삼성·SK, 나란히 TSMC와 'HBM4' 생산…차별화 기술은?

삼성·SK, TSMC 공정 활용…"성능격차 줄듯"

TC-NCF 등 자체 기술, HBM 차별화 핵심

"HBM 경쟁, 누가 잘 쌓느냐가 매우 중요"

[서울=뉴시스] 엔비디아는 내년에 출시할 차세대 그래픽처리장치(GPU) '루빈'에 HBM 6세대 HBM4 8개, 2027년 출시할 '루빈 울트라'에는 HBM4 12개를 탑재한다. 삼성전자는 내년에 첫 선을 보일 HBM 6세대 'HBM4'를 반전 카드로 삼고, 개발에 주력할 방침이다. (그래픽=안지혜 기자)  [email protected]

[서울=뉴시스]이지용 기자 = 삼성전자가 세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체 TSMC에 차세대 '고대역폭메모리(HBM)' 제조를 맡기게 되면 SK하이닉스와의 HBM 성능 격차가 크게 줄 것이라는 관측이 제기된다.

HBM 6세대 제품인 'HBM4'부터는 고객 맞춤형으로 제조되어 파운드리 공정이 중요하다. 양사가 HBM을 TSMC의 같은 패키징 기술로 만들게 되면 성능과 전력 효율 면에서 비슷해질 수 있다.

이에 업계에서는 'TC-NCF'과 'MR-MUF' 등 양사가 갖고 있는 자체 패키징 기술이 향후 차세대 HBM의 성능을 좌우할 것이라는 목소리가 나온다.

6일 업계에 따르면 삼성전자는 내년 하반기 양산할 HBM4부터 TSMC와 협력해 제품을 생산할 가능성이 크다. 

앞서 삼성전자는 지난달 31일 3분기 실적발표 콘퍼런스콜(전화회의)에서 "커스텀(고객 맞춤형) HBM 제조와 관련, 파운드리 파트너 선정은 고객 요구를 우선으로 내외부 관계없이 유연하게 대응할 것"이라고 전했다.

커스텀 HBM은 고객의 요구사항을 만족시키는 것이 중요해 베이스 다이 제조를 외부 파운드리인 TSMC에 맡길 수 있다는 뜻으로 풀이된다. D램을 쌓아 HBM을 자체 제조한 뒤 이를 다시 파운드리 공정으로 패키징 해야 한다.

HBM4부터는 베이스 다이에 고객의 요구에 맞춘 기능을 넣기 위한 공정을 거치게 되는데 이때부터 파운드리의 패키징 공정이 매우 중요해진다. 베이스 다이는 HBM의 받침대 역할을 하는 핵심 부품으로 HBM을 콘트롤 한다.

삼성전자가 TSMC의 대표적인 차세대 패키징 기술인 '칩 온 웨이퍼 온 서브스트레이트(CoWoS)'를 활용해 HBM4를 생산할 수 있는 것이다.

이렇게 되면 삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 성능이 비슷해질 것이라는 분석이 나온다. 현재까지 업계에서는 SK하이닉스가 삼성전자보다 HBM 성능면에서 우위에 있는 것으로 평가한다. SK하이닉스는 TSMC의 공정을 통해 고객사의 각종 요구에 부합하는 HBM4를 내년부터 양산할 전망이다.

이규복 한국전자기술연구원 부원장은 "패키징 공정은 고정되기 때문에 삼성이 TSMC와 협력하게 되면 SK하이닉스와의 HBM 성능 격차는 줄 수 있다"고 말했다.

이에 양사의 자체 'HBM 적층 기술'이 각사의 제품을 차별화할 수 있는 요소로 꼽히고 있다. 같은 파운드리를 쓰게 되면 자체 적층 및 패키징 기술에 따라 HBM의 성능이 차이가 날 확률이 크기 때문이다.

삼성전자는 '어드밴스드 열압착 비전도성 접착 필름(TC-NCF)' 기술을 적극 활용할 전망이다. HBM 적층수가 증가하고 '휘어짐 현상'을 최소화 할 수 있는 장점이 있어 고단 적층 확장에 유리하다.

또 HBM4부터 하이브리드 본딩을 전격 도입할 것으로 알려졌다. 이는 범프 없이 구리로 칩을 쌓아, 칩 사이즈를 줄이고 성능을 높이는 공정이다.

SK하이닉스도 HBM3E에서 입증된 '어드밴스드 MR-MUF'를 활용할 예정이다. 이 기술은 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위한 공정으로 HBM 양산성 확보에 핵심이다. 마찬가지로 하이브리드 본딩 기술도 함께 개발 중이다.

이 부원장은 "삼성은 설계보다 패키징에서 문제가 있었는데, TSMC와 협력하면 이를 일부 해결할 것"이라며 "양사의 자체 기술이 HBM 성능을 좌우하는 데 중요요소가 될 것"이라고 말했다.

안기현 한국반도체산업협회 전무도 "HBM 경쟁은 결국 누가 잘 쌓느냐(적층)가 매우 중요하다"고 전했다.

[서울=뉴시스] 김혜진 기자 = 23일 서울 강남구 코엑스에서 열린 제26회 반도체대전(SEDEX 2024)에서 관람객들이 부스를 둘러보고 있다. 2024.10.23. [email protected]

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