[녹색경제신문 = 정창현 기자] SK하이닉스가 차세대 고대역폭 메모리(HBM) 경쟁력 확보를 위해 어플라이드 머티리얼즈(AMAT)와 베시(BESI)의 통합 하이브리드 본딩 장비를 조기 도입할 것이라는 전망이 나왔다.
시장조사업체 카운터포인트리서치는 6일 공개한 보고서에서 이같이 밝혔다.
현재 HBM은 D램 칩을 여러 층으로 쌓아 올리는 구조다. 지금까지는 층과 층 사이를 아주 작은 금속 돌기(마이크로 범프)로 연결하는 방식을 써왔다. 그런데 적층 수가 20단 이상으로 늘어나면 이 방식은 속도, 전력 효율, 발열 관리 모두에서 한계를 드러낸다.
이를 해결하는 기술이 '하이브리드 본딩'이다. 금속 돌기 없이 칩 표면을 직접 맞붙이는 방식으로, 연결 간격이 훨씬 좁아져 속도는 빠르고 전력 소모는 줄어든다.
SK하이닉스의 HBM4 [사진=SK하이닉스]
카운터포인트리서치에 따르면, SK하이닉스는 이 새 공정에 맞는 장비를 조기에 들여오기로 했다. 해당 장비는 미국 어플라이드 머티리얼즈(AMAT)와 네덜란드 베시(BESI)가 협력 개발한 장비로, 칩 표면을 원자 수준으로 매끄럽게 다듬는 공정과 칩을 맞붙이는 공정을 하나의 흐름으로 처리한다. 표면이 조금이라도 고르지 않으면 불량으로 이어지는 하이브리드 본딩의 특성상 두 공정을 통합 관리하는 것이 수율 확보의 핵심이라는 판단이다.
카운터포인트리서치는 SK하이닉스가 2029~2030년쯤 HBM5를 출시하면서 이 방식의 양산을 본격화할 것으로 내다봤다. 다만 이는 업계 전망일 뿐 실제 양산 시기는 고객사 요구에 따라 결정될 전망이다.
전환 시점을 둘러싼 변수도 있다. 국제반도체표준화기구(JEDEC)가 최근 HBM 규격을 일부 완화해, 16단까지는 기존 방식인 열 압착 본딩(TCB)도 계속 쓸 수 있게 됐다. 당장의 전환 압박이 줄어든 셈이다. 업계에서는 엔비디아 등 주요 고객사의 성능 요구가 결국 전환 시점을 당길 것이라고 보고 있다.
카운터포인트리서치는 SK하이닉스가 현재 HBM 공급과 품질 모두에서 경쟁사 대비 앞서 있다며, 이번 장비 도입이 그 격차를 유지하기 위한 선제 투자라고 평가했다.
반도체 업계 관계자는 "AI 가속기에 들어가는 메모리의 성능 기준이 갈수록 높아지고 있어, 공정 전환뿐 아니라 장비 공급망까지 미리 확보하는 것이 중요해졌다"고 말했다.
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