칩렛(Chiplet)이란 무엇일까?
큰 반도체 하나 대신 작은 반도체를 합치는 방법
반도체 성능을 높이는 가장 전통적인 방법은 무엇이었을까요?
더 많은 트랜지스터를 넣고,
더 복잡한 기능을 만들고,
하나의 칩 안에 더 많은 것을 집어넣는 것이었습니다.
그래서 CPU와 GPU는 점점 커지고 복잡해졌습니다.
그런데 어느 순간 문제가 생기기 시작했습니다.
칩이 너무 커지면
만들기가 어려워지고,
불량이 발생할 가능성이 높아지고,
비용도 크게 올라갑니다.
게다가 칩 안의 모든 기능이 반드시 최신 3나노나 2나노 공정을 사용할 필요도 없습니다.
그래서 반도체 업계에서는 새로운 생각이 중요해지고 있습니다.
“큰 칩 하나를 만들지 말고 작은 칩 여러 개를 만들어서 연결하면 어떨까?”
이 작은 칩 조각을 Chiplet, 칩렛이라고 합니다.
쉽게 말하면 현대 반도체를 하나의 거대한 돌덩어리처럼 만드는 대신 레고 블록 여러 개를 조립해서 만드는 방식입니다.
Chiplet을 한 문장으로 설명하면?
Chiplet은
하나의 큰 반도체가 담당하던 기능을 여러 개의 작은 반도체 다이로 나누고, 이들을 첨단 패키징 기술로 연결해 하나의 시스템처럼 작동하도록 만드는 방식
입니다.
핵심은 두 가지입니다.
작게 나눈다.
그리고
다시 빠르게 연결한다.
기존 반도체는 어떻게 만들었을까?
전통적인 고성능 반도체에서는 많은 기능을 하나의 큰 실리콘 다이에 넣는 방식이 많이 사용되었습니다.
CPU 코어도 넣고,
캐시도 넣고,
입출력 기능도 넣고,
메모리 제어기도 넣습니다.
이런 구조를 흔히 모놀리식(Monolithic) 칩이라고 표현합니다.
모놀리식이란 무엇일까?
Monolithic은 쉽게 말하면
하나의 큰 덩어리로 만들어진 구조
입니다.
예를 들어 거대한 빌딩 하나 안에
주거공간,
쇼핑몰,
학교,
사무실,
병원
을 전부 넣는다고 생각하면 됩니다.
모든 기능이 하나의 건물 안에 있습니다.
하나의 큰 칩은 장점도 있다
모든 기능이 하나의 다이 안에 있다면 칩 내부 연결이 매우 빠를 수 있습니다.
칩과 칩 사이를 따로 연결할 필요도 없습니다.
설계 구조도 어떤 면에서는 단순할 수 있습니다.
그래서 큰 칩 하나를 만드는 방식은 오랫동안 매우 중요했습니다.
하지만 칩이 점점 커지면서 단점도 커졌습니다.
첫 번째 문제: 큰 칩은 수율이 불리할 수 있다
앞에서 수율을 배웠습니다.
웨이퍼 위에 칩을 여러 개 만들었을 때 정상적으로 작동하는 칩의 비율입니다.
이제 웨이퍼 위에 아주 큰 칩을 만든다고 생각해보겠습니다.
칩 면적이 커질수록 제조 과정에서 결함 하나를 만날 가능성이 커질 수 있습니다.
도화지에 점 하나가 있다고 생각해보자
큰 도화지 위에 작은 검은 점이 하나 있습니다.
작은 그림 10장을 그린다면 그 점에 걸리는 그림은 한 장 정도일 수 있습니다.
그런데 도화지 전체 크기만 한 그림 하나를 그리면 그 점이 무조건 그림 안에 들어갑니다.
반도체도 비슷합니다.
다이가 커질수록 웨이퍼의 결함과 만날 가능성이 높아질 수 있습니다.
작은 칩 여러 개로 나누면?
아주 큰 칩 하나 대신 작은 칩 네 개로 나눈다고 생각해보겠습니다.
각 칩을 따로 검사합니다.
그중 불량인 칩만 버리고 정상 칩끼리 조립할 수 있습니다.
