[딜사이트 전한울 기자] 고대역폭메모리(HBM) 주도권 탈환에 나선 삼성전자가 차세대 HBM 제조를 위한 미래 공정인 '하이브리드 본딩'을 선제 도입하며 판 뒤집기에 속도를 내고 있다. 업계에서는 삼성전자가 메모리 시장 패권을 되찾기 위해 든든한 투자 곳간을 기반으로 수율·전력효율 고도화를 위한 공정 기술 도입을 한층 앞당기게 된 것으로 보고 있다. 

24일 반도체 장비업계에 따르면 삼성전자는 최근 HBM 제조 공정인 하이브리드 본딩 장비 계약 및 셋업을 진행하며 차세대 HBM 기술·제품 고도화 움직임에 속도를 내고 있다. 앞선 5세대 HBM 수율·전력효율성 측면에서 어려움을 겪은 만큼 6세대 'HBM4' 부문에선 선제적인 공정 차별·효율화로 판 뒤집기에 나설 것이란 게 업계의 시각이다.

장비업계 한 관계자는 "삼성전자가 최근 하이브리드 본딩 관련 최고 기술력을 지닌 네덜란드 베시와 관련 장비계약을 체결하고 셋업을 이어가고 있다"고 말했다. 이어 "삼성전자가 수율에 이어 발열과 전력생산량 측면에서 어려운 상황인 것으로 알려져 있다"며 "앞선 TC본딩 관련 분야에선 이미 SK하이닉스가 시장 격차를 크게 벌려놓은 만큼 삼성전자로선 하이브리드 본딩을 선제적으로 확대 도입해 차세대 HBM 제품에 사활을 걸어야 하는 상황"이라고 덧붙였다.

하이브리드 본딩은 HBM 제작 과정에서 메모리 칩을 용이하게 쌓게 하는 핵심 공정이다. 앞선 TC본딩 기술은 열압착 방식으로 웨이퍼와 칩을 붙이는 공법인 반면 하이브리드 본딩은 칩과 칩 사이 가교를 없앤 뒤 직접 포개 넣어 적층 한계와 열 방출을 크게 개선할 수 있다. HBM의 경우 적층 및 전력 효율성이 데이터 처리속도 등 핵심 경쟁력과 직결되는 점을 감안하면 하이브리드 본딩이 곧 미래 경쟁 관건인 셈이다.

앞서 삼성전자는 2019년 HBM의 가성비가 낮다는 판단 하에 시장에서 철수한 바 있다. 이는 4세대 제품인 'HBM3' 경쟁까지 삼성전자가 열세를 면치 못했던 까닭이다. 이후 5세대 제품으로 떠오른 'HBM3E' 분야에서도 불확실성이 높아진 상태다. 최근에는 엔비디아 측과 기술·성능을 테스트 중이지만 기술 하자 및 실패설 등이 끊이지 않고 있다. 삼성전자는 약 10조원 규모의 엔비디아 발주를 시작으로 HBM3E 공급을 확대하며 30% 수준의 시장 점유율을 끌어 올리려는 심산이지만, 수율이 입증되지 않는 이상 실현 가능성이 낮다는 게 시장의 시각이다. 

시장 관계자는 "수율 싸움이 된 HBM 시장에서 아직 이렇다 할 성과를 보여주지 못한 삼성 제품이 납품되긴 애초에 무리"라며 "최근 하이닉스 측이 외신을 통해 HBM3E 수율이 80%대에 도달했다고 밝힌 점을 감안하면 삼성 제품이 이를 제치는 건 불가능에 가깝다"고 내다봤다.

삼성전자가 6세대 'HBM4' 시장 선점을 위해 하이브리드 본딩 기술에 집중도를 높이는 것도 이와 무관치 않다. 최근에는 HBM4에 대비해 하이브리드 본딩 기술을 적용한 '16단 HBM 샘플'을 제조하기도 했다. 아울러 올해 HBM 생산량을 2.5배 늘리고 임직원 100여명으로 구성된 수율 향상 태스크포스(TF)를 꾸리는 등 대대적인 물량 공세를 예고하고 나섰다. 

삼성전자가 연간 반도체 부문에 투자하는 규모(40억원대)가 SK하이닉스와 4배 가량 차이가 나는 점을 감안하면 중장기적으로 추월할 수 있는 여지가 크다는 게 시장의 시각이다. 관건 중 하나인 HBM 캐파(생산능력)의 경우 올해 말 기준 월간 약 15만~16만장으로, SK하이닉스의 캐파(12만~14만장)를 최대 30% 가량 상회하면서 격차를 늘려나갈 전망이다. 

업계 관계자는 "하이브리드 본딩은 삼성전자의 추월 전략을 나타내는 상징과도 같다"며 "물량 투입이 본격화되면 추월 속도도 한층 가속할 것"이라고 말했다. 이어 "삼성전자가 이제껏 업황 악화에도 오히려 투자를 늘려온 점을 감안하면 그 효과가 본격화될 시점"이라며 "애초에 벌어들이고 투자하는 규모에 큰 차이가 나는 하이닉스 입장에서도 2년 앞선 시간적 우위를 유지하기 위해 치열한 기술, 소재 개선에 나서야할 때"라고 덧붙였다.

이에 대해 삼성전자 관계자는 "HBM 경쟁력 제고를 위해 다양한 테스트를 진행하는 시기"라며 "이후 추가적인 계획은 밝히기 어렵다"고 말했다.