▲ 곽노정 SK하이닉스 대표이사 사장이 2024년 1월8일(현지시각) 미국 라스베이거스 만달레이베이 컨벤션센터 'SK하이닉스 AI 미디어 컨퍼런스' 행사장에서 발표를 진행하고 있다. < SK하이닉스 >
D램과 낸드플래시 실적이 개선되고 있고 인공지능(AI) 반도체의 핵심으로 떠오른 고대역폭메모리(HBM)에서도 패권을 지킬 수 있다는 뜻으로 해석된다.
SK하이닉스는 독자적인 공정 기술을 바탕으로 HBM 선두 자리를 지키고 있는데 향후 차세대 ‘하이브리드 본딩’ 후공정 기술까지 선제적으로 도입해 경쟁우위를 이어나갈 가능성이 큰 것으로 분석된다.
11일 반도체업계에 따르면 곽노정 사장이 'CES 2024' 개막 하루 전 열린 미디어 콘퍼런스에서 “현재 SK하이닉스 시가총액 약 100조 원에서 3년 내에 시총 200조 원에 도전해볼 만하다”고 말할 것을 두고 근거 있는 자신감이라는 평가가 나온다.
SK하이닉스는 2024년 메모리반도체 호황에 힘입어 실적이 급반등할 것으로 예상되고 있다.
D램 가격은 올해 1분기에만 13~18%, 낸드플래시 가격은 15~20% 상승할 것으로 전망되고 있으며 이와 같은 추세는 하반기까지 지속될 공산이 크다.
곽노정 사장도 “D램은 최근 시황이 개선될 조짐이 보여서 일부 수요가 많은 제품들은 최대한 생산하고 수요가 취약한 제품은 조절해 나갈 것”이라며 “낸드플래시도 최악의 상황은 벗어나는 것 같다”고 진단했다.
하지만 곽 사장의 자신감은 근거는 무엇보다 SK하이닉스의 HBM 경쟁력에서 나온다.
SK하이닉스는 2013년 세계 최초로 HBM을 개발한 것에 이어 4세대 제품인 HBM3을 엔비디아에 선제적으로 공급하는 데 성공했다. 2024년 5세대 HBM3E 양산도 가장 빠르게 시작할 수 있을 것으로 예상된다.
곽 사장은 CES 2024에서 “HBM에 있어서는 (SK하이닉스가) 확실한 선두는 맞는 것 같다”고 강조하기도 했다.
HBM은 램을 여러 층으로 쌓아올린 형태의 고성능 메모리반도체로 최근 수요가 급격히 늘고 있는 AI반도체에 필수적인 D램이다.
시장조사기관 가트너에 따르면 글로벌 HBM 시장은 2022년 11억 달러(약 1조4400억 원)에서 2027년 51억7700만 달러(약 6조7800억 원)로 5년 만에 5배 가까이 커질 것으로 전망된다.
게다가 HBM은 DDR5보다도 7배 이상 비싸게 팔리고 있다. 이 때문에 2024년 HBM이 전체 D램에서 차지하는 매출 비중은 20% 수준임에 그칠 것으로 예상되고 있음에도 영업이익 비중은 훨씬 높을 것으로 보인다.
씨티증권은 2025년 전체 D램 매출에서 HBM이 차지하는 비중이 41%까지 늘어날 것이란 파격적인 전망을 내놓기도 했다.
▲ 최태원 SK그룹 회장(왼쪽)이 2024년 1월4일 SK하이닉스 이천캠퍼스 R&D센터에서 곽노정 SK하이닉스 대표이사 사장(가운데)과 최우진 SK하이닉스 P&T 담당에게 고대역폭메모리(HBM) 웨이퍼와 패키지에 대한 설명을 듣고 있다. < SK하이닉스 >
SK하이닉스는 HBM 양산에서 독자적으로 개발한 '어드밴스드 매스리플로우-몰디드언더필(MR-MUF)' 패키징 공정을 활용하고 있다.
경쟁사인 삼성전자가 비전도성접착필름(NCF) 공정을 적용하고 있는 것과 대조적이다. HBM 시장에 뒤늦게 뛰어든 미국 마이크론은 HBM 적층 기술 개발에 한계를 느끼고 대만 TSMC에 외주를 맡기는 방법을 선택했다.
MR-MUF는 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고 굳히는 공정이다. 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 NCF 방식 대비 공정 효율성을 높일 수 있다.
다만 MR-MUF에서는 고열로 칩이 휘어지는 현상이 발생했는데 SK하이닉스는 업계 최초로 ‘칩 제어 기술’을 도입하고 ‘신규 보호재’로 열을 방출하는 방법을 개발하는 데 성공했다.
권종오 SK하이닉스 PL은 SK하이닉스 뉴스룸을 통해 “어드밴스드 MR-MUF를 통해 기존 MR-MUF의 장점을 고스란히 살리면서 생산성은 약 3배, 열 방출은 약 2.5배까지 끌어올렸다”고 설명했다.
SK하이닉스는 6세대 제품인 HBM4부터 적용되는 ‘하이브리드 본딩’ 기술 개발에 있어서도 가장 앞서 있는 것으로 평가된다.
그동안 HBM은 D램과 D램 사이를 연결할 때 ‘범프’라는 소재를 사용해왔다. 하지만 하이브리드 본딩 기술을 활용하면 범프 없이 칩과 칩을 접착하고 데이터 통로를 곧바로 연결해 칩의 두께를 획기적으로 줄일 수 있다.
HBM이 지금보다 더 높은 대역폭과 더 큰 용량을 구현하기 위해서는 더 많은 칩을 쌓아야 하는데 하이브리드 본딩이 핵심 기술인 셈이다.
SK하이닉스는 2023년 12월 세계 반도체 학회 IEDM에서 HBM 제조용 하이브리드 본딩 공정에 대한 신뢰성을 확보했다고 밝히며 D램 3사 가운데 가장 앞서는 모습 보여주고 있다.
SK하이닉스 HBM 개발을 주도한 손호영 팀장은 SK하이닉스 뉴스룸과 인터뷰에서 “MR-MUF 공법은 이전에 계속 연구해 왔던 기술인데 HBM과 같이 얇은 두께의 칩에 이 공법을 적용한 경우는 어디에도 없었다”며 “언젠가는 현재의 기술도 한계가 올 것이기 때문에 이를 위해 하이브리드 본딩을 적용하는 계획을 준비 중”이라고 말했다. 나병현 기자
