엠디바이스, HBM 난제 정조준…차세대 ‘하이브리드 본딩’ 특허 취득

W2W·D2W 공정 순차 적용으로 제조 효율 혁신

▲엠디바이스가 차세대 HBM 제조 공정 특허 취득을 발표한 8일, 파란색 배경에 흰색 글씨로 회사 로고가 디자인된 이미지가 사용되고 있다.

반도체 전문 기업 엠디바이스가 고대역폭메모리(HBM) 제조의 난제인 수율과 생산 효율을 동시에 해결할 수 있는 차세대 공법 특허를 취득했다고 8일 밝혔다.

이번에 취득한 특허는 웨이퍼 투 웨이퍼(W2W) 및 다이 투 웨이퍼(D2W) 하이브리드 본딩 프로세스의 순차 적용에 의한 HBM 제조 방법으로, 기존 HBM 제조 방식의 구조적 한계를 정면으로 돌파하는 기술로 평가된다.

현재 HBM 업계에서는 크게 두 가지 공정 방식이 활용된다. W2W 방식은 웨이퍼 단위로 직접 접합해 생산성이 높지만, 적층 구조 중 단 하나의 칩에서 불량이 발생해도 전체를 폐기해야 하는 수율 리스크가 치명적이다. 반면 D2W 방식은 개별 칩을 선별해 웨이퍼에 접합하기 때문에 불량 칩을 사전에 제거할 수 있지만, 공정 시간이 현저히 길어지는 단점이 있다.

엠디바이스의 이번 특허 기술은 W2W 방식으로 2단 이상의 코어 웨이퍼를 대량 선제작한 뒤, 검증통과양품(KGD)만을 선별해 최종 베이스 웨이퍼에 D2W 방식으로 안착시키는 것이다.

회사 측에 따르면 이 순차 적용 구조 덕분에 처음부터 끝까지 개별 다이를 하나씩 쌓는 기존 방식 대비 공정 단계가 획기적으로 줄어든다. 다단 단위로 선 제작된 유닛을 활용함으로써 조립 속도는 두 배 이상 향상되며, 이미 검증된 양품만을 사용하기 때문에 최종 완성품의 수율 역시 크게 개선된다.

엠디바이스는 반도체 기반 저장장치인 솔리드스테이트드라이브(SSD) 분야에서 축적된 반도체 제조 역량을 바탕으로 이번 특허를 발판 삼아 하이브리드 본딩 시장에 본격적으로 진입한다는 전략이다.

HBM 시장은 인공지능(AI) 인프라 확대와 함께 수요가 지속적으로 급증하고 있으며, 높은 수율과 빠른 양산 능력을 동시에 갖추는 것이 시장 경쟁력의 핵심인데, 국내 HBM 시장은 소수 대형 업체 중심으로 돌아고 있다.

엠디바이스 관계자는 “이번 기술이 실제 양산으로 이어진다면 공급망 다변화라는 측면에서도 의미 있는 변화가 생길 수 있다”며 “중소ㆍ중견 기업이 독자 기술로 첨단 반도체 시장의 문을 두드린다는 점에서 이번 특허 취득의 의미는 작지 않다”고 말했다.