[단독] 삼성, 천안에 HBM 'HCB 패키징 라인' 조기 구축 … 엔비디아 납기 단축 전력투구

삼성전자가 고대역폭메모리(HBM4, 6세대), 차기 HBM5 고적층 전환을 겨냥해 첨단 패키징 기술로 꼽히는 '하이브리드 본딩(HCB)'을 충남 천안사업장에 조기 구축한다. 오는 3월부터 양산·테스트 관련 설비를 순차 반입하는 것으로 확인됐다.

양산 시점과 구체적인 생산 능력(캐파)은 아직 확정되지 않았지만, 내부적으로는 가동 시점을 최대한 앞당기는 방향으로 준비가 진행 중인 것으로 전해졌다. 업계에서는 주요 고객사의 일정이 촘촘해지는 국면에서 고적층 전환 과정에서 발생하는 ‘패키징 병목’을 선제적으로 줄이려는 움직임으로 해석하고 있다.

13일 취재를 종합하면 삼성전자는 천안사업장에 HBM용 HCB 라인을 구축 중이며, 3월부터 양산 및 테스트 관련 설비를 순차적으로 들여올 예정이다. 적용 대상은 HBM4를 중심으로 향후 HBM4E 등 차기 제품군까지 확장되는 것으로 파악된다. 

다만 실제 양산 개시 시점과 연간 캐파 규모는 아직 구체화되지 않은 것으로 전해졌다. 초기에는 라인 셋업과 테스트·검증 비중이 크고, 고객 인증과 수율 안정화 속도에 따라 양산 전환 시점이 결정될 가능성이 크다.

삼성전자 관계자는 “HCB는 HBM4와 향후 HBM5 등에도 적용할 예정”이라며 “일정을 앞당긴 배경에는 고객사(엔비디아) 요청이 영향을 미쳤다”고 말했다.

HBM은 적층 수가 늘어날수록 패키지 두께가 증가하고 열이 내부에 축적되기 쉬워 발열 관리 난도가 급격히 올라간다. 동시에 I/O(입출력 인터페이스) 확대와 구동 조건 변화로 전력 부담도 커지면서, 단순한 스펙 상향만으로는 제품화 속도를 담보하기 어려워졌다는 게 업계 공통 인식이다.

이 구간에서 대안으로 거론되는 것이 하이브리드(구리) 본딩이다. 통상 마이크로범프 방식과 달리 접합 구조를 바꿔 다이 간 간격을 줄이는 접근 방식이다. 적층 높이가 커질수록 두께·발열·전력 부담이 동시 확대되는 HBM 특성상, 인터커넥트 구조 자체를 바꾸는 패키징 해법이 필요하다는 문제의식에서 출발한다.

송재혁 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문 최고기술책임자(CTO) 사장도 지난 11일 서울 코엑스에서 열린 ‘세미콘 코리아 2026’ 기조연설에서 HBM4→맞춤형 HBM→cHBM→zHBM으로 이어지는 로드맵을 제시하며, 이를 구현할 기술로 하이브리드 구리 본딩을 연구 중이라고 밝혔다.

송 사장은 연구 결과 기준으로 열저항을 20% 이상 낮추는 결과를 확인했다고 설명했고, 삼성은 HCB 적용을 전제로 16단 이상 고적층 HBM 개발에도 착수했다고 밝혔다.

다만 업계에서는 “연구 단계의 개선 수치가 양산에서 그대로 재현되는지”와 “고적층에서 신뢰성·수율·원가까지 함께 맞출 수 있는지”가 핵심 검증 포인트가 될 것으로 본다.

HBM 시장은 대역폭·속도 등 성능 지표 경쟁이 전면에 섰지만, 고적층 전환이 가속화되면서 패키징 공정 안정성과 출하 속도가 새 변수로 떠오르고 있다. 스펙이 상향될수록 공정 변경과 신뢰성 검증이 늘어 ‘제때 공급’ 자체가 경쟁력으로 바뀌는 구조다.

업계 관계자는 “3월 설비 반입 이후 라인 셋업과 고객 인증이 얼마나 빠르게 진행되는지, HCB가 고적층에서 수율·전력·열 개선을 실질 수치로 입증할 수 있는지가 관건”이라며 “HBM4 이후는 성능 경쟁에 더해 납기와 안정성 경쟁이 겹치는 국면”이라고 말했다.