[단독] 삼성전자, V10 낸드부터 中 YMTC 특허 쓴다

기술 공정상 특허 회피 어려워 도입 불가피…향후 주도권 경쟁 치열할 듯

삼성전자가 V10(10세대)부터 새롭게 채용되는 첨단 패키징 기술인 '하이브리드 본딩'의 특허를 중국 낸드 제조업체 YMTC로부터 대여해 사용하기로 한 것으로 확인됐다. 삼성전자 입장에서 차세대 낸드 개발의 '핵심 난제'를 풀었지만, 향후 특허 도입에 따른 수율 안정성 등 경쟁력 회복 등이 과제로 떠오른다.

YMTC는 3D 낸드에 하이브리드 본딩을 처음 적용한 기업이다. 덕분에 관련 기술에서 탄탄한 특허를 구축했다는 평가를 받고 있다. 이에 삼성전자는 무리하게 특허를 회피하기 보다는, 원만한 합의로 향후 있을 리스크를 제거하는 전략을 채택한 것으로 풀이된다.

24일 지디넷코리아 취재를 종합하면 삼성전자는 최근 YMTC와 3D 낸드용 하이브리드 본딩 특허권에 대한 라이센스 계약을 맺었다.

삼성전자 평택캠퍼스 조감도(사진=삼성전자)

삼성전자, V10 낸드에 하이브리드 본딩 첫 적용 

V10은 삼성전자가 이르면 올 하반기 양산을 목표로 한 차세대 낸드다. 낸드는 세대를 거듭할 수록 '셀(Cell; 데이터를 저장하는 단위)'을 수직으로 더 높이 쌓는다. V10은 420~430단대로 추정된다.

삼성전자 V10 낸드에는 여러 신기술이 도입된다. 그 중에서도 W2W(웨이퍼-투-웨이퍼) 하이브리드 본딩의 중요도가 높다. W2W 하이브리드 본딩이란 웨이퍼와 웨이퍼를 직접 붙이는 패키징 기술이다.

하이브리드 본딩은 기존 칩 연결에 필요한 범프(Bump)를 생략해 전기 경로를 짧게 만들고, 이로 인해 성능과 방열 특성 등을 높일 수 있다. 특히 칩이 아닌 웨이퍼를 통째로 붙이는 W2W는 생산성 향상에도 유리하다.

기존 삼성전자는 한 개의 웨이퍼에 셀을 구동하는 회로인 '페리페럴'을 두고, 그 위에 셀을 쌓는 방식을 활용해 왔다. 이를 COP(셀온페리)라고 부른다.

다만 낸드가 400단 이상까지 높아지게 되면, 하단부 페리에 가해지는 압력이 심해져 낸드의 신뢰성이 떨어진다. 때문에 삼성전자는 V10 낸드에 셀과 페리를 각각 다른 웨이퍼에서 제조한 뒤 하나로 합치는 하이브리드 본딩을 채택하기로 했다.

YMTC의 엑스태킹 기술 개념도. 각각의 웨이퍼에 셀과 페리를 집적한 뒤 접합(빨간색 영역)시키고 있다(사진=YMTC)

YMTC 등 특허 공고…회피 대신 '라이선스 계약'

다만 이러한 계획에는 기존 해외 기업들이 보유한 특허가 주요 변수로 작용해 왔다.

3D 낸드용 하이브리드 본딩 기술은 중국 최대 낸드 제조업체 YMTC가 약 4년 전부터 선제적으로 적용한 바 있다. YMTC에서는 여기에 'Xtacking(엑스태킹)'이라는 이름을 붙였다.

YMTC 역시 사업 초기 미국 테크기업 엑스페리(Xperi)로부터 하이브리드 본딩과 관련한 원천 특허를 라이센스 계약을 통해 취득했었다. 이후에는 낸드용 접합과 관련한 자체 특허를 상당 부분 구축했다는 평가를 받고 있다.

이에 삼성전자는 YMTC와 하이브리드 본딩 특허와 관련한 라이선스 계약을 체결했다. 특허 회피 대신 원만한 합의로 향후 있을 리스크를 줄이고, 기술 개발 속도를 앞당기기 위한 전략으로 풀이된다. 다만 엑스페리 등 타 기업과도 특허 논의를 진행했는 지에 대한 여부는 확인되지 않았다.

사안에 정통한 복수의 관계자는 "하이브리드 본딩과 관련한 기술 특허 전반은 엑스페리와 YMTC, 대만 파운드리 TSMC 3사가 사실상 대부분을 보유하고 있다고 봐도 될 정도"라며 "삼성전자 역시 V10, V11, V12 등 차세대 낸드 개발서 YMTC의 특허를 피하는 게 사실상 불가능하다는 판단 하에 라이센스 계약을 체결한 것으로 안다"고 밝혔다.

한편 SK하이닉스도 YMTC와 특허 계약을 체결할 가능성이 점쳐진다. 앞서 김춘환 SK하이닉스 부사장은 지난해 2월 '세미콘 코리아 2024' 기조연설에서 "400단급 낸드 제품에서 하이브리드 본딩 기술로 경제성 및 양산성을 높인 차세대 플랫폼을 개발하고 있다"고 밝힌 바 있다.