한미-한화 '더 정교하게'… 하이브리드 본더로 2차전

한미반도체, 한화세미텍이 차세대 하이브리드 본더 개발에 속도를 내고 있다. HBM(고대역폭메모리) 시장이 빠르게 발전하면서 차세대 패키징 장비 시장 수주 경쟁도 가속화 될 것으로 보인다. 업계에선 6세대 HBM(HBM4) 20단 상용화 이후부터 하이브리드 장비 도입이 가속화될 것으로 보고 있다.

17일 업계에 따르면 하이브리드 본더는 HBM4 20단 이상의 고적층칩 제조에 필수적인 차세대 패키징 장비로 이르면 오는 2027년 시장에 도입될 예정이다.

하이브리드 본더는 솔더 범프 없이 구리와 구리를 직접 연결해 더 정교하게 D램을 적층하는 차세대 반도체 패키징 장비다. 열 효율을 높이고, 성능을 극대화 하는 등 HBM을 미세하고 얇게 만드는데 필수적인 장비로 꼽힌다.

TC본더 강자인 한미반도체와 한화세미텍은 이미 기술개발(R&D)에 돌입한 상황이다. 양 사는 지난 2021~2022년 이미 1세대 하이브리드 본더를 출시했고, 현재 2세대를 개발 중이며 각각 2027년, 2026년 양산하겠단 계획이다.

TC본더 시장 약 70%를 차지하고 있는 한미반도체는 하이브리드 본더에서도 주도권을 이어나가겠단 목표다. 이를 위해 한미반도체는 1000억원을 투자해 생산 라인을 건설 중이며 국내 반도체 장비 기업인 테스와 손잡고 기술 고도화에 나섰다.

후발주자인 한화세미텍은 하이브리드 본더로 반전을 꾀하고 있다. 한화세미텍은 내년 1분기 중 고객사에 품질 테스트를 위한 하이브리드 본더를 납품해 하루 빨리 공급에 나서겠단 목표다. 고객사의 니즈를 반영해 2세대 하이브리드 본더 장비를 개발, 품질관리 능력과 정확성을 높이겠단 구상이다.

다만 하이브리드 본더 시장 경쟁을 예고한 경쟁자가 다수 등장하면서 수주 경쟁은 더 치열해질 것으로 보인다. 삼성 계열 반도체 장비 기업인 세메스는 현재 차세대 HBM 전담 인력을 투입해 하이브리드 본더를 개발 중이며, 내년 중 개발해 삼성전자 공급을 목표로 하고 있다. LG전자 생산기술원 또한 2028년까지 양산 검증(POC)을 완료하겠단 방침이다. 싱가포르 ASMPT, 네덜란드 베시 등 외국계 기업들 또한 하이브리드 본더 개발에 착수한 뒤 SK하이닉스, 삼성전자 등 주요 고객사에 시제품을 보낸 상태다.

시장 도입 시점 또한 변수다. SK하이닉스 등 주요 HBM 반도체 제조사들이 TC본더 대비 최대 3배까지 높은 가격대인 하이브리드 본더 도입을 꺼리고 있어서다. 한미반도체, 한화세미텍 또한 우선적으로 플럭스리스 본더가 도입될 것으로 보고 양산을 준비 중이다. TC본더의 경우 적층 과정에서 플럭스 물질이 D램 사이에 잔류한다는 점이 단점으로 지적되는데, 플럭스리스 본더의 경우 플럭스라는 소재를 공정 과정에서 아예 제외시킨다. 

업계 관계자는 "가격 부담으로 고객사가 하이브리드 본더 장비 도입을 최대한 늦추고 있지만 HBM4 20단 이상부터는 필수적으로 사용될 것"이라며 "한미반도체와 한화세미텍 등 기존의 TC본더 제조사를 비롯해 경쟁자가 다수 등장하면서 기존 수주 경쟁력에 더불어 퀄리티와 가격적인 면에서도 고객사가 요구하는 바가 많아질 것"이라고 말했다.