SK하이닉스, 발열 잡는 'iHBM' 기술 공개···HBM5부터 본격 적용

칩 속에 냉각 소자 직접 배치···열 저항 30%↓

SK하이닉스의 'iHBM' 솔루션 [사진=SK하이닉스]

SK하이닉스가 인공지능(AI) 메모리의 최대 난제 중 하나인 '발열' 문제를 획기적으로 해결한 차세대 고대역폭메모리(HBM) 기술을 선보였다.

SK하이닉스는 HBM 패키지 내부에 일체형 냉각 요소인 'ICE(Integrated Cooling Elements)'를 넣어 열을 빠르게 식히는 'iHBM' 기술을 26일 공개했다.

ICE는 전기는 통하지 않지만 열 전도율이 높은 실리콘 소재를 활용해 HBM 내부에 열이 빠져나갈 수 있는 전용 길을 추가로 만들어주는 냉각 기술이다.

최근 인공지능(AI) 연산 수요가 폭증하면서 HBM은 칩을 더 높이 쌓고 속도를 올리는 방향으로 발전해 왔다. 하지만 성능이 높아질수록 발생하는 열도 심해진다는 문제가 있다. 특히 HBM과 그래픽처리장치(GPU)를 연결해 주는 초고속 통신 통로(D2D PHY) 구간에 열이 집중되면서 이 구간의 발열을 제어하는 것이 차세대 HBM 경쟁력의 핵심으로 떠올랐다.

이번에 개발된 iHBM은 열이 가장 많이 몰리는 통신 통로 바로 안에 냉각 소자(ICE)를 직접 배치했다. 열이 곧바로 빠져나갈 수 있는 전용 통로를 만든 것이다. 이를 통해 열 저항을 기존보다 30% 이상 낮췄으며 고온의 거친 작업 환경에서도 칩이 안정적으로 작동하도록 돕는다.

기존 제품들이 열을 위쪽 코어 다이로 올려보내 간접적으로 식혀왔던 방식과 달리, 열의 근원지를 직접 공략하는 방식을 채택해 냉각 효율을 극대화했다는 평가다.

대량 생산과 호환성 측면에서도 강점을 가졌다. SK하이닉스는 이미 시장에서 검증된 첨단 패키징 공정(Advanced MR-MUF 기반 WLP)을 그대로 활용해 안정적인 대량 생산 라인을 갖췄다. 또한 고객사들이 기존에 사용하던 설계 환경을 크게 바꾸지 않고도 즉시 제품을 도입할 수 있도록 호환성을 높여 도입 부담을 최소화했다.

SK하이닉스는 iHBM 기술을 차세대 제품인 8세대 HBM(HBM5) 부터 본격적으로 적용할 예정이다. 이를 통해 고성능 컴퓨팅(HPC), AI 데이터센터 등 초고집적·초고대역폭 환경에서 요구되는 열 관리 수준을 충족하며 시스템 전반의 안정성과 운영 효율을 높인다는 계획이다.

이강욱 SK하이닉스 부사장(PKG개발 담당)은 "iHBM은 메모리 설계 역량과 첨단 패키징 기술을 결합해 개발한 발열 최소화를 위한 최적의 솔루션"이라면서 "AI 환경에서 고객이 필요로 하는 가치를 선제적으로 제공하며 AI 메모리 리더십을 더욱 공고히 하겠다"고 강조했다.