저자: 백만장자 · 한국인
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삼성전자 HBM3E 12단(36GB)은 NCF 본딩 기술을 채택했고, 12단을 8단과 같은 높이로 구현해 샘플을 고객사에 발송했다고 주장. 마이크론은 8단까지만 가능하며 본딩 수주가 없어 소량 생산 수준으로 의문이 많다고 평가. 삼성은 HBM3까지는 고전하겠지만 HBM4에서 역전을 노리며, 2025년 HBM4 샘플, 2026년 양산 계획이 있고 생산 케파 우위가 강점이라고 봄.
다듬은 글
삼성 HBM3E 12단과 NCF 본딩 방식
네 안녕하십니까, 여러분들의 백만장자입니다. 파이팅입니다. 여러분, 파이팅입니다. 자, 오늘 제가 사실은 다른 내용을 좀 준비했었는데, 질문이 요런 비슷한 질문이 좀 있어서, 아마 요거는 제가 한번은 다루고 넘어가야 되겠다 싶습니다. 짧은 시간에 어디까지 다룰 수 있을지 모르겠지만, 일단 감사합니다.
핵심은 그거예요. 삼성이 지금 HBM 생산 방식으로 본딩 방식을 TC 본딩 쪽에서 NCF·MUF·Pro로 바꿨다고 하는데, 삼성전자 HBM3E에서는 NCF를 쓴다고 해서 어떻게 되는 건지 궁금하다는 질문이 오셨어요. 질문 수준이 갈수록 많이 올라가시는 것 같습니다. 제가 이렇게 디테일한 걸 썩 좋아하지는 않아요. 대다수가 삼성전자를 이렇게까지 알고 싶어 하시지는 않을 수도 있겠지만, 워낙 지금 사안이 사안인 만큼 최대한 쉽게 풀어 보겠습니다. 그리고 제가 지금 SK하이닉스, 마이크론에 좀 의심 가는 부분도 있어서, 오늘 말 나온 김에 마이크론의 이번 HBM3E도 좀 다루고 삼성전자도 같이 가보겠습니다.
삼성 12단 개발 개요
일단 삼성전자가 32GB HBM3E 12단을 개발했습니다. 12단 개발 개요를 보시면, 진한 파란색 세 번째 항목이 보이십니까? 세 번째를 보면 어드밴스드 TC NCF 기술입니다. NCF, TC 본딩 기술에는 MUF, NCP 등 여러 가지가 있죠. 삼성전자는 NCF를 채택한다고 했습니다. 질문하셨을 때 MUF 아니냐고 하셨는데, MUF가 아니고 NCF 기술을 채택한다고 분명히 나와 있어요.
그리고 중요한 건 그다음입니다. 12단 제품을 8단과 같은 높이로 구현했다는 거예요. 다른 회사는 HBM 구조도에서 전부 8단을 쌓는데, 삼성전자는 12단을 쌓고도 높이를 8단과 똑같이 맞췄습니다. 이건 "우리가 이렇게 하겠다"는 선언이 아니라, 샘플을 이미 고객사와 관계사에 보냈습니다. 그래서 삼성전자가 12단을 8단 높이로 똑같이 구현했다는 것이 이번 발표의 핵심입니다.
마이크론과 용량 비교
이제 마이크론 이야기를 잠깐 먼저 하겠습니다. 화면 맨 위에 글자가 잘못 돼 있는데, 24GB가 아니라 36GB입니다. 원래 한 다이가 2GB였고 12다이면 24GB가 맞죠. 그런데 HBM3E부터는 한 다이가 3GB로 바뀌었습니다. 경쟁사도 마찬가지인데, 경쟁사는 3GB 8단이니까 24GB가 되고, 삼성전자는 한 다이가 3GB이고 12단까지 쌓으니까 36GB가 됩니다. 현재 최고 용량이라고 보시면 됩니다.
기술적으로 쌓는 건 역시 삼성전자가 앞서 있습니다. 마이크론과 SK하이닉스는 8층까지밖에 안 된다는 것이고요. 마이크론이 이번에 엔비디아 H200에 탑재된다고는 하는데, 다이와 다이를 본딩하려면 본딩 장비에 대한 대량 수주가 들어가야 합니다. 한미반도체 같은 본딩 장비 회사가 대표적인데, 대량 생산이라면 물량 수주가 쏟아져야 하는데 마이크론 쪽은 그런 이야기가 전혀 없습니다. 본딩 장비 수주가 없다는 건, 제가 봤을 때는 소량 생산만 하거나, 생산 속도가 가장 큰 문제일 가능성이 높다고 봅니다. 제가 모르는 내용이 있을 수도 있다는 점은 감안해 주세요.
