삼성전자와 SK하이닉스가 시장 예상보다 앞서 7세대 고대역폭메모리(HBM4E) 샘플 공급을 시작하면서 반도체 후공정 생태계도 요동치고 있다. 차세대 패키징 핵심인 하이브리드 본더 장비 시장을 선점하려는 국내외 기업 간 패권 경쟁이 본격화하는 양상이다.
22일 업계에 따르면 국내 반도체 장비사들의 하이브리드 본더 공급 시기가 대폭 앞당겨질 것으로 파악됐다. HBM4E부터는 하이브리드 본딩 기술 적용 여부가 칩 성능의 성패를 가르기 때문이다. 하이브리드 본더는 기존 열압착(TC) 본더와 달리 칩 적층 사이에 미세 범프 없이 쌓아 올리는 기술이다. 적층 두께를 줄이면서도 속도와 전류 효율을 극한으로 끌어올려 고성능 HBM을 구현할 핵심 열쇠로 꼽힌다.
한미반도체는 이르면 올 하반기 하이브리드 본더 양산 체제에 돌입한다. TC 본더 시장에서 축적한 정밀 제어 기술력을 앞세워 차세대 시장에서도 주도권을 이어가겠다는 전략으로 풀이된다.
한화세미텍은 네덜란드 모션 제어 전문기업 프로드라이브 등과의 협력을 바탕으로 연내 하이브리드 본더 개발을 완료한다는 방침이다. 당초 일정을 수개월 단축해 연내 공급망 진입을 노린다. 최근에는 다이와 웨이퍼를 정렬·접합하는 자체 장비 'SHB2 나노'를 비롯해 플라즈마 활성화 모듈, 제우스의 세정 모듈 등을 하나로 묶은 '하이브리드 본딩 통합 클러스터 시스템'을 SK하이닉스 라인에 반입해 퀄(풀질) 테스트를 진행 중이다.
삼성전자 자회사 세메스도 그룹 차원의 전폭적인 지원 속에 하이브리드 본더 공급 계약을 완료했다. 특히 웨이퍼와 웨이퍼를 통째로 접합하는 '웨이퍼-투-웨이퍼(W2W)' 기술을 개발해 이목을 끈다. 낱개 칩을 순차적으로 쌓는 기존 '다이-투-웨이퍼(D2W)' 공정과 달 W2W 방식은 칩 간 물리적 거리를 극한으로 좁힐 수 있다. 패키징 두께를 줄이면서도 신호 전달 속도를 끌어올리는 효과를 낸다.
전공정 중심의 글로벌 기업들도 후공정 세대 교체 국면에 진입하며 영토 확장에 속도를 내고 있다. 웨이퍼에 회로를 그리는 전공정 미세화가 물리적 한계에 봉착하면서 칩을 적층·패키징하는 후공정이 메모리 성능을 좌우하는 새로운 경쟁력으로 급부상한 결과다.
어플라이드 머티어리얼즈는 네덜란드 베시와 손잡고 하이브리드 본딩 클러스터 '키넥스'를 앞세워 시장 공략에 나섰다. 이미 대만 TSMC를 우군으로 확보한 데 이어 최근에는 핵심 고객사인 SK하이닉스로부터 실제 양산 라인 투입을 위한 발주 주문서(PO)를 받아낸 것으로 전해졌다.
업계 관계자는 "하이브리드 본더는 기존 TC 본더 방식을 넘어 패키징의 패러다임을 통째로 바꾸는 고차원 기술"이라며 "HBM4E는 물론 차세대 HBM5 시장의 성패를 가를 결정적 변수이자 장비 업계의 거대한 블루오션인 만큼, 주도권을 쥐기 위한 기업 간 선점 경쟁이 그 어느 때보다 치열하게 전개될 것"이라고 내다봤다.
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