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AI 열풍 HBM 공법 무엇이 다를까…삼성 필름 vs SK 액체

한스경제 | 2024.05.07 | 신고 신고
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HBM3E 12H D램 제품 이미지./삼성전자 제공HBM3E 12H D램 제품 이미지./삼성전자 제공

[한스경제=김정연 기자]전 세계적으로 인공지능(AI) 열풍이 불면서 AI 필수 제품인 고대역폭메모리(HBM) 패권을 차지하기 위한 경쟁이 갈수록 치열해지고 있다. 특히 HBM을 양분하고 있는 삼성전자와 SK하이닉스는 다른 패키징 공법을 적용하고 있어 두 회사 간의 자존심 싸움이 심화할 전망이다.

HBM은 D램을 여러 개 쌓아 연결한 첨단 반도체다. HBM을 만드는 첨단 패키징 과정 핵심은 쌓은 D램을 서로 결합하는 데 있다. 이 때문에 칩을 잘 연결하고 보호할 수 있는 기술이 중요하다.

삼성전자와 SK하이닉스는 현재 HBM에 각각 '열압착 비전도성 접착 필름(TC-NCF)' 방식과 매스리플로우 몰디드언더필(MR-MUF) 방식을 적용하고 있다. 쉽게 말하면 NCF 방식은 필름을 한 장씩 깔아가며 쌓는 방식이라면, MUF 방식은 오븐에서 한 번에 구워내는 방식이다.

TC-NCF 방식은 반도체 칩 사이에 NCF라는 절연 필름을 덧대고, 이를 열과 압력을 가해 칩을 결합하는 공정이다. 이 공정은 층수가 늘어나고 칩 두께가 얇아지면서 발생하는 '휘어짐 현상'을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 삼성전자는 NCF 소재 두께를 지속적으로 낮춰, 업계 최소 칩간 간격인 '7㎛'를 구현했다. 삼성전자 측은 "칩과 칩 사이를 접합하는 공정에서 신호 특성이 필요한 곳은 작은 범프(칩 사이를 전기적으로 연결하는 돌기)를, 열 방출이 필요한 곳에는 큰 범프를 목적에 맞게 적용했다"며 "크기가 다른 범프 적용을 통해 열 특성을 강화하는 동시에 수율도 극대화했다"고 설명했다.

SK하이닉스의 MR-MUF 방식은 조금 다르다. 이 방식은 여러 층의 D램을 한 번에 포장하는 기술이다. 반도체칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 주입해 굳히는 공정이다. 반도체 업계에서는 MUF 방식이 NCF 방식보다 공정 시간이 빠르고 대량 생산에 유리해 생산성이 높다고 평가하고 있다.

다만 MR-MUF 방식은 10단 이상 고층에서 휘어짐 현상이 발생해 고단 적층에서 한계를 보일 수 있다는 단점이 있다. 이에 최우진 SK하이닉스 P&T 담당 부사장은 지난 2일 경기 이천 본사에서 열린 기자간담회에서 "SK하이닉스는 어드밴스드 MR-MUF 기술로 이미 HBM3 12단 제품을 양산 중이고, 칩의 휨 현상 제어에도 탁월한 고온·저압 방식으로 고단 적층에 가장 적합한 솔루션"이라고 반박했다.

양사는 HBM3E 12단 제품을 두고도 경쟁을 이어가고 있다.

삼성전자는 지난달 30일 열린 1분기 실적 컨퍼런스콜에서 업계 최초로 개발한 HBM3E 12단 제품을 올해 2분기 내 양산한다는 계획을 밝혔다.

이에 SK하이닉스도 내년부터 공급하려던 HBM3E 12단 제품 양산을 앞당기며 즉각 대응에 나섰다. 곽노정 SK하이닉스 사장은 지난 2일 경기 이천에서 열린 기자간담회에서 "시장 리더십을 더욱 확고히 하기 위해 세계 최고 성능 HBM3E 12단 제품의 샘플을 5월에 제공하고 3분기에 양산할 수 있도록 준비 중"이라고 설명했다.

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