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삼성전자의 HBM 시장 점유율은 33%로 상승했으며, 하이브리드 본딩 기술이 경쟁사를 앞서는 데 핵심이 될 수 있다.

Samsung의 HBM 점유율 상승과 차세대 적층 구조에 대한 하이브리드 본딩 도입 가능성은 AI 가속기 메모리 공급 경쟁의 판도를 바꿀 수 있다.

업계 전문지Slicast · 2026년 10월 10일 02:25 UTC · 미국 · 출처: BigGo Finance

중요도 60

삼성전자의 고대역폭 메모리(HBM) 시장 점유율은 2026년 1분기 21%에서 2분기 33%로 상승했다. SK하이닉스는 매출 점유율 50%로 여전히 1위를 유지했으나, 직전 분기 58%에서 하락했다. 한편 한 전문가 인터뷰에 따르면 삼성은 하이브리드 본딩 기술을 적용한 HBM 샘플을 고객사에 공급하기 시작했으며, SK하이닉스는 같은 기술 개발에 어려움을 겪고 있는 것으로 전해졌다. 다만 SK하이닉스는 기존 Advanced MR-MUF 패키징 기술을 활용한 12단 HBM4E 샘플 공급을 계속 추진하고 있다. 하이브리드 본딩은 화학적 기계적 연마(CMP), 표면 오염, 다이 휨 등 상당한 제조상의 과제를 안고 있다. 샘플 단계와 양산 사이의 격차도 여전히 크다. HBM 경쟁은 단순히 적층 단수를 늘리는 데서 벗어나, 메모리 설계, 본딩 공정, 열 관리, 첨단 패키징을 아우르는 경쟁으로 확장되고 있다.

삼성은 오랜 시장 선두인 SK하이닉스를 두 방향에서 압박하고 있다. 빠른 시장 점유율 확대와, 차세대 첨단 패키징 검증에서의 선제적 우위가 그것이다. 반도체 리서치 뉴스레터 Damnang Research가 10월 6일 게재한 전문가 인터뷰에 따르면, SK하이닉스는 차세대 HBM용 하이브리드 본딩 기술 개발에 어려움을 겪고 있는 반면, 삼성은 이미 이 기술을 적용한 샘플을 고객사에 공급하고 있는 것으로 알려졌다. 인터뷰는 9월 19일 SK하이닉스 미래기술연구원의 공정 개발 엔지니어를 대상으로 진행되었다. 인터뷰 기록에는 해당 내용이 인터뷰이 개인의 견해이며 회사의 입장을 대변하지 않는다고 명시되어 있다. 전체 기록은 유료 구독 뒤에 있다.

사실로 확인된다면 삼성은 향후 HBM 경쟁력을 좌우할 핵심 공정인 첨단 패키징에서 고객 검증을 가장 먼저 완료한 기업이 된다. 그러나 이 정보는 어느 회사의 공식 발표에서 나온 것이 아니며, 보도는 관련 HBM 세대, 적층 수, 고객사에 대한 구체적 내용을 밝히지 않았다. 따라서 두 회사 간 실제 연구개발 격차를 평가하는 것은 아직 이르며, 삼성이 차세대 HBM 경쟁에서 전반적인 우위를 점했다고 결론짓기는 더더욱 어렵다.

SK하이닉스의 하이브리드 본딩 진척이 곧 차세대 HBM 제품 일정과 같은 의미는 아니다. SK하이닉스는 6월 18일 기존 Advanced MR-MUF 패키징 기술을 적용한 48GB 용량의 12단 HBM4E 샘플을 주요 고객사에 공급했다고 발표했다. 회사에 따르면 이 제품은 HBM4 대비 열저항이 17% 개선되었다. 하이브리드 본딩 개발에 역풍이 불더라도, SK하이닉스는 기존 패키징 경로를 따라 차세대 HBM을 계속 추진하고 있다.

핵심 질문은 다음과 같다. HBM이 더 높은 적층 수를 향해 나아가면서, 기존 패키징 공정이 성능, 열, 패키지 높이 요건을 어디까지 충족할 수 있는가? 그리고 하이브리드 본딩이 양산에 이르기 위해서는 어떤 제조상의 장애물을 넘어야 하는가?

**두 기술 경로의 분기**

HBM은 여러 개의 DRAM 다이를 수직으로 적층하여 GPU와 AI 가속기에 고대역폭 메모리를 제공한다. AI 모델의 규모가 커지면서 HBM은 제한된 패키지 공간 안에서 소비전력과 발열을 관리하면서도 용량과 대역폭을 늘려야 한다.

