한계 부딪힌 HBM 성능… SK하이닉스가 꺼내든 '하이브리드 본딩' 카드

고대역폭메모리(HBM) 시장의 경쟁 축이 순수 메모리 성능에서 첨단 패키징 영역으로 빠르게 이동하고 있다.

대만 정보기술 전문 매체 디지타임스는 8월 24일(현지시각) SK하이닉스가 미국에서 열린 기술 컨퍼런스 '핫 칩스 2026'을 통해 하이브리드 본딩(bonding, 접합)과 인텔 패키징 플랫폼 호환성 검증을 포함한 차세대 패키징 로드맵을 상세히 공개했다고 보도했다.

대역폭과 용량이 증가하면서 발열 제어와 전력 소비 관리가 새로운 기술적 병목으로 부상한 데 따른 조치다.
HBM4 미세 공정 한계 극복 위한 로드맵

SK하이닉스는 HBM4 개발 과정에서 2만 개가 넘는 실리콘관통전극(TSV)과 1만 6148개의 베이스 마이크로 범프를 탑재한다. 패키지 두께 규격인 775마이크로미터(µm)를 유지하면서 초당 2테라바이트(TB) 이상의 대역폭을 구현하는 설계다.

전력 효율은 이전 세대 제품보다 40% 이상 개선하고 용량은 48기가바이트(GB)에 이른다. 현재 12단 제품은 양산 단계에, 16단 제품은 검증 단계에 진입했다.

초고층 적층 단계에서는 범프와 갭필 소재를 생략하고 구리와 산화물을 직접 접합하는 하이브리드 본딩 공정 도입을 추진한다. 하이브리드 본딩은 패키지 높이를 유지하면서 칩 두께를 24% 늘리고 열 저항을 35% 낮출 수 있을 것으로 기대된다.


발열 문제를 정면으로 돌파하기 위해 SK하이닉스는 물리 계층 영역에 직접 냉각 구조를 삽입하는 'i-HBM' 기술도 개발 중이다. SK하이닉스 설명에 따르면 칩 내부의 고열 발생 영역에 전기가 통하지 않는 열전도성 절연 요소를 배치해, 열 저항을 기존 구조 대비 30% 이상 추가로 절감할 수 있다.
이는 삼성전자의 HPB(구리 방열 블록) 기술이나 마이크론의 베이스 다이 내부 회로 최적화 전략과 차별화되는 독자 노선이다. 아울러 TSMC 공정뿐만 아니라 인텔의 EMIB 플랫폼과의 호환성 검증도 추진하며 기술적 유연성을 넓히고 있다.

최종 목표는 HBM을 프로세서 가속기 바로 위에 수직으로 쌓아 올리는 3D 통합 기술이다.


SK하이닉스가 하이브리드 본딩과 3D 통합을 향한 첨단 패키징 로드맵을 구체화함에 따라 한국내 메모리와 장비 밸류체인 역시 기술 고도화 압력을 받고 있다.

디지타임스의 보도에 따르면, HBM 고도화 과정에서 발열과 전력 관리가 한계에 달하면서 하이브리드 본딩 등 차세대 공정 전환이 필수가 되었다.

한국내 구동기·감속기·패키징 장비와 소재 협력사는 18µm 미만의 미세 피치와 하이브리드 본딩 공정에 부합하는 신뢰성 확보가 요구되며, 이는 국내 소부장 밸류체인의 기술 경쟁력 강화로 직결된다.

단기 경로로 하이브리드 본딩 도입을 위한 필드 테스트가 본격화되면서 고정밀 접합 장비와 열 관리 시스템에 대한 수요가 조기에 구체화될 수 있다. 중장기 경로에서는 3D 통합 기술이 상용화 단계에 진입하면서 한국내 패키징 밸류체인의 수주 구조가 고부가가치 장비 중심으로 재편될 수 있다.

메모리 제조사의 자체 기술력을 넘어 고객사와 파운드리, 패키징 하우스의 긴밀한 통합 최적화가 요구되는 시점에서, 이번 로드맵이 향후 시장 주도권에 어떤 변화를 가져올지 주목된다.


진형근 글로벌이코노믹 기자 jinwook@g-enews.com