(출처: 인텔)
현재 프로세서 패키징의 기반 물질은 유기물 (organic)입니다. 부서지기 쉬운 반도체 실리콘 다이는 1970년 대에는 금속 프레임 위에 올려 놨습니다. 1990년 대에는 세라믹이 사용됐고 2000년 대 들어서는 유기물이 그 자리를 대신했습니다.
유기물 기반 물질은 약한 실리콘 다이를 보호하고 각종 신호의 입출력을 담당하기 때문에 반도체 패키징 공정에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 특히 요즘처럼 칩의 크기가 커지고 여러 개의 칩을 올려 놓는 경우 더 그렇습니다.
하지만 유기물은 이제 성능상의 한계에 도달한 것이 사실입니다. 예를 들어 여러 개의 칩을 고속으로 연결하는 경우 별도의 고속 통로가 필요하거나 아예 베이스가 될 별도의 칩이 필요해지고 있습니다. 입출력 속도가 느리기 때문입니다. 그리고 칩이 커지면서 강도나 발열이 많아지면서 열에 의한 변형도 문제가 되고 있습니다.
따라서 업계에서는 유리 기판 (glass core substrate) 같은 새로운 기술을 연구해오고 있습니다. 인텔 역시 지난 10년 이상 이 기술을 연구해왔습니다. 유리 기판은 유기물과 비교해서 열에 강할 뿐 아니라 훨씬 단단해 더 큰 칩을 감당할 수 있습니다. 여러 개의 칩렛을 탑재하면서 프로세서 크기가 점점 커지고 발열량도 비례해서 더 커진다는 점을 생각하면 중요한 포인트입니다.
인텔에 따르면 이 유리 기판의 패키징 크기는 240x240mm라는 엄청난 크기로 커질 수 있습니다. 그러면서 힘이나 열에 의한 변형이 생길 가능성이 50% 감소하고 10배 정도 입출력 속도를 높일 수 있습니다. 특히 반도체 아래 위를 뚫는 TSV와 비슷한 TGV (Through Glass Via) 기술을 통해 데이터 입출력 속도를 높여 여러 개의 칩렛에 대응할 수 있습니다.
인텔은 유리 기판 패키징을 포함한 신기술을 적용해 2030년대에 1조개의 트랜지스터를 집적한 프로세서를 제작할 수 있을 것으로 생각하고 있습니다. 하지만 그 전에 충분한 테스트가 필요합니다. 그런 의미에서 인텔이 실제로 유리 기판 패키징을 적용한 테스트 칩 (사진)을 만들었다는 사실은 의미 심장합니다. 다만 실제 양산 단계에 이르는 것은 아마도 2030년대가 될 것으로 예상하고 있습니다.
앞으로 메인보드 크기의 칩이 나올 수 있을지 미래가 궁금합니다.
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