용어사전

3차원 구조 모바일 애플리케이션프로세서

[3D application processor, 3D AP]

3차원 AP는 시스템 반도체나 메모리 등 서로 다른 반도체 칩을 수직으로 적층하여 만든 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)를 의미한다.

AP는 스마트폰의 '두뇌' 역할을 하며, 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU)가 반도체 회로 블록으로 들어가는 2차원의 구조를 가지고 있다. 그러나 신경망처리장치(NPU)와 같은 신규 코어가 추가되면서 기존 단층 구조의 한계에 직면하게 되었다. 이는 보다 많은 회로를 집적하기 위해서는 회로 선폭을 줄이거나 반도체 칩의 크기를 늘려야 하기 때문이다.

이러한 한계를 극복하기 위해 3D 적층 구조가 주목받고 있다. 3D 적층 구조는 서로 다른 반도체를 쌓을 수 있도록 구현해주는 기술로, 고대역폭메모리(HBM)와 같이 CPU나 GPU 등 기능이 다른 반도체를 수직으로 연결할 수 있다. 또한, AP에 필요한 메모리도 적층할 수 있어 AP와 메모리 간의 간격이 줄어들고, 신호 전달 속도를 높일 수 있다.

삼성전자는 2나노미터(nm) 공정에 하이브리드 본딩 기술을 적용하여 3D 적층 구조의 AP 기술을 확보할 계획이다. 이를 통해 현재 4마이크로미터(μm) 수준의 입출력 단자 간격을 절반 수준인 2마이크로미터(μm) 이하로 줄일 계획이며, 더 많은 입출력을 확보하여 AP의 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

이르면 2026년까지 양산 가능한 수준의 기술력을 갖추는 것이 목표이다.