Q. SK하이닉스 PKG개발

답변 3

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  회로설계 멘토 삼코치삼성전자

  코부사장 ∙ 채택률 81%

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  채택된 답변

  안녕하세요, 회로설계 멘토 삼코치 입니다:) SK하이닉스 PKG개발 직무는 이름만 보면 단순히 패키지 구조 설계나 소재 개발 중심 직무처럼 보일 수 있지만 실제 업무를 보면 열 해석과 기계적 신뢰성 해석이 상당히 중요한 직무입니다. 특히 최근 메모리 제품은 HBM, TSV, 3D 적층 패키지 같은 고집적 구조로 발전하면서 열 문제와 구조 신뢰성 문제가 동시에 발생하기 때문에 기계공학 기반 해석 역량이 실제로 많이 활용됩니다. 패키지 개발 직무의 실제 업무를 이해하려면 반도체 패키지 구조를 먼저 생각해보는 것이 좋습니다. 예를 들어 HBM 패키지를 보면 여러 개의 DRAM die가 TSV를 통해 수직으로 적층되고, 그 위에 heat spreader와 같은 방열 구조가 올라가며 아래쪽에는 substrate가 존재합니다. GPU와 함께 interposer 위에 올라가는 2.5D 패키지 구조가 대표적입니다. 이 구조에서 가장 큰 문제가 되는 것이 열 분산입니다. DRAM die 여러 개가 동시에 동작하면서 전력이 발생하고 이 열이 위쪽으로 제대로 방출되지 않으면 온도가 상승하면서 성능 저하나 신뢰성 문제가 발생합니다. 예를 들어 DRAM 칩 하나가 2W 전력을 소비한다고 가정하고 8단 적층 구조라면 총 16W 수준의 열이 패키지 내부에서 발생합니다. 이 열이 substrate와 heat spreader를 통해 외부로 빠져나가야 하는데 패키지 내부의 열저항이 크면 내부 온도가 상승합니다. 열 해석에서는 기본적으로 Fourier law를 기반으로 계산합니다. 열유속 q는 다음과 같이 표현됩니다. q = -k * (dT/dx) 여기서 k는 열전도율이고 dT/dx는 온도 구배입니다. 패키지 내부에는 실리콘, 솔더 범프, 언더필, 몰딩 컴파운드 같은 여러 재료가 존재하고 각각 열전도율이 다릅니다. 예를 들어 실리콘은 약 150 W/mK 수준이지만 몰딩 컴파운드는 0.7 W/mK 수준입니다. 이런 재료 차이 때문에 패키지 내부 온도 분포가 달라집니다. 실제 PKG개발 엔지니어들은 ANSYS Icepak이나 Fluent 같은 툴을 이용해 패키지 열 분포를 시뮬레이션합니다. 또 하나 중요한 것이 열뿐 아니라 기계적 스트레스입니다. 패키지는 다양한 재료가 결합된 구조이기 때문에 열 팽창 계수 차이로 인해 스트레스가 발생합니다. 예를 들어 실리콘의 CTE(Coefficient of Thermal Expansion)는 약 2.6 ppm/°C 수준인데, PCB substrate는 15~18 ppm/°C 수준입니다. 온도가 변하면 두 재료의 팽창량이 달라지면서 솔더 범프에 응력이 집중됩니다. 이때 발생하는 응력은 다음과 같이 표현됩니다. sigma = E * alpha * DeltaT 여기서 sigma는 응력, E는 탄성계수, alpha는 열팽창계수, DeltaT는 온도 변화입니다. 이런 응력 때문에 솔더 범프 크랙이나 패키지 워페이지(warpage) 문제가 발생합니다. 그래서 패키지 개발 엔지니어는 열 해석과 구조 해석을 동시에 수행합니다. 실제 현업에서는 ANSYS Mechanical이나 Abaqus 같은 툴을 이용해 패키지 변형과 응력을 분석합니다. 질문자분이 궁금해하신 “열유동 해석팀이 따로 존재하는지” 부분을 설명드리면, 하이닉스에서는 열 해석만 전문으로 하는 독립 조직보다는 패키지 개발 조직 내부에서 열 해석과 구조 해석을 함께 수행하는 경우가 많습니다. 특히 HBM 패키지 같은 경우는 열 해석이 필수이기 때문에 패키지 개발 엔지니어들이 직접 thermal simulation을 수행합니다. 다만 대규모 프로젝트에서는 별도의 해석 전문 조직이 지원하는 경우도 있습니다. 예를 들어 advanced packaging 연구 조직이나 CAE 해석 조직에서 패키지 열 해석을 지원하는 구조입니다. 실제 현업 사례를 하나 설명드리겠습니다. GPU와 HBM이 함께 사용되는 AI 가속기 모듈에서는 전체 모듈 전력이 700W 이상까지 올라갑니다. 이때 HBM 패키지 내부 온도가 95°C를 넘어가면 메모리 동작 안정성이 떨어질 수 있습니다. 그래서 패키지 구조 설계 단계에서 heat spreader 두께, thermal interface material, substrate layer 구조 등을 바꿔가면서 열 분포를 시뮬레이션합니다. 예를 들어 heat spreader 두께를 1mm에서 1.5mm로 늘리면 열 확산 면적이 커져서 최대 온도가 5°C 정도 낮아질 수 있습니다. 이런 분석을 통해 패키지 구조를 최적화하는 것이 PKG개발 직무의 실제 업무입니다. 질문자분의 열유동 해석 경험은 PKG개발 직무에서 충분히 활용될 수 있습니다. 예를 들어 대학에서 히트싱크 냉각 해석이나 자연대류 시뮬레이션을 수행했다면 패키지 내부 열 분포 해석과 개념적으로 연결됩니다. 다만 반도체 패키지는 일반적인 유체 냉각 시스템보다 전도(conduction) 중심 열 전달이 많기 때문에 재료 특성과 접촉 열저항 같은 요소를 추가로 고려해야 합니다. 현업 기준으로 보면 PKG개발 직무에서 기계공학 전공자는 크게 세 가지 역할을 담당합니다. 첫 번째는 패키지 열 해석입니다. 두 번째는 패키지 구조 설계와 warpage 분석입니다. 세 번째는 패키지 신뢰성 평가입니다. 예를 들어 thermal cycling 시험을 수행하면서 -40°C에서 125°C까지 반복 온도 변화를 주고 솔더 범프 크랙 발생 여부를 확인하는 작업이 있습니다. 이런 시험 결과와 해석 결과를 비교하면서 패키지 구조를 개선합니다. 쉽게 비유하면 반도체 패키지는 작은 도시와 비슷한 구조입니다. 칩이 건물이라면 열은 도시에서 발생하는 열기와 같습니다. 이 열을 효율적으로 밖으로 빼내기 위해 도로와 통풍 구조를 설계해야 합니다. 패키지 개발 엔지니어는 그 도시의 열 흐름과 구조 안정성을 동시에 설계하는 역할을 합니다. 결론적으로 SK하이닉스 PKG개발 직무는 기계공학 전공자의 열 해석 경험을 충분히 활용할 수 있는 직무이며 실제로 열 해석과 구조 해석이 중요한 업무 영역입니다. 질문자분이 수행한 열유동 해석 프로젝트 경험은 패키지 열 해석과 구조 해석 역량으로 연결해 설명하면 직무 적합성을 충분히 보여줄 수 있습니다. 더 자세한 회로설계 컨텐츠를 원하신다면 아래 링크 확인해주세요 :) https://linktr.ee/circuit_mentor