이렇게 하면 큰 다이 하나를 통째로 버리는 것보다 경제적으로 유리할 수 있습니다.
초콜릿 판으로 생각해보자
거대한 초콜릿 한 판을 만들었습니다.
그런데 한쪽 구석에 문제가 생겼습니다.
제품 전체를 팔기 어려울 수 있습니다.
반대로 작은 초콜릿 여러 개를 따로 만들었다면 문제가 있는 것만 버리고 나머지는 사용할 수 있습니다.
Chiplet의 수율 장점도 비슷하게 이해할 수 있습니다.
두 번째 문제: 큰 칩은 웨이퍼에서 적게 나온다
웨이퍼 크기는 정해져 있습니다.
그 위에 작은 칩을 만들면 많은 칩을 배치할 수 있습니다.
큰 칩을 만들면 들어가는 개수가 줄어듭니다.
게다가 웨이퍼는 둥글기 때문에 가장자리에는 큰 칩을 완전히 배치하기 어려운 부분도 생깁니다.
피자 위에 쿠키를 놓아보자
둥근 피자 위에 작은 정사각형 쿠키를 배치한다고 생각해보겠습니다.
작은 쿠키는 많이 들어갑니다.
큰 쿠키는 몇 개밖에 들어가지 않습니다.
가장자리 공간도 더 많이 버려질 수 있습니다.
웨이퍼와 칩도 비슷합니다.
세 번째 문제: 모든 기능에 최신 공정이 필요하지 않다
이것이 Chiplet의 매우 중요한 장점입니다.
CPU를 생각해보겠습니다.
CPU 안에는 매우 빠른 계산 코어가 있습니다.
이 부분은 최신 미세공정을 사용하면 큰 장점이 있을 수 있습니다.
하지만 입출력 회로 같은 일부 기능은 꼭 가장 비싼 최신 공정을 사용할 필요가 없을 수 있습니다.
집 전체를 금으로 만들 필요는 없다
집을 만든다고 생각해보겠습니다.
거실에서 가장 중요한 부분에는 비싼 재료를 사용합니다.
그런데 창고 바닥까지 똑같은 최고급 대리석을 사용할 필요는 없습니다.
필요한 곳에만 비싼 재료를 사용하는 것이 경제적입니다.
Chiplet도 비슷합니다.
공정을 섞어 사용할 수 있다
예를 들어 아주 단순하게
CPU 계산 Chiplet
→ 최신 공정
입출력 Chiplet
→ 비교적 성숙한 공정
처럼 서로 다른 공정으로 만든 다이를 하나의 패키지 안에 넣을 수 있습니다.
이를 통해 최신 공정이 꼭 필요한 부분에 비용을 집중할 수 있습니다.
이것을 Heterogeneous Integration이라고 한다
반도체에서는 서로 다른 종류의 칩을 하나의 시스템으로 연결하는 것을 이종 집적(Heterogeneous Integration)이라고 부릅니다.
Heterogeneous는
서로 다른 종류
라는 뜻입니다.
예를 들어
CPU,
GPU,
메모리,
입출력 칩
처럼 서로 역할이 다른 반도체를 하나의 패키지 안에 넣을 수 있습니다.
레고가 좋은 이유와 비슷하다
레고 자동차를 만든다고 생각해보겠습니다.
바퀴 블록,
창문 블록,
엔진 블록,
좌석 블록
을 따로 만들 수 있습니다.
모든 부품을 한 번에 하나의 거대한 플라스틱 덩어리로 만들 필요가 없습니다.
필요한 블록을 조합하면 다양한 제품을 만들 수 있습니다.
Chiplet도 이런 모듈형 설계와 비슷합니다.
Chiplet의 네 번째 장점: 설계를 재사용할 수 있다
한 번 좋은 Chiplet을 만들어 놓았다고 생각해보겠습니다.
그 Chiplet을 여러 제품에 다시 사용할 수 있습니다.
예를 들어 계산 코어 Chiplet 하나를 개발했습니다.
저가형 제품에는 2개 넣고,
고급 제품에는 4개 넣고,
서버 제품에는 8개 넣을 수 있습니다.
