전영현 삼성전자 DS부문장./뉴스1

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6세대 고대역폭메모리(HBM4)의 두뇌 역할을 하는 ‘로직 다이’에 파운드리(반도체 위탁생산) 공정이 처음 적용되는 가운데, 삼성전자 파운드리 사업부에서 생산하는 로직 다이의 테스트 수율이 안정권인 것으로 알려졌다. HBM 기술 경쟁에서 뒤처진 삼성전자의 HBM4 12단 개발·양산이 탄력을 받을 것이라는 분석이 나온다.

16일 업계에 따르면, 삼성전자 파운드리 4㎚(나노미터·10억분의 1m) 공정으로 생산되는 로직 다이의 테스트 생산 수율이 40%를 넘어선 것으로 알려졌다. 4㎚ 공정으로 양산 중인 바이두 칩의 초기 테스트 생산 수율이 10%대 중후반이었던 것을 고려하면 고무적이라는 평가다. 전영현 삼성전자 DS(반도체)부문장(부회장)은 최근 파운드리 사업부의 성과에 대해 격려의 메시지를 전한 것으로 알려졌다.

파운드리 사업부는 이번 로직 다이를 생산하며 성능을 개선할 수 있는 신규 공정을 대거 도입했다. 반도체업계 관계자는 “초기 테스트 생산 수율이 40%라는 것은 당장 사업을 추진해도 손색이 없을 만큼 양호한 숫자”라며 “통상 (파운드리 공정은) 10%대를 시작으로 양산을 거치면서 수율이 올라간다”고 설명했다.

HBM3E(5세대 HBM) 시장에서 SK하이닉스와 마이크론에 주도권을 내준 삼성전자는 HBM4 로직 다이 생산에 총력을 기울이고 있다. HBM4 로직 다이에는 파운드리 미세 공정이 적용돼 칩 성능을 제고할 수 있을 뿐만 아니라 고객사가 원하는 설계에 맞춰 생산이 가능해 글로벌 빅테크 기업을 중심으로 수요가 급증하고 있는 ‘맞춤형 HBM’ 시장에 유연하게 대응할 수 있다. SK하이닉스와 마이크론은 파운드리 업체인 TSMC에 의존해야 하지만 삼성전자는 자체 파운드리 기술력을 보유해 강점을 발휘할 수 있다.

이제 삼성전자 HBM4의 사업 성패는 메모리 사업부가 개발하는 10㎚급 6세대(1c) D램에 달렸다. HBM4 12단 제품에는 로직 다이와 함께 1c D램이 탑재된다. 삼성전자의 경쟁사인 SK하이닉스는 HBM4에 이전 세대 D램인 1b D램을 활용하고 있는데, 삼성전자가 1c D램을 안정적으로 양산할 수 있다면 HBM4 성능에서 우위를 점할 수 있다.

1c D램과 로직 다이를 한 데 묶어 최종 상품의 형태로 제작하는 패키징도 관건이다. 삼성전자는 SK하이닉스와 다른 패키징 공법을 사용하고 있다. 삼성전자는 12단 HBM 제품까지 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 방식인 ‘첨단 열압착 비전도성 접착 필름(TC-NCF)’ 기술을 활용한다. 다만, 이 같은 패키징 방식은 발열을 통제하는 데 어려움이 있다는 평가를 받고 있다.

반도체업계 관계자는 “삼성전자 입장에서는 HBM에 탑재되는 D램과 이를 패키징하는 기술을 안정화해야 하는 과제가 남아있다”고 말했다.

한편, SK하이닉스는 70%가 넘는 HBM 시장 점유율을 바탕으로 지난 1분기 창립 이래 최초로 D램 시장 왕좌에 올랐다. 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면, 올 1분기 D램 시장에서 SK하이닉스는 36%의 점유율을 차지했으며, 삼성전자는 34%로 뒤를 이었다. SK하이닉스는 HBM4 12단 제품을 생산해 고객사에 샘플을 보낸 상황이다.

전병수 기자(outstanding@chosunbiz.com)

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