TSV(Through Silicon Via) & HBM(High Band Width)
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TSV(Through Silicon Via) & HBM(High Band Width)
  • 최광열 기자
  • 승인 2018.12.25 11:17
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AI의 연산 성능에 기여 … DRAM 대비 무수한 강점

TSV(Through Silicon Via) 공정을 이용한 HBM(High Band Width) 제품이 DRAM 시장에 침투된다. 또 한 번의 기술적인 진화를 기대할 수 있는 대목이다. HBM은 GPU 등 AI 비메모리 반도체와 직접 연결되어 AI의 연산 성능을 개선시킬 수 있다. 업계에 따르면, HBM은 기존 DRAM 대비  높은 대역폭 Higher Bandwidth,  낮은 대기 시간 Lower Latency,  저전력 Low Power Consumption,  소형 폼 팩터 Small Form Factor 등의 장점을 가진다. 

정리 | 오토모티브리포트 편집부

HBM의 기반이 되는 TSV(Through Silicon Via)는 반도체 칩을 적층할 때 수직으로 관통하는 비아홀(Via Hole)을 형성하여 칩간 전기적 신호를 전달하는 패키지 방식이다. 

이를 활용할 경우, 칩 간에 연결해야 하는 배선이 감소하므로 고밀도, 저전력, 고속, 얇은 패키지 등의 장점을 구현할 수 있다. TSV는 동종, 이종간을 불문한 모든 반도체에 구현되는 공정기술이기도 하다.
HBM이 DRAM 시장에 침투하게 되면 혜택을 크게 받는 분야가 AI(인공지능) 반도체로 예상된다. 이 시장은 반도체 분류 중에서 가장 높은 성장률이 기대되기 때문이다. 여러 시장 조사 기관들은 2021년 기준 전세계 AI 반도체 시장 규모를 100~ 300억 달러로 전망하고 있다. 
 
시장에서 일반적으로 정의하는 AI 반도체는 데이터센터 서버 또는 엣지 디바이스에서 인공신경망 알고리즘을 효율적으로 계산하는데 최적화된 반도체로, 인공지능의 연산을 위한 GPU, FPGA, ASIC, ASSP, 뉴로모픽 등 비메모리 반도체가 여기에 속한다.

그래서 글로벌 IT 업체들은 4차 산업혁명의 헤게모니 경쟁을 위해 AI 반도체 개발에 심혈을 기울이고 있다. 기존 반도체 제조업체들 뿐만 아니라, IT 서비스 업체들까지 직접 관련 반도체를 개발 중이다.
HBM은 DRAM에 국한되는 제품 기술로, 패드(Pad) 위치에 TSV 공정기술을 적용하여 비아홀(Via Hole)을 형성시킨다. 이렇게 하면 채널 숫자가 5000개 이상 구현되며, 기존 DDR4의 250개 대비 20배 이상으로 고대역폭도 구현된다.

그래서 HBM은 기존 DRAM 대비  높은 대역폭  낮은 대기 시간  저전력  소형 폼 팩터 등의 장점을 가지며, AI를 위한 고성능 컴퓨팅에 최적화된 DRAM의 특징을 제공할 수 있게 된다.

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