저자: 강용훈 · 한국인
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마이크론의 HBM3E 24GB 양산 발표와 삼성전자의 36GB HBM3E 개발 발표가 하루 간격으로 나와 SK하이닉스가 급락함. 강용훈은 마이크론 발표의 2분기 쉬핑 시점, 본더 물량 부재, 모호한 에너지 절감 표현 등을 들어 두 회사 발표가 과장됐다고 봄. 수율 문제와 TC본딩·MR-MUF·NCF/NCP 공정 차이를 설명하며 발표 내용을 냉정하게 볼 것을 권고함.
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마이크론 HBM3E 양산 발표, 과연 사실일까
간밤에 마이크론 테크놀로지가 HBM3E 양산을 발표했습니다. 그래서 주가가 한때 크게 올랐다가 4% 정도 상승한 채 마감했습니다. 이어 국내 시장으로 돌아와서는 삼성전자가 36GB HBM3E 12단을 세계 최초로 개발 성공했다고 발표했습니다. 하루 사이에 두 회사가 이렇게 발표를 하니까, 가장 앞서서 HBM3E를 양산할 거라고 보도됐던 SK하이닉스가 장중 5% 넘게 하락하기도 했습니다. 그야말로 SK하이닉스가 동네북이 된 느낌인데요. 하루 사이에 과연 어떻게 발표를 했고, 이 내용을 우리가 어떻게 받아들여야 할지 분석해 드리겠습니다.
일종의 미스터리
제가 지난번에 각 사의 사정을 분석해 드린 적이 있는데, 마이크론 테크놀로지와 삼성전자가 굉장히 불확실하다고 말씀드렸습니다. 먼저 마이크론을 보겠습니다. 어제 발표 내용은 24GB HBM3E를 개발했다는 것입니다. 8층이 쌓인 구조인데, 한 다이가 2GB에서 HBM3E부터는 3GB가 됐습니다. 3 × 8은 24이니 24GB로 커진 거죠. 홈페이지에서는 엔비디아 최신 제품인 H200에 6월에 나오는 텐서코어 GPU에 쓰인다고 자신하고 있고요. 3월 18일 GTC 행사에서 자사 제품을 소개할 것이라고 흘리고 있습니다. 그런데 의문스러운 건 2분기에 선적(쉬핑)이 된다고 한다는 점입니다.
지금 양산을 했는데 2분기에 선적된다고 하면, 그게 4월인지 5월인지 6월인지 알 수 없습니다. 이에 반해 머니투데이가 최초로 보도했는데, 3월에 양산을 시작하고 바로 초도 물량을 납품한다고 나와 있습니다. 양산 시작과 초도 물량 납품이 차이가 없다는 뜻인데, 지금은 2월이니 6월에 납품한다면 거의 4개월 가까운 시차가 생깁니다. 이게 의문입니다.
스펙을 보면, 1.2 바퍼 세라고 하는데 SK하이닉스의 1.15보다 조금 앞선 수준이라 사실상 별 차이가 없습니다. 대역폭은 최대 전송 속도를 말합니다. HBM은 주기억장치인데, 램처럼 GPU와 CPU의 연산을 돕고 그 결과를 잠시 보관해 주는 역할을 합니다. 그때 오가는 속도를 대역폭이라 하고, 초당 최고 전송 속도로 표시합니다. 1.2TB/s는 엄청난 수치입니다. 1TB는 1024GB인데, 사무실 PC가 16GB, 32GB 메모리를 쓰는 것에 비하면 상상이 안 가는 숫자죠. 이 정도 전송 속도, 즉 대역폭을 가진다는 겁니다. 거기에 더해 "30% 에너지 절감"이라고 자랑했습니다.
