"HBM 수율 잡아야 이긴다"...삼성⋅SK 경쟁에 먹거리 확보 나선 `장비 업체` [소부장반차장]

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"HBM 수율 잡아야 이긴다"...삼성⋅SK 경쟁에 먹거리 확보 나선 '장비 업체' [소부장반차장]

디지털데일리 발행일 2024-03-17 11:09:07

배태용 기자

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[디지털데일리 배태용 기자] AI(인공지능) 시장 이 본격 도래하며 HBM(고대역메모리) 수요 급증하고 있는 가운데 HBM 시장을 주도하고 있는 삼성전자, SK하이닉스 등 메모리 반도체 기업들은 HBM 수율 잡기에 나서며 장비 국산화를 추진하는 모습이다. 이에 국내 장비 기업들이 먹거리 확보 경쟁에 나선 모습이다.

17일 관련 업계에 따르면, 반도체 산업에서 고대역폭메모리(HBM)의 생산 수율은 기술 진보의 핵심 지표로 자리잡고 있다. HBM은 고성능 인공지능(AI) 시스템의 중추적인 역할을 하는 메모리 반도체로, 여러 개의 D램 칩을 수직으로 적층하는 복잡한 공정을 거친다.

이러한 고도의 기술은 높은 수율을 달성하기 위해 정밀한 검사 장비와 신뢰성 평가가 필수적이다. 업계에 따르면, 4세대 HBM인 HBM3의 경우, 선두 기업인 SK하이닉스의 수율이 60~70%대에 머무는 것으로 알려져 있다. 이는 80~90% 수준의 일반 D램 수율에 비해 상대적으로 낮은 수치다.

반도체 수율은 고객사의 신뢰, 그리고 기술적 측면에서 매우 중요한 지표다. 투입된 원자재와 공정 비용을 효율적으로 활용, 더 많은 양의 양품을 생산하는 것은 이 수율에 달려 있다. 수익성으로 직결된 중요한 문제다.

이 때문에 삼성전자, SK하이닉스 등은 높은 수율 달성을 위해 팔을 걷어올린 상태다. 특히 장비 국산화를 통해 수율을 끌어올리려 하고 있다. 국내 기업의 특성에 맞춘 최적화된 공정 구축, 데이터 기반 공정 관리, 장비 및 소재 연계 최적화, 생산 환경 제어 등 수율 향상에 직결되는 긍정적인 요소가 많기 때문이다. 현재 삼성전자와 SK하이닉스는 웨이퍼 검사뿐만 아니라 본딩, TSV 계측 등 다양한 공정에서 장비 국산화를 추진하고 있는 것으로 알려졌다.

이 때문에 국내 장비 업체는 새로 생겨날 먹거리 확보에 나선 모습이다. 펨트론은 MUF 작업 시 보호재의 적정 도포 여부 등을 검사하는 기술을 보유 중인 것으로 파악된다. 패키징 공정 내 MR-MUF(Mass Reflow Molded Underfill) 기술은 칩 제어 및 열 방출 문제를 해결해 HBM 생산성을 향상시킬 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

웨이퍼 레벨 패키징(Wafer-Level Packaging, WLP) 특화 반도체 검사장비 '젠스타(ZenStar)'. [ⓒ고영테크놀러지]

현재 자사의 주력 제품 ZEUS(와이어 본딩 검사 장비)외에 패키지 자동 검사 장비 등으로 제품 라인업을 확대 중이며, 향후 HBM 등 차세대 반도체 검사 장비 납품도 추진 할 방침이다.

고영테크놀러지는 최근 반도체 검사장비 '젠스타(ZenStar)'를 정식 출시, 고객사 확보에 나서고 있다. 젠스타는 웨이퍼 레벨 패키징(WLP) 특화 제품으로, 고밀도 웨이퍼상 초미세 솔더나 반도체 기판상 경면 부품을 검사한다. 웨이퍼상 실장된 볼과 경면 부품 동시 검사 뿐 아니라 전 방향 3차원 측정 기반 웨이퍼 범프, 딥러닝 기반 비전 알고리즘 최적화 등의 기능을 지원한다.

오로스테크놀로지는 반도체 공정용 패키지 검사 장비 'WaPIS-30'를 개발, 고객사를 넓혀가고 있다. WaPIS-30 장비는 반도체 웨이퍼에 생기는 온도 차이로 웨이퍼가 휘는 현상을 검사하는 장비로, 웨이퍼 이동 없이 대면적 영상을 촬영할 수 있다.

이를 통해 검출 속도를 높이고 깊은 초점 심도(DOF) 특성으로 Z축 이동 없이 웨의퍼의 휨 현상, 패키지 공정의 표면 검사에 적용할 수 있다. 특히 일반 웨이퍼 공정뿐만 아니라 팬아웃 WLP, TSV를 이용한 HBM 패키지 공정에서도 적용가능해 HBM 수율 문제를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

업계에서는 HBM 시장 성장과 함께 국내외 반도체 장비 업체들의 경쟁이 더욱 심화될 것으로 예상하고 있다. 업계 한 관계자는 "HBM 수율 향상을 위한 반도체 장비 국산화 경쟁은 국내 반도체 산업 발전에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다"라며 "국내 반도체 장비 업체들은 기술 개발, 가격 경쟁, 고객 서비스 등 다양한 측면에서 경쟁력을 강화해 글로벌 시장에서 다양한 성과낼 수 있을 것으로 보인다"라고 설명했다.