"하이브리드 본딩은 AI 반도체의 게임체인저"

국제학술대회 'KISM 2025'

강지호 SK하이닉스 부사장
"하이브리드 본딩이 비용 줄여
HBM 이어 D램·낸드까지 적용"

황철주 주성엔지니어링 회장
"반도체 혁신은 유리서 나올 것"

강지호 SK하이닉스 C&C공정 담당 부사장이 11일 부산 파라다이스호텔에서 열린 반도체 국제학술대회 ‘KISM 2025’에서 하이브리드 본딩 기술에 관해 설명하고 있다. /한국반도체디스플레이기술학회 제공

“하이브리드 본딩 기술은 인공지능(AI) 반도체의 ‘게임체인저’입니다.”

강지호 SK하이닉스 C&C공정 담당 부사장(사진)은 11일 부산 파라다이스호텔에서 열린 반도체 국제학술대회 ‘KISM 2025’에서 “하이브리드 본딩 기술이 고대역폭메모리(HBM)를 넘어 일반 D램과 낸드플래시 메모리에도 적용될 것”이라며 이같이 밝혔다.

하이브리드 본딩은 반도체를 적층할 때 칩 사이 들어가는 전도성 돌기인 ‘범프’를 없애고 칩끼리 직접 연결하는 기술이다. D램에 미세한 구멍을 뚫어 상층과 하층을 연결하는 기존 실리콘관통전극(TSV)보다 반도체를 더 쌓을 수 있다.

하이브리드 본딩이 주목받는 이유는 기존 TSV로는 칩을 적층하는 것이 한계에 다다르고 있기 때문이다. 현재 주력인 HBM3E는 12단으로 적층되는데, 업계에선 20단 이상부터 하이브리드 본딩이 필수적이라고 보고 있다. 강 부사장은 “하이브리드 본딩을 활용하면 발열을 줄이는 동시에 성능(대역폭)을 높일 수 있다”고 했다.

하이브리드 본딩 기술로 제조 비용도 줄일 수 있다. 그동안 반도체 제조사들은 고가의 극자외선(EUV) 장비를 통해 회로폭을 좁히는 방식으로 반도체 성능을 개선해 왔는데, 하이브리드 본딩으로 반도체 구조를 혁신하면 EUV 사용을 줄일 수 있다. SK하이닉스와 삼성전자가 이 기술을 이르면 2027년 HBM4E(7세대 HBM) 양산에 도입하는 이유다.

강 부사장은 “하이브리드 본딩 기술은 D램뿐 아니라 낸드에도 적용될 것”이라고 내다봤다. SK하이닉스의 최신 낸드는 321단인데, 업계에선 400단 이상 낸드에서 하이브리드 본딩이 필요할 것으로 보고 있다.

반도체 장비 업체인 주성엔지니어링을 이끄는 황철주 회장은 이날 특별세션에서 “새로운 성장은 새로운 기준 위에서 가능하다. AI 시대 이전의 경쟁력과 AI 시대 이후의 경쟁력이 달라져야 한다”며 반도체 기판을 기존 실리콘에서 유리, 플라스틱으로 바꾸는 혁신 기술이 필요하다고 강조했다.

주성엔지니어링은 20년간 연구 끝에 1000도 이상의 고온에서만 구현할 수 있던 ‘3-5족 화합물 반도체(주기율표 3족 원소와 5족 원소를 결합한 반도체)’를 400도 이하의 얇은 유리 기판 위에서도 양산할 수 있는 원자층박막성장장비(ALG)를 세계 최초로 최근 개발했다. 황 회장은 “반도체의 제조 혁신은 유리와 플라스틱 기술에서 나올 것”이라고 했다.

황 회장은 AI시대에는 기술과 혁신의 개념을 구분해야 한다고 강조했다. 황 회장은 “기술은 아무리 좋아도 시장에 경쟁자가 있지만, 혁신은 부족함이 있어도 경쟁자가 없다”며 “기술은 구매자가 가격을 결정하지만 혁신은 만든 자가 가격을 결정한다”고 했다.

부산=박의명/황정환 기자 uimyung@hankyung.com