박광선 어플라이드 머티어리얼즈 코리아 대표이사가 26일 서울 강남구 그랜드인터컨티넨탈 서울 파르나스에서 기자간담회를 열고 신형 반도체 제조장비 3종을 소개하고 있다. 김현일 기자

[헤럴드경제=김현일 기자] 미국 반도체 장비 기업 어플라이드 머티어리얼즈가 차세대 고대역폭메모리(HBM) 제조에 필요한 최신 하이브리드 본딩 장비를 공개하며 곧 하이브리드 본딩 방식이 대세가 될 것이라고 전망했다.

어플라이드 머티어리얼즈는 26일 서울 강남구 그랜드인터컨티넨탈 서울 파르나스에서 기자간담회를 열고 신형 반도체 제조장비 3종 ▷키넥스 본딩 시스템 ▷센투라 엑스테라 에피 시스템 ▷프로비전 10을 선보였다.

키넥스 본딩 시스템은 어플라이드 머티어리얼즈가 네덜란드 반도체 장비업체 베시(Besi)와 협력해 개발한 업계 최초의 ‘다이 투 웨이퍼(die-to-wafer)’ 방식의 하이브리드 본딩 장비다.

여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 올린 HBM은 현재 열과 압력을 가해 고정하는 열압착 방식의 TC본더 장비로 만들어진다. TC본딩은 여러 개의 D램 사이마다 ‘마이크로 범프’라는 접합 소재를 넣어 전기적으로 연결을 한다. 이로 인해 HBM이 두꺼워지고, 데이터 전송 시 전력을 많이 소모하는 문제가 발생한다.

반면, 하이브리드 본딩은 마이크로 범프 없이 구리와 구리를 직접 접합하는 방식이어서 갈수록 높아지는 HBM의 전체 두께를 줄이고 고성능을 구현하는 데 반드시 필요한 기술로 떠올랐다.

어플라이드 머티어리얼즈의 키넥스 본딩 시스템은 하이브리드 본딩 공정의 핵심 단계를 모두 하나의 시스템에 통합한 것이 특징이다. 다음 공정으로 넘어가기까지 걸리는 대기 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 연결 밀도를 10배 이상 높이고 전력 소모량을 10분의 1로 낮췄다.

허영 어플라이드 머티어리얼즈 하이브리드 본딩 기술 이사는 “키넥스를 연구개발에 사용할 경우 하루 한 두번 밖에 못하던 본딩 테스트를 20~30번 할 수 있다”며 “빠른 시간 안에 고객이 원하는 제품을 개발할 수 있어 ‘타임 투 마켓(Time to Market·제품의 시장 출시 시기)’을 앞당기는 데 절대적으로 도움이 된다”고 강조했다.

현재 6세대 제품인 HBM4 12단의 경우 TC본더 장비가 사용됐지만 반도체 업계는 16단으로 높아지는 차세대 HBM에선 하이브리드 본딩 방식이 활용될 것으로 보고 있다.

어플라이드 머티어리얼즈가 26일 서울 강남구 그랜드인터컨티넨탈 서울 파르나스에서 소개한 ‘키넥스 본딩 시스템’. 김현일 기자

허영 이사는 “키넥스 본딩 시스템은 이미 일부 고객사가 사용 중”이라며 “HBM을 제조하는 3개사(삼성전자·SK하이닉스·마이크론) 중 일부는 하이브리드 본딩 방식의 HBM을 예상보다 빨리 출시할 것으로 보고 있다. 지금 세대보다 한두 세대 뒤에 나올 것으로 예상한다”고 말했다.

7세대 HBM인 HBM4E 16단과 8세대 HBM5 20단부터는 하이브리드 본딩 방식이 본격적으로 적용될 것이란 전망이다.

어플라이드 머티어리얼즈는 이날 키넥스 본딩 시스템 외에도 게이트올어라운드(GAA) 트랜지스터 생산을 위한 센츄라 엑스테라(Centura Xtera) 에피 시스템도 공개했다.

GAA는 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널 4개면을 게이트가 둘러싸는 형태로, 반도체 초미세화 한계를 극복할 수 있는 기술로 평가된다. 삼성전자는 업계에서 가장 먼저 3나노부터 GAA를 도입했다.

센츄라 엑스테라 에피는 기존 방식보다 가스 사용량을 50% 줄이고 보이드(빈 공간) 없이 균일한 GAA 구조를 구현한다.

또한, 최첨단 전자빔 계측 시스템인 프로비전(PROVision) 10도 함께 소개했다. 업계 최초로 냉전계 방출(CFE) 기술을 적용해 기존 열전계 방출(TFE) 기술 대비 나노스케일 이미지 해상도를 최대 50% 높이고 이미징 속도를 최대 10배 빠르게 한다.

어플라이드 머티어리얼즈는 “핵심 공정 제어 작업을 지원해 2나노 이하 공정 및 HBM 통합에 필수적인 도구”라고 설명했다.

한편, 박광선 어플라이드 머티어리얼즈 코리아 대표이사는 “AI가 주도하는 시대에 어플라이드가 제공하는 설루션이 비즈니스의 강력한 밑바탕이 될 것”이라며 “전력을 줄이고 컴퓨팅 파워(성능)을 높이는 것이 요구되는데 같은 전력으로도 더 강력한 컴퓨팅 파워를 낼 수 있느냐가 시장에서의 승리 요인이 될 텐데 그것이 바로 하이브리드 본딩”이라고 강조했다.