SK하이닉스, 커스텀 HBM 수율향상 집중…"TSMC·엔비디아 협력 필수"

박문필 부사장 "커스텀 HBM서 수율 안정 중요…파트너 협업 필요"

"고객사가 HBM에 요구하는 불량품 검출 수는 일반 D램의 10분의 1, 20분의 1에 달할 정도로 매우 높다. 이를 만족하기 위해 SK하이닉스는 뛰어난 기술 개발력과 안정적인 양산 경험을 쌓아 왔다. 또한 커스텀 HBM은 SK하이닉스·TSMC만 잘 해선 안되기 때문에, 고객사를 포함한 3자 협업 관계가 중요하다."

5일 박문필 SK하이닉스 HBM PE 담당 부사장은 5일 오전 서울 코엑스에서 열린 'SK AI 서밋 2024'에서 이같이 밝혔다.

박문필 SK하이닉스 부사장이 발표를 진행하는 모습(사진=장경윤 기자)

'새 국면에 접어든 HBM 시장에 대한 SK하이닉스의 준비 현황 및 방향'에 대해 발표한 박 부사장은 향후 HBM 시장에서 안정적인 양산이 중요하다고 강조했다. 

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해, 데이터 전송 통로인 입출력단자(I/O) 수를 크게 늘린 차세대 메모리다. 5세대 제품인 HBM3E까지는 I/O 수가 1024개다. 내년 양산될 HBM4에서는 I/O 수가 2배로 늘어난 2048개가 된다.

이러한 기술적 진보에서 가장 중요한 요소는 '수율'이다. 수율은 투입한 웨이퍼에서 양품이 나오는 비율이다. HBM의 경우 여러 개 D램 중 하나라도 불량이 나선 안되고, 이후 HBM과 GPU 등 시스템 반도체를 결합하는 SiP(시스템인패키지) 단의 수율도 고려해야 하기 때문에 수율 확보가 어렵다.

박 부사장은 "고객사가 요구하는 HBM 물량을 충족하기 위해선 결국 수율을 끌어올리는 것이 중요하다"며 "dppm(100만 개당 결함 부품 수)을 기준으로 하면 HBM에 요구되는 수준은 기존 D램 대비 10분의 1에서 20분의 1 정도로 매우 까다롭다"고 밝혔다.

그러면서도 박 부사장은 "SK하이닉스는 선단 D램 및 패키징 기술, 정밀한 계측, 선도적인 양산 경험을 토대로 안정적인 개발 및 양산을 진행하고 있다"며 "개발 앞단에서 문제를 최대한 빨리 잡아 내, 개발 기간을 단축하는 체계를 잘 구축한 것도 SK하이닉스의 장점"이라고 덧붙였다.

특히 HBM4에서부터는 HBM의 고객사에 맞춰 사양을 일부 변경하는 '커스텀 HBM'이 각광을 받을 것으로 전망된다. 로직다이란 HBM을 적층한 코어다이의 메모리 컨트롤러 기능을 담당하는 다이다. HBM과 GPU 등 시스템반도체를 PHY(물리계층)으로 연결해 데이터를 고속으로 연결한다.

박 부사장은 "커스텀 HBM 시대에서는 기존 SK하이닉스의 IP(설계자산) 외에도 고객사의 IP가 함께 쓰이게 된다"며 "이를 위해 SK하이닉스는 TSMC, 엔비디아와 공고한 '커스텀 메모리 플랫폼'을 구축하고 있다"고 밝혔다.

예를 들어 SK하이닉스는 테스트 과정을 미리 상정한 디자인 설계(DFT), 각 공정을 구분해 문제 요소를 빠르게 특정할 수 있는 시스템, 파운드리·고객사와 원팀 체제로 디자인 단부터 협업을 진행하는 구조 등을 주요 과제로 삼고 있다.