삼성전자가 차세대 HBM(High Bandwidth Memory)의 핵심 기술로 꼽히는 하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)을 오는 29년부터 본격 양산할 계획이다. 차세대 AI GPU인 엔비디아 '페인만(Feynman)' 출시 시점과 맞물려 하이브리드 본딩 기반 HBM 시대가 본격적으로 열릴 것이라는 전망이다.
관련 업계에 따르면 삼성전자는 하이브리드 본딩 장비 도입을 확대하며 2029~2030년 대량 양산 체제를 구축하는 방안을 추진하고 있다. 하이브리드 본딩은 기존 HBM 적층 방식과 달리 각 DRAM 다이를 연결하는 마이크로 범프(Micro Bump)를 제거하고, 구리(Cu)와 절연막(Dielectric)을 직접 접합하는 첨단 패키징 기술이다. 범프가 사라지면 다이 간 간격이 크게 줄어든다.
그 결과 적층 높이를 낮추면서도 신호 전달 거리를 단축할 수 있고, 인터커넥트 저항과 기생 용량(Parasitic Capacitance)도 감소한다. 이는 메모리 대역폭과 전력 효율, 발열 특성을 동시에 개선하는 효과로 이어진다. 전문가는 하이브리드 본딩이 HBM 이후 세대의 사실상 표준 적층 기술이 될 것으로 내다봤다.
삼성전자는 이를 위해 네덜란드 BE Semiconductor(BESI)의 하이브리드 본딩 장비 약 50대 도입을 검토중이다. 다만 BESI 장비만으로는 삼성전자가 요구하는 생산성과 공정 조건을 모두 충족하기 어려운 만큼, 여타 장비 업체와의 협력도 함께 검토하고 있다. 들여온 장비는 올해 말 평택(Pyeongtaek) 생산라인에 순차적으로 설치될 예정이며, 초기 공정 안정화와 파일럿 생산을 거쳐 2029년부터 본격적인 양산에 들어갈 가능성이 높다.
이번 로드맵은 엔비디아 차세대 AI GPU 일정과도 맞물린다. 엔비디아는 루빈 울트라(Rubin Ultra) 이후 차세대 AI 플랫폼인 페인만(Feynman)을 공개한 바 있으며, 3D 적층 구조와 차세대 HBM을 적용할 계획이라고 밝혔다. 루빈 울트라는 HBM4E를 사용할 것으로 예상되는 반면, 페인만은 HBM5 또는 고객 맞춤형(Custom HBM)을 채택할 가능성이 높다.
관련 업계는 하이브리드 본딩이 차세대 HBM과 함께 본격적으로 맞물릴 가능성에 주목하고 있다.특히 커스텀 HBM(Custom HBM)은 기존 베이스 다이(Base Die)를 고객사 전용 로직 다이(Logic Die)로 대체하는 3D SiP(System-in-Package) 구조다. AI 가속기 설계사가 메모리 인터페이스와 제어 로직을 직접 설계할 수 있어 메모리와 GPU를 보다 긴밀하게 최적화할 수 있게된다.
실제 AI 반도체 시장에서는 메모리 자체보다 패키징 기술에 더욱 심혈을 기울이고 있다. GPU 성능이 급격히 향상되면서 연산 성능보다 메모리 대역폭과 전력 효율, 신호 무결성(Signal Integrity)이 전체 시스템 성능을 좌우하기 시작했기 때문이다.