같은 레고 블록으로 여러 제품을 만든다
레고 바퀴 하나를 자동차에만 사용할 필요는 없습니다.
트럭에도 사용하고,
버스에도 사용할 수 있습니다.
Chiplet도 잘 설계하면 여러 제품군에 재사용할 수 있습니다.
이렇게 하면 새로운 제품 개발 속도를 높일 가능성이 있습니다.
AMD가 Chiplet 구조로 유명한 이유
Chiplet을 설명할 때 AMD CPU가 자주 등장합니다.
AMD는 CPU의 계산 코어 부분과 입출력 부분을 여러 다이로 나누어 연결하는 구조를 적극적으로 활용해왔습니다.
쉽게 말하면
큰 CPU 하나를 만드는 대신
작은 계산 블록 여러 개 + 입출력 블록
을 조합하는 방식입니다.
CPU를 아파트 단지로 생각해보자
아주 큰 건물 하나에 5,000가구를 넣는 대신
1,000가구짜리 건물 여러 개를 만들고
도로와 공공시설로 연결한다고 생각해보겠습니다.
필요하면 건물을 더 추가할 수 있습니다.
Chiplet 기반 CPU 구조도 비슷한 장점을 가질 수 있습니다.
하지만 Chiplet은 그냥 작은 칩 여러 개를 붙이는 것이 아니다
여기서 가장 중요한 문제가 등장합니다.
칩을 나누면 칩과 칩 사이에서 데이터를 주고받아야 합니다.
큰 모놀리식 칩에서는 내부 배선으로 이동하던 데이터가 이제 패키지 밖의 다른 다이까지 이동해야 합니다.
이 연결이 느리면 성능이 떨어질 수 있습니다.
방 하나를 여러 건물로 나누면 이동해야 한다
회사 직원 100명이 한 건물에서 일한다고 생각해보겠습니다.
서로 이야기하기 쉽습니다.
그런데 직원들을 10개 건물로 나눴습니다.
이제 회의를 하려면 건물 사이를 이동해야 합니다.
건물 사이의 교통망이 매우 중요해집니다.
Chiplet도 같습니다.
그래서 Chiplet 시대에는 패키징이 중요하다
앞에서 배운 첨단 패키징이 다시 등장합니다.
Chiplet 사이를
짧고,
빠르고,
넓은 연결통로
로 연결해야 합니다.
그래서 Chiplet과 Advanced Packaging은 거의 한 세트처럼 발전합니다.
연결이 느리면 모놀리식 칩보다 불리할 수도 있다
작은 칩 네 개를 연결했다고 생각해보겠습니다.
각 Chiplet의 계산속도는 매우 빠릅니다.
그런데 서로 데이터를 주고받는 통로가 느립니다.
그러면 한 Chiplet이 계산을 끝내고 다른 Chiplet의 데이터를 기다리게 됩니다.
전체 성능이 떨어집니다.
도시 사이 고속도로가 중요하다
각 Chiplet을 도시라고 생각해보겠습니다.
도시 자체는 모두 훌륭합니다.
그런데 도시 사이 도로가 1차선입니다.
교통체증이 발생합니다.
그래서 Chiplet에서는 Die-to-Die Interconnect, 즉 다이와 다이를 연결하는 기술이 중요합니다.
Die-to-Die란 무엇일까?
Die는 웨이퍼에서 잘라낸 반도체 조각입니다.
Die-to-Die는 말 그대로
반도체 다이와 다른 반도체 다이 사이의 연결
입니다.
Chiplet 시스템에서는 이 연결이 매우 빠르고 효율적이어야 합니다.
데이터 연결만 중요한 것이 아니다
Chiplet 사이를 연결할 때는
데이터 속도,
전력 소비,
지연시간,
연결 면적
을 모두 생각해야 합니다.
통로를 엄청나게 많이 만들면 빠를 수 있지만 공간과 전력 문제가 생길 수 있습니다.
그래서 연결 기술 자체가 반도체 설계의 중요한 경쟁력이 됩니다.
지연시간이란 무엇일까?
지연시간, Latency는
데이터를 요청한 뒤 실제로 도착하기까지 걸리는 시간
입니다.
