‘머리카락 두께 4분의 1’…인피니언, 초박형 20µm 실리콘 전력 웨이퍼 공개 [소부장반차장]

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‘머리카락 두께 4분의 1’…인피니언, 초박형 20µm 실리콘 전력 웨이퍼 공개 [소부장반차장]

디지털데일리 발행일 2024-11-01 17:02:53

김문기 기자

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[디지털데일리 김문기 기자] 머리카락 4분의 1 수준인 초박형 20µm 실리콘 전력 웨이퍼가 공개됐다.

인피니언 테크놀로지스(지사장 이승수)는 대규모 반도체 팹에서 직경 300mm에 두께가 20µm(마이크로미터)에 불과한 역대 가장 얇은 실리콘 전력 웨이퍼 프로세싱에 획기적 성과를 거두었다고 발표했다. 이 초박형 실리콘 웨이퍼는 인간 머리카락 두께의 1/4에 불과하고 현재 첨단 웨이퍼 두께인 40-60µm의 절반에 불과하다.

요흔 하나벡(Jochen Hanebeck) 인피니언 CEO는 "세계에서 가장 얇은 실리콘 웨이퍼는 전력 반도체 기술의 경계를 넓혀 고객에게 탁월한 가치를 제공하려는 인피니언의 헌신을 증명한다. 인피니언의 초박형 웨이퍼 기술 혁신은 에너지 효율적인 전력 솔루션을 위한 중요한 진전을 의미한다. 인피니언은 Si, SiC, GaN 세 가지 반도체 소재를 모두 공급하는 혁신 리더로서의 입지를 더욱 공고히 하였다”라고 말했다.

이번 성과에 대해 인피니언은 AI 데이터센터의 전력 변환 솔루션 뿐만 아니라 컨슈머, 모터 제어 및 컴퓨팅 애플리케이션의 에너지 효율, 전력 밀도 및 신뢰성을 높이는 데 기여할 것이라 전망했다. 웨이퍼 두께를 절반으로 줄이면 웨이퍼 기판 저항이 50% 감소해 기존 실리콘 웨이퍼 기반 솔루션 대비 전력 시스템에서 전력 손실이 15% 이상 줄어든다.

높은 전류 레벨로 에너지 수요가 증가하고 있는 하이엔드 AI 서버 애플리케이션의 경우, 전압을 230V에서 1.8V 이하의 프로세서 전압으로 낮춰야 하는 전력 변환에 특히 중요하다. 초박형 웨이퍼 기술은 수직 트렌치 MOSFET 기술 기반의 수직 전력 공급 설계를 강화해 AI 칩 프로세서에 매우 가깝게 연결함으로써 전력 손실을 줄이고 전반적인 효율을 향상시킨다.

아담 화이트(Adam White) 인피니언 전력 및 센서 시스템 사업부 사장은 "새로운 초박형 웨이퍼 기술은 그리드에서 코어까지 다양한 AI 서버 구성에 가장 에너지 효율적인 방식으로 전력을 공급하려는 인피니언의 목표를 뒷받침한다. AI 데이터센터의 에너지 수요가 크게 증가함에 따라 에너지 효율이 점점 더 중요해지고 있다. 인피니언에게 이는 빠르게 성장하는 비즈니스 기회로, 향후 2년 내에 인피니언의 AI 비즈니스가 10억 유로에 도달할 것으로 예상한다"라고 말했다.

웨이퍼의 칩을 고정하는 금속 스택이 20µm보다 두껍기 때문에 웨이퍼 두께를 20µm로 줄이기 위해서는 혁신적이고 독특한 웨이퍼 그라인딩 방식을 구축해야 했다. 이는 얇은 웨이퍼의 뒷면을 핸들링하고 프로세싱 하는데 큰 영향을 미친다. 또한 웨이퍼 휘어짐 및 분리와 같은 기술 및 생산 관련 과제는 백엔드 조립 공정에 큰 영향을 미친다. 20µm 박막 웨이퍼 공정은 인피니언의 기존 제조 전문성을 기반으로 하며, 새로운 기술을 기존 대량 Si 생산 라인에 원활하게 통합할 수 있어 최고의 수율과 공급 안정성을 보장한다.

이 기술은 이미 첫 고객에게 공급된 인피니언의IPS(Integrated Smart Power Stage, DC-DC 컨버터)에 검증 및 적용됐다. 인피니언은 초박형 웨이퍼 기술의 램프업을 통해 향후 3~4년 내에 저전압 전력 컨버터용 기존 웨이퍼 기술을 대체할 것으로 예상하고 있다.