SK하이닉스, 스마트폰 발열 잡는다…'신소재' D램 첫 공급

[이데일리 조민정 기자] SK하이닉스가 스마트폰 발열을 잡기 위한 ‘신소재 적용’ D램 제품을 업계 최초로 공급하기 시작했다.

SK하이닉스(000660)는 업계 처음으로 ‘하이케이 EMC’ 신소재를 적용한 고방열 모바일 D램 제품을 개발해 공급했다고 28일 밝혔다. 이는 열 저항을 기존 대비 절반까지 줄여 고성능 스마트폰의 소비전력을 크게 절감시킨 게 특징이다. SK하이닉스는 인공지능(AI) 탑재에 따른 스마트폰 발열 문제를 해결하며 차세대 모바일 D램 시장을 선도해 나간다는 방침이다.

[이데일리 김정훈 기자]

EMC(Epoxy Molding Compound·에폭시 몰딩 컴파운드)는 반도체 후공정 필수 재료다. 수분, 열, 충격, 전하 등 다양한 외부 환경으로부터 반도체를 밀봉해 보호하고 열을 방출하는 통로 역할을 한다. EMC에 열전도 계수(K)가 높은 물질을 사용해서 열전도도를 높인 것이 하이케이 EMC다.

최신 스마트폰의 경우 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 위에 D램을 적층하는 PoP(패키지 온 패키지) 방식을 적용하고 있다. PoP 방식은 각각 다른 종류의 반도체 패키지를 위아래로 쌓아 한정된 공간을 효율적으로 활용하고 데이터 처리 속도를 향상 시킨다는 장점이 있다. 그러나 동시에 모바일 AP에서 발생한 열이 D램 내부에 누적되면서 전체적인 스마트폰 성능 저하도 함께 야기한다.

반도체의 발열은 기기에 치명적이다. 최근 AI 기술의 중요성이 커지면서 삼성전자, 애플 등은 최신 스마트폰에 온디바이스 AI 기능을 탑재하고 있다. 온디바이스 AI는 클라우드 서버가 아닌 스마트폰 자체에서 정보를 처리할 수 있는 기술이다. 인터넷 없이 기기 자체에서 AI 연산을 수행하는 탓에 데이터 고속 처리로 인한 발열이 스마트폰 성능 저하의 주요 원인으로 꼽혔다.

SK하이닉스는 발열 문제를 해결하기 위해 D램 패키지를 감싸는 핵심 소재인 EMC의 열전도 성능 향상에 주력했다. 기존에 EMC의 소재로 사용하던 실리카(Silica)에 알루미나(Alumina)를 혼합 적용해 본 것이다. 이렇게 탄생한 신소재가 하이케이 EMC다. 그 결과 SK하이닉스는 열전도도를 기존 대비 3.5배 수준으로 대폭 높였고 열이 수직으로 이동하는 경로의 열 저항을 47% 개선했다. SK하이닉스가 D램 성능 향상의 열쇠로 후공정을 꼽고 기술 개발에 주력한 성과다.

SK하이닉스 관계자는 “고사양 플래그십 스마트폰의 발열 문제를 해결해 글로벌 고객사들로부터 높은 평가를 받고 있다”며 “소비전력 절감을 통해 배터리 지속시간과 제품 수명도 연장되는 등 모바일 업계에서 해당 제품에 대한 관심과 수요가 높아질 것”이라고 말했다.

SK하이닉스는 모바일 D램에서도 기술 경쟁력을 확보하며 글로벌 D램 1위 자리를 굳힌다는 전략이다. SK하이닉스는 올해 1분기 33년 만에 삼성전자를 앞질러 D램 점유율 1위(36%)를 차지했다. AI 반도체인 고대역폭메모리(HBM)를 ‘큰손’ 엔비디아에 사실상 독점 공급한 덕이다.

온디바이스 AI는 그동안 정체된 스마트폰 시장의 ‘게임 체인저’로 빠르게 성장할 전망이다. 시장조사기관 베리파이드 마켓 리서치에 따르면 글로벌 온디바이스 AI 시장은 연평균 27.95%씩 성장해 오는 2031년 1181억달러(약 167조원) 규모로 커질 전망이다. 생성형 AI를 중심으로 한 차세대 운영체제와 고성능 반도체 칩의 영향으로 스마트폰 생태계가 재편될 것이라는 관측이 나온다. 딜로이트 조사에서는 이르면 올해 말 생성형 AI 지원 스마트폰이 전체 스마트폰 출하량 중 30% 이상을 차지할 것이란 분석도 나왔다.

이규제 SK하이닉스 부사장(PKG제품개발 담당)은 “이번 제품은 단순한 성능 향상을 넘어 고성능 스마트폰 사용자들이 겪는 불편 해소에 기여한다는 점에서 의미가 있다”며 “소재 기술 혁신을 바탕으로 차세대 모바일 D램 시장에서 기술 리더십을 구축할 것”이라고 말했다.