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• P

  PRO액티브현대트랜시스

  코상무 ∙ 채택률 100%

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  채택된 답변

  먼저 채택한번 꼭 부탁드립니다!! 기계공학 전공자의 관점에서 보면 패키지 개발 직무에서 열 해석이 전혀 사용되지 않는 것은 아니지만, 주요 업무가 열유동 해석 중심이라고 보기는 어렵습니다. SK하이닉스의 PKG(패키지) 개발 직무는 반도체 칩을 보호하고 성능을 안정적으로 구현하기 위한 패키지 구조 설계, 소재 선정, 신뢰성 확보, 공정 개발 등의 업무가 중심입니다. 그래서 인터뷰나 자료를 보면 재료, 구조, 신뢰성 평가에 대한 이야기가 많은 편입니다. 패키지 단계에서도 발열 관리가 중요하기 때문에 열 해석이나 열 저항 분석이 일부 활용되기는 하지만, 대부분은 전문 해석팀이나 시뮬레이션 조직에서 담당하는 경우가 많습니다. 실제 기업에서는 열유동, 구조 해석 등을 담당하는 별도의 CAE/해석 조직이 존재하고, 패키지 개발팀은 그 결과를 활용해 설계 방향을 결정하는 역할을 하는 경우가 일반적입니다. 따라서 열유동 해석 경험이 있다면 PKG 개발 지원 시에도 발열 관리, 열 방출 구조 이해, 시뮬레이션 기반 설계 이해도 측면에서 충분히 어필할 수 있습니다. 다만 업무의 중심은 해석 자체보다는 패키지 구조 설계와 신뢰성 확보에 가깝다는 점을 고려해 자소서에서는 열 해석 경험을 패키지 발열 문제 해결 관점으로 연결해 설명하는 것이 좋습니다.

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• 멘

  멘토 지니KT

  코이사 ∙ 채택률 64%

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  채택된 답변

  ● 채택 부탁드립니다 ● SK하이닉스 PKG개발 직무는 반도체 패키지 구조 설계, 소재 적용, 신뢰성 확보 등을 담당하는 역할이라 기계공학 전공자도 많이 지원하는 직무입니다. 패키지는 열 발생이 많은 구조이기 때문에 열 해석이 중요한 요소이며 열 분산 구조 설계나 패키지 구조 최적화 과정에서 열 관련 분석이 활용됩니다. 다만 실제 업무는 열유동 해석만 전담하는 직무라기보다 패키지 구조 설계, 소재 특성, 신뢰성 평가 등을 함께 다루는 경우가 많습니다. 별도의 열 해석 전문 조직이 있는 경우도 있지만 PKG개발 직무에서는 열 해석을 포함한 패키지 설계 전반을 이해하는 역량이 더 중요하게 평가되는 편입니다. 그래서 열유동 해석 경험은 충분히 직무와 연결해 활용할 수 있는 강점입니다.

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  반도체

  설계팀

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