일본산업뉴스요약

라피더스 버전의 ‘광전융합형 칩렛’
최첨단반도체기술센터, 지토세시에 파일럿 라인 구축

컴퓨팅에 광통신 기술을 활용하는 광전융합에 대응한 반도체 패키징 기술 연구가 4월, 라피더스(Rapidus, 도쿄)의 반도체 공장이 있는 홋카이도 지토세(千歳)시에서 시작된다. 라피더스 등이 참여하고 있는 최첨단반도체기술센터(LSTC)가 연구를 주도하며, 지토세과학기술대학에 개발 거점이 마련된다. 칩과 칩 간의 연결에 빛을 사용하여 인공지능(AI) 반도체의 소비전력을 낮추는 것이 목표이다. 이를 통해 라피더스가 향후 반도체 수탁 생산의 일환으로 광전융합에 대응할 수 있도록 한다.

경제산업성은 4월 11일, 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)의 위탁 사업 중 하나로 LSTC 등의 연구를 채택했다고 발표했다. 300mm x 30mm의 패널(유리 기판)을 코어로 사용하는 광전융합 대응의 반도체 후공정(패키징 공정)에 대해 부품 및 장비 업체들과 연대하는 오픈 이노베이션 거점을 지토세과학기술대학 내에 설치한다. LSTC와 지토세과학기술대학 외에도 도호쿠대학, 홋카이도대학, 요코하마국립대학, 벨기에의 imec 등이 참여한다고 한다.

아카자와(赤沢) 경제산업상은 같은 날, 라피더스가 지토세공장에서 개최한 해석센터의 개소식에서 이번 프로젝트에 대해 "라피더스의 후공정보다 한층 더 미래 기술 개발을 추진하겠다. 지토세과학기술대학에 파일럿 라인을 구축하여 연구하겠다"라고 밝혔다. 스즈키(鈴木) 홋카이도 지사도 "LSTC의 광전융합형 후공정 개발을 지원해 나가겠다"라며 기대감을 나타냈다.

-- 인터포저를 통해 칩 간을 빛으로 연결 --
이번 프로젝트에서는 복수의 프로세서와 광대역 메모리(HBM)를 동일한 반도체 패키지에 담는 칩렛(Chiplet) 집적을 위한 광전융합 기술을 개발한다. 프로세서 간을 전기가 아닌 빛으로 연결함으로써 연산 처리 시 소비전력을 줄일 수 있다.

구체적으로는 수지를 이용한 도파로와 광 결합 소자를 갖춘 인터포저(중간 기판)를 개발하고, 이 인터포저 위에 실장하는 프로세서 간을 빛으로 연결한다. 1mm당 10테라비트/초라는 광대역 신호 전송을 목표로 하고 있다. '하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)'이라고 불리는 실장 기술을 사용하여 인터포저와 광전 변환 회로를 고밀도의 전극으로 연결한다.

이러한 기술의 양산 가능성을 검증하기 위해 지토세과학기술대학 내에 파일럿 라인을 구축. 300mm x 300mm 크기의 패널을 코어로 사용하여 광전융합 대응의 인터포저 등을 높은 효율로 생산할 수 있는지를 확인할 예정이다.

라피더스는 2027년에 2나노미터(nm) 세대 반도체의 수탁 생산 개시를 목표로 하고 있으며, 향후에는 광전융합에도 대응할 방침이다. 라피더스에서 후공정 기술 개발을 이끌고 있는 오리이(折井) 전무는 이전, "광전융합은 매우 중요한 기술이다. 일본이 NTT를 중심으로 광전융합에 도전하려 하고 있는 이때, 우리가 참여하지 않는다는 선택지는 있을 수 없다"라고 말했다.

광전융합은 NTT의 차세대 네트워크 구상인 'IOWN'의 핵심 기술이다. NTT는 2022년 8월, 라피더스 설립 당시부터의 출자 기업 중 하나로, 첨단 반도체 및 광전융합 부품의 생산을 라피더스에 위탁하는 방안을 고려하고 있다.

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