SK하이닉스 고대역폭메모리(HBM)4의 16단 내부 구조를 보여주는 모형 전시물/사진=SK하이닉스
| 스마트비즈 = 양대규 기자 | 인공지능(AI) 반도체 수요가 급증하면서 고대역폭메모리(HBM) 경쟁의 핵심이 미세공정에서 패키징 기술로 이동하고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스는 차세대 HBM과 3차원(3D) 적층 구조 구현을 위해 '하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)'이라는 차세대 패키징 기술 도입을 추진 중이다.
6일 업계에 따르면 하이브리드 본딩은 기존 마이크로 범프 기반 접합 방식과 달리 구리(Cu)와 절연층을 직접 접합하는 기술이다. 범프를 사용하지 않아 다이(칩) 간 간격을 줄일 수 있다. 인터커넥트 피치를 미세화해 신호 전달 거리를 단축할 수 있다. 이에 대역폭 향상과 전력 효율을 개선 할 수 있다.
현재 HBM은 열압착 본딩(TCB)과 MR-MUF(몰디드 언더필 기반 대량 리플로우) 방식이 주로 사용된다. 국제반도체표준기구(JEDEC)의 높이 기준 완화로 최대 16단까지는 기존 방식 적용이 가능하다. 그러나 20단 이상 적층이 예상되는 HBM5 세대에서는 신호 무결성 저하, 발열, 전력 손실 등 구조적 한계가 부각되고 있다.
시장조사업체 카운터포인트리서치는 6일 보고서를 통해 SK하이닉스가 하이브리드 본딩을 조기에 도입하고 2029~2030년경 8세대 HBM인 HBM5를 출시할 것으로 전망했다. 보고서는 SK하이닉스가 장비 업체와 협력해 통합 하이브리드 본딩 솔루션을 도입함으로써 대역폭과 지연시간, 전력 효율 측면에서 전략적 우위를 확보할 가능성이 있다고 분석했다.
HBM은 여러 개의 D램을 수직 적층해 데이터 처리 속도를 높이는 구조다. AI 서버용 GPU 성능이 고도화될수록 메모리 대역폭 요구도 증가하고 있다. 업계에서는 차세대 GPU 대응을 위해 HBM4 이후 세대부터 하이브리드 본딩 전환이 본격화될 것으로 보고 있다.
삼성전자도 차세대 3D 집적 로드맵에서 하이브리드 본딩을 핵심 기술로 제시해왔다. 파운드리와 메모리를 결합한 고성능 AI 패키지 구현을 위해서는 초미세 접합 기술이 필요하다는 설명이다.
업계는 HBM5를 하이브리드 본딩 전환의 분기점으로 보고 있다. AI 인프라 확장과 함께 고성능 메모리 수요가 늘어나는 만큼, 메모리 업체들의 공정 전환 속도도 빨라질 가능성이 있다는 전망이 나온다.
반도체 성능 경쟁이 선폭 축소 중심에서 칩 간 연결 기술로 확장되며 하이브리드 본딩이 차세대 AI 반도체 경쟁력을 좌우할 핵심 변수로 부상하고 있다.
댓글
0