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● 버거 떠올리면 이해 쉬운 ‘반도체 게임체인저’
- HBM 기본 개념부터 짚고 가자.
▷ HBM을 만들려면 수백 개의 고난도 공정을 거쳐야 한다. 499가지 공정을 통과했어도 한 번 삐끗하면, 끝이다.
HBM이 ‘공정의 종합예술’로 불리는 이유다. 3가지 핵심 키워드만 알면 HBM 관련 기사의 대부분은 이해할 수 있다.
→ 바로 D램, TSV, 본딩이다.
1. AI 시대 열리며 GPU 과부하…‘뇌 갖춘’ 메모리 존재감 커져
- 기본적으로 HBM은 기존 메모리 반도체 D램을 ‘햄버거’ 빵처럼 겹겹이 쌓아 만든 제품이다.
▷ 데이터 처리속도와 용량을 높이기 위해서다.
→ D램을 8개 쌓으면 8단 HBM, 12개 쌓으면 12단 HBM이다.
- 누가 어떻게 만들었냐에 따라 빵 맛이 다르듯, D램도 제조사와 공정 세대에 따라 성능이 달라진다.
▷ 예를 들어 최신형 HBM3E를 만들기 위해 SK하이닉스·마이크론은 5세대(1b) 공정 D램을 기본 재료로 쓰지만
삼성전자는 4세대(1a) 공정 D램을 사용한다.
→ 4세대를 쓴다고 뒤처진 것은 아니다. 오히려 삼성은 연내 가장 먼저 6세대(1c) D램을 양산할 계획이다.
▷ 칩 2~3개쯤은 전선으로 이어 붙여서 쌓으면 되지만, 8·12개를 쌓으려면 붙이는 기술이 더 정교하고 안전해야 한다.
→ 가령, 2~3층짜리 빌라는 건물 외벽의 계단으로도 오르내릴 수 있지만 4층 이상의 고층 빌딩은 엘리베이터를
설치해야 안전하다.
▷ HBM에서 이 엘리베이터 역할을 하는 게 실리콘관통전극(TSV)이다.
→ 수직으로 여러 겹 쌓은 D램에 여러 개의 미세 구멍을 뚫어 데이터 연결통로 역할을 맡기는 것이다.
→ HBM에는 이런 데이터용 엘리베이터가 1000대 이상 있다. HBM3엔 1024개, HBM4부터는 2048개다.
- 햄버거는 빵만으론 못 만든다. 패티도 치즈도 넣어야 한다. ‘불맛’도 빠질 수 없다.
▷ 이 불맛 비법은 가게마다 다를 수 있다.
→ 우선, 고기·치즈·야채·빵을 각각 요리해 빵 위에 쌓는 방식이 있겠다. 또 다른 방법으론 빵 사이에 차가운 고기·
치즈 등을 다 쌓고 이걸 그대로 오븐에 구울 수도 있다.
전자의 방식이 TC NCF, 후자가 MR-MUF다.
▷ 빵(D램)을 쌓고 붙여 햄버거(HBM) 를 만드는 과정이라 흔히 본딩(Bonding) 공정이라 부른다.
2. ‘버거 쌓는 방식’ 고성능 HBM…삼성·SK 기술력 세계서 으뜸
- 기존 반도체 업계에선 TC NCF 방식이 주류였다.
▷ D램 칩을 범프(일종의 납땜)로 연결한 뒤 그사이를 절연 필름으로 채워 넣는 방식이다.
→ 하지만 HBM 층수가 올라갈수록 D램 칩이 휘거나 손상될 가능성이 크다.
수율이 대개 여기서 결정 난다.
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