반도체 패키지 기술 SiP, SoC, SCP, PoP 란

반도체 패키지(Package) 기술의 종류

반도체 칩의 패키지 기술 중 SiP, SoC, SCP, PoP에 대해 알아보자 :)

 

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- SiP (System in Package) 

SiP 패키지는 여러 종류의 반도체 소자 (예시로는 프로세서, 메모리, 센서 등)을 하나의 패키지에 통합하여 작은 공간에 하나의 시스템을 구현하는 기술이다. 패키지의 크기를 줄일 수 있다는 특징이 있다. 예시로는 요즘 핫한 HBM을 적용한 패키지이다. HBM 메모리와 로직칩을 하나의 패키지로 만들고 있다.

 

칩 간의 물리적인 거리, 즉 채널(channel) 길이가 짧기 때문에 신호 지연을 감소시켜 성능을 극대화할 수 있다. 짧은 채널 길이는 signal integrity 특성도 개선한다. Crosstalk이나 신호 간 reflection이 줄어 보다 고속에서의 데이터 전송에 유리하다.

 

하지만, 하나의 패키지내에서 여러 개의 die를 적층 하는 경우에는 상호 간섭이 발생할 수 있기 때문에 유의해야 한다.

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- SoC (System on Chip) 

SoC는 이미 만들어진 칩들을 하나의 패키지로 합치는 SiP와는 달리, 칩레벨에서부터 하나의 시스템을 구현하는 것이다. 즉, 여러 기능을 하나의 칩에 적용시켜야 한다. 주로 CPU, GPU, 통신 모듈, 입출력 포트 등의 기능이 하나의 칩에 통합된다.

 

SoC는 칩레벨에서부터 다양한 기능을 하나로 만들어내기 때문에, area 측면에서 매우 유리하다.

또한, 여러 개의 독립된 칩 대신 하나의 칩에 여러 기능을 통합하기 때문에 제조 공정이 단순해져서 비용 절감 효과가 있다.

 

SoC는 모든 부품이 하나의 칩에 고정되어 있기 때문에, 하나의 모듈만 개별적으로 교체하거나 업그레이드하는 것이 어렵다. 확장성이 부족하다.

 

많은 기능을 하기 때문에 설계 과정이 복잡하고 오래 걸리는 것이 특징이다. 하지만 오랫동안 대량으로 생산하여 사용할 수 있다면, SiP보다는 SoC로 개발하는 것이 효율적이다.

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- PoP (Package on Package) 

PoP 패키지는 말 그대로 두 개 이상의 패키지를 수직으로 적층 하는 방식이다. 주로 모바일 기기(스마트폰, 태블릿 PC)와 같이 공간적 제약이 있는 application에 사용된다.

 

일반적으로 하나의 패키지에는 로직 칩 (프로세서)이 포함되고, 다른 패키지에는 메모리 칩이 들어간다.

 

PoP 패키지의 경우 SiP 패키지보다 채널길이가 긴 편이다.

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- SCP (Single Chip Package) 

SCP는 단일 칩을 패키징 하는 기술이다. 앞서 설명한 SiP 패키지 대비 단순한 구성을 가진 형태이다. 단순한 구조 덕분에 설계가 비교적 간단하고, 비용이 저렴한 편이다.

 

단일 칩을 보호하고 상위 시스템과 전기적으로 연결하기 위해 사용되는 패키징 기술이다. 이를 위해 외부 배선 또는 PCB(Printed Circuit Board)를 통해 연결된다. SCP 패키지를 사용하면 칩 간 통신을 해야 하기 때문에 노이즈에 취약할 수 있다.

 

채널 길이 또한 외부 배선을 통해 연결되기 때문에, 다수의 칩을 하나로 통합한 SiP나 PoP에 비해 길어지게 된다.