TSV(Through Silicon Via) 공법이 내년 상용화를 앞두고 있다고 전자신문 발 뉴스가 전하고 있다. 네이버에서 'TSV공법'이란 키워드로 검색해 보니 네 개의 뉴스가 뜨는데, 모두 전자신문 만 발행했다. 제일 먼저 나온 기사는 2008년 6월자다. 1년 만에 TSV가 재 언급된 셈이다. 제일 먼저 나온 뉴스가 TSV에 대한 설명에 있어 제일 상세하다. 이번 뉴스가 1년 전 뉴스와 다른 점은 낸드, D램 등의 메모리에의 TSV적용 상용화 일정이 언급됐다는 점이다.
웨이퍼를 적층시켜서 홀(구멍)을 뚫는다. 그리고 그 구멍에 구리를 부어 전극을 형성시킨다. 그러면 각 메모리 코어의 외곽을 둘러싸며 정령돼 있는 사이즈 엄청 잡아먹는 패드 크기를 줄일 수 있거나 아예 없앨 수 있다. 기존 칩 패키징 방법에서 메모리 코어 패드에 골든 와이드로 땜질을 하면 이종 금속간에 접합이어서 데이터 이동속도가 저하될 거고, 접점에 곁가지 저항이 생겨 열이 나게 될 거고, 그러다 보면 소비전력도 많이 소비된다. 이런 패드에서 패드로 골든와이어로 연결시켜야 해서 생기는 단점을 없애면 동작속도는 높아지고, 저항이 줄어들어 소비전력도 낮출 수 있다. 동작속도와 소비전력 두 마리 토끼를 한 번에 잡는 셈이다.
TSV공법을 적용해서 메모리들을 적층시키면 장점이 많음에도 상용화가 더디 이뤄지는 이유는 기존 메모리 코어구조를 흔들고 싶지 않음에서 비롯된다. 단품으로 잘 동작하는 메모리 코어(다이(die)라 불러야 하는데, 뭐 cpu만 코어라 부를 필요는 없을 듯하여...)에서 패드배치를 다시 하게 되면 메모리 개발에 있서 혼란이 야기될 수 밖에 없다. TSV공법을 적용하기 위한 메모리 셀 설계가 다시 이뤄져야 함을 의미하기 때문이다.
이런 관점에서 보면 TSV공법이 적용되는 시점은 이번 전자신문에서 예상하는 일정보다는 더 늦춰질 것이라 보는 것이 맞다는 생각을 해 본다. 미세공정 진화가 아직까지는 차질없이 이뤄지는 상황인데 R&D 전력을 분산시킬 필요를 느끼지 못하기 때문이다. 지금이라도 전략적으로 접근하면 TSV공법은 바로 적용할 수 있다는 것이 포투가 생각하는 관점이다. 아직 시기가 무르익지않았으니 R&D에서만 끼적끼적 만지고 있을 것이고 말이다.
기껏 16Gb 낸드 8개를, TSV공법을 적용해, 적층시켜서 1년 후에 시장에 출시했는데 그 때는 이미 32Gb를 넘어 64Gb가 주류를 이루고 있다면 TSV공법을 적용한 메모리는 주류로 자리잡지 못한다. 그렇다면 틈새시장이 있어야 하는데 저장용량은 시장흐름에 미치지 못하더라도 처리속도와 소비전력을 최우선으로 하는 비주류 애플리케이션 시장규모를 가늠해야 한다. 언듯 속도에 방점을 찍는다면 낸드보다는 D램쪽이 어울려 보이고, 소비전력이 더해지면 모바일D램이고, 적층시킨다는 의미는 저장용량을 늘리려 함이니 이는 낸드라서 판단하기에 어지러운 것이 사실이다. 그래서 TSV 기술이 메모리에서 상용화가 더딘 것이라는 생각인 것이다.
TSV공법이란 것이 나온 것이 일단 웨이퍼를 적층시켜서 단일 패키지로 간다는 가정에서 출발한 기술이니, 낸드에 적용됨이 맞는데, 미세공정기술은 하루가 다르게 진화속도가 빠르게 변해가니 낸드 보다는 모바일 D램에 타깃을 맞춰야 할 것 같은데, 아직까지는 모바일 D램의 탑재용량이 많지 않았던 게 문제였고, 이제 올해 스마트폰의 휴대폰 내 점유율이 1%를 넘겼다니 하는 얘기와 이제 3%를 넘길 수 있다느니 하는 얘기가 나오고 있으니 TSV적용 패키지가 모바일 D램에 타깃을 맞추면 시장에 어필할 수 있을지 주판을 좀 튕겨볼 시점이 됐다는 생각도 있다.
한 편으로는 R&D역량에 여력이 있다면 기존의 단품 메모리용 코어설계팀과 별도로 TSV(적층)용 메모리코어설계팀을 운용하는 것이 어떨까 하는 생각도 있다. 어차피 적층패키징에서의 기술경쟁은 단품메모리 코어를 가지고 하는 것 보다는 전용 코어를 가지고 하는 것이 경쟁력 우위를 점할 수 있는 길임이 자명해 보이기 때문이다. TSV에 맞는 메모리 설계라면 8장의 웨이퍼 중에 7장은 패드를 완전히 배제한 메모리 셀 배치로 이뤄지고 마지막 한 장에서 패드위주의 설계로 전극을 모으는 다중화 코어설계가 이뤄져야 하는 것이 아닌가 하는 생각을 해 본다.
지금 이글도 그렇지만 포투가 블로그에 쓰는 글들은 극히 개인적인 생각에 불과할 뿐이니 판단에 기초자료로 쓰임에 부적절하다는 생각이었으면 싶다.