삼성전자, 성능·안정성 택해

SK하이닉스, 비용 효율적

온디바이스 AI 메모리 경쟁

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16일 업계에 따르면, 삼성전자는 인공지능(AI 스마트폰이나 PC 등에서 연산 성능을 극대화할 차세대 D램을 개발중이다. LPDDR D램을 쌓아 입출력(I/O) 단자를 대폭 늘린 제품으로, '저지연 와이드 입출력(LLW)' D램이라고도 불린다.

삼성전자는 모바일 HBM의 성능과 안정성 확보에 초점을 맞춘 것으로 확인됐다. 앞서 삼성전자는 적층한 D램을 연결하는데, 구리 기둥을 활용한다고 밝힌 바 있다.

웨이퍼에서 절단한 D램(다이)을 계단 형태로 쌓은 후 에폭시 소재로 굳히고, 여기에 구멍을 뚫어 구리를 채우는 'VCS(Vertical Cu-post Stack)' 방식이다.

반면, SK하이닉스는 구리 기둥 대신 구리선(와이어)를 택했다. 적층한 D램을 구리선으로 연결한 후에 에폭시를 빈 공간에 투입해 굳히는 것으로, 삼성전자와 연결 요소와 공정 순서에서 차이가 난다.

'VFO(Vertical wire Fan Out)'라는 이름으로, 현재 HBM을 구현하기 위해 D램 적층 후 그 틈새에 MUF 소재를 채워넣는 것과 비슷하다.

구조는 두회사 모두 유사하다. 하지만 공정 순서와 구성 요소에 따라 제품 안정성과 성능, 비용 및 생산성에서 차이가 큰 것으로 전해진다.

우선 삼성전자 경우 에폭시 뚫어 틀을 만들기 때문에 단단한 구리 기둥을 형성할 수 있다. 제품 안정성이 뛰어나고 보다 많은 입출력 단자를 만드는데 유리하다. 하지만 식각이나 레이저로 구멍을 뚫어야 하고 도금으로 구리 기둥을 형성하는 공정 때문에 시간과 비용이 많이 든다. 가격 경쟁력을 확보하는 게 관건이다.

SK하이닉스는 구리선을 연결하는 공정(와이어 본딩)으로 구멍을 뚫는 것 보다 쉽고 비용 효율적이다. 다만 에폭시를 채우는 과정에서 얇은 구리선이 밀리거나 이탈할 수 있다.

이 같은 이유로 MUF 방식의 HBM은 개발 초기 D램 사이에 있는 마이크로 범프(솔더볼) 손상 이슈가 제기된 바 있다. SK하이닉스는 MUF 개선 및 공정 고도화로 이 문제를 해결했는데, 모바일 HBM에서도 풀어야 할 과제가 됐다.

반도체 패키징 업계 고위 관계자는 “결론적으로 삼성은 제품 완성도를, SK하이닉스는 비용 효율성을 우위에 둔 것”이라며 “고객마다 요구하는 특성이 다른 만큼 아직까지 누가 더 시장성이 있는지 속단하긴 이르다”고 밝혔다.

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삼성전자와 SK하이닉스 모두 올해 기술 개발을 마치고, 내년께 모바일 HBM 양산에 돌입할 계획이다.

https://www.etnews.com/20250214000121