*HBM의 기본 구조: 실리콘 관통 전극(TSV)과 마이크로 범프를 통해 여러 DRAM 다이가 수직으로 적층되고, 실리콘 인터포저를 거쳐 GPU와 연결된다(초기 세대 개략도). 하이브리드 본딩은 본딩 계면에서 마이크로 범프와 충전재를 대체하는 것을 목표로 한다. (이미지: Wikimedia Commons, 저작자 ScotXW, CC BY-SA 4.0)*

기존 HBM 적층은 일반적으로 마이크로 범프로 상하 다이를 연결하고, 그 사이의 틈은 충전 및 보호 소재 공정으로 메운다. SK하이닉스의 Advanced MR-MUF가 이 경로를 대표하며, 마이크로 범프 연결과 액상 보호재의 충전 및 경화를 최적화하여 적층 구조의 신뢰성과 열 성능을 개선한다.

하이브리드 본딩은 마이크로 범프 의존도를 한층 더 낮추는 것을 지향한다. 상하 다이 표면의 구리 배선 구조를 직접 연결하면서 주변의 유전체 절연층도 함께 접합하는 방식이며, 이를 통해 기존 배선 구조가 차지하던 공간을 줄인다. 배선 간격(피치)을 좁히고 전기적 연결 거리를 짧게 할 수 있어, 배선 밀도를 높이고 신호 전송 손실을 줄이며 더 고밀도의 DRAM 적층을 가능하게 한다. 또한 본딩 계면에서 일부 중간 소재를 없애면 열 전도도 개선될 수 있다.

HBM이 12단에서 16단 이상으로 나아가면서 다이 사이의 공간 제약과 열적 부담은 더 뚜렷해질 것이며, 이에 따라 하이브리드 본딩의 잠재적 가치도 높아진다.

삼성은 3월 17일 GTC 관련 행사에서 발표한 자사의 하이브리드 구리 본딩 기술 HCB를 소개하며, 16단 이상의 차세대 HBM을 위한 솔루션으로 위치시켰다. 삼성은 HCB가 기존 열압착 본딩(TCB) 대비 열저항을 20% 이상 줄일 것으로 예상된다고 밝혔다. 이 방향은 인터뷰에서 설명된 샘플 진척과 일맥상통하지만, 기술 시연이 곧 양산을 의미하지는 않는다.

삼성이 공개한 열저항 개선 수치는 SK하이닉스의 HBM4E가 이전 세대 대비 17% 개선되었다는 수치와 직접 순위를 매길 수 없다. 전자는 본딩 방식을 비교한 것이고 후자는 세대 간 제품을 비교한 것이므로, 기준선 자체가 근본적으로 다르기 때문이다.

공개된 세 가지 개발 내용은 주제, 방법론, 단계가 각각 다르다.

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*참고: 세 발표는 주제, 방법론, 단계가 달라 수치를 직접 비교할 수 없다.*

**연구실에서 양산까지의 격차**

하이브리드 본딩의 제조 난도는 두 다이를 정밀하게 정렬하고 접합하는 것을 훨씬 넘어선다.

Applied Materials의 공정 설명에 따르면, 화학적 기계적 연마(CMP)는 핵심 단계 중 하나다. 제조사는 본딩 표면에서 나노미터 수준의 평탄도를 달성하기 위해 구리 패드와 주변 유전체층의 높이 관계를 정밀하게 제어해야 한다. 구리 표면이 지나치게 움푹 들어가면 상하 구리 구조가 충분히 접촉하지 못할 수 있다. 구리가 과도하게 돌출되면 유전체 접합을 방해하고 계면 결함의 위험을 높일 수 있다. 따라서 본딩 표면의 평탄도, 구리 패드 높이, 전체 면적에 걸친 균일성을 엄격하게 관리해야 한다.

연마와 다이 절단 과정에서 생기는 입자, 표면 오염, 활성화 이후 표면 특성의 변화는 모두 본딩 품질에 영향을 미칠 수 있다. 제조사는 세정, 표면 처리, 작업 환경의 청정도, 본딩 시간 창을 함께 조율해야 한다. 즉, 하이브리드 본딩은 고정밀 장비 하나를 구입한다고 해결되지 않는다. 연마, 세정, 검사, 다이 정렬, 본딩이 안정적인 공정 체인을 이뤄야 연구실 수준의 성공적인 본딩을 반복 가능한 양산 결과로 바꿀 수 있다.

HBM의 구조는 난도를 더욱 높인다. 패키지 높이를 억제하면서 적층 수를 늘리려면 DRAM 다이를 계속 얇게 깎아야 한다. 그러나 다이가 얇아질수록 응력으로 인한 휨에 더 취약해지고, 이는 위치 어긋남과 본딩 결함의 위험을 키운다. 적층 수가 늘어나면 본딩 계면이 많아져 잠재적 고장 지점도 함께 늘어난다.

다만 현재로서는 SK하이닉스가 어떤 구체적인 공정 단계에서 어려움을 겪고 있는지 신뢰할 만한 정보가 없다.

[원문은 여기서 끝나며, 원문에서 문장 중간에 잘려 있다.]

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