"하이브리드 본딩으로 승부"…삼성전자, HBM4 역전 노린다

삼성전자, 하이브리드 본딩 준비 총력전

HBM4 수율 높일 핵심 기술

'기술 안정·공동설계'가 최대 관건

"HBM 경쟁구도 바뀔 지 주목"

[서울=뉴시스] 엔비디아는 내년에 출시할 차세대 그래픽처리장치(GPU) '루빈'에 HBM 6세대 HBM4 8개, 2027년 출시할 '루빈 울트라'에는 HBM4 12개를 탑재한다. 삼성전자는 내년에 첫 선을 보일 HBM 6세대 'HBM4'를 반전 카드로 삼고, 개발에 주력할 방침이다. (그래픽=안지혜 기자)  [e-mail]

[서울=뉴시스]이지용 기자 = 삼성전자와 SK하이닉스가 차세대 패키징 기술인 '하이브리드 본딩' 기술 개발에 속도를 내고 있다. 특히 삼성전자는 반도체 장비 업체들과 협력해 앞으로 대대적으로 활용될 하이브리드 본딩 기술 준비에 본격 착수한다.

하이브리드 본딩은 '고대역폭메모리(HBM)' 성능을 대폭 늘릴 수 있는 신기술로, 삼성전자는 이 기술을 SK하이닉스에 앞서 선제적으로 도입할 방침이다.

특히 삼성전자가 이 기술을 안정화시키면 HBM 사업 역전도 가능하다는 진단이다.

15일 업계에 따르면 삼성전자는 하이브리드 본딩 기술을 HBM 6세대인 'HBM4'에 도입하기 위해 장비 자회사인 세메스와 협력을 본격화한 것으로 알려졌다. 삼성전자는 HBM4를 올해 안에 양산할 계획이다.

하이브리드 본딩은 반도체 칩을 쌓을 때 칩과 칩 사이에 돌기 없이 칩들을 직접 연결해 쌓는 패키징 기술이다. 칩을 쌓아도 얇은 두께를 유지하고 신호 손실과 발열을 줄일 수 있다. 이 기술은 특히 수율(양품비율)도 높아져 HBM 성능을 크게 개선해준다.

HBM4는 기존 제품보다 대역폭이 커지고 세밀한 공정이 필수인데, 물리적 한계를 극복하기 위해 하이브리드 본딩 기술 도입이 관건이다.

이에 삼성전자는 경쟁사인 SK하이닉스보다 한 세대 앞서 하이브리드 본딩 기술을 HBM4부터 활용할 것으로 보인다. 삼성전자는 전작인 5세대 'HBM3E' 공급 경쟁에서는 SK하이닉스에 크게 밀렸지만 HBM4부터는 성능을 대폭 개선해 역전을 노린다는 전략이다.

반면 SK하이닉스는 HBM 7세대인 'HBM4E'부터 하이브리드 본딩 기술을 도입할 예정이다.

SK하이닉스는 현재 장비 업체들과 하이브리드 본딩 준비에 본격 나섰지만, 당장 올해 내놓을 HBM4에는 기존에 쓰던 주력 패키징 기술인 '매스리플로우-몰디드 언더필(MR-MUF)'을 계속 이어갈 가능성이 높다. 그만큼 안정적인 성능 구현에 주력하겠다는 의도다.

이에 업계에서는 하이브리드 본딩 기술을 도입하려는 삼성전자가 HBM4 출시까지 5~6개월 남은 기간 동안 '기술 안정화'를 이뤄낼 수 있느냐가 관건이라고 본다.

이 기술은 칩들의 정밀한 정렬이 필요한데 아직 정밀도가 불안하다는 평이다. 정밀도가 떨어지면 기술 성능도 떨어지고, 제품 수율도 낮아져 제조비용이 더 커질 수 있다.

결과적으로 삼성전자가 이미 기술 안정화를 이뤄낸 SK하이닉스의 MR-MUF 기술과 경쟁하려면 하이브리드 본딩 기술 도입을 통한 HBM4 수율 경쟁에 승부를 걸어야 하는 상황이다.

삼성전자는 이와 함께 엔비디아 등 고객과의 공동 설계도 필요하다는 분석이다. HBM4는 고객 맞춤형으로 제조되는 만큼 본격적인 양산 전에 고객이 원하는 패키징 성능에 맞춰야 한다.

현재 SK하이닉스는 엔비디아-TSMC와 HBM 공동 설계는 물론 공동 개발까지 함께 하고 있어, 맞춤형 제품 제조 측면에서 삼성전자보다 유리할 수 있다.

업계 관계자는 "삼성이 수개월 안에 하이브리드 본딩 기술 안정화에 성공할 지 주목된다"며 "이 기술이 안착될 수 있느냐에 따라 향후 HBM 경쟁 구도가 크게 바뀔 수 있다"고 전했다.

[서울=뉴시스]삼성전자 사업장(위)과 SK하이닉스 사업장(아래). 2023.05.26. [e-mail] *재판매 및 DB 금지

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