美 램리서치, ‘HBM 난제’ 해결할 첨단 장비 공개

치핑 리 램리서치 글로벌 어드밴스드 패키징 기술 총괄이 14일 서울 삼성동 웨스틴 파르나스에서 진행된 기자간담회에서 첨단 패키징을 지원하는 증착 장비 ‘벡터 테오스 3D’(VECTOR® TEOS 3D)를 소개하고 있다. 김현일 기자

[헤럴드경제=김현일 기자] 미국 반도체 장비 업체 램리서치가 차세대 고대역폭 메모리(HBM)의 난제를 해결할 첨단 패키징 장비를 앞세워 삼성전자, SK하이닉스와의 협력 강화에 나섰다.

램리서치는 14일 서울 삼성동 웨스틴 파르나스에서 진행된 기자간담회에서 첨단 패키징을 지원하는 증착 장비 ‘벡터 테오스 3D’(VECTOR® TEOS 3D)를 소개했다.

증착은 반도체 공정 중 회로 간의 연결 및 보호를 위해 웨이퍼 위에 얇은 막을 입히는 과정이다. 식각장비의 강자로 알려져 있는 램리서치는 지난 15년 간의 패키징 기술력을 집약해 새로운 증착 장비를 개발했다.

램리서치는 ‘벡터 테오스 3D’가 삼성전자와 SK하이닉스의 고성능 HBM 구현을 돕고, 인공지능(AI) 시대 첨단 패키징 기술 혁신을 주도할 것이라고 강조했다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 올려 만든 메모리다. 높이 쌓을수록 성능 향상을 꾀할 수 있다.

AI 시대 삼성전자와 SK하이닉스는 메모리 성능을 끌어올리기 위해 더 높이 쌓는 적층 경쟁을 벌이고 있다. 현재 HBM3E의 경우 12단까지 상용화됐지만 HBM4부터는 16단 이상을 목표로 하고 있다.

그러나 HBM이 높아질수록 웨이퍼가 휘어지거나 크랙(균열), 빈틈이 생기는 현상이 심화되기 때문에 삼성전자와 SK하이닉스로선 이를 최소화하는 것이 관건으로 꼽힌다.

램리서치의 벡터 테오스 3D는 칩과 칩 사이에 절연막을 입히고 평탄화한 다음 그 위에 칩을 올리고 평탄화하는 과정을 반복하며 결함 없이 적층할 수 있도록 돕는다.

오드리 찰스 램리서치 기업 전략 및 어드밴스드 패키징 부문 수석 부사장이 14일 서울 삼성동 웨스틴 파르나스에서 진행된 기자간담회에서 첨단 패키징을 지원하는 증착 장비 ‘벡터 테오스 3D’(VECTOR® TEOS 3D)를 소개하고 있다. 김현일 기자

치핑 리 램리서치 글로벌 어드밴스드 패키징 기술 총괄은 “벡터 테오스 3D는 공정 중 웨이퍼가 흔들리지 않도록 고정하는 ‘클램핑 기술’과 열과 기계적 스트레스를 분산시키는 ‘페디스탈 설계’를 적용해 공정 안정성을 높였다. 심하게 휜 웨이퍼에도 균일하게 필름을 입히는 것이 가능하다”고 설명했다.

램리서치에 따르면 벡터 테오스 3D는 이전 세대 장비보다 공정 속도가 약 70% 빠르고, 비용은 최대 20% 절감할 수 있어 1년 전부터 반도체 업체들이 도입하고 있다.

박준홍 램리서치코리아 대표는 “이미 메이저 파운드리 고객사와 메모리 고객사들이 활용하고 있다. HBM 생산 과정에도 1년 이상 투입된 경험이 있다”고 밝혔다.

그러면서 “(HBM4부터) HBM이 파운드리 공정으로 들어오면서 니즈가 생겨 (벡터 테오스 3D 장비가) 많이 쓰일 것”이라고 내다봤다.

삼성전자와 SK하이닉스는 HBM4부터는 HBM의 가장 밑 부분인 베이스다이를 기존 D램 공정이 아닌 파운드리(반도체 위탁생산)의 초미세 공정을 활용해 만든다. 파운드리의 초미세 로직 공정을 활용하면 전력 효율과 성능 향상은 물론 각 고객사 니즈에 맞춰 맞춤형 제품을 제공할 수 있는 것이 장점이다.

또한, 낸드에서도 HBM처럼 수직으로 쌓아 올린 고대역폭플래시(HBF)의 등장이 예상되는 가운데 램리서치의 장비가 HBF에서도 활용될 가능성이 있다.

박 대표는 “HBM 제조 장비들이 HBF에서도 유사한 형태로 많이 쓰일 것 같아 HBF가 메인스트림이 되더라도 큰 문제는 없을 것”이라고 했다.