삼성전자, HBM4에 '하이브리드 본딩' 적용…전략은 '맞춤형'

(서울=뉴스1) = 삼성전자 파운드리 사업부장 최시영 사장이 9일 서울 강남구 삼성동 코엑스에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024(Samsung Foundry Forum 2024)'에서 기조연설을 하고 있다. (삼성전자 제공) 2024.7.9/뉴스1 Copyright (C) 뉴스1. All rights reserved. 무단 전재 및 재배포, AI학습 이용 금지. /사진=(서울=뉴스1)

삼성전자가 내년 개발 예정인 HBM4의 패키징에 '하이브리드 본딩' 기술을 적용한다. HBM 성능 향상과 두께 최소화를 위해선 필름을 사용해 칩을 붙이는 종전 방식을 벗어나야 한다고 판단한 것으로 보인다. 아울러 삼성전자는 HBM4부터 '고객 맞춤형 시장' 공략에 속도를 높이기로 했다.

삼성전자가 최근 '파운드리 포럼'에서 공개한 로드맵에 따르면 이 회사는 이전 세대 HBM에 적용했던 TC-NCF(열압착 비전도성접착필름) 대신 HBM4에는 코퍼 투 코퍼 본딩(Copper to Copper Bonding) 기술을 적용한다.


HBM은 반도체 칩을 여러 층 쌓아서 만드는데, 삼성전자는 칩 사이에 필름을 덧대고 열·압력을 가해 결합하는 TC-NCF 기술을 사용했다. 그러나 이 방식은 HBM 성능 향상에 한계가 있고 두께를 줄이기 쉽지 않다는 평가를 받는다. HBM 용량을 키우려면 한정된 공간에 칩을 많이 쌓아야 하기 때문에 두께를 줄이는 기술이 중요하다.

삼성전자는 '코퍼 투 코퍼 본딩'을 활용해 이런 한계를 극복하려는 것으로 보인다. 이는 이름 그대로 반도체 칩의 구리 배선을 직접 연결하는 방식이다. 칩 표면의 구리와 절연체 역할을 하는 산화막을 각각 붙도록 하는 방식이라 '하이브리드 본딩'으로 불린다. 칩을 전기적으로 연결하는 납땜용 구슬인 범프를 사용하지 않아 HBM 두께를 줄이기 쉽다는 장점이 있다. 전기 저항 감소, 열 방출 개선 등도 장점으로 꼽힌다.

삼성전자는 하이브리드 본딩 기술을 적용해 내년 48기가바이트(GB), 단수 16단의 HBM4를 개발한다는 목표다. 현행 가장 최신 제품인 HBM3E 12단의 용량은 36GB다. 기존 제품 대비 데이터 처리 속도는 훨씬 빠르고 소비 전력은 크게 줄어들 것이라는 게 삼성전자 측 설명이다.


반도체 업계 관계자는 "HBM 성능을 높이려면 결국 하이브리드 본딩 기술이 필요하다"며 "다만 하이브리드 본딩의 기술적 난이도가 높아 삼성전자 목표대로 내년 HBM4 개발에 적용할 수 있을지가 관건"이라고 말했다.

한편 로드맵에 따르면 삼성전자는 HBM4 사업 전략을 '커스텀(custom, 맞춤형) HBM'으로 정했다. HBM3E까지는 범용 제품 공급에 초점을 맞췄다면 HBM4부터는 고객 맞춤형으로 시장을 공략하겠다는 의미다.

김경륜 삼성전자 상무는 최근 뉴스룸을 통해 "프로세서와 메모리 업체가 제품을 개별적으로 최적화해서는 AGI(범용인공지능) 시대가 요구하는 미래 혁신을 만들어내기 어렵다는 업계 공감대가 있다"며 "맞춤형 HBM은 프로세서, 메모리가 공동 최적화를 수행하는 첫 단추이자 AGI 시대를 여는 교두보라고 할 수 있다"고 밝혔다.