CoWoS 기술

CoWos 패키징

 

CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate) 패키징은 TSMC가 개발한 첨단 2.5D 패키징 기술입니다. 이 혁신적인 기술은 고성능 컴퓨팅 애플리케이션을 위해 설계되었으며, 다음과 같은 주요 특징과 장점을 제공합니다.

CoWoS 기술의 개요

CoWoS는 실리콘 인터포저 위에 여러 개의 칩을 나란히 배치하여 높은 상호 연결 밀도와 성능을 달성하는 웨이퍼 레벨 멀티칩 패키징 기술입니다. 이 기술은 다음과 같은 과정을 거칩니다.

1. 개별 칩들을 마이크로 범프를 통해 실리콘 인터포저에 결합
2. 칩-온-웨이퍼(CoW) 구조를 얇게 만들어 TSV(Through-Silicon Via) 구멍 노출
3. C4 범프 형성 및 단일화
4. 패키지 기판에 결합하여 최종 CoWoS 패키지 완성

CoWoS의 주요 장점

공간 효율성 향상:

CoWoS는 단일 웨이퍼에 여러 칩을 적층함으로써 공간 활용도를 최적화합니다. 이는 스마트폰과 태블릿 같은 소형 기기에서 더 작은 물리적 공간 내에서 높은 컴퓨팅 성능을 달성하는 데 중요합니다.

성능 향상:

칩들을 가깝게 적층하고 칩 간 거리를 최소화함으로써 통신 및 데이터 전송 속도를 향상시켜 전체 시스템의 성능을 높입니다.

전력 소비 감소:

CoWoS에서 칩들의 물리적 근접성은 칩 간 통신에 필요한 전력을 줄여 더욱 에너지 효율적인 기기를 만들 수 있게 합니다[2].

소형화:

여러 칩을 컴팩트하고 밀도 높은 패키지로 통합함으로써 전자 기기의 소형화를 가능하게 합니다.

CoWoS의 응용 분야
CoWoS 패키징 기술은 다음과 같은 다양한 분야에서 사용됩니다:
    - 고성능 컴퓨팅 (HPC)
    - 통신 네트워크
    - 이미지 처리
    - 자동차 전자장치
    - 데이터 센터
    - 슈퍼컴퓨터
    - 인공지능 애플리케이션

특히 AI 가속기 카드와 같은 고성능 컴퓨팅 제품에서 CoWoS의 수요가 크게 증가하고 있습니다.

CoWoS의 발전
CoWoS 기술은 지난 10년간 5세대에 걸쳐 발전해왔습니다. 현재 CoWoS 플랫폼은 최고 수준의 성능과 가장 높은 집적도를 제공하며, 다양한 인터포저 크기, HBM 큐브 수량, 패키지 크기를 지원합니다.
CoWoS는 고집적, 고성능, 칩 조합의 유연성, 우수한 안정성과 신뢰성을 특징으로 하며, 기술 발전과 시장 수요 증가에 따라 앞으로도 계속해서 혁신을 이어갈 것으로 예상됩니다.
CoWoS 기술은 주로 HBM(High Bandwidth Memory) 메모리 모듈과 함께 사용되는 고성능 제품에 초점을 맞추고 있으며, AI 트레이닝 칩을 개발하는 다양한 스타트업들도 이 기술을 활용하고 있습니다.
특히 NVIDIA의 데이터센터용 GPU가 CoWoS 패키징의 가장 큰 수요처로, 이 기술의 대량 생산을 주도하고 있습니다.