SK하이닉스 HBM5 양산 대비 '하이브리드 본더' 납품 경쟁 본격화

[아이뉴스24 권서아 기자] SK하이닉스가 이르면 2029년 8세대 고대역폭메모리(HBM5)를 양산할 계획으로 '하이브리드 본더' 도입을 검토하면서 관련 장비 경쟁이 본격화되고 있다.

HBM이 20단 이상 고적층으로 진화할 경우 기존 공정만으로는 대응에 한계가 있고, 그 대안으로 유력한 게 하이브리드 본더 장비이다.

10일 업계에 따르면 한미반도체는 연내 2세대 '하이브리드 본더' 시제품을 출시하고 고객사와 협업에 나설 계획이다. 지난 2020년 HBM용 1세대 장비를 선보인 이후 후속 기술 개발을 이어왔다.

현재 HBM은 반도체 칩을 쌓을 때 '범프(납땜 돌기)'를 활용한 '열압착(TC) 본딩' 공정으로 칩을 적층하지만, 적층 수가 늘어날수록 발열과 수율 저하 문제가 발생한다.

'하이브리드 본딩'은 범프 없이 구리(Cu)와 구리를 직접 접합하는 방식으로 칩 간 간격을 줄여 두께를 낮추고, 데이터 전송 속도와 전력 효율을 동시에 개선할 수 있는 차세대 공정으로 평가된다.

한미반도체는 양산 대응을 위해 인천 주안국가산업단지에 약 1000억원을 투자해 '하이브리드 본더 전용 공장(팩토리)'을 건설 중이다. 해당 공장은 내년 상반기 가동을 목표로 한다.

한미반도체는 하이브리드 본딩 도입 전까지 '와이드 TC 본더'를 올해 하반기 출시해 대응할 계획이다. 이 장비는 HBM 다이 면적을 높여 실리콘관통전극(TSV)과 입출력 인터페이스(I/O)를 확장할 수 있다는 특징이 있다.

한화세미텍은 최근 SK하이닉스에 '2세대 하이브리드 본더' 시제품을 공급했다. 2022년 1세대 장비 납품 이후 약 4년 만이다. 해당 장비는 SK하이닉스의 테스트를 앞두고 있으며, 성능 검증 결과에 따라 양산 채택 여부가 결정될 전망이다.

한편 삼성전자 계열 반도체 장비 자회사인 세메스도 '하이브리드 본더' 개발을 진행 중이다. 업계에 따르면 삼성전자 평택 반도체 공장 내 차세대 HBM 라인에 '하이브리드 본딩' 적용을 검토하는 것으로 알려졌다.

삼성전자는 '하이브리드 본더' 기술에서 경쟁력을 지닌 네덜란드 베시(BESI)와 협력을 유지하면서 싱가포르 ASMPT와도 장비 도입을 논의 중인 것으로 전해졌다.

이외에 LG전자 생산기술원 역시 '하이브리드 본더'를 개발 중인 것으로 알려졌다.

시장에서는 HBM 세대 전환과 함께 본딩 기술 경쟁이 본격화될 것으로 보고 있다.

카운터포인트리서치는 "HBM 적층 구조가 고도화되면서 기존 범프 기반 공정으로는 성능 확장에 한계가 있다"며 "하이브리드 본딩은 대역폭과 전력 효율, 지연시간 개선을 동시에 충족할 수 있는 핵심 기술"이라고 분석했다.

이어 "SK하이닉스는 어플라이드머티어리얼즈와 BESI의 통합 하이브리드 본딩 솔루션을 조기에 검토하며 차세대 제품 대응에 나서고 있다"며 "2029~2030년 HBM5 출시를 기점으로 하이브리드 본딩 도입이 본격화될 것"이라고 내다봤다.