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쿨스, HBM3E 본딩 사이클 51% 단축 기술 발표…ISMP 2026 참가
스타트업엔
0이번 발표는 ‘서멀클러치와 옵티컬클러치: HBM 본딩과 광공동패키징을 위한 선택적 에너지 결합 플랫폼’을 주제로 진행된다. 논문 초록 심사를 거쳐 구두 발표로 채택됐으며, 접합에 필요한 에너지를 패키지 전체가 아닌 접합 계면에 집중해 공정 시간을 줄이고 주변 구조의 열 노출을 최소화하는 기술을 소개한다.
AI 반도체 시장이 확대되면서 여러 칩을 적층하고 연결하는 후공정의 중요성도 커지고 있다. 특히 HBM은 칩을 쌓는 과정에서 반복적인 가열과 냉각이 필요하다. 접합 후 온도를 낮추는 시간이 길어지면 장비의 전체 처리량에도 영향을 줄 수 있으며, 반복적인 열 노출은 하부 칩에 열이력과 응력을 누적시킬 가능성이 있다.
쿨스는 냉각 시간을 줄이는 방식으로 이 문제에 접근했다. HBM 열압착 본딩용으로 개발한 ‘서멀클러치’는 접합 직후 고열전도성 질화알루미늄 열수용체를 히터에 접촉시켜 고체 전도로 열을 제거한다. 다음 칩을 정렬하는 동안 열수용체를 재생해 냉각에 필요한 시간을 공정 주기에서 줄이는 구조다.
회사 측은 양산용 열압착 본딩 히터를 개조해 진행한 검증에서 11×11㎜ 크기의 HBM3E 칩을 기준으로 본딩 사이클을 기존 7.0초에서 3.4초로 단축했다고 밝혔다. 단축률은 약 51%로, 히터 구조를 변경하지 않은 상태에서 10회 반복 측정한 결과다. 다만 해당 수치는 회사가 제시한 특정 칩 크기와 시험 조건에서 얻은 결과로, 실제 양산 환경에서의 성능은 별도 검증이 필요하다.
쿨스는 광공동패키징 접합을 위한 ‘옵티컬클러치’ 기술도 함께 소개한다. 이 기술은 1.45~1.60마이크로미터 파장의 빛을 실리콘 광집적회로에 통과시켜 접합 계면의 금속층에서 흡수되도록 하는 방식이다. 주변으로 열이 확산되기 전에 필요한 부위를 선택적으로 가열하는 것이 핵심이다.
서멀클러치가 열전도를 활용해 HBM 접합 후 냉각 시간을 줄이는 데 초점을 맞췄다면, 옵티컬클러치는 빛을 이용해 광소자 접합 계면에 에너지를 전달하는 접근이다. 쿨스는 두 기술을 바탕으로 메모리 적층부터 광통신 부품 패키징까지 접합 공정의 효율과 열 관리 성능을 높인다는 구상이다.
조진현 쿨스 대표는 “접합에 필요한 것은 계면의 열이지 패키지 전체의 열이 아니다”라며 “후공정 경쟁은 같은 장비로 얼마나 많이, 덜 손상시키며 붙이느냐의 싸움”이라고 말했다.
올해 4월 설립된 쿨스는 반도체 패키징 공정의 접합과 열제어 기술을 개발하는 기업이다. 회사는 특허 2713건을 출원했다고 밝혔다. 조 대표는 서울대 기계공학 학사·석사와 미국 미시간대 열전달공학 박사 학위를 취득했으며, 삼성전자 영상디스플레이사업부에서 마스터로 28년간 근무했다.