첨단 디바이스 개발 추세가 소형화·다기능·배터리 기반 등으로 흘러가면서 제품 내 칩-칩, 칩-부품 간 배치는 출퇴근길 9호선 급행열차 내부처럼 빼곡하게 들어차고 있다. 이에 EMI 이슈가 증가하면서 패키징·소재적인 해법으로 대응책 마련을 고심하고 있다.

EMC KOREA 2024 모바일 세션에서 김태호 삼성전자 책임이 ‘모바일 D램에서의 EMI 저감 방법’에 대해 발표했다. 

최근 출시된 삼성전자 갤럭시 S23 울트라 제품을 보면 배터리부와 카메라 모듈부 면적이 전체 75%를 차지하면서 25% 이하의 PCB 면적에 AP를 비롯한 D램, 그밖의 안테나 칩, RF 트랜지스터 등이 집적되고 있다.

이러한 제품 개발 추세에 김태호 책임은 “탑재되는 칩 수가 증가하고 PCB 면적은 좁아지면서 모바일 AP 위에 D램이 적층되는 식으로 만들어진다”면서 “칩-칩, 칩-안테나 간 거리가 좁아지면서 면적적인 문제에서 EMI 이슈가 발생할 수 있다”고 말했다.

이러한 EMI 문제 해결에는 실드캔을 통해 전자파 차폐 방식으로 간편하게 해결할 수 있지만 △노이즈 반사 △실드캔 내부 공기 발열 △제품 폼 팩터 증가 등의 이슈가 발생하게 된다. 최근 고객사들은 실드캔을 활용하지 않는 방안에 니즈가 높아지고 있는 추세이다.

김 책임은 “실드캔이 없다고 한다면 D램 EMI가 방사돼 직접적인 영향을 주기에 실드캔 제거가 쉽지 않다”면서도 “고객사는 제품을 더 얇게 만들 수 있게 실드캔 없는 설계를 원하며 근본적인 ‘낮은(Low) EMI D램’을 요구한다”고 전했다.

모바일 D램의 집적은 앞서 설명한 것처럼 좁은 PCB 면적 제한으로 인해 구조적으로 EMI 취약성이 필연적인 상황이다. 모바일 D램은 메인보드 상에서 AP 상단에 수직으로 적층되며 전류가 흐르거나 시그널을 주고 받는 과정에서 필드가 발생할 가능성이 굉장히 높아지게 된다.

이에 △디커플링 캐패시터 최적화로 인덕턴스 저감 △Return Path Via 고려한 필드 상쇄 △커런트 최소화 △칩 패키지에서 와이어 스택 증가와 칩 패드 집중 배치로 전류 분배해 필드 감소 △패키지 PCB 구조 공진 제거 등으로 EMI 개선을 도모하고 있다.

또한 실드캔의 단점을 보완하는 은 소재 기반 컨포멀 실드(Conformal Shield) 도포를 통해 반도체 EMC를 최소화하는 방안이 적용되고 있다고 밝혔다. 컨포멀 실드는 모든 칩에 EMC 대책으로 적용 가능하며, 강성과 EMC 성능 향상의 1석 2조 효과가 있는 반면 비용이 증가하고 각각의 칩에 실드를 적용해야 해야 한다는 번거로움 등이 단점으로 작용한다.

김태호 책임은 “컨포멀 실드 활용을 통해 실드캔의 대안으로 활용할 수 있으며, 발열적인 문제에서도 더 나은 방향이다”라고 설명했으며, “모바일 D램이 첨단 산업에서 살아남으려면 가장 근본적인 것은 낮은 EMI D램 설계가 필수적이다”라고 덧붙였다.