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이세철 씨티그룹 전무<사진=최홍석 PD>

“하이브리드 본딩, 반도체 업계 주요 트렌드될 것

 더 얇은 칩 생산…발열 등 줄여줘 필수공정 부상”

칩과 칩을 범프 없이 직접 연결하는 하이브리드 본딩이 향후 3년 이상 반도체 업계 주요 트렌드로 자리 잡을 것이라는 전망이 나왔다.

씨티그룹 이세철 전무는 “하이브리드 본딩은 칩과 칩을 범프 없이 직접 연결하는 기술로, 기존의 다이렉트 본딩과 구리(Cu) 본딩의 장점을 결합한 것”이라며 “이 기술은 칩과 칩 사이의 유전체와 구리를 동시에 접합하는 것이 핵심”이라고 설명했다.

그는 “하이브리드 본딩은 기술적 난도가 매우 높다”며 “열팽창 계수가 다른 유전체와 구리를 접합하는 과정에서 발생하는 어려움이 있다”고 덧붙였다.  또 이 기술이 적용될 경우 IO 수가 많아져 얼라인 과정이 더욱 복잡해진다고 전했다.

그럼에도 불구하고 이 기술이 중요한 이유에 대해 이 전무는 “하이브리드 본딩은 얇게 쌓을 수 있어 높이에 대한 제한이 줄어들고, 마이크로 범프를 사용하지 않아 피치를 줄일 수 있다”고 밝혔다. 또 시그널 로스가 적고 발열 문제도 상대적으로 적다고 강조했다.

특히 로직 반도체와 메모리 반도체 통합이 이루어지면서 하이브리드 본딩의 필요성이 커지고 있다. 이 전무는 “이미 로직 단에서는 이 기술이 도입되고 있으며, 메모리 단에서도 준비가 필요하다”고 말했다.

시장에서는 하이브리드 본딩 기술의 도입 시기가 다소 지연될 것으로 보고 있지만, 이 전무는 “2026년 정도에는 도입이 시작될 것”으로 내다봤다. 그는 “EUV 공정 도입 당시처럼 프리미엄 고성능 제품에 우선 적용될 것”이라고 예상했다.

이 전무는 하이브리드 본딩 기술 도입에 따른 생태계 변화도 언급했다. 그는 “로직과 메모리 업체 간의 협업이 필수적이며, 장비 회사들도 협업을 통해 솔루션을 제공해야 할 것”이라고 말했다. 국내 기업 중에서는 CMP 장비와 소재를 제공하는 케이씨텍, 동진쎄미켐, 솔브레인 등이 관련 기술을 준비하고 있다고 언급했다.

Q: 하이브리드 본딩이란 무엇인가요?

A: 하이브리드 본딩은 칩과 칩을 범프 없이 직접 연결하는 기술입니다. 칩 사이에 TSV가 들어가야 하고, 카파와 유전체 간의 접합을 동시에 해야 하기 때문에 하이브리드 본딩이라고 불립니다.

Q: 하이브리드 본딩 기술의 어려움은 무엇인가요?

A: 하이브리드 본딩은 유전체와 카파의 열팽창계수가 달라서 접합 과정에서 기술적 난이도가 높습니다. 또한, IO의 개수가 많아 얼라인도 어려운 점이 있습니다.

Q: 하이브리드 본딩을 해야 하는 이유는 무엇인가요?

A: 하이브리드 본딩은 칩의 높이를 줄이고, 더 많은 TSV를 뚫을 수 있으며, 시그널 로스와 발열 문제를 줄일 수 있기 때문입니다. 또한, 로직과 메모리 통합이 필요해지면서 이 기술의 중요성이 커지고 있습니다.

Q: 한국에서 HBM과 관련해 하이브리드 본딩이 중요한 이유는 무엇인가요?

A: HBM은 8단, 12단, 16단 등으로 쌓아가면서 높이가 증가하는데, 하이브리드 본딩을 통해 중간 범프 없이 더 얇고 많이 쌓을 수 있습니다.

Q: HBM의 높이 제한을 조정한 이유는 무엇인가요?

A: HBM의 높이 제한을 720에서 770마이크로미터로 올려 기술적 난이도를 완화하고, 현재 기술을 더 연장해 사용하기 위해서입니다.

Q: 하이브리드 본딩이 앞으로 중요한 기술로 자리잡을 이유는 무엇인가요?

A: 하이브리드 본딩은 칩을 더 얇게 쌓을 수 있고, 시그널 로스와 발열 문제를 줄일 수 있기 때문에 향후 3년에서 7년간 중요한 기술로 자리잡을 것입니다.

Q: 하이브리드 본딩이 생태계에 미칠 영향은 무엇인가요?

A: 하이브리드 본딩은 로직과 메모리 업체 간의 협업을 필요로 하며, 이는 기존 생태계에 큰 변화를 가져올 것입니다. 또한, 기술 도입으로 인해 관련 장비와 기술의 변화도 예상됩니다.

Q: 하이브리드 본딩 도입 시 어떤 기업들이 유리할까요?

A: 하이브리드 본딩 기술을 도입할 수 있는 기업은 TSMC, 삼성, 하이닉스, 인텔, 마이크론 등이 될 것으로 보입니다. 이들 기업은 이미 관련 기술을 준비하고 있습니다.

Q: 국내 기업 중 하이브리드 본딩에 대응할 수 있는 기업은 어디인가요?

A: 국내에서는 케이씨텍, 솔브레인 등 CMP 관련 장비와 소재를 공급하는 기업들이 하이브리드 본딩 기술에 대응할 수 있을 것으로 보입니다.

Q: 하이브리드 본딩 기술이 EUV와 어떻게 비교되나요?

A: 하이브리드 본딩은 EUV와 마찬가지로 고성능 제품에 주로 사용될 기술입니다. EUV처럼 하이브리드 본딩도 프리미엄 공정으로 자리잡을 가능성이 큽니다.

Q: 하이브리드 본딩 기술 도입 시 인스펙션과 테스팅의 중요성은 무엇인가요?

A: 하이브리드 본딩 기술 도입 시 인스펙션과 테스팅 수요가 크게 늘어날 것입니다. 고성능 제품의 경우 전수 검사가 필요하며, 이를 통해 발생할 수 있는 여러 가지 이슈를 미리 예방할 수 있습니다.

정리_정일규 프로 jw92424@thelec.kr

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