인더뉴스 이종현 기자ㅣ"시스템 병목 현상을 극복하기 위한 현존 최고 사양의 D램은 HBM이고 AI 시스템의 훈련, 추론에도 최적의 제품입니다. 응용제품에 따라 다르지만 HBM 세대가 발전하며 훈련, 추론 AI 서버에 탑재되는 평균 채택 숫자도 더 늘어날 것으로 전망됩니다"
이강욱 SK하이닉스 PKG(패키징)개발 담당 부사장은 3일 대만 타이베이 난강 전시장에서 열린 '이종집적 글로벌 서밋(Heterogeneous Integration Global Summit) 2024'에서 'AI 시대를 위한 HBM과 어드밴스드 패키징 기술'이란 주제로 발표에 나서 이같이 밝혔습니다.
이번 행사는 오는 4~6일까지 진행되는 '세미콘 타이완 2024'의 세션 중 하나로 열렸습니다.
세미콘 타이완은 대만 최대 규모의 반도체산업 전시회로 파운드리 업계 1위인 TSMC를 비롯해 1000여개 글로벌 기업이 모여 반도체 재료와 장비 및 관련 기술을 선보일 예정입니다.
AI와 고성능 컴퓨팅(HPC) 시대에는 데이터 트래픽이 급증하며 메모리 대역폭 향상에 대한 요구가 커지고 있어 HBM은 AI 서버와 고성능 컴퓨팅용 메모리로 광범위하게 채택되고 있다는 게 이 부사장의 설명입니다.
이 부사장은 "현재의 8단, 12단 'HBM3E'는 초당 1.18TB 이상의 데이터를 처리하며 최대 36GB의 용량을 지원하는데 'HBM4'는 12, 16단으로 공급되며 용량은 최대 48GB까지, 데이터 처리 속도는 초당 1.65TB 이상으로 성능이 발전하고 있다"고 소개했습니다.
그는 특히 "HBM4부터는 베이스 다이에 로직 공정을 적용함으로써 성능 및 에너지 효율 향상이 기대된다"고 말했습니다.
이러한 성능 발전에 따라 HBM에 대한 수요도 AI 시장에서 더 늘어날 것으로 전망되고 있습니다. 업계에 따르면 2023년부터 2032년까지 생성형 AI 시장은 연평균 27% 성장할 것으로 예상되는데 HBM 시장은 2022년부터 2025년까지 연평균 109% 성장할 것으로 전망되고 있습니다.
SK하이닉스는 2015년 업계 최초로 HBM 제품을 양산한 이후, 연이어 최고 성능의 HBM 제품들을 세계 최초로 출시하면서 업계를 선도하고 있다는 평가를 받고 있습니다. 2025년에는 HBM4 12단 제품도 출시할 예정으로 독자적으로 개발한 혁신적인 패키징 기술을 통해 HBM 제품의 에너지 효율 및 열 방출 측면에서 뛰어난 제품 경쟁력을 인정받고 있습니다.
이 부사장은 "SK하이닉스가 HBM 제품에 적용한 MR-MUF 패키징 기술은 낮은 본딩 압력·온도 적용과 일괄 열처리가 가능해 생산성과 신뢰성 측면에서 타 공정 대비 유리하다"며 "높은 열전도 특성을 갖는 Gap-Fill 물질(빈 공간을 채우는 물질) 및 높은 밀도의 메탈 범프 형성이 가능해 타 공정 대비 열 방출 면에서 30% 이상의 높은 성능을 보인다"고 소개했습니다.
SK하이닉스는 HBM3와 3E 8단 제품에 'MR-MUF', 12단 제품에 Advanced MR-MUF기술을 적용해 양산하고 있고 내년 하반기 출하 예정인 HBM4 12단 제품에도 Advanced MR-MUF를 적용해 양산할 계획입니다.
특히, HBM4 16단부터는 어드밴스드 MR-MUF, 하이브리드 본딩 기술을 모두 검토해 고객 니즈에 부합하는 최적의 방식을 쓰겠다는 계획입니다.
이 부사장은 "최근 연구에서 16단 제품에 대한 어드밴스드 MR-MUF 기술 적용 가능성을 확인했다"며 "하이브리드 본딩 기술을 적용할 경우 제품 성능, 용량 증가 및 열 방출 측면에서 장점이 있지만 기술 완성도 및 양산 인프라 준비 측면에서 해결해야 할 여러 선결 과제들이 있다"고 밝혔습니다.
두 가지 방식에 대한 기술 완성도를 빠르게 높여 메모리 고용량화에 대한 고객 니즈에 선제적으로 대응한다는 전략입니다.
SK하이닉스는 HBM4 외에도 차세대 제품 개발을 준비 중이며 대역폭, 용량, 에너지 효율 측면에서의 기술적 난제들을 해결하기 위한 2.5D 및 3D SiP(System in Package) 패키징 등 다양한 대응 방안을 검토하고 있습니다.
끝으로 이 부사장은 "(7세대 제품인) HBM4E부터는 커스텀(맞춤형) 성격이 강해질 것으로 예상돼 다양한 고객 요구에 효율적으로 대응하기 위한 생태계 구축 관점에서도 글로벌 파트너들과의 협력을 강화해 가고 있다"고 말했습니다.