대역폭과는 조금 다릅니다.
고속도로로 다시 생각해보자
대역폭은
한꺼번에 자동차 몇 대가 지나갈 수 있는가
입니다.
지연시간은
자동차 한 대가 목적지까지 얼마나 빨리 도착하는가
입니다.
Chiplet 연결에서는 둘 다 중요합니다.
Chiplet을 너무 많이 나누면 무조건 좋을까?
그렇지 않습니다.
칩을 더 작게 나누면 수율 측면에서 장점이 생길 수 있습니다.
하지만 Chiplet 수가 너무 많아지면 연결 구조가 복잡해집니다.
패키징 비용도 증가할 수 있습니다.
통신 지연도 생길 수 있습니다.
피자를 너무 잘게 자르면 먹기 불편하다
큰 피자를 8조각으로 자르면 먹기 편합니다.
그런데 1,000조각으로 자르면 어떨까요?
너무 작고 관리하기 어렵습니다.
Chiplet도 마찬가지입니다.
어디까지 나눌 것인지가 중요합니다.
Chiplet 설계는 균형의 문제다
엔지니어는 여러 요소를 함께 봅니다.
칩을 얼마나 작게 나눌 것인가?
어떤 기능을 같은 다이에 넣을 것인가?
어떤 공정을 사용할 것인가?
Chiplet끼리 얼마나 많은 데이터를 주고받는가?
패키징 비용은 얼마인가?
이 모든 것을 계산해야 합니다.
Chiplet은 비용을 무조건 낮춰줄까?
항상 그런 것은 아닙니다.
Chiplet 자체의 제조비는 줄어들 수 있습니다.
하지만 여러 다이를 연결하는 첨단 패키징 비용이 추가됩니다.
설계와 검증도 복잡해질 수 있습니다.
그래서 제품에 따라 모놀리식 방식이 더 유리한 경우도 있습니다.
작은 제품에는 큰 패키징이 필요 없을 수도 있다
아주 단순한 센서 칩을 만든다고 생각해보겠습니다.
칩 크기도 작고 제조비도 낮습니다.
이런 제품을 굳이 여러 Chiplet으로 나누고 비싼 첨단 패키징을 사용할 필요가 없습니다.
Chiplet은 특히 크고 복잡한 고성능 반도체에서 장점이 커질 수 있습니다.
Chiplet의 또 다른 장점: 제품 종류를 쉽게 늘릴 수 있다
회사가 기본 Chiplet 몇 종류를 가지고 있다고 생각해보겠습니다.
제품 A:
계산 Chiplet 2개
제품 B:
계산 Chiplet 4개
제품 C:
계산 Chiplet 8개
이런 식으로 조합을 바꾸면서 여러 등급의 제품을 설계할 수 있습니다.
자동차 플랫폼과 비슷하다
자동차 회사가 하나의 기본 플랫폼을 개발합니다.
그 위에
소형 SUV,
중형 SUV,
전기차
등 여러 제품을 만듭니다.
모든 자동차를 처음부터 완전히 새로 개발하는 것보다 효율적일 수 있습니다.
Chiplet도 반도체 설계에서 이런 모듈화 가능성을 제공합니다.
그런데 회사가 다른 Chiplet도 서로 연결할 수 있을까?
여기서 미래의 매우 중요한 문제가 등장합니다.
A 회사가 CPU Chiplet을 만듭니다.
B 회사가 AI Chiplet을 만듭니다.
C 회사가 입출력 Chiplet을 만듭니다.
이것을 레고처럼 자유롭게 조립할 수 있다면 어떨까요?
엄청난 변화가 생길 수 있습니다.
하지만 연결 규격이 같아야 한다
레고 블록과 다른 회사 장난감 블록의 돌기 크기가 다르면 서로 연결할 수 없습니다.
Chiplet도 마찬가지입니다.
각 회사가 완전히 다른 연결 방식을 사용하면 서로 조합하기 어렵습니다.
그래서 Chiplet 인터페이스 표준이 중요합니다.
UCIe란 무엇일까?
Chiplet 산업에서 중요한 개념 중 하나가 UCIe입니다.
