AMD도 '엄지 척'…SK하이닉스, AI반도체 '초격차' 자신

세계 첫 12단 HBM3 개발진 인터뷰
D램 칩 더 넣는 기술로 용량 50% ↑

"인공지능(AI) 모델이 빠르게 성장하며 초고속, 고용량 메모리 수요를 이끌고 있다. 흐름에 맞춰 새 고대역폭 메모리(HBM) 반도체를 개발해내는 SK하이닉스에 감사드린다." - 로먼 키리친스키 AMD 메모리 제품 부문 총괄 책임자 부사장

SK하이닉스는 세계 첫 12단 적층 HBM3 24GB(기가바이트) 반도체를 개발하고 AMD에 샘플을 제공한 개발진 인터뷰를 9일 자사 뉴스룸에 게재했다. 주요 GPU(그래픽처리장치) 고객 AMD 부사장도 인정할 만큼 HBM반도체에서 압도적인 성과를 내고 있는 SK하이닉스 상황을 함축했다. GPU는 많은 연산을 한꺼번에 처리하는 장치로 AI 학습에 주로 활용한다.

김왕수 SK하이닉스 D램 상품기획 PL.[사진제공=SK하이닉스]

HBM은 D램 칩 여러개를 TSV(실리콘관통전극)으로 수직 연결해 데이터 처리 속도를 높인 제품이다. SK하이닉스가 2021년 세계 최초로 개발한 HBM3은 4세대 제품이다. 작년부터 양산에 들어갔다. 12단 적층 24GB 패키지 개발도 세계에서 처음이다. AMD를 유치한 비결이다. 성형수 HBM PE(후공정) PL은 "한 번도 가지 않았던 길을 가는 것은 언제나 두려움을 느끼게 하지만 목표에 도달했을 때 기쁨은 배가된다"며 "세계 최초로 12단 HBM3을 개발한 데 자부심을 느낀다"고 했다.

SK하이닉스 12단 HBM3는 D램 칩 개수를 8개(기존 16GB 제품)에서 12개로 늘린 제품이다. 용량이 50% 늘어났다. 현존 최대 용량 24GB를 구현하면서도 높이(제품 두께)는 16GB 제품과 같은 수준으로 유지했다. 같은 공간 안에서 더 많은 데이터를 처리할 수 있도록 만들었다.

두께는 유지하면서 용량(적층 수)을 늘리기 위해 D램 칩을 40% 얇게 위로 한 개씩 쌓아올렸다. 칩이 쉽게 휘어지지 않도록 에폭시 밀봉재(EMC)를 개선하고 '어드밴스드 MR-MUF' 공정을 도입했다. 밀봉재는 반도체 칩을 외부 열, 습기, 충격으로부터 보호해주는 소재다. 기존 8단 HBM3 양산 후 12단 HBM을 개발하기까지 10개월 걸렸다. 어드밴스드 MR-MUF엔 기존 공정과 달리 웨이퍼가 휘지 않도록 제어하는 기술을 적용했다. 권종오 SK하이닉스 WLP(웨이퍼레벨패키징) BE 개발 PL은 "어드밴스드 MR-MUF 공정으로 생산성은 약 3배, 열 방출은 약 2.5배 끌어올렸다"고 했다.

권종오 SK하이닉스 WLP BE개발 PL.[사진제공=SK하이닉스]

12단 HBM3는 이미 AMD를 포함한 다수 글로벌 고객사에 제품 샘플을 제공해 테스트를 받는 중이다. SK하이닉스는 "상당히 긍정적인 반응을 얻고 있다"고 했다. 김왕수 SK하이닉스 D램 상품기획 PL은 "이 제품으로 SoC(시스템온칩) 업체들은 같은 크기 제품으로 용량을 1.5배 늘릴 수 있게 됐다"며 "하반기부터 신제품을 공급할 것"이라고 했다. SoC는 그래픽, 오디오 등 멀티미디어 부품과 CPU(중앙처리장치), D램 등 반도체를 합쳐 효율을 높인 제품이다.

SK하이닉스 12단 HBM3 개발 주역들은 5세대 HBM3E와 HBM4 제품 등에서도 '초격차'를 유지할 것이라고 자신감을 보였다.이들은 "SK하이닉스가 명실상부 HBM 강자로 자리매김한 만큼 다음 세대 HBM3E, HBM4에서도 세계 1위를 굳건히 지킬 것"이라고 했다.

문채석 기자 chaeso@asiae.co.kr