HBM 양산의 핵심 두 가지
삼성전자는 어쨌든 HBM 양산에서 현재 최고 용량인 36GB 12단 적층을 구현했습니다. HBM 양산 공정의 핵심은 두 가지입니다. 하나는 얼마나 높이 쌓느냐, 다른 하나는 칩과 칩 사이를 본딩 접합하는 방식이 어떤 형식이냐, 그리고 그것 때문에 두께가 얼마나 줄어드느냐는 것입니다. SK하이닉스와 삼성전자의 HBM3 수율이 50% 정도 나오는 걸로 알고 있어요.
결국 고용량 제품을 만들려면 더 얇게 만든 칩을 더 많이 쌓아야 합니다. 이 과정에서 물리적인 휨 같은 문제가 생길 수 있죠. 삼성전자가 이번에 적용한 어드밴스드 TC NCF는 열압착 비전도성 접착 필름 방식입니다. 칩 전면에 열과 하중을 가해 붙이는 방식이라 칩의 휨을 상대적으로 쉽게 제어할 수 있습니다. 다만 다이 사이에 절연 필름을 샌드위치처럼 넣고, 일정 온도 이상이 되면 필름이 녹아서 범프와 범프의 연결을 유도하는 방식이라 다루기가 까다롭습니다.
쉽게 생각하면 햄버거를 떠올리시면 됩니다. 빵 사이에 치즈를 넣고 데우면 치즈가 녹아서 빵과 빵이 붙죠. 그런 방식이 NCF라고 생각하시면 됩니다. 반면 MUF는 반도체 칩 사이에 액체 형태의 소재를 직접 주입하는 방식입니다. MUF 소재도 삼성이 검토 중인 것으로 알고 있는데, 공식적으로 나온 건 NCF입니다.
차세대와 삼성의 강점
지금 삼성전자는 선행 기술 개발 속도를 내고 있습니다. 두께 제약을 극복하기 위해서 다음 세대인 HBM4, 6세대는 16단 제품이 될 텐데, 칩 간 간격을 완전히 없애고 칩과 칩을 직접 연결해 붙이는 하이브리드 접합 기술을 준비하고 있습니다. 여러분이 예전에 들어보셨을 수도 있는 기술입니다. 그래서 삼성전자가 HBM부터 본격적으로 역전을 노리고 있다고 이해하시면 됩니다.
저는 삼성전자가 다른 경쟁사보다 월등한 케파를 갖춘 점이 가장 큰 강점이라고 생각합니다. 삼성전자는 HBM 공급 역량을 업계 최고 수준으로 유지하기 위해 올해 작년 대비 2.5배 이상 케파를 확보해서 운영할 계획입니다. 칩 적층에 필요한 실리콘 관통 전극 TSV 케파 역시 현재로서는 경쟁사를 앞선다고 봅니다. 그래서 막강한 케파를 갖춘 삼성전자의 제조 수율이 일정 궤도에만 올라선다면, 대적할 만한 적수가 없어진다고 생각합니다. 월등한 케파를 가진 삼성전자가 수율만 제대로 확보하면 시장 점유율을 크게 높일 수 있을 거라고 봅니다.
또 향후에는 로직 칩을 추가해 고객별로 성능을 최적화한 맞춤형 HBM이 대세가 될 거라고 봅니다. 그럴 경우 삼성전자의 파운드리, 시스템 LSI, 패키징을 종합적으로 갖춘 반도체 시너지가 본격화된다고 생각합니다. 제 개인적인 생각으로는 삼성전자가 HBM3까지는 고전할 수 있다고 보지만, 차세대 HBM4 시장에서는 분명히 역전을 노린다고 봅니다. 삼성전자는 2025년 HBM4 샘플을 내놓고 2026년 양산에 들어갈 계획인데, 그때부터는 본격적으로 큰 변화가 생길 거라고 생각합니다.
이상 여러분의 백만장자였습니다. 사랑합니다. 여러분.
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