대
삼성전자는 AI 패키지가 커지면서 HBM4E용 발열 관리 기술을 준비하고 있으며, 양산은 내년 시작할 계획입니다. 트렌드포스가 인용한 보도에 따르면 연산 칩과 고대역폭 메모리(HBM)를 연결하는 인터포저가 커져 열을 방출하기가 더 어려워지고 있습니다.
현재 AI 인터포저 면적은 극자외선(EUV) 노광 장비가 한 번에 노광할 수 있는 최대 면적인 858 mm²의 약 5.5배입니다. 반도체 장비 업계 관계자는 HBM 인터포저가 9배, 12배를 거쳐 최대 40배까지 커질 것으로 내다봤습니다. 이런 확대는 공정 미세화의 한계와 칩렛 기반 2.5D 패키징의 확산을 반영합니다. 2.5D 패키징은 여러 연산 칩렛과 HBM 적층물을 하나의 인터포저에 결합하는 방식으로, 단일 고급 칩만으로는 AI 작업에 필요한 연산 요구를 충족하기 어렵다는 설명입니다.
삼성전자는 적층된 D램 다이 사이의 미세 범프를 구리끼리 직접 연결하는 하이브리드 구리 접합(HCB)을 검토하고 있습니다. 간격을 줄이면 적층 구조를 더 얇게 만들고 열 방출을 개선할 수 있습니다. 삼성전자는 3월 엔비디아 GTC 2026에서 HCB를 선보였습니다. 또 다른 선택지인 열 경로 블록(HPB)은 하이브리드 접합 없이 열을 줄이도록 설계됐습니다.
삼성전자는 COMPUTEX 2026에서 HBM 베이스 다이의 D2D PHY를 주요 발열원으로 꼽았습니다. D2D PHY는 HBM과 GPU 사이의 고속 데이터 전송을 위한 인터페이스입니다. HPB는 이 주변에 전용 열 경로를 만들어 열을 방출하고 열저항을 낮춥니다. 삼성전자는 HBM4E에 HPB를 적용해 검증 중이며 HBM5에 도입할 계획입니다. SK하이닉스의 iHBM은 D2D PHY 주변에 열전도성이 높고 전기적으로 절연되는 냉각 소재를 배치하며, 회사는 이 소재가 열저항을 약 30% 낮출 것으로 기대합니다.