“SK하이닉스는 업계 최초로 개발한 패키징 기술인 매스 리플로우-몰디드 언더필(MR-MUF)을 고대역폭메모리(HBM)에 적용해 3세대 HBM(HBM2E)부터 시장 주도권을 확보할 수 있었습니다. 첨단 패키징 기술의 중요성이 부각되고 있는 가운데, 대만 TSMC의 사례처럼 한국도 후공정 생태계와 메모리 반도체 기업이 함께 성장할 수 있도록 협력을 강화해야 합니다.”
이강욱 SK하이닉스 패키징개발 담당(부사장)은 24일 서울 강남구 코엑스에서 열린 ‘반도체 대전(SEDEX 2024)’ 기조연설을 통해 이렇게 말했다. 이날 이 부사장은 ‘AI 시대 반도체 패키징의 역할’이라는 주제로 SK하이닉스의 패키징 기술력과 이를 적용한 HBM 공정 로드맵에 대해 소개했다.
MR-MUF는 SK하이닉스가 독자적으로 개발해 3세대 HBM(HBM2E)에 처음 적용한 기술이다. 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 빈 공간 사이에 액체 형태의 보호재를 주입하고 굳히는 방식이다. 낮은 압력과 온도 적용, 일괄 열처리가 가능해 제품 생산성과 신뢰성을 높이는 기술로 평가된다. 경쟁사 공정 대비 열 방출 성능도 30% 이상 뛰어나다고 알려져 있다.
SK하이닉스는 현재 HBM3·3E 8단 제품을 MR-MUF, 12단 제품은 이를 개량한 어드밴스드 MR-MUF 기술 기반으로 양산 중이다. 내년 하반기 출하하는 HBM4 12단 제품도 어드밴스드 MR-MUF 방식으로 양산할 계획이다.
이 부사장은 SK하이닉스가 HBM 시장 선두를 달릴 수 있었던 배경에는 차별화된 패키징 기술이 있었다고 밝히며, 앞으로 패키징 기술이 고도화될 것이라고 설명했다. 그는 “과거에는 패키징의 역할이 단순히 칩을 보호하는 역할에 그쳤지만, 이제는 생존을 좌우하는 수준까지 중요성이 커지고 있다”며 “HBM 시장 1위 자리를 차지할 수 있었던 것도 패키징 기술 덕분이고, 향후에도 패키징 기술을 지배하는 기업이 반도체 산업을 이끌어가게 될 것”이라고 했다.
이 부사장은 6세대 HBM(HBM4) 16단부터 공정 기술에 대대적인 변화가 따를 것이라고 내다봤다. 현재 SK하이닉스는 HBM4 16단부터는 어드밴스드 MR-MUF와 하이브리드 본딩을 모두 적용할 수 있도록 준비하고 있다. 하이브리드 본딩은 칩과 칩을 연결할 때 필요한 소재(범프) 없이 이들을 구리를 통해 붙이는 기술이다. 칩간 거리가 좁아지는 만큼 데이터 전송 속도를 높이고, 전력 효율도 제고할 수 있다. 삼성전자도 HBM4부터 하이브리드 본딩을 적용할 계획인 것으로 알려졌다.
이 부사장은 “HBM4 16단 제품을 위해 어드밴스드 MR-MUF와 하이브리드 본딩 방식을 모두 적용할 수 있도록 준비 중”이라며 “고객의 요구에 따라 최적의 방식으로 제조할 수 있도록 패키징 기술을 다변화하는 것”이라고 했다. 그러면서 그는 “HBM4부터 HBM의 두뇌 역할을 하는 로직 다이에 파운드리 공정이 적용되기 시작할 것이고, 고객사의 요청에 따라 회로를 다르게 제작하는 ‘맞춤형 HBM’ 시대가 본격화될 것으로 전망한다”고 했다.
그러면서 그는 패키징 기술 경쟁력 강화를 위해 국내 후공정 생태계와 메모리 기업이 동반 성장해야 한다고 강조했다. 이 부사장은 “대만의 사례를 보면 제조를 담당하는 TSMC를 중심으로 팹리스(설계기업)와 후공정(OSAT) 기업이 모두 세계적인 경쟁력을 갖췄다”며 “하지만 우리는 메모리 반도체 기업을 중심의 성장해 팹리스, OSAT와의 연대가 미약하기 때문에 생태계 경쟁력이 취약한 편”이라고 했다.