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인텔, 차세대 공정과 패키징 혁신 로드맵 전격 공개

27일 인텔코리아는 지난 3월 발표한 IDM 2.0 전략에 따른 반도체 공정과 패키징의 업데이트 현황 및 향후 반도체 공정과 패키징 로드맵 공개를 온라인으로 진행했다. 이번 발표는 인텔코리아 권명숙 사장과 나승주 상무가 진행했다.

이번 로드맵은 대규모 제조를 가능하게 하는 파운드리 서비스 구축해 증가하는 반도체 수요와 니즈에 대응하기 위한 것으로, 2025년까지 신제품을 위한 새로운 트랜지스터 아키텍처와 패키징 혁신을 진행한다는 계획이다.

이를 위해 가장 먼저 진행한 것은 공정 명칭의 정리다. 기존의 노드 네임은 시장에서 많은 혼란점을 야기하고 있고 실제 현실과 맞지 않은 마케팅 용어라는 지적에 따라, 이번에 인텔은 새롭게 노드 네임을 발표했다.

현재 오레곤과 애리조나, 이스라엘에서 대량 생산되고 있는 10nm 슈퍼핀 이후에 등장하는 노드 네임은 ‘인텔7’과 ‘인텔4’, ‘인텔3’, ‘인텔 20A’ 등이다.

인텔7은 기존의 인핸드스 슈퍼핀의 명칭으로 핀펫 트랜지스터를 기반으로 하고 있다. 전 세대 대비 10~15% 향상된 성능을 갖고 있으며 기존 대비 메탈 레이어를 높여 전략 공급 향상시켰다. 올해 선보일 PC용 엘더레이크와 내년 1분기에 선보일 데이터센터용 사파이어 래피즈에 적용할 예정이다.

인텔4는 기존 7나노 공정의 명칭으로 자사 최초로 EUV 리소그래피를 전면 도입해 초단파 빛을 사용, 매우 세밀하게 인쇄할 수 있다. 인텔4는 면적 개선 뿐만 아니라 와트당 약 20% 성능을 향상시켰다. 

인텔4는 PC용 메테오레이크와 데이터센터용 그래나이트 래피즈에 적용될 예정이며 내년 하반기에 생산될 예정이다. 이를 위해 2분기에 테이프-인을 게시해 약속한 시간 내에 제품을 선적할 수 있는 과정이 순조롭게 진행 중이다.

인텔3은 추가적인 핀펫 최적화와 EUV 활용을 높여 인텔4에 비해 와트당 성능을 약 18% 향상하고 추가적으로 면적도 개선한 공정이다. 2023년 하반기에 제품 생산을 시작한다는 계획이다.

다음 공정은 인텔 20A로 옹스트롬(0.1나노미터)의 시대가 열리는 시기라고 할 수 있다. 더 이상 게이트 길이는 의미가 없는 만큼 명칭을 바꾸게 됐다고. 20A에서는 새로운 트랜지스터 아키텍처인 리본펫과 새로운 후면 전력 공급망인 파워비아가 적용된다.

리본펫은 채널의 모든 면을 감싸는 GAA가 적용된 아키텍처다. 크기를 줄이는데 한계가 온 만큼 적용한 기술로서 인텔이 2011년 핀펫 이후 처음 선보이는 새로운 트랜지스터 아키텍처다. 더 빠른 트랜지스터 스위칭 속도를 제공하는 동시에 더 작은 면적 구현이 가능하며 다중 핀과 구동 전류가 동일하다. 

파워비아는 업계 최초로 후면 전력 공급을 구현한 인텔만의 제품으로 웨이퍼 전면에 전력 라우팅이 필요하지 않아 신호 전송을 최적화했다. 2024년 양산 예정이다.

리본펫과 파워비아가 2024년에 양산 예정인 만큼, 이를 기반으로 하는 인텔 20A도 2024년에 생산에 들어갈 것으로 예상한다. 다음으로 리본펫과 파워비아를 개선해 성능 향상을 가져올 것으로 기대하는 18A는 2025년 초 목표로 개발 중이라고 밝혔다.

새로운 IDM 2.0 전략으로 무어의 법칙의 효용을 실현하는 데 있어 패키징 기술이 더욱 중요하다는 판단에 인텔은 패키징에서도 개선을 진행한다.

현재 인텔의 주력 패키징인 임베디드 멀티다이 인터커넥트 브릿지(EMIB)는 기존의 표준 패키징 대비 2배의 대역폭 직접도와 4배의 전력 효율성을 갖고 있는데, 향후 선보일 차세대 EMIB는 범프 피치(돌기 간격)를 10마이크론까지 축소한다는 계획이다. 그 핵심은 포베로스 라인업이다.

먼저 포베로스(Foveros)는 웨이퍼 수준의 패키징 기능을 활용해 최초의 3D 적층 솔루션으로, 메테오레이크는 처음으로 포베로스를 탑재한 프로세서가 될 예정이다. 36 마이크론 범프 피치와 여러 공정 기술로 만든 타일, 5~125W의 열 설계 전력 범위가 특징이다.

이후에는 25마이크론 이하의 범프 피치를 갖고 있는 차세대 포베로스 기술인 포베로스 옴니, 10마이크로 미만의 범프 피치를 가진 포베로스 다이렉트 등을 오는 2023년에 선보인다는 계획이다.

향후 인텔은 패키징 분야에서 지속적 리더십을 보여주는 한편, 2025년 이후에는 적층된 GAA와 차세대 후면 전력과 향상된 광학 패키징 등 공정 성능 리더십 확보를 위한 로드맵을 꾸준히 펼쳐나간다는 계획이다.

한편, 이번 발표에서 언급한 일정대로 이뤄지지 않을 수 있다는 지적에 대해 인텔코리아 측은 “기술 검증이 어느 정도 됐고 18A 개발은 이미 들어간 만큼 문제가 없을 것. 이에 대한 믿음이 없으면 파트너사의 도입 결정도 없을 것”이라고 밝혔다.

박상범 기자  ytterbia@gamevu.co.kr

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