HBM4 양산을 위한 TC-NCF 기술적 도전과 기회
목차
- 도입부
- 수율과 비용: HBM4의 생산 성과
- 패키징 기술: TC-NCF와 MR-MUF 비교
- 시장 현황 및 경쟁사 비교
- 결론
1. 도입부
이 보고서는 HBM4 양산을 위한 기술적 극복 이슈와 그에 따른 삼성전자의 전략적 접근 방안에 대한 심층 분석을 제공합니다. 특히 TC-NCF 기술의 현재 성과와 발전 방향을 중심으로 삼성전자의 시장 경쟁력을 평가할 것입니다.
2. 수율과 비용: HBM4의 생산 성과
2-1. HBM4 양산에서의 수율 문제점과 개선 필요성
HBM4 양산 과정에서 수율 문제는 큰 도전 과제가 되고 있습니다. 업계에서는 HBM 수율을 70% 이상까지 높이는 것이 단기적으로 어렵다고 보고 있으며, 이는 복잡한 공정으로 인한 것입니다. D램 연결을 위한 실리콘관통전극(TSV) 과정에서 수율이 떨어지는 문제가 특히 두드러집니다. D램은 안정화가 되었지만, HBM의 경우 팹과 패키징 후 공정에서 수율 저하가 발생하고 있습니다. 현재로서는 HBM4가 HBM3E보다 더 좋은 수율이 나오기는 쉽지 않을 것으로 보입니다.
| 기술 | 수율 예상 | 비용 영향 |
|---|---|---|
| TSV | 50% 미만 | 고비용 |
| TC-NCF | 미정 | 상당한 영향 |
| MR-MUF | 70% 이상 | 효율적 |
이 표는 다양한 HBM 기술에 따른 예상 수율과 비용 영향을 요약합니다.
2-2. TSV 기술을 통한 생산 최적화 전략
삼성전자와 SK하이닉스는 HBM 생산 공정에서 사용되는 기술 방식이 서로 다르며, 이러한 차이가 수율에 큰 영향을 미치고 있습니다. 삼성전자는 TC-NCF 방식을 채택하고 있으며, 해당 기술은 비전도성 필름을 사용하여 열과 압력을 가해 접착하는 방식입니다. 이는 고적층 제품에서 보다 유리한 것으로 알려져 있습니다. SK하이닉스의 어드밴스드 MR-MUF 방식과 비교했을 때, 삼성전자는 TC-NCF 기술을 통해 칩 전면의 휘어짐을 제어할 수 있는 장점이 있다고 주장하고 있습니다. 이는 HBM4의 양산에서도 핵심 전략이 될 것입니다.
| 기술 방식 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| TC-NCF | 고적층 유리 | 수율 불확실 |
| MR-MUF | 효율적 방열 | 기술 복잡성 |
| TSV | 기술 성숙 | 수율 저하 문제 |
이 표는 다양한 HBM 기술 방식에 따른 장점과 단점을 요약합니다.
3. 패키징 기술: TC-NCF와 MR-MUF 비교
3-1. TC-NCF 방식의 장점 및 단점
TC-NCF(Thin Chip Non-Conductive Film) 방식은 칩과 칩 사이에 얇은 비전도성 필름을 사용하는 패키징 기술로, 높은 열전도도를 유지하면서 제품의 안정성을 강화하는 장점이 있습니다. 최근 삼성전자는 NCF 방식을 사용 중이라고 밝혔으며, D램 개별칩에서는 기술적 우위를 점하고 있습니다.
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 높은 열전도도 | 발열 문제 발생 가능성 |
| 제품 안정성 강화 | 제조 공정 복잡성 증가 |
TC-NCF 방식의 장점과 단점을 요약한 표입니다.
3-2. MR-MUF 방식과의 경쟁력 비교
MR-MUF(Multi-Resin Multi-Underfill) 방식은 액체 형태의 보호제를 사용하는 패키징 기술로, 공정 효율성과 성능을 확보하는 데 성공했습니다. 삼성전자는 D램의 성능과 밀도를 최적화하고 있지만, MR-MUF 방식의 확보된 공급과 제품 변형 문제는 경쟁력에 영향을 줄 수 있습니다. HBM4 양산 차세대 기술에 대한 두 방식의 비교 또한 중요한 요소로 고려되고 있습니다.
| 기술특징 | TC-NCF | MR-MUF |
|---|---|---|
| 열전도도 | 높음 | 상대적으로 높음 |
| 산업 접목 가능성 | 높음 | 높음 |
| 제품 변형 저항성 | 우수 | 좋음 |
TC-NCF와 MR-MUF의 기술적 특성을 비교한 표입니다.