UCIe는
Universal Chiplet Interconnect Express
의 약자입니다.
쉽게 말하면
서로 다른 Chiplet이 통신할 수 있도록 연결 규칙을 표준화하려는 기술
이라고 이해하면 됩니다.
USB처럼 생각하면 쉽다
과거에는 전자기기마다 충전기와 연결단자가 달랐습니다.
표준 규격이 생기면 여러 회사의 제품을 연결하기 쉬워집니다.
Chiplet도 비슷합니다.
연결 규격이 표준화되면 다른 회사가 만든 Chiplet을 조합하는 가능성이 커질 수 있습니다.
Chiplet 시장이 정말 레고처럼 될까?
가능성은 있지만 생각보다 어렵습니다.
Chiplet은 단순한 플라스틱 블록이 아닙니다.
전력,
열,
속도,
보안,
신뢰성
을 모두 맞춰야 합니다.
그래서
“아무 회사 칩이나 마음대로 꽂으면 된다.”
수준까지 가는 것은 매우 복잡한 문제입니다.
하지만 표준화가 발전하면 설계 선택지가 넓어질 수 있습니다.
AI 시대에 Chiplet이 중요한 이유
AI 반도체는 점점 거대해지고 있습니다.
더 많은 계산장치,
더 많은 메모리,
더 빠른 네트워크
가 필요합니다.
하나의 다이에 모든 것을 넣기 어렵다면 여러 다이를 연결해야 합니다.
그래서 AI 반도체에서는 Chiplet과 첨단 패키징의 중요성이 커질 수 있습니다.
GPU도 영원히 하나의 칩일 필요는 없다
고성능 GPU를 계속 키우다 보면 제조 가능한 최대 크기와 수율 문제가 중요해집니다.
따라서 여러 계산 다이를 연결해 하나의 거대한 GPU 시스템처럼 만드는 방법이 매력적일 수 있습니다.
핵심은 사용자가 보기에 여러 개의 칩이 하나의 거대한 칩처럼 움직이게 만드는 것입니다.
HBM과 Chiplet은 다른 개념이다
둘을 혼동하면 안 됩니다.
HBM은 고대역폭 메모리입니다.
Chiplet은 큰 반도체 시스템을 작은 다이로 나누어 조립하는 설계 방식입니다.
하지만 둘 모두 첨단 패키징을 필요로 한다는 점에서 연결됩니다.
하나의 AI 패키지 안에 여러 종류의 칩이 들어갈 수 있다
미래의 고성능 AI 반도체를 아주 단순하게 상상해보겠습니다.
계산 Chiplet
계산 Chiplet
입출력 Chiplet
네트워크 Chiplet
HBM
HBM
HBM
이 여러 개가 하나의 패키지 안에서 연결됩니다.
하나의 작은 컴퓨터 시스템이 패키지 안에 들어가는 것과 비슷해집니다.
이것을 System in Package라고 생각할 수 있다
여러 기능의 반도체를 하나의 패키지에 통합하는 방향을 설명할 때 SiP(System in Package)라는 개념도 사용됩니다.
말 그대로
하나의 패키지 안에 시스템을 넣는 것
입니다.
Chiplet 시대에는 이런 개념이 더욱 중요해질 수 있습니다.
Chiplet은 무어의 법칙을 끝내는 기술일까?
그렇게 단순하지 않습니다.
Chiplet은 미세공정을 없애는 기술이 아닙니다.
최신 공정은 여전히 중요합니다.
고성능 계산 코어는 더 작은 트랜지스터를 필요로 할 수 있습니다.
다만 Chiplet은
미세공정만으로 성능을 높이는 방법에 새로운 방법을 추가하는 것
입니다.
미세공정 + Chiplet + 패키징
앞으로의 반도체 성능 향상은
미세공정,
새로운 트랜지스터 구조,
Chiplet,
3D 적층,
첨단 패키징
이 함께 발전하는 방식이 될 수 있습니다.
즉 하나의 기술이 다른 기술을 완전히 대체하는 것이 아니라 서로 보완합니다.
건물로 생각하면 이해하기 쉽다
예전에는
더 큰 건물 하나를 계속 짓는 경쟁이었습니다.
