안녕하세요 이번 연재는 PIM과 관련된 3D 적층형 IC에 대해서 말해볼까 합니다.
3D Integration이 주목받는 이유
1. IC의 대역폭 문제
- 칩이 가지는 데이터 전송량을 늘리기고 단위 시간당 데이터 처리량을 높이고 싶기 때문에 더 많은 Input Output 단자가 필요합니다. 이러한 과정에서 더 빠른 전달을 위해서 짧은 거리를 이동해야 하기 때문에 Z- 방향으로의 3D 배선을 필요로 합니다.
2. Cost
- 한 칩에 모든 기능을 넣으려면 칩 다이가 커질수 밖에 없습니다. 이는 Wafer의 수율문제가 발생하기 때문에 비용적으로 무리가 있습니다. 이러한 칩 디자인에서 더 작은 다이를 사용하는 방법이 유리합니다. 따라서 더 작은 칩과 수직 방향의 배선으로 system 을 구성하게 하는 것 입니다.
3. 이종 접합의 시스템 융합
- 전체 시스템에 Digital 및 RF, Memory등 많은 기능을 담은 부분들이 존재하는데 비교적 덜 중요한 부분과 중요한 부분을 같은 공정을 쓰기에는 낭비입니다. 예를 들어 덜 중요한 부분을 legacy 공정(ex.40 Nano 공정)을 사용하고 중요한 부분은 최신 공정( ex. 2 Nano)를 사용해서 이종접합으로 연결하는 것 입니다. 이에 이러한 부분을 Package 부분에서 합친다면 시스템 융합에 있어 효율성을 극대화 할 수 있습니다.
Processing In Memory
PIM(Processing In Memory)는 위 1번 문제에서 대역폭을 늘리기 위해 Memory단에서 먼저 한번 정렬을 한다고 생각하시면 편할거 같습니다. 수없이 많은 Data들이 지나는 길목에서 Memory Block은 채널당 수백 Gbps를 보내야 합니다. 따라서 Processing Unit (GPU, CPU)를 지나기전 한번 Processing을 해서 길목에서 지나는 지점의 Data수를 줄여 주는 역할을 하는 것이 PIM 입니다. 이러한 과정에서 위와 같은 이유로 Processing Unit을 메모리와 다른 공정을 사용해 이종 접합을 하려는 시도들이 늘어나고 있습니다. 이러한 방법중 하나로 Thru Silicon Via 및 Glass Interposer가 주목 받고 있는데 자세한 설명은 다음 연재때 말씀드리겠습니다