SoIC
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SoIC(System on Integrated Chips)는 대만의 반도체 파운드리 기업인 TSMC가 개발한 3차원(3D) 및 2.5차원 첨단 패키징 기술이다. 여러 개의 반도체 다이(Die)를 하나의 패키지 안에 통합하여 데이터 전송 속도를 높이고 전력 소모를 줄이는 것이 특징이다. 애플은 이를 '퓨전 아키텍처(Fusion Architecture)'라는 명칭으로 홍보하며 차세대 M5 칩 시리즈와 인공지능(AI) 서버용 반도체에 도입하고 있다.
개요
SoIC는 TSMC가 2018년에 처음 공개한 패키징 기술이다. 기존의 단일 다이 설계인 모놀리식(Monolithic) 구조에서 벗어나, 서로 다른 기능을 가진 여러 칩렛을 하나로 결합하는 방식을 취한다. 이는 반도체 칩의 크기가 커질수록 발생하는 수율 저하와 발열 문제를 해결하기 위한 대안으로 고안되었다.
기술적 특징
SoIC 기술은 칩을 수직으로 쌓는 3D 구조를 지원하여 전기적 성능을 향상시키고 실장 면적을 줄인다. 주요 특징은 다음과 같다.
- SoIC-MH(Molding Horizontal): CPU, 뉴럴 엔진(NPU), GPU 블록을 별도의 다이로 분리한 뒤 수평으로 정밀하게 연결하는 공법이다.
- 데이터 전송: 데이터 전송 대역폭을 극대화하면서 신호 지연(Latency)을 최소화한다.
- 열 관리: 칩 내부에 열이 집중되는 '핫스팟(Hotspot)' 현상을 줄여 고부하 작업 시에도 안정적인 퍼포먼스를 유지한다.
애플의 도입 및 활용
애플은 최신 맥북 프로 등에 탑재되는 'M5 프로'와 'M5 맥스' 칩에 TSMC의 SoIC-MH 패키징을 전격 도입하였다. 애플은 이 설계를 퓨전 아키텍처라고 명명하여 홍보하고 있다.
또한 애플은 자체 개발하는 인공지능(AI) 서버용 반도체에도 SoIC 기술을 적용할 계획이다. 2027년 공개가 거론되는 AI 서버용 ASIC인 '발트라(Baltra)'가 대표적인 사례이며, 이를 위해 TSMC의 SoIC 생산 물량을 대폭 예약한 것으로 알려졌다.
기대 효과
SoIC 패키징은 기존 InFO(Integrated Fan-Out) 방식 대비 전력 효율을 20% 이상 개선하는 것으로 평가받는다. 또한 TSMC의 2나노 미세공정 파운드리 기술과 결합하여 차세대 고사양 반도체의 성능 향상에 기여할 것으로 전망된다. 이는 엔비디아의 AI 반도체에 적용되는 CoWoS(2.5D) 기술보다 한 단계 발전한 형태로 간주된다.