“HBM 검사 시간 6분의 1로”… 삼성, 속도와의 전쟁 ‘승부수’

■ 신규 장비로 HBM4 주도권 확보
D램 연결부분 품질 불량 판별
기존 6시간서 1시간으로 단축
차세대 모델 ‘수율 병목’ 해결
하이닉스와 경쟁 치열해질 듯

삼성전자가 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 시장 주도권 탈환을 위해 HBM 정밀 검사 시간을 기존 대비 6분의 1로 단축하는 새 장비를 개발, 도입할 예정인 것으로 확인됐다. 인공지능(AI) 반도체 시대 총아(寵兒) 격인 HBM 경쟁 열세를 만회하기 위해 총력전을 펴고 있는 삼성전자는 최근 세계 최대 AI 반도체 기업 엔비디아에 공급을 시작하며 분위기를 끌어올리고 있다. 최근 조직개편에서 HBM 특화 조직을 구축하며 시장 수성 의지를 다진 SK하이닉스와 내년 글로벌 HBM 시장을 두고 더욱 치열한 승부가 예상된다.

12일 반도체 업계에 따르면 삼성전자는 최근 국내 한 장비업체와 협력해 차세대 HBM용 3차원 컴퓨터단층촬영(CT) 검사 장비 개발을 마쳤다. 이 장비는 기존 5~6시간이 걸리던 HBM 정밀 검사 시간을 1시간 이내로 대폭 줄인 것이 핵심이다. HBM은 D램 칩에 미세한 구멍을 촘촘하게 뚫은 뒤 이를 수직으로 쌓아 통로 내부를 구리 등 금속으로 채워 연결하는 ‘실리콘관통전극(TSV)’ 기술을 통해 만든다. 이 과정에서 TSV 터널에 금속이 제대로 채워지지 않아 미세한 빈틈이 생기면 칩 성능 저하와 발열 등 치명적인 불량으로 이어진다. CT 장비를 통한 정밀 검사가 필수적인 이유다.

HBM4 12단 제품의 경우 설계에 따라 다르지만, 검사를 해야 하는 터널 수만 약 10만 개에 달한다. 이 때문에 HBM 공정에서 정밀 검사는 수율(생산품 대비 정상품 비율) 확보에 최대 병목으로 꼽혔다. 삼성전자는 그간 HBM 정밀 검사에 해외 업체의 장비를 활용해왔는데, 이번에 개발한 새 장비를 적용할 경우 소요 시간을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

업계 관계자는 “HBM4부터는 공정 난도가 급격히 올라가기 때문에 수율을 얼마나 빨리 잡느냐가 시장에서 승패를 가를 것”이라며 “삼성전자가 새 검사 장비를 통해 공정 효율을 획기적으로 개선하고 차세대 HBM 시장을 탈환하려는 의지를 내비친 것”이라고 말했다.

삼성전자가 HBM4 경쟁력 확보에 사활을 걸면서 내년 글로벌 HBM 시장 경쟁은 더욱 치열해질 전망이다. 키움증권은 삼성전자의 내년 HBM 총 출하량이 올해 대비 212% 증가한 111억Gb, 매출액은 197% 늘어난 26조5000억 원을 기록할 것으로 전망했다.

올해 글로벌 HBM 시장의 60% 이상을 차지하고 있는 SK하이닉스도 최근 대대적인 조직개편을 통해 시장 수성 의지를 다지고 있다. SK하이닉스는 엔비디아 등 주요 HBM 고객사와 신속한 기술 협력을 위해 미주 지역에 HBM 전담 기술 조직을 신설했다. 맞춤형 HBM 시장 확대에 대응하기 위해 HBM 패키징 수율과 품질 전담 조직도 별도로 구축해 개발부터 양산, 품질 전 과정을 아우르는 특화 조직 체계를 완성했다.

업계 관계자는 “구글을 포함한 글로벌 빅테크(거대 기술기업)들의 자체 AI 칩 개발 경쟁이 치열해지면서 핵심 부품인 HBM 시장 경쟁도 한층 치열해질 것”이라고 말했다.

김호준 기자