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●TSMC의 COUPE 기술과 SoIC 기술의 연관성, 수혜 장비 기업
t.me/triple_stock
TSMC의 Compact Universal Photonic Engine (COUPE) 기술은 SoIC-X 칩 패키징 기술을 사용하여 전자 집적 회로(EIC)를 광 집적 회로(PIC) 위에 적층합니다.
3D SoIC는 다이렉트 본딩이라는 칩 적층 기술을 사용해 서로 다른 칩을 수직으로 통합하는 것입니다. 인터포저 없이 다이렉트 연결이 가능하여 데이터 전송 효율이 극대화되며, 칩을 물리적으로 쌓아 공간 효율성을 개선하고 전력 소모를 줄입니다.
결국 SoIC에서 핵심은 하이브리드 본딩이 될 것입니다. 다이렉트 본딩은 두 웨이퍼 또는 칩의 표면을 기계적으로 접합하고 물리적으로 결합하는 방식이며, 하이브리드 본딩은 다이렉트 본딩에 전기적 연결을 추가한 기술입니다. 물리적 결합과 전기적 연결을 동시에 제공한다고 하여 하이브리드 본딩으로 부릅니다.
웨이퍼 또는 칩 표면에 구리와 절연층을 패터닝하여, 구리와 구리를 전기적으로 연결합니다. 하이브리드 본딩은 기존 패키지 대비 1/10 이하인 10마이크로 수준의 전극을 형성할 수 있는 기술입니다. 하이브리드 본딩을 활용하면 범프가 없기 때문에 칩 사이즈도 감소하고 훨씬 많은 배선을 만들 수 있어 I/O 수도 증가하게 됩니다.
하이브리드 본딩은 크게 Preparation, Bonding, Annealing 세 단계로 구분됩니다.
Preparation은 서로 접착시킬 웨이퍼와 다이에 절연체와 구리배선을 증착시킵니다. 각층의 표면을 매끄럽게 만드는 CMP 과정을 진행합니다. 이후 절연체 층끼리 본딩을 시키기 위해 플라즈마 활성화 처리를 하게 됩니다. 저온에서 접합하기 위해서는 플라즈마 활성화가 필요하며 분자와 분자 간 접합을 위한 청결도와 표면의 평탄화 과정도 매우 중요합니다.
다음으로 Bonding에서는 웨이퍼와 다이끼리 정렬을 시키고 온도를 올려서 플라즈마 활성화된 절연층끼리 본딩이 형성되도록 합니다. 이 과정에서 하이브리드 본더가 필요하고, 나노미터 단위의 정밀한 계측이 필요하여 전공정에 활용되는 계측 장비가 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 나노 단위의 파티클을 계측하거나, 나노 단위의 웨이퍼 정렬도를 계측하거나, 특히 하이브리드 본딩에서는 웨이퍼의 두께가 극단적으로 얇아지기 때문에 Warpage를 측정하는 장비의 중요성이 높아집니다.
다음으로 Annealing에서는 접합 이후 빈틈을 메꿔주고 강한 결합을 형성하기 위해 수소 어닐링이 요구될 수 있습니다.
정리를 해보면, 하이브리드 본딩에서 중요해지는 장비는 하이브리드 본더, 레이저 다이싱, CMP 및 세정 장비, 어닐링 장비, 그리고 계측 장비가 있습니다.
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TSMC의 Compact Universal Photonic Engine (COUPE) 기술은 SoIC-X 칩 패키징 기술을 사용하여 전자 집적 회로(EIC)를 광 집적 회로(PIC) 위에 적층합니다.
3D SoIC는 다이렉트 본딩이라는 칩 적층 기술을 사용해 서로 다른 칩을 수직으로 통합하는 것입니다. 인터포저 없이 다이렉트 연결이 가능하여 데이터 전송 효율이 극대화되며, 칩을 물리적으로 쌓아 공간 효율성을 개선하고 전력 소모를 줄입니다.
결국 SoIC에서 핵심은 하이브리드 본딩이 될 것입니다. 다이렉트 본딩은 두 웨이퍼 또는 칩의 표면을 기계적으로 접합하고 물리적으로 결합하는 방식이며, 하이브리드 본딩은 다이렉트 본딩에 전기적 연결을 추가한 기술입니다. 물리적 결합과 전기적 연결을 동시에 제공한다고 하여 하이브리드 본딩으로 부릅니다.
웨이퍼 또는 칩 표면에 구리와 절연층을 패터닝하여, 구리와 구리를 전기적으로 연결합니다. 하이브리드 본딩은 기존 패키지 대비 1/10 이하인 10마이크로 수준의 전극을 형성할 수 있는 기술입니다. 하이브리드 본딩을 활용하면 범프가 없기 때문에 칩 사이즈도 감소하고 훨씬 많은 배선을 만들 수 있어 I/O 수도 증가하게 됩니다.
하이브리드 본딩은 크게 Preparation, Bonding, Annealing 세 단계로 구분됩니다.
Preparation은 서로 접착시킬 웨이퍼와 다이에 절연체와 구리배선을 증착시킵니다. 각층의 표면을 매끄럽게 만드는 CMP 과정을 진행합니다. 이후 절연체 층끼리 본딩을 시키기 위해 플라즈마 활성화 처리를 하게 됩니다. 저온에서 접합하기 위해서는 플라즈마 활성화가 필요하며 분자와 분자 간 접합을 위한 청결도와 표면의 평탄화 과정도 매우 중요합니다.
다음으로 Bonding에서는 웨이퍼와 다이끼리 정렬을 시키고 온도를 올려서 플라즈마 활성화된 절연층끼리 본딩이 형성되도록 합니다. 이 과정에서 하이브리드 본더가 필요하고, 나노미터 단위의 정밀한 계측이 필요하여 전공정에 활용되는 계측 장비가 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 나노 단위의 파티클을 계측하거나, 나노 단위의 웨이퍼 정렬도를 계측하거나, 특히 하이브리드 본딩에서는 웨이퍼의 두께가 극단적으로 얇아지기 때문에 Warpage를 측정하는 장비의 중요성이 높아집니다.
다음으로 Annealing에서는 접합 이후 빈틈을 메꿔주고 강한 결합을 형성하기 위해 수소 어닐링이 요구될 수 있습니다.
정리를 해보면, 하이브리드 본딩에서 중요해지는 장비는 하이브리드 본더, 레이저 다이싱, CMP 및 세정 장비, 어닐링 장비, 그리고 계측 장비가 있습니다.