여기서 "vs 컴피티터", 즉 경쟁사 제품과 비교한 표현이 있는데 이게 모호합니다. SK하이닉스는 아직 제품을 내놓지 않았습니다. 그 제품에 비해 30% 절감한다는 건지, 아니면 SK하이닉스가 생산 중인 HBM3E 대비 절감한다는 건지 애매하게 표현되어 있습니다. 이런 건 상업적 과장 수법입니다. IT 회사들이 과장을 위해 흔히 쓰는 방식이라, 상업적인 냄새가 나는 표현이니 크게 신경 쓰실 필요는 없습니다.
삼성은 "24GB는 우리가 능가한다"는 식으로 발표했습니다. 36GB는 12층이고, 한 층이 3GB니까 12층입니다. 이를 개발 성공했다고 합니다. 대역폭은 1.2TB/s가 아니라 1.25TB/s로 늘었다고 자랑했습니다. 이걸 "어드밴스드 TC 본딩"이나 "TC NCF"로 표현했는데, NCF를 그대로 쓴다는 뜻입니다. 제가 NCF 다음이 NCP라고 하니까 많은 분들이 "강 대표가 잘 모른다"고 댓글을 다셨는데, 그렇지 않습니다. NCP는 최종 단계이고, NCF는 Non-Conductive Film의 약자로, 수율을 떨어뜨리는 요인입니다. 이건 나중에 다시 설명드리겠습니다.
언론에서는 MR-MUF가 되어야 수율이 높아진다고 말하며 이것으로 전환할 거라고 하는데, 사실 MUF가 아니라 정확히는 NCP를 전략적 목적 때문에 쓰는 것 같습니다. 삼성은 NCF를 그대로 써서 HBM3E를 생산했다고 말하고 있는데, 이게 좀 이상합니다. HBM3E가 안 되는 이유가 바로 NCF 때문이거든요. 또 더미 범프를 쓴 것 같습니다. 신호 연결은 작은 범프로 하고, 신호와 상관없는 범프는 큰 범프로 한다고 하는데, 이를 전문용어로 더미 범프라고 합니다. 더미 범프의 목적은 열 배출입니다. SK하이닉스에 대해 과거 한 증권사가 낸 보고서에도 더미 범프가 열 배출을 효율적으로 한다는 내용이 있었습니다. 삼성이 이를 도입한 것 같습니다. 더미 범프 방식으로 상반기에 양산한다고 되어 있는데, 지금이 2월이니 4개월 남았습니다. 그 사이에 HBM3E를 양산하고 곧이어 HBM3E 12단을 양산한다는 건 믿기 힘든 이야기입니다. 그럼에도 삼성이 이렇게 발표했기 때문에 언론에서 크게 다뤘고, 두 회사가 연달아 신기술을 발표하니 오늘 SK하이닉스 주가가 급락했습니다.
미스터리한 점이 한두 가지가 아닙니다. 마이크론의 경우, 어제 주가가 7%까지 올랐다가 4% 정도로 밀렸습니다. 미국 증시는 한번 오르면 10~15%씩 뛰기도 하지 않습니까. 세계 최초라고 주장했으니 실제로는 주가가 어마어마하게 올라야 하는데 이 정도에 그쳤다는 건 시장이 안 믿는다는 뜻입니다. 두 번째는 본더 문제입니다. SK하이닉스도 HBM3E 양산을 위해 작년 10월에 이미 한미반도체로부터 TC 본더를 대량 주문했습니다. 그리고 2월 1일쯤 추가 주문도 했습니다. 몇 달 전에 본더를 주문해 양산 준비를 했다는 증거입니다. 그런데 지금 이 회사들이 본더를 어디서 수주했는지는 전혀 나오지 않습니다. ASMPT와 한미반도체도 정확한 수주 공시를 내지 않고 있습니다. 그래서 본더는 누가 생산하는지가 핵심입니다. 진짜 양산이라면 물량을 쏟아낼 준비가 되어 있어야 하는데, 본더 없이 뜬금없이 나왔다는 겁니다. 