이 기사는 2024년 11월 05일 16:31 thebell 에 표출된 기사입니다.

SK하이닉스가 12단 고대역폭메모리(HBM)에 이어 16단 HBM 시장 선점을 선언했다. 16단 HBM3E를 선제 출하해 고객사 수요에 대응하고 공정 안정성을 높인다는 계획이다.

SK하이닉스는 16단 HBM 양산 시 어드밴스드 매스리플로우(MR)-몰디드언더필(MUF) 기술을 적용하기 위해 공정, 소재 개선도 진행했다. 이러한 노력을 통해 16단 HBM 제품의 검증 수율을 12단 HBM과 동등한 수준의 수율을 확보하는데 성공했다고 밝혔다.

권종오 SK하이닉스 팀장은 5일 서울 강남구 코엑스에서 열린 'SK AI 서밋 2024'에서 "HBM 16단 제품의 (검증) 수율이 HBM3E (12단) 양산 수율과 비교해 99% 수준"이라며 "프리 컨디셔닝, 써멀 사이클링 등 신뢰성 테스트를 진행했고 패스 결과를 얻었다"고 말했다.

SK하이닉스는 16단 HBM에도 기존 적층 기술인 어드밴스드 MR-MUF를 적용한다. 차세대 적층 기술로 각광받고 있는 하이브리드 본딩 기술은 백업 공정으로 개발 중이다.

SK하이닉스는 16단 HBM에 어드밴스드 MR-MUF 기술을 적용하기 위해 코어 다이의 칩 두께와 칩 간 간격, 범프 피치 등을 개선했다고 설명했다. 특히 칩 간 간격은 12단 제품과 비교해 50% 이상 개선하는 큰 성과를 거뒀다고 강조했다. SK하이닉스 12단 HBM의 칩 간 간격은 13마이크로미터(um) 수준이다. 이를 16단 HBM에서 6.5um 수준으로 줄인 셈이다.

권 팀장은 "16단 HBM 개발을 위해 공정·소재·장비 등 영역에서 전방위적인 변화를 줬다"며 "대표적으로 몰딩 장비를 교체한 건 등이 있다"고 설명했다.

SK하이닉스 등 메모리 기업들이 코어 다이의 칩 두께, 칩 간 간격 개선에 나선 것은 제한된 패키지(HBM3/3E:720um, HBM4:775um) 안에 단수를 높이기 위해서다. 다만 업계에서는 20단 HBM부터 현재의 적층 기술이 한계에 다다를 것으로 예상하고 있다. 칩 두께를 줄이거나 칩 간 간격을 개선하는 데 한계에 봉착했기 때문이다.

업계에서는 이러한 상황을 타파할 수 있는 기술로 하이브리드 본딩을 꼽고 있다. 하이브리드 본딩은 적층 시 별도의 범프가 사용되지 않는 만큼, MR-MUF, 열압착(TC)-논컨턱디브필름(NCF)과 비교해 칩 간 간격을 대폭 줄일 수 있다.

SK하이닉스도 20단 HBM에는 하이브리드 본딩을 기술을 적용한다는 방침이다. 권 팀장은 "20단 HBM 이후에는 하이브리드 본딩을 메인 (공정)으로 개발 중"이라며 "다만 (20단 HBM에도) 여전히 어드밴스드 MR-MUF 개발을 병행할 것"이라고 했다. 이어 "향후 양산 공정에는 두 개 기술 중 더욱 우수한 기술을 적용할 예정"이라고 덧붙였다. 경쟁사인 삼성전자도 16단 HBM 양산을 위해 하이브리드 본딩과 TC-NCF 기술을 공동 개발 중인 것으로 알려졌다.

SK하이닉스는 내년 초 고객사에 HBM3E 16단 제품 샘플을 제공할 예정이다. 업계에서는 이 고객사를 엔비디아로 추정하고 있다.