인텔, 10년 만에 반도체 전략 대대적 개편 … 25년까지 변화 가속

[2021년 07월 27일] - 인텔이 오는 2025년 및 그 이후 차세대 제품 개발에 필요한 공정 및 패키징 로드맵을 공개했다. 크게 두 가지 기조다. △인텔이 10년만에 처음 선보이는 트랜지스터 아키텍처 리본펫(RibbonFET) △업계 최초 후면 전력 공급 기술인 파워비아(PowerVia)는 향후 인텔의 프로세서 혁심을 이끌 핵심 동력이다.

패키징 기술도 개선했다. 포베로스 옴니(Foveros Omni)와 포베로스 다이렉트(Foveros Direct) 패키징은 차세대 프로세서의 변화에 가속을 안겨줄 전망이다. 그리고 무어의법칙의 종말이라 여겨졌던 반도체 옹스트롬(angstrom) 시대를 앞당길 속내도 드러냈다. 물론 그럼에도 인텔은 무어의법칙은 변함없이 영향력을 다할 것임에 무게를 실었다.

그리고 마지막 한 가지는 팻 겔싱어 CEO가 강조했던 인텔 파운드리 서비스(Intel Foundry Service, IFS) 변화의 첫 단추를 꿸 첫 번째 고객사 공개다. 자사 제품은 물론 고개사 제품 생산까지 인텔이 원스톱으로 진행할 거라던 정책을 드디어 실현하는 첫 신호탄이다.

# 인텔 10년 만에 반도체 전략 및 로드맵 공개

인텔은 현재까지 발표된 내용 중 가장 상세히 공정 및 패키징 기술 로드맵을 공개했다. 10년 여 만에 처음 선보이는 새로운 트랜지스터 아키텍처인 리본펫(RibbonFET) 발표 외에도 후면 전력 공급 방식인 파워비아(PowerVia)를 공개했다. 이와 함께 High NA(High Numerical Aperture) EUV라 불리는 차세대 극자외선 리소그래피(EUV)의 도입도 알렸다. 업계 최초로 High NA EUV 생산 툴을 공급 받아 차별화를 꾀할 계획이다.

팻 겔싱어(Pat Gelsinger) 인텔 CEO는 글로벌 ‘인텔 엑셀러레이티드(Intel Accelerated)’ 웹 캐스트에서 “인텔은 트랜지스터에서 시스템 레벨까지 기술 진보를 제공하기 위해 비교 불가한 혁신들을 활용하고 있다. 주기율표의 모든 원소가 고갈될 때까지 인텔은 무어의 법칙을 지속해 나갈 것이며 실리콘의 마법과 같은 혁신을 거침없이 추구할 것이다”라고 말했다.

업계는 기존의 나노미터 기반 프로세스 공정의 명칭이 실제 게이트 길이와는 일치하지 않는다는 사실을 1997년부터 인식해 왔다. 이의 연장선에서 반도체 공정에 대한 명칭을 재정의했다. 팻 겔싱어 CEO는 “오늘 공개된 혁신은 인텔의 제품 로드맵을 가능하게 할 뿐만 아니라 파운드리 고객에게도 매우 중요한 역할을 할 것”이라며, “IFS에 대한 관심이 높아지고 있고, 오늘 첫 두 주요 고객에 대해 발표하게 되어 매우 기쁘다. 이제 IFS의 활약이 본격적으로 시작될 것”이라고 말했다.

△ 인텔 7 (Intel 7)은 핀펫(FinFET) 트랜지스터 최적화를 기반으로 인텔 10나노 슈퍼핀(SuperFin)에 비해 와트당 성능을 약 10%~15% 향상시킨다. 인텔 7기반 제품은 2021년 선보일 클라이언트 PC용 앨더 레이크(Alder Lake)와 2022년 1분기 생산 예정인 데이터센터용 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids) 등이 포함될 예정이다.

△ 인텔 4(Intel 4)는 EUV 리소그래피를 전면 도입해 초단파 빛을 사용, 매우 세밀하게 인쇄할 수 있다. 인텔 4는 면적 개선 뿐만아니라 와트당 약 20% 성능을 향상하며, 클라이언트 PC용 메테오 레이크(Meteor Lake), 데이터센터용 그래나이트 래피즈(Granite Rapids)를 포함 2023년 제품 출하를 위해 2022년 하반기에는 생산에 들어갈 예정이다.

