HBM4 본딩 기술, 기존 vs 하이브리드: 갈림길에 서있는 메모리 업계

2026년 상용화 예정인 HBM4의 핵심 기술인 패키징 공정에 대한 뜨거운 논쟁

기존 본딩 기술을 이어갈지, 새로운 하이브리드 본딩 기술을 도입할지에 대한 명확한 결론이 나지 않고 있는 상황이다.

데이터 처리량 극대화를 위한 HBM 스택

HBM4의 두께 조건이 갈림길의 핵심

메모리 업계는 비용 문제 상 기존 본딩 방식을 선호하지만, 고객사는 HBM4의 두께 조건을 720㎛ 수준으로 유지할 것을 요구하고 있다. 이 조건을 충족하기 위해서는 패키징 축소에 유리한 하이브리드 본딩 도입이 필요하다는 주장이 다수다.

현재 표준화기구 제덱(JEDEC)에서는

HBM4의 높이를 720㎛ 또는 775㎛ 중 하나로 정하는 방안을 논의하고 있다. 775㎛로 결정된다면 기존 본딩 기술로도 충분히 16단 HBM4를 구현할 수 있지만, 일부 참여 기업의 이견으로 인해 명확한 결론은 나오지 않았다.

HBM4의 본딩 기술 선택은 단순한 기술적 문제가 아니다.

향후 HBM 로드맵을 고려하면 하이브리드 본딩이 중장기적으로 필수적인 기술이라는 점에는 업계의 이견이 없지만, 단기적으로 HBM4에 적용할지에 대한 결정은 각 메모리 공급사의 경쟁력과 사업 전략에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.

이 글에서는 HBM4 본딩 기술 관련 주요 논점을 심층 분석하고, 각 방식의 장단점을 비교 분석하여 향후 전망을 제시한다.

1. HBM4의 기술적 특징과 패키징 과제

• HBM4는 이전 세대 대비 입출력단자(I/O)를 2배로 늘리고 D램 적층 수를 최대 16개로 늘려 성능을 크게 향상시켰다.
• 하지만 D램 칩 수 증가와 더불어 워피지(휨 현상), 발열 문제, 높이 제한 등 패키징 과제도 증가했다.
• 특히, 기존 본딩 기술로는 16단 HBM4를 720㎛ 두께로 제작하기 어렵다는 기술적 한계가 존재한다.

2. 기존 본딩 vs 하이브리드 본딩 비교 분석

2.1 기존 본딩 기술

• 장점
  • 기술적 안정성이 높고 양산 경험이 풍부하여 생산단가가 저렴하다.
  • 현재 대부분의 HBM 메모리 생산에 사용되고 있으며, 신뢰성이 검증된 기술이다.
• 단점
  • 16단 HBM4를 720㎛ 두께로 제작하기 어렵다.
  • 패키징 크기가 크고 발열 문제가 발생할 가능성이 높다.

2.2 하이브리드 본딩 기술

• 장점
  • 칩과 웨이퍼의 구리 배선을 직접 연결하여 패키징 두께를 줄일 수 있다.
  • 16단 HBM4를 720㎛ 두께로 제작하는 것이 가능하다.
  • 발열 문제를 개선하고 전력 효율을 높일 수 있다.
• 단점
  • 기술적 완성도가 낮고 양산 경험이 부족하여 생산단가가 높다.
  • 신뢰성 검증이 필요하며, 초기 수율 문제를 해결해야 한다.

3. HBM4 본딩 기술 선택의 영향

• 기존 본딩 기술 선택
  • 단기적으로 생산단가를 낮추고 시장 출시 시간을 단축할 수 있다.
  • 하지만, HBM4의 성능과 발열 문제를 개선하기 어려울 수 있으며, 장기적으로 경쟁력에서 뒤처질 수 있다.
• 하이브리드 본딩 기술 선택:
  • HBM4의 성능과 발열 문제를 개선하고 미래 HBM 로드맵에 대비할 수 있다.
  • 하지만, 단기적으로 생산단가가 높아 시장 경쟁에서 불리할 수 있으며, 기술적 완성도와 신뢰성 검증이 필요하다.

4. 향후 전망

• HBM4 본딩 기술 선택은 단순한 기술적 문제가 아닌, 메모리 업계의 미래 경쟁력을 결정하는 중요한 전략적 선택이다.
• 각 메모리 공급사는 기술적 완성도, 생산단가, 시장 경쟁력, 미래 로드맵 등을 종합적으로 고려하여 최적의 선택을 해야 할 것이다.
• 단기적으로는 기존 본딩 기술과 하이브리드 본딩 기술이 공존할 가능성이 높지만, 중장기적으로는 하이브리드 본딩 기술이 표준으로 자리잡을 것으로 예상된다.

5. 추가 분석 및 고려 사항

• 제덱(JEDEC)의 표준 결정: HBM4의 두께 표준은 HBM4 본딩 기술 선택에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.
• 고객사의 요구 사항: HBM4를 구매하는 고객사의 요구 사항은 메모리 공급사의 기술 선택에 중요한 영향을 미칠 수 있다.
• 기술 개발 동향: 하이브리드 본딩 기술의 성숙도와 생산단가는 HBM4 본딩 기술 선택에 중요한 변수가 될 것이다.

6. 결론

HBM4 본딩 기술 선택은 메모리 업계의 미래를 결정하는 중요한 갈림길에 서있다. 각 메모리 공급사는 신중한 판단과 전략을 통해 최적의 선택을 해야 할 것이다. 앞으로의 기술 개발 동향과 시장 상황 변화에 따라 HBM4 본딩 기술의 향후 방향이 결정될 것으로 기대된다.