'엑시노스' 발열 잡는 삼성전자…신규 패키징 구조 개발 중
삼성전자가 자체 모바일 AP(어플리케이션 프로세서)의 발열을 낮추는 방열 성능 강화를 위한 노력을 지속한다. 올해 양산 모델에 처음으로 방열 부품을 채용한 데 이어, 패키징 두께에 대한 제약을 완화할 수 있는 기술 개발을 진행하고 있다. 30일 업계에 따르면 삼성전자는 차세대 '엑시노스' 칩에 적용하기 위한 신규 패키징으로 'SbS(사이드 바이 사이드)' 구조를 개발 중이다. 엑시노스는 삼성전자가 자체 개발 중인 모바일 AP다. 모바일 AP는 고성능 시스템반도체를 하나로 집적한 SoC(시스템온칩)로, 스마트폰·태블릿 등 IT 기기에서 두뇌 역할을 담당한다. 그만큼 매우 높은 성능과 전력효율성, 방열 등을 요구한다. 삼성전자는 엑시노스의 성능 강화를 위해 초미세 파운드리 공정을 활용하는 것은 물론, 최첨단 패키징 기술도 적용해 왔다. 대표적인 사례가 올 4분기 본격적인 양산에 돌입한 '엑시노스 2600'이다. 내년 초 출시되는 '갤럭시S26' 시리즈에 탑재되는 엑시노스 2600은 내부에 히트패스블록(HPB)을 처음 적용했다. HPB는 구리 소재 기반의 방열판이다. 기존 엑시노스는 AP 위에 D램을 얹은 PoP(패키지-온-패키지) 구조로 돼 있는데, HPB는 D램과 함께 AP 위에 집적된다. 이를 통해 AP에서 나오는 열을 흡수하는 역할을 맡게 된다. 삼성전자에 따르면, HPB를 적용한 엑시노스 2600은 전작 대비 발열을 30%가량 낮췄다. 나아가 삼성전자는 AP와 D램을 나란히(SbS) 수평 배치하고, 그 위에 얇은 HPB를 얹는 패키징 기술을 개발하고 있다. 기존 수직 구조 하에서는 AP 위에 D램이 얹어져 패키지가 두꺼워질 수밖에 없다. 반대로 D램을 AP와 수평 배치하게 되면, 패키지 두께에 대한 압박이 줄어들어 AP와 D램을 더 두껍게 만들 수 있게 된다. 칩이 두꺼워지면 발열 제어에 유리하고, 전력 설계 최적화가 용이해져 전력 효율성도 높일 수 있다. AP와 D램 간 신호 경로도 짧아진다. SbS 구조는 중장기적으로 엑시노스 개발의 주류로 자리잡을 가능성이 있다는 평가다. 삼성전자는 중장기적으로 엑시노스에 3D 패키징을 적용할 계획인데, 여기에도 AP와 D램을 수평 배치하는 것이 기본 틀이다. 3D 패키징은 기존 반도체를 위·아래로 연결하는 데 쓰이는 범프를 제거하고, 구리 대 구리로 직접 붙여 칩 성능을 높인다. 반도체 업계 관계자는 "D램과 AP를 수평 배치하면 실리콘 칩 두께를 높이면서 방열 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다"며 "기술적으로 어려운 부분들이 있기는 하지만, 엑시노스에 실제로 적용하기에는 그리 멀지 않은 기술"이라고 설명했다. 관건은 패키지 면적이다. D램과 AP를 수평 배치하는 만큼, SbS 구조 하에서는 AP의 실제 패키지 사이즈가 커질 수밖에 없다. 때문에 탑재되는 IT 기기의 폼팩터도 기존 대비 커져야 한다. 이 점을 고려하면 스마트폰 두께를 극한으로 줄여야하는 폴더블폰 등에 선제 적용될 것으로 관측된다. 업계 관계자는 "실제 사용자인 세트업체에서 SbS 구조의 모바일 AP를 감내할 수 있다고 하면 상용화 시기가 앞당겨지게 될 것"이라고 말했다. 삼성전자는 해당 구조를 'FOWLP(팬아웃웨이퍼레벨패키지)-SbS'로 부른다. FOWLP는 반도체 칩 외부에 입출력단자(I/O)를 배치시키는 기술로, 기존 PCB(인쇄회로기판)가 아닌 실리콘 웨이퍼에 칩을 집적한다. 삼성전자의 경우 엑시노스 2400부터 해당 패키지를 적용하고 있다.