하지만 이제는
건물 하나의 품질도 높이고,
여러 건물을 지으며,
초고속 지하철로 연결하고,
필요하면 위로도 쌓습니다.
반도체가 이런 방향으로 발전하고 있는 것입니다.
Chiplet에서 패키징 회사의 가치가 커지는 이유
칩을 여러 개로 나눌수록 연결해야 할 칩도 많아집니다.
따라서 패키징 기술이 나쁘면 전체 시스템이 제대로 작동하지 않습니다.
그래서 앞으로는
누가 가장 좋은 Chiplet을 만드는가
뿐 아니라
누가 가장 좋은 Chiplet 조립 플랫폼을 제공하는가
도 중요해질 수 있습니다.
파운드리 경쟁도 바뀐다
과거 파운드리 경쟁은
3나노,
2나노
같은 미세공정 경쟁에 주로 초점이 맞춰졌습니다.
하지만 Chiplet 시대에는 고객이 이런 질문도 합니다.
여러 칩을 잘 연결할 수 있는가?
HBM과 함께 패키징할 수 있는가?
3D 적층이 가능한가?
패키징 생산능력이 충분한가?
즉 파운드리의 경쟁 영역이 넓어집니다.
그래서 TSMC의 첨단 패키징이 중요하다
TSMC가 AI 반도체 공급망에서 중요한 이유는 GPU 같은 로직 칩을 제조하는 것만이 아닙니다.
GPU와 HBM, 여러 Chiplet을 연결하는 첨단 패키징 기술도 중요합니다.
이때 자주 등장하는 이름이 바로 CoWoS입니다.
CoWoS는 Chiplet 시대의 대표적인 연결 기술 중 하나
CoWoS를 아주 쉽게 표현하면
GPU 같은 큰 로직 칩과 HBM 같은 여러 칩을 매우 가까운 공간에서 연결해 하나의 고성능 패키지로 만드는 기술
입니다.
특히 AI 가속기가 발전하면서 CoWoS 같은 첨단 패키징의 중요성이 매우 커졌습니다.
왜 NVIDIA 기사에 TSMC CoWoS가 같이 나올까?
NVIDIA가 GPU를 설계합니다.
GPU 칩이 만들어집니다.
HBM도 준비됩니다.
하지만 GPU와 HBM을 제대로 연결하지 못하면 최종 AI 가속기가 완성되지 않습니다.
그래서 GPU 생산량뿐 아니라 첨단 패키징 생산능력도 중요합니다.
반도체의 병목이 공정에서 패키징으로 이동할 수도 있다
어떤 시점에는 GPU 생산이 부족합니다.
다른 시점에는 HBM이 부족할 수 있습니다.
그리고 또 다른 시점에는 패키징 생산능력이 부족할 수 있습니다.
AI 반도체는 여러 복잡한 기술이 연결되기 때문에 가장 부족한 한 부분이 전체 공급을 제한합니다.
미래 반도체는 ‘칩 하나’보다 ‘패키지 하나’를 봐야 한다
과거에는 CPU 모델 하나,
GPU 모델 하나
를 중심으로 성능을 생각하기 쉬웠습니다.
하지만 미래에는 하나의 패키지 안에 여러 종류의 반도체가 들어갈 수 있습니다.
그래서
“이 칩은 몇 나노인가?”
뿐 아니라
“어떤 Chiplet을 사용했는가?”
“어떤 HBM을 연결했는가?”
“어떤 패키징 구조인가?”
도 중요해집니다.
Chiplet의 장점을 한 번에 정리해보자
1. 수율
큰 다이보다 작은 다이를 만들면 제조 측면에서 유리할 수 있습니다.
2. 비용
최신 공정이 필요한 부분에만 비싼 공정을 사용할 수 있습니다.
3. 재사용
같은 Chiplet을 여러 제품에서 활용할 수 있습니다.
4. 확장성
필요한 성능에 따라 Chiplet 수를 늘릴 수 있습니다.
5. 서로 다른 기술 결합
CPU, GPU, I/O 등 다양한 다이를 조합할 수 있습니다.
