SK하이닉스가 글로벌 반도체 파운드리(수탁생산) 넘버원 업체인 대만의 TSMC와 손잡고 6세대 HBM(HBM4) 개발에 나선다.
SK하이닉스 경영진이 지난 1월 미국 라스베이거스 CES에서 열린 미디어 컨퍼런스 행사에서 질의 응답을 진행하고 있다. (왼쪽부터) SK하이닉스 김주선 AI 인프라 담당 사장, 김종환 D램 개발 담당 부사장, 곽노정 대표이사 사장, 김영식 제조기술 담당 부사장, 최우진 P&T 담당 부사장. SK 하이닉스 제공
SK하이닉스는 최근 타이페이에서 차세대 HBM 생산 및 어드밴스드 패키징 기술 역량 강화를 위해 대만의 TSMC와 관련 기술협력 양해각서(MOU)를 체결했다고 19일 밝혔다.
올해 반도체 업계의 최대 화두로 꼽히는 AI 메모리인 HBM(High Bandwidth Memory)은 여러 개의 D램 칩을 TSV(Through Silicon Via)로 수직 연결해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품이다.
HBM은 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)를 거쳐 현재 5세대(HBM3E)까지 개발됐으며, HBM3E는 HBM3의 확장(Extended) 버전이다.
하이닉스는 TSMC와 협업해 한단계 더 업그레이드한 6세대 HBM(HBM4)을 개발, 2026년 양산에 들어가겠다고 이날 발표한 것이다.
양사의 전격 제휴는 인공지능(AI) 반도체로 수요가 폭증하고 있는 HBM 시장의 글로벌 주도권을 확보하기 위한 조치로 풀이된다.
SK하이닉스는 “AI 메모리 글로벌 리더인 당사는 파운드리 1위 기업 TSMC와 힘을 합쳐 또 한번의 HBM 기술 혁신을 이끌어 내겠다”며 “고객-파운드리-메모리로 이어지는 3자간 기술 협업을 바탕으로 메모리 성능의 한계를 돌파할 것”이라고 강조했다.
양사는 우선 HBM 패키지 내 최하단에 탑재되는 베이스 다이(Base Die)의 성능 개선에 나선다.
HBM은 베이스 다이 위에 D램 단품 칩인 코어 다이(Core Die)를 쌓아 올린 뒤 이를 TSV(D램 칩에 수천 개의 미세한 구멍을 뚫어 상층과 하층 칩의 구멍을 수직으로 관통하는 전극으로 연결하는 상호 연결) 기술로 수직 연결해 만들어진다.
베이스 다이는 GPU와 연결돼 HBM을 컨트롤하는 역할을 수행한다.
SK하이닉스는 5세대인 HBM3E까지는 자체 공정으로 베이스 다이를 만들었으나, 6세대인 HBM4부터는 TSMC가 특허를 갖고 있는 CoWoS®로 불리는, 로직(Logic) 선단 공정을 활용할 계획이다.
이 다이를 생산하는 데 초미세 로직 공정을 적용하면 다양한 기능을 추가할 수 있기 때문이다.
TSMC의 고유 공정인 CoWoS®은 인터포저(Interposer)라는 특수 기판 위에 로직 칩인 GPU/xPU와 HBM을 올려 연결하는 패키징 방식으로, 수평(2D) 기판 위에서 로직 칩과 수직 적층(3D)된 HBM이 하나로 결합되는 형태여서 2.5D 패키징으로도 불린다.
SK하이닉스는 이같은 공정을 통해 성능과 전력 효율 등 고객들의 폭넓은 요구에 부합하는 맞춤형 HBM을 생산한다는 계획이다.
양사는 이와 함께 SK하이닉스의 HBM과 TSMC의 CoWoS® 기술 결합을 최적화하기 위해 협력하고, HBM 관련 고객 요청에 공동 대응하기로 했다.
SK하이닉스의 AI 인프라 담당 김주선 사장은 “TSMC와의 협업을 통해 최고 성능의 HBM4 개발은 물론, 글로벌 고객들과의 개방형 협업에도 속도를 낼 것”이라며 “앞으로 고객맞춤형 메모리 플랫폼 경쟁력을 높여 ‘토털 AI 메모리 프로바이더’의 위상을 확고히 하겠다”고 말했다.
TSMC 케빈 장(Kevin Zhang, 张晓强) 수석 부사장은 “TSMC와 SK하이닉스는 수 년간 견고한 파트너십을 유지하며 최선단 로직 칩과 HBM을 결합한 세계 최고의 AI 솔루션을 시장에 공급해 왔다”며 “HBM4에서도 양사는 긴밀하게 협력해 고객의 AI 기반 혁신에 키가 될 최고의 통합 제품을 제공할 것”이라고 말했다.
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