△ 인텔 3(Intel 3)은 추가적인 핀펫(FinFET) 최적화와 EUV 활용을 높여 인텔 4에 비해 와트당 성능을 약 18% 향상하고 추가적으로 면적도 개선한다. 인텔3는 2023년 하반기에 제품 생산을 시작한다.

△ 인텔 20A(Intel 20A)는 옹스트롬(0.1nm) 시대를 여는 두 가지 기술로 리본펫과 파워비아를 거론했다. 리본펫은 GAA(Gate-all-around) 트랜지스터를 적용한 것으로, 지난 2011년 핀펫 이후 처음 선보이는 새로운 트랜지스터 아키텍처다. 더 빠른 트랜지스터 스위칭 속도를 제공하는 동시에 더 작은 면적 구현이 가능하며 다중 핀과 구동 전류가 동일하다.

파워비아는 업계 최초로 후면 전력 공급을 구현한 제품으로 웨이퍼 전면에 전력 라우팅이 필요하지 않아 신호 전송을 최적화했다. 인텔 20A는 2024년에 생산에 들어갈 기술로 같은 기술을 활용해 퀄컴(Qualcomm)과 협력도 예고했다.

△ 2025년 이후: 인텔 20A를 넘는 인텔 18A는 트랜지스터 성능을 다시 한 번 높일 리본펫의 향상과 함께 2025년 초를 목표로 이미 개발 중에 있다. 또한 차세대 High NA EUV를 정의, 구축, 배치하기 위해 노력하고 있으며 업계 최초로 생산 툴을 제공 받을 계획이다. 현재 세대의 EUV를 뛰어 넘고자 ASML과 협력하고 있다.

앤 켈러허(Ann Kelleher) 박사는 “인텔은 업계를 비약적으로 발전시킨 오랜 토대가 되는 공정 혁신의 역사를 가지고 있다”며, “90나노 스트레인드 실리콘, 45 나노 High-k 메탈 게이트, 22나노 핀펫으로의 전환을 이끌었다. 인텔 20A는 리본펫과 파워비아의 두 가지 획기적인 혁신을 통해 공정 기술의 또 다른 분수령이 될 것이다”라고 말했다.

# 인텔 파운드리 첫 고객사는 아마존웹서비스

새로운 IDM 2.0 전략으로 무어의 법칙의 효용을 실현하는데 있어 패키징 기술이 더욱 중요해지고 있다. 그점에서 아마존웹서비스(AWS)가 파운드리 서비스(IFS) 패키징 솔루션의 첫 고객이 될 전망이다. 여기에는 다음의 기술이 핵심으로 인텔은 시장 리더로써 변화를 앞당긴다는 전략이다.

△ 사파이어 래피즈는 임베디드 멀티다이 인터커넥트 브릿지(EMIB)와 함께 대량으로 출하되는 최초의 제온 데이터센터 제품을 예고했다. 모놀리식 설계와 거의 동일한 성능을 제공하는 업계 최초의 듀얼 레티클 크기의 장치로, 이후 차세대 EMIB는 범프(bump) 피치를 55 마이크론에서 45마이크론으로 개선할 예정이다.

△ 포베로스(Foveros)는 웨이퍼 수준의 패키징 기능을 활용해 최초의 3D 적층 솔루션을 제공한다. 메테오 레이크는 2세대 포베로스를 적용할 클라이언트용 제품이다. 해당 제품의 특징으로는 36 마이크론 범프 피치, 여러 공정 기술로 만든 타일, 5 ~ 125W의 열 설계 전력 범위 등이다.

△ 포베로스 옴니(Foveros Omni)는 실리콘 다이를 서로 연결하고 모듈 설계를 위한3D 적층 기술을 활용해 무한한 유연성과 성능을 제공하는 차세대 포베로스 기술이다. 포베로스 옴니는 여러종류의 공정으로 생산된 상부 다이와 기본 타일을 혼용하여 다이 분리가 가능하며, 2023년에 대량 생산 가능할 것으로 예상한다.

△ 포베로스 다이렉트(Foveros Direct)는 낮은 저항으로 구리와 구리를 서로 직접 연결할 수 있으며, 웨이퍼와 패키징의 경계를 모호하게 한다. 포베로스 다이렉트는 3D 적층 상호연결 밀도를 10 마이크론 이하로 범프 피치를 구현하여 이전에는 달성할 수 없었던 기능별로 다이를 분리할 수있는 새로운 개념을 제시했다. 포베로스 다이렉트는 포베로스 옴니를 상호 보완하는 제품으로 2023년 준비될 예정이다.

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