"1%P 차이가 수백억 좌우" HBM 수율 경쟁

삼성·SK, 양산 앞두고 정확도 주력
적층과정서 한곳 불량땐 모두 폐기
D램수율 90%일때 HBM 60% 그쳐

[서울경제]

주요 메모리반도체 기업들이 공언한 차세대 고대역폭메모리(HBM) 양산 시점이 다가오면서 기업들이 수율 잡기에 열을 올리고 있다.

12일 업계에 따르면 삼성전자(005930)·SK하이닉스(000660) 등 주요 메모리반도체 기업들은 차세대 HBM인 HBM3E를 상반기 내 양산하겠다는 계획 아래 초미세공정의 정밀성 높이기에 집중하고 있다.

삼성전자는 불량률을 줄이기 위해 국내외 다양한 반도체 장비 기업들과 접촉하고 이들과 다각도로 공정 개선 방향을 검토하고 있다. 삼성전자가 사용하는 열압착 비전도성접착필름(TC-NCF) 방식은 열과 압력을 최적화하는 과정이 중요한데 이 단계에서 정확도를 높이기 위해 장비사들과 논의를 이어가고 있는 것으로 전해졌다. SK하이닉스 추격에 전사력을 집중하는 삼성전자는 지난달 ‘어드밴스드 TC-NCF’ 기술을 깜짝 발표하기도 했다. TC-NCF 방식에 필수적인 필름의 두께를 줄여 반도체 적층 수를 늘리면서도 HBM의 높이를 유지할 수 있는 기술이다. 시장조사 업체 트렌드포스에 따르면 지난해 HBM 시장 점유율은 삼성전자가 38%로 53%를 기록한 SK하이닉스에 뒤처졌다.

SK하이닉스 역시 차세대 시장에서 주도권을 유지하기 위해 지속적으로 연구개발에 힘을 쏟고 있다. 삼성전자와 달리 매스리플로몰디드언더필(MR-MUF)이라는 방식을 이용하는 SK하이닉스는 공정의 핵심이 되는 액화 소재를 개선하기 위해 연구력을 집중하고 있다. 회사 관계자는 “MR-MUF 방식의 수율은 반도체 사이에 들어가는 액화 물질의 성질에 좌우된다. 현재까지 주력하는 부분도 이 물질의 완성도를 높이는 것”이라고 설명했다.

HBM 업계 선두인 SK하이닉스의 HBM 수율도 60%대에 그치는 것으로 알려졌다. 일반 D램 수율이 90%를 웃도는 것과 비교하면 낮다. 여타 메모리와 달리 반도체에 구멍을 뚫은 뒤 실리콘관통전극(TSV)으로 여러 개의 반도체를 수직으로 쌓는 복잡한 추가 공정이 뒤따라 여러 과정 중 한 곳에서만 불량이 생겨도 양품의 다른 칩도 함께 폐기해야 하는 구조다. 각 단계의 수율이 조금만 낮아지거나 높아져도 전체 수익성에 큰 영향을 준다. 한 업계 관계자는 “앞으로 HBM의 적층 수가 더 늘어날 것이기 때문에 단 1~2%의 차이는 곧 수백억 원의 매출 차이로 이어질 수 있다”고 말했다.

허진 기자 hjin@sedaily.com