삼성전자가 고대역폭 메모리(HBM) 패키지의 신뢰성 문제를 해결하기 위한 새로운 특허를 출원했다고 확인되었다. HBM4E와 HBM5 등 고적층 시대가 다가오면서 메모리 다이를 보호하기 위해 '더미 다이(Dummy Die)' 구조를 혁신하고, 구조적 안정성과 수율 안정성을 강조하고 있다.
이 특허에 따르면, 삼성전자는 스택 최상단의 더미 다이 측면을 3단 계단식 +곡면 구조로 가공하는 기술을 개발했다. 이를 통해 고적층 HBM에서 발생하는 칩 박리, 균열, 휨 문제를 효과적으로 개선할 수 있다.
더미 다이는 베이스 다이 위에 수직으로 적층된 다수의 메모리 다이 위에 최상부에 올려진다. 이는 전체 패키지 높이를 규격에 맞추고, 기계적 보호 및 방열 역할을 한다.
그러나 적층 수가 증가함에 따라 최상부 더미 다이의 신뢰성이 수율과 장기 안정성의 핵심 변수로 부각되었다. 삼성전자는 더미 다이 구조 개선으로 수율 하락의 중요 원인인 휨 문제와 열팽창 차이 문제를 개선하고자 한다.
삼성전자는 더미 다이에 '딥 그루브 쏘잉(Deep Groove Sawing)' 공정을 활용한다. 이는 웨이퍼를 깊게 홈을 파서 칩을 분리하는 고정밀 절단 공정으로, 레이저를 기반으로한 절단 기술이다.
더미 다이의 하면은 좁게 유지하고 상면은 넓어지는 역피라미드 형태로 설계됐다. 측면은 제1·제2·제3 측면으로 구분되며, 불연속 구조와 상부로 볼록한 곡면을 특징으로 한다.
또한 비접합 영역에 트렌치를 미리 형성해 소잉 과정에서 발생하는 잔해물이 본딩 계면을 오염시키는 문제를 해결했으며, 발열 관리를 위한 새로운 설계도 도입했다.
이러한 기술은 하이브리드본딩과 HPB(Heat Path Block) 등 기존 HBM 패키징 기술과 결합해 종합적인 신뢰성 경쟁력을 강화하고, HBM 점유율을 높이기 위한 노력으로 이어질 것으로 보인다.