쉽게 이해하는 3D IC와 3D CODE

반도체 산업에서는 더 이상 단순히 트랜지스터를 작게 만드는 것만으로 성능을 높이거나 전력을 절감하기 어려운 시대가 되었습니다. “무어의 법칙”을 따라가기에 한계에 다다르면서, 칩을 수직으로 적층(stacking)하거나 칩렛(chiplet) 구조를 활용하는 기술들이 상용화 되고 있습니다. 이런 기술의 변화로 칩 내부 구조 및 패키징(후공정) 기술이 급격히 중요해졌습니다.

3D IC(Three-Dimensional Integrated Circuit)의 개념

3D IC는 여러 개의 반도체 다이(die)를 수직으로 적층하고, 그 사이를 Through‑Silicon Via(TSV) 또는 하이브리드 본딩(hybrid bonding)으로 연결하는 기술입니다. 칩 내부의 인터커넥트(interconnect)가 짧아지고, 신호 지연(latency) 또는 저항-정전용량(RC) 손실을 줄일 수 있으며, 공간 대비 더 많은 기능을 집적할 수 있는 장점이 있습니다. 하지만, 설계 및 제조 측면에서 열(Thermal) 관리, 기계적 스트레스, 테스트 복잡도, 수율(yield) 저하 등의 도전 과제가 더해지는 단점도 있습니다.

3DCODE의 개념

3DCODE는 Samsung Foundry이 발표한 “3DCODE”라는 설계 언어(description language)에서 나왔으며, 정확히는 ‘Multi-Die Integration(MDI)’을 위한 통합 언어입니다. 설계자나 패키징 엔지니어들이 여러 개의 다이, 칩렛, 패키지를 하나의 시스템으로 통합할 때 설계 흐름(flow)을 정의한 후, JSON(JavaScript Object Notation) 형식으로 스크립트를 작성하여 자동화된 테스트 등을 할 수 있도록 합니다.

3DCODE는 물리적 적층이나 칩 구조 자체가 아니라, 설계 단계에서의 메타데이터, 블록간 연결 관계, 층간 인터페이스, 패키지-다이간 연결을 기술하는 언어라고 이해하면 됩니다. 3D IC가 ‘칩의 물리적 적층’을 의미하는 것이라면 3DCODE는 그 적층을 ‘설계하고 검증하는 언어/플랫폼’이라 할 수 있습니다.

3D IC vs. 3DCODE

항목3D IC3DCODE
주요 대상물리적 칩 적층 및 통합설계/통합 흐름을 위한 기술 언어
기술 영역패키징, 칩렛 통합, TSV, 적층형 칩설계 자동화, 스크립트 기반 설계, 다이 연결 기술
기대 효과전력 감소, 성능 향상, 폼팩터 축소설계 시간 단축, 오류 예방, 다이간 통합 효율 개선
주된 과제열관리, 수율, 제조 복잡성설계 언어 표준화, 툴 호환성, 메타데이터 정확성
활용 시점칩 제조 및 패키징 단계설계 초기부터 패키징 전 과정까지

두 용어가 모두 “3D”라는 접두어를 갖고 있고 반도체 설계-패키징 맥락에서 사용되기 때문에 혼동되기 쉽습니다. 하지만 3D IC는 칩을 적층하고 초고집적화하는 물리적 기술이고, 3DCODE)는 그 적층 및 다이 통합을 설계하고 표현하는 언어/플랫폼이라고 이해하면 됩니다.

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