그래서 업계에서는 아주 소량을 내놓고 이것을 양산이라 표현한 것이 아니냐, 엔비디아의 내부 규격에 어느 정도 들어간 것 아니냐는 이야기도 나옵니다. 문제는 생산 속도입니다. 완성된 물량을 시간당 얼마나 생산하느냐가 가장 큰 문제인데, 이것은 전혀 알 수 없습니다. 그래서 지금 '양산'이라는 의미가 굉장히 모호합니다. 마이크론뿐 아니라 삼성전자도 굉장히 미스터리합니다. 발표 당일 주가는 미동도 없었고, 삼성은 HBM3 수율이 안 잡혀 굉장히 곤혹스러워하는 상황입니다. 그런데 갑자기 HBM3E 개발 성공을 말하려면, 먼저 HBM3 양산 뉴스를 자랑스럽게 발표하고 이어서 HBM3E를 개발했다고 해야 순서가 맞습니다. 지금은 앞뒤가 거꾸로 됐습니다. 그래서 수율이 얼마인지가 관건입니다. SK하이닉스의 HBM3 수율은 현재 50% 약간 못 미치거나 넘는 수준입니다. HBM3E의 수율이 과연 잡혔는지도 문제입니다. 본더도 그렇습니다. 앞서 말씀드린 본더를 SK하이닉스가 대량 주문했는데, 이건 신카와 장비를 마이크론 측이 쓴 것이라 할 수 있습니다. 본더의 질로 보면 ASMPT도 못 미치고, 신카와 장비는 더 떨어집니다. 그런데 마이크론은 이런 장비로 성공했다고 주장하며 HBM3E 8층보다 더 고단인 12층을 쌓았다고 전격 발표했습니다. 결론적으로 두 회사 모두 약간의 과장이 있어 보입니다. 중요한 건 실험실 단계에서 양산한다고 말하는 게 아니라, 대량 생산해서 물량을 공급할 수 있느냐입니다.
마이크론이 2분기에 선적한다고 했는데, 만약 4월이나 5월에 선적하면 6월 말에 나올 것으로 예상되는 H200에 들어가는 것은 마이크론 제품이 아니라 3월부터 초도 공급이 되는 SK하이닉스의 HBM이 장착될 가능성이 큽니다. 그럼에도 회사 측은 자사가 제일 먼저 들어간다고 주장하고 있는데, 이는 확인되지 않은 주장입니다. 삼성 이야기도 마찬가지입니다. HBM3부터 해결해야 하기 때문에 역시 상당히 의심스러운데, 언론이 굉장히 무비판적으로 받아들이고 있습니다.
마지막으로 한 번 더 설명드리겠습니다. 길지만 들어 주시기 바랍니다. 많은 분들이 NCP와 NCF를 계속 이야기하시는데, 순서를 정리하면 이렇습니다. 먼저 CF(캐필러리 언더필) 방식입니다. TC 본딩에서는 위아래 두 칩을 붙여야 합니다. 여기에 필러가 있고 여기에도 필러가 있습니다. 본딩의 핵심은 범프인데, 이를 눌러 압력과 열을 가해 녹여서 접합합니다. 첫 번째로 플럭스를 바릅니다. 플럭스 통에 담갔다 빼서 범프에 묻힙니다. 그다음 눌러서 열을 가하면 플럭스가 매개체 역할을 해서 본딩이 잘되게 합니다. 본딩이 끝나면 디플럭스를 합니다. 플럭스 물질이 나중에 말썽을 일으키기 때문에 플럭스를 제거합니다. 세 번째는 언더필을 넣는 단계입니다. 옛날 재봉틀에 기름을 넣던 장치처럼, 모세관 현상을 이용해 언더필 물질이 칩 사이로 쭉 들어가게 합니다. 네 번째는 경화입니다. 언더필을 굳혀서 본딩된 부분을 보호합니다. 단단하게 굳어 결속되고, 진동이나 먼지, 열에 잘 견디도록 칩을 보호합니다. 이것이 CF 방식입니다.
