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이강욱 SK하이닉스 패키징 개발 담당 부사장은 3일 대만 타이베이에서 열린 '세미콘 타이완'에 참가, '인공지능(AI) 시대를 대비하는 HBM과 어드밴스드 패키징 기술'을 주제로 한 기조연설에서 이 같이 말했다. 그는 "응용제품에 따라 다르지만 HBM 세대가 발전하며 훈련, 추론 AI 서버에 탑재되는 평균 채택 숫자도 더 늘어날 것"으로 전망했다.
이 부사장은 "현재의 8단, 12단 HBM3E(HBM 5세대)는 초당 1.18테라바이트(TB) 이상의 데이터를 처리하며 최대 36기가바이트(GB)의 용량을 지원하는데, HBM4는 12, 16단으로 공급되며 용량은 최대 48GB까지, 데이터 처리 속도는 초당 1.65TB 이상으로 성능이 발전한다"면서 "HBM4부터는 베이스 다이에 로직 공정을 적용함으로써 성능 및 에너지 효율 향상을 기대하고 있다"고 전했다.
이어 "이러한 HBM 성능 발전에 따라 HBM에 대한 수요도 AI 시장에서 더 늘어날 것으로 전망된다"며 "2023년부터 2032년까지 생성형 AI 시장은 연평균 27% 성장할 것으로 예상되는데, HBM 시장은 2022년부터 2025년까지 이미 연평균 109%의 성장이 예상된다"고 덧붙였다.
SK하이닉스가 HBM 제품에 적용한 매스 리플로우 몰디드 언더필(MR-MUF) 패키징 기술은 낮은 본딩(칩 접합) 압력·온도 적용과 일괄 열처리가 가능해 생산성과 신뢰성 측면에서 타 공정 대비 유리하다고 이 부사장은 언급했다.
높은 열전도 특성을 갖는 갭 필(빈 공간을 채우는 물질) 및 높은 밀도의 메탈 범프(HBM D램을 수직으로 적층할 때 회로 연결 역할을 하는 초소형 돌기 형태의 소재) 형성이 가능해 타 공정 대비 열 방출 면에서 30% 이상의 성능 장점을 지닌다는 설명이다.
이 부사장은 "SK하이닉스는 HBM3와 HBM3E 8단 제품에 MR-MUF, 12단 제품에 어드밴스드 MR-MUF 기술을 적용해 양산을 하고 있다"면서 "내년 하반기 출하 예정인 HBM4 12단 제품에도 어드밴스드 MR-MUF를 적용해 양산할 계획"이라고 했다. 그러면서 "16단 제품을 위해 어드밴스드 MR-MUF와 하이브리드 본딩 방식 모두에 대한 준비를 하고 있으며, 고객 니즈에 부합하는 최적의 방식을 선택할 계획"이라고 부연했다.
그는 "SK하이닉스는 16단 제품 대응을 위한 기술을 개발 중인데, 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 있으나, 기술 완성도 및 양산 인프라 준비 측면에서 해결해야 할 여러 선결 과제들이 있다. 두 가지 방식에 대한 기술 완성도를 빠르게 높여 메모리 고용량화에 대한 고객 니즈에 선제적으로 대응하고자 한다"고 강조했다.
이 부사장은 "HBM4 및 이후 세대 제품 개발을 준비하고 있으며, 대역폭, 용량, 에너지 효율 측면에서의 기술적 난제들을 해결하기 위해 2.5차원(D) 및 3D 시스템인패키지(SiP) 등을 포함 다양한 대응 방안을 검토하고 있다"고 전했다.
mkchang@fnnews.com 장민권 기자
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