4. 시장 현황 및 경쟁사 비교
4-1. SK하이닉스와 마이크론의 HBM4 전략
SK하이닉스와 마이크론은 HBM4 시장에서의 경쟁력을 강화하는 전략을 채택하고 있습니다. SK하이닉스는 세계 최초로 얇은 칩을 수직으로 12단 쌓은 고용량·고효율 메모리 제품을 양산하며 기술적인 우위를 확보하고 있으며, 마이크론은 내년까지 생산할 모든 HBM 제품이 완판될 것이라 발표했습니다.
| 회사 | 제품 | 특징 | 시장 점유율 |
|---|---|---|---|
| SK하이닉스 | HBM3E 12단 | 고용량 및 고효율 | 53% |
| 삼성전자 | HBM4(예상) | 새로운 기술 적용 | 38% |
| 마이크론 | HBM 제품 | 완판 예정 | 9% |
이 표는 주요 경쟁사의 HBM 기술 및 시장 점유율을 요약합니다.
4-2. HBM4 시장 점유율 및 경쟁 구조
HBM 시장의 경쟁 구조는 갈수록 치열해지고 있습니다. 2023년 기준으로 SK하이닉스는 시장에서 가장 큰 점유율을 차지하고 있으며, 삼성전자와 마이크론이 뒤를 이어 경쟁하고 있습니다. 김선우 메리츠증권 연구원은 각 제조사들이 개별화된 가격으로 경쟁하고 있다는 점을 강조하였습니다.
| 회사 | HBM 제품군 | 시장 점유율 |
|---|---|---|
| SK하이닉스 | HBM3E | 53% |
| 삼성전자 | HBM4 | 38% |
| 마이크론 | HBM | 9% |
이 표는 HBM 제품군별로 각 회사의 시장 점유율을 보여줍니다.
5. 결론
HBM4 양산을 위한 TC-NCF 기술은 많은 도전 과제에 직면해 있지만, 이를 기술적으로 극복함으로써 시장 주도권을 재확보할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다. 삼성전자는 이러한 기술적 도전과제를 극복하여 경쟁에서 우위를 점할 수 있어야 합니다.
6. 용어집
6-1. TC-NCF [기술]
삼성전자가 HBM의 칩 적층 과정에서 사용하는 비전도성 필름 기술로, 열과 하중을 가하여 칩을 본딩하는 방식이다. 이 기술은 고차원의 적층에 유리하지만, 발열 문제 해결과 수율 향상 등이 도전 과제로 남아 있다.
6-2. HBM4 [제품]
차세대 고대역폭 메모리로, 12단 이상 적층을 요구하며 수율 문제와 발열 관리를 해결하는 것이 기술 발전의 핵심 과제가 되고 있다.
6-3. SK하이닉스 [회사]
삼성전자의 주요 경쟁사로, MR-MUF 방식을 통해 고층 적층에서의 성능 향상과 수율 개선을 주장하고 있으며, HBM4 시장에서 경쟁 우위를 도모하고 있다.
7. 출처 문서
- "아직 테스트 진행 중" 삼성전자, 엔비디아 테스트 '실패'설에 이례적 공식 입장…삼성 '초격차' 미래는https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=337563
- 승부처는 '수율'…삼성전자·SK하이닉스, 생산 최적화 박차https://www.newsworks.co.kr/news/articleView.html?idxno=753233
- 삼성전자, HBM3E 엔비디아 납품에 회사 명운 걸어https://weekly.donga.com/home/article/04/11/4934248/1
- HBM 기술 경쟁, 적자 탈출 해법으로https://www.metroseoul.co.kr/article/20231106500603
- 반도체 비관론 잠재운 신기술·호실적… "승부는 이제부터"['반도체의 봄' 오나]https://v.daum.net/v/20240926181606267?f=p