MUF는 몰디드 언더필입니다. 칩 사이에 언더필만 넣는 게 아니라 칩 전체를 몰딩 수지로 덮는 것입니다. 언더필과 오버필을 한꺼번에 하는 방식이라 공정이 간단해졌습니다. 이 두 가지, 즉 CF와 MUF는 플럭스를 써서 본딩한 다음 플럭스를 없애고 다시 언더필을 넣는 방식이라 포스트 어플라이드 방식이라고 부릅니다. 이 공정은 굉장히 복잡합니다. 플럭스를 제거하는 것 자체가 어렵기 때문입니다. 이 두 가지는 언제 쓰느냐면, 피치가 100마이크로미터일 때 CF를 쓰고, 어떤 책에서는 MUF를 100마이크로미터 이상일 때 쓴다고 합니다. SK하이닉스 전 공정 팀장이 쓴 책에는 40마이크로미터 이상에서도 쓰인다고 나와 있으니, 100~40마이크로미터 사이에서 쓰인다고 보면 됩니다. 이것이 MR-MUF입니다. 하지만 공정이 복잡하니까 도입된 게 세 번째인 NCF입니다.
NCF는 Non-Conductive Film의 약자로, 플럭스를 쓰지 않고 언더필 물질과 플럭스 기능을 결합해 사용하는 방식입니다. 필름 형태로 되어 있어서 라미네이션처럼 붙이거나 스핀 코팅으로 본딩 전에 바릅니다. 고형물이라 본딩 때 필름을 녹이는 시간이 더 들어가서 수율이 떨어지고, 열 배출 기능도 떨어지며, 끌림 같은 다양한 문제점이 있습니다. 수율 하락의 주범입니다. 그래도 CF와 MUF에 비해 공정은 훨씬 간단해졌습니다. 그냥 바르고 본딩하고 말리면 끝이니까요. 플럭스를 지우는 공정이 빠졌기 때문입니다.
NCP는 정식 용어라기보다 에폭시 플럭스 계열의 액체 페이스트를 가리키는 말입니다. 녹이면 액체가 되는 물질을 바르고 바로 본딩한 뒤 말리면 채워집니다. 원리는 NCF와 비슷하지만 특성이 훨씬 좋습니다. 마이크론이 개발한 것은 열 배출 특성이 뛰어나서 도입한 것 같습니다. 이 두 가지의 특징은 프리 어플라이드, 즉 본딩 전에 미리 적용하는 방식이라는 점입니다. 본딩 전에 집어넣고, 본딩하고, 말리면 끝입니다. 특성이 워낙 좋아서 SK하이닉스도 분명 이것을 쓸 거라고 생각합니다. MUF를 주장하는 것은 거짓이거나, 삼성전자를 혼란에 빠뜨리기 위한 전술이라고 생각합니다. 또 MR이라는 말은 2010년대 중반 국내 논문을 보면, TC 본딩을 했을 때 허용 범위 내에서 정렬이 틀어지면 한 번 더 매스 리플로우를 했더니 자가 정렬이 되며 위치가 더 정교해졌다고 나와 있습니다. 그래서 NCP로 TC 본딩을 한 다음 한 번 더 리플로우 본딩을 한 것일 겁니다. 그러니 MR-NCP라고 표현해야 하는데, MMF라고 표현한 것은 잘못된 것입니다. 많은 분들이 잘 모르기 때문에 삼성에서도 MMF를 쓴다고 표현한 것입니다. 제가 공부한 내용을 알려드리는 것이지만, 여전히 설명이 잘못됐다는 분들이 계셔서 다시 설명드렸습니다.
결론적으로, 마이크론과 삼성의 발표를 보면 마치 SK하이닉스의 기술 독점이 깨지고 두 회사가 치고 나오는 것처럼 보입니다. 그러나 자세히 생각해 보면 이상한 구석이 한두 가지가 아닙니다. 조금 더 냉철하게 생각해 보시고, SK하이닉스가 과도하게 하락한 현상도 다시 한번 생각해 보셔야 합니다. 현상을 굉장히 냉정하게 파악하시길 권해 드립니다. 감사합니다.
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