Chiplet의 단점도 정리해보자
1. 연결이 복잡하다
다이끼리 빠르게 통신해야 합니다.
2. 패키징 비용이 든다
첨단 패키징 기술이 필요할 수 있습니다.
3. 전력 손실
칩 사이 데이터를 이동하면서 추가 전력을 사용할 수 있습니다.
4. 발열
여러 칩을 가까이 배치하면 열 관리가 어려워질 수 있습니다.
5. 설계와 검증
여러 다이가 하나의 시스템처럼 정상적으로 움직이는지 확인해야 합니다.
즉 Chiplet도 모든 문제를 해결하는 마법 같은 기술은 아닙니다.
중요한 것은 ‘분리’가 아니라 ‘연결’
Chiplet이라는 이름 때문에
“칩을 여러 개로 나누는 기술”
이라고만 생각하기 쉽습니다.
하지만 실제 핵심은 그다음입니다.
나눈 칩을 얼마나 잘 연결할 수 있는가?
입니다.
아무리 좋은 블록을 여러 개 만들어도 서로 통신하지 못하면 하나의 제품이 되지 못합니다.
이것이 반도체 산업의 큰 변화다
과거 경쟁은
누가 가장 좋은 단일 칩을 만드는가
에 집중되었습니다.
미래 경쟁에서는
누가 가장 좋은 칩들을 만들고 그것을 가장 효율적인 방식으로 하나의 시스템으로 연결하는가
가 점점 중요해지고 있습니다.
오늘 내용 한눈에 정리하기
오늘은 여덟 가지를 기억하면 됩니다.
첫째, Chiplet은 하나의 큰 반도체를 여러 개의 작은 다이로 나누고 다시 연결하는 반도체 설계 방식입니다.
둘째, 큰 다이는 크기가 커질수록 수율과 제조비 측면에서 불리해질 수 있기 때문에 Chiplet이 대안이 될 수 있습니다.
셋째, Chiplet을 사용하면 계산 코어에는 최신 공정, 입출력에는 성숙 공정처럼 서로 다른 제조공정을 조합할 수 있습니다.
넷째, 같은 Chiplet을 여러 제품에서 재사용하거나 개수를 늘려 다양한 성능의 제품을 만들 수 있습니다.
다섯째, Chiplet의 핵심은 칩을 나누는 것보다 나눈 다이끼리 얼마나 빠르게 연결하느냐에 있습니다.
여섯째, 그래서 Chiplet 시대에는 첨단 패키징과 Die-to-Die 연결 기술이 매우 중요합니다.
일곱째, UCIe 같은 표준이 발전하면 미래에는 서로 다른 Chiplet을 더 쉽게 조합할 수 있는 생태계가 발전할 가능성이 있습니다.
여덟째, 미래 반도체 경쟁은 미세공정 하나가 아니라 미세공정·Chiplet·HBM·첨단 패키징을 함께 최적화하는 경쟁으로 발전하고 있습니다.
그렇다면 NVIDIA GPU와 HBM은 실제로 어떻게 연결할까?
이제 가장 중요한 연결고리로 넘어갈 차례입니다.
NVIDIA가 강력한 GPU를 설계합니다.
TSMC가 GPU를 실제 반도체로 만듭니다.
SK하이닉스·삼성전자·Micron이 HBM을 만듭니다.
그러면 이제 이 칩들을 하나의 AI 가속기로 연결해야 합니다.
GPU와 여러 HBM 사이에는 엄청난 양의 데이터가 이동합니다.
일반적인 회로기판만으로는 이 수많은 신호를 효율적으로 연결하기 어렵습니다.
그래서 GPU와 HBM을 아주 가까운 곳에 배치하고 초미세 배선으로 연결하는 첨단 패키징 기술이 필요합니다.
그 대표적인 기술이 TSMC의 CoWoS입니다.
다음 글에서는
「CoWoS란 무엇일까?｜NVIDIA GPU와 HBM을 연결하는 핵심 기술」
을 통해 CoWoS가 어떻게 GPU와 HBM 사이에 초고속 데이터 고속도로를 만들고, 왜 AI 시대에 패키징 생산능력까지 중요한 병목이 되었는지 알아보겠습니다.
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