SK하이닉스 "16단 HBM3E, 검증 단계서 12단과 '동등 수율' 확보"

어드밴스드 MR-MUF로 신뢰성 확보…향후에도 기술 고도화

(지디넷코리아=장경윤 기자)SK하이닉스가 이달 공개한 16단 HBM3E(5세대 고대역폭메모리)의 신뢰성 확보를 자신했다. 회사의 테스트 결과, 검증 단계에서의 16단 HBM3E 패키지 수율은 양산 단계에서의 12단 HBM3E과 사실상 동등한 수준인 것으로 확인됐다. 

16단 HBM3E가 실제 양산되는 경우 수율이 하락할 수는 있으나, 개발 초기부터 제품의 신뢰성을 크게 확보했다는 점에서 의의가 있다.

SK하이닉스는 여기에 그치지 않고, 16단 HBM3E 구현의 핵심인 '어드밴스드 MR-MUF(매스 리플로우-몰디드 언더필)' 기술을 고도화할 계획이다. HBM4와 HBM4E, HBM5 등 차세대 제품의 16단 적층에도 어드밴스드 MR-MUF를 적용하는 것은 물론, 20단 적층에서도 적용 가능성을 보기 위한 기술 개발도 지속한다.

5일 권종오 SK하이닉스 PL은 5일 오후 서울 코엑스에서 열린 'SK AI 서밋 2024' 행사에서 16단 HBM 적층을 위한 본딩 기술을 소개했다.

권종오 SK하이닉스 PL이 발표를 진행하는 모습(사진=장경윤 기자)

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층한 뒤, TSV(실리콘관통전극)을 통해 연결한 차세대 메모리다. D램을 더 높이 쌓을수록 더 높은 용량과 성능 구현에 용이하다. 때문에 업계에서는 HBM의 세대 진화와 더불어 D램을 8단, 12단, 16단 등으로 더 높이 쌓는 방안을 강구해 왔다.

특히 SK하이닉스는 이달 업계 최초의 16단 HBM3E(5세대 HBM)을 공개해 내년 초 샘플을 공급하겠다는 계획을 발표했다. 현재 상용화된 HBM의 최고 단수는 12단이다.

SK하이닉스의 16단 HBM3E 개발의 핵심은 패키징이다. SK하이닉스는 이번 16단 HBM3E에 12단 HBM3E와 같은 어드밴스드 MR-MUF 기술을 적용했다. MR-MUF는 HBM 전체에 열을 가해 납땜을 진행하고, 칩 사이에 액체 형태의 보호재를 넣어 공백을 채우는 공정이다.

SK하이닉스의 HBM3E 16단 수율 자료(사진=장경윤 기자)

해당 기술은 고적층으로 갈수록 칩이 휘어지는 워피지 현상이 발생할 수 있어, 12단 적층부터는 신뢰성 확보가 어렵다. 이에 SK하이닉스는 일차적으로 열을 가해 D램을 임시로 붙인 뒤, MR-MUF를 진행하는 어드밴스드 MR-MUF 기술을 고안해냈다.

권 PL은 "HBM3E를 12단에서 16단으로 쌓으면서 D램 사이의 공간(갭-하이트)이 기존 대비 절반 수준으로 줄어드는 등의 난점이 있었다"며 "그러나 기술 개발을 통해 좁아진 갭-하이트를 비롯한 주요 문제의 신뢰성을 통과하는 등의 결과를 얻었다"고 설명했다.

나아가 SK하이닉스는 어드밴스드 MR-MUF 기술을 지속 고도화해 차세대 HBM에도 적용할 계획이다.

권 PL은 "HBM4와 4E, HBM5에서도 16단 제품은 어드밴스드 MR-MUF를 계속 활용해야 한다고 보고 있다"며 "경쟁사가 HBM4E에서는 하이브리드 본딩을 적용할 것으로 전망되는데, 당사는 16단이나 20단에서 두 본딩 기술의 이점을 비교하고 적용 계획을 수립할 것"이라고 밝혔다.

장경윤 기자(jkyoon@zdnet.co.kr)