어플라이드-베시 동맹 강화와 차세대 본딩 기술
반도체 칩 간의 연결 간격을 극도로 좁히는 '하이브리드 본딩' 장비 시장을 선점하려는 글로벌 경쟁이 격화되고 있다. 미국 반도체 장비 거물인 어플라이드머티어리얼즈가 네덜란드 베시(Besi)의 지분을 기존 9%에서 약 20% 수준으로 두 배 이상 늘리는 주식 매입 계약을 지난 26일(현지시간) 체결했다. 이는 지난해 4월 첫 투자가 이루어진 이후 1년 6개월 만의 행보로, 실제 지분 인도는 미국 반독점 심사 절차를 통과해야 마무리된다.
세계 5대 장비 업체 중 하나인 어플라이드는 웨이퍼 표면 처리와 증착 등 전공정 분야에서 독보적인 기술력을 보유하고 있다. 반면 베시는 완성된 칩을 정밀하게 결합하는 후공정 장비 전문 기업이다. 양사는 2020년부터 손을 잡고 지난해 10월, 두 회사의 강점을 결합한 통합 하이브리드 본딩 시스템인 '키넥스(Kinex)'를 선보였다. 키넥스는 칩 표면 세정부터 정렬, 웨이퍼 부착, 그리고 접합 상태 검사까지의 전 과정을 단일 시스템 내에서 처리하여, 여러 장비를 거칠 때 발생하는 오염과 정렬 오차를 최소화하고 생산 수율을 높이는 데 최적화되어 있다.
HBM 시장의 게임 체인저, 하이브리드 본딩
양사의 협력은 최근 3차원 패키징 시장 공략을 위해 차세대 연결 기술로까지 범위를 넓히고 있다. 특히 고대역폭메모리(HBM)의 적층 수가 증가함에 따라 본딩 기술의 중요성이 급격히 커지는 추세다. 기존 방식은 칩 사이에 금속 돌기인 '범프'를 넣고 열과 압력을 가하는 열압착(TCB) 방식을 사용하지만, 하이브리드 본딩은 범프 없이 구리(Cu) 배선과 절연막을 직접 맞붙인다. 이러한 방식은 칩 사이의 간격을 획기적으로 줄일 수 있어, 기존 8단이나 12단을 넘어 16단, 20단 이상의 고적층 D램을 구현하는 데 매우 유리하다. 다만 데이터 전송 속도와 전력 효율을 극대화하는 만큼 극도로 정밀한 접합 기술이 요구된다.
시장 분석 업체인 세미애널리시스는 최근 특허 분석을 통해 특정 기업의 장비 개발 가능성을 시사하기도 했다. 일각에서는 기존 협력사인 프로드라이브 테크놀로지스나 램리서치와의 협력을 통한 하이브리드 본더 구조 설계 가능성도 제기되나, 램리서치 측은 현재 개발 여부나 구체적인 출시 일정에 대해 공식적인 입장을 내놓지 않고 있다.
국내 기업들의 기술 추격과 공정 통합 전략
국내 장비 업계 역시 차세대 시장 선점을 위해 박차를 가하고 있다. 한화세미텍은 지난 2월 2세대 하이브리드 본더인 '나노' 개발을 마쳤으며, 올해 상반기부터 고객사 대상 성능 평가를 진행 중이다. 한편, SK하이닉스와 마이크론을 주요 고객사로 둔 한미반도체도 연내에 2세대 시제품을 공개할 예정이다. 한미반도체는 내년 상반기 가동을 목표로 인천 주안국가산업단지에 하이브리드 본더 전용 공장인 7공장을 건설하고 있다. 또한 이들은 시스템반도체 패키징 시장을 겨냥해 지난달 글로벌 고객사향으로 '본더 75'를 첫 출하했으며, 인텔과 TSMC 등 첨단 패키징 수요처 및 테라팹과도 공급 논의를 이어가고 있다.
삼성전자의 장비 자회사인 세메스도 차세대 공정에 대응하고 있다. 세메스는 지난 7월 '나노코리아 2026'에서 플라즈마 표면 처리부터 세정, 접합, 검사까지 일체화한 통합 시스템 개발 현황을 공개했다. 도현호 세메스 연구소장은 고객사와의 공동 개발을 언급하며, 향후 HBM 시장에서 해당 기술이 본격적으로 활용될 것이라는 전망을 내놓았다.