학문
차세대 HBM의 방향성에 대해 질문합니다.
차세대 HBM이 발전해 나갈 방향성, 앞으로 해결해 나가야 할 기술적 과제에 대해 궁금합니다. (발열 문제, 적층에 따른 수율 문제, 수리 불가 문제, 비싼 단가 문제에 대해 어떤 방식으로 맞서고 있는지)
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
차세대 HBM은 DRAM 단수를 16단·24단까지 확장하고 최하단 베이스 다이에 파운드리 최첨단 공정을 도입해 초고속·대용량 맞춤형 AI 메모리로 진화하고 있습니다. 열 방출 과제는 DRAM 사이의 간격을 대폭 줄이면서도 열전도율과 밀착력을 극대화하는 MR-MUF 공정 고도화 및 다이와 다이를 직접 붙이는 하이브리드 본딩 기술 전환으로 대응하는 추세입니다. 적층 수가 늘어남에 따른 극심한 수율 감소와 단 한 개의 다이 불량으로 전체 패키지를 버려야 하는 수리 불가 리스크는 패키징 전 초정밀 웨이퍼 단에서 검사를 강화하고 최하단 베이스 다이에 테스트ㅈ보정 전용 논리 회로를 탑재하여 치명적 손실을 선제 차단하고 있습니다. 막대한 제조 원가와 비싼 단가 부담은 주요 빅테크 고객사별 맞춤형 설계를 적용해 AI 시스템 전체의 전력 효율과 성능 대가치를 높임으로써 초기 비용을 넘어서는 총소유비용 절감 효과를 증명하며 극복해 나가고 있습니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
차세대 HBM은 파운드리 공장을 활용해서 맞춤형으로 칩을 진화하고 있습니다. 왜냐하면은 AI의 연산량이 급증을 해서 속도를 더 끌어 올려야만 하기 때문입니다. 한편 심각한 발열 문제는 범프를 없애버린 하이브리드 본딩 기술을 쓰고 있습니다. 그래서 열을 빠르게 식히는 방식으로 잡아가고 있죠. 그리고 칩을 높이 쌓으면서 생기는 수율과 불량 문제는 사전에 테스트를 꼼꼼히 해서 대처하고 있죠. 거기다가 칩 내부에 예비 회로를 두고 있습니다. 그래서 미세한 분량은 스스로 복구할 수 있도록 만들고 있습니다. 또한, 부담스러운 단가 문제는 생산성을 높이고 TSMC 같은 파운더리랑 협업을 하고 있죠. 그래서 공장 비용을 줄이는 방향으로 해결해 나가는 방향을 잡고 있습니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
차세대 HBM은 더 많이 쌓고, 더 넓게 연결하고, 맨 아래 베이스 다이를 고객 맞춤형 로직으로 바꾸는 쪽으로 가고 있어요. HBM4부터 데이터 통로가 2048비트로 두 배가 됐고, 베이스 다이에 GPU 회사가 원하는 기능을 넣는 커스텀 HBM도 본격화되고 있어요.
발열은 D램을 12~16단으로 쌓을수록 가운데 층의 열이 빠지기 어려워지는 문제예요. SK하이닉스는 칩 사이를 열전도가 좋은 액상 몰드로 채우는 MR-MUF로, 삼성은 비전도성 필름(NCF)을 개선해 대응하고 있어요. 16단 이상에서는 범프 없이 구리끼리 직접 붙이는 하이브리드 본딩이 유력한데, 층 사이 간격이 줄어 높이 제한도 맞추고 열 경로도 짧아져요.
수율과 수리 문제는 쌓기 전에 걸러내는 쪽으로 풀어요. 칩마다 미리 검사해 양품만 쌓고, 셀 불량은 예비 행·열로 교체하는 리페어 회로를 넣어요. 단가는 웨이퍼를 일반 D램보다 몇 배 더 쓰고 불량 하나에 스택 전체를 버려야 해서 높은데, 원가를 낮추려고 업체마다 본딩 수율 끌어올리기에 집중하고 있어요 :)
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
차세대 HBM은 더 많은 D램을 쌓고 속도와 용량을 높이는 방향으로 가겠지만, 그만큼 중요한게 발열과 적층 수율 문제가 더 커지는 구조일 것입니다.
발열 문제는 열이 빠져나가는 통로를 따로 만들거나 냉각 구조를 패키지 안에 넣는 방식으로 대응하고 있습니다. 적층 수율은 불량 다이가 하나만 섞여도 전체 스택이 영향을 받기 때문에 공정 안정화와 사전 검사, 패키징 정밀도를 높이는 방식으로 개선하고 있습니다.
현재 HBM은 완성 후 개별 다이를 수리하기가 사실상 어렵기 때문에 처음부터 불량률을 낮추고, 적층 전 좋은 다이만 선별하는 것이 매우 중요할 수 있습니다. 비싼 단가는 생산량 확대와 수율 개선으로 낮추려고 하고 있는 것 같고, 장기적으로는 하이브리드 본딩으로 층간 간격과 저항을 줄여 더 많은 적층과 열관리까지 동시에 해결하려는 방향입니다.
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
차세대 HBM은 단순히 더 높이 쌓는 것을 넘어서 베이스 다이에 연산 기능을 넣는 똑똑한 메모리로 진화하며 발열,수율,수리,단가 문제를 패키징 혁신과 구조적 통합으로 동시에 해결하려는 방향으로 나아가고 있답니다.