최근 하이브리브 본딩의 중요성이 증가하면서 어플라이드머티어리얼즈(어플라이드)와 베시의 협업이 주목받고 있다. 두 기업은 2020년 4분기부터 협업을 시작해 하이브리드 본딩 공정 공동 최적화를 진행 중인 것으로 알려졌다. 어플라이드와 베시는 하이브리드 본딩용 장비를 생산해 양산 라인에 공급한 전력이 있다.

안진호 어플라이드 기술이사는 《디일렉》이 지난달 26일 서울 역삼 포스코타워에서 개최한 '반도체 하이브리드 본딩 콘퍼런스'에서 '하이브리드 본딩을 통한 성능·전력·크기·비용·시장출시기간(PPACt) 향상'을 주제로 발표했다.

안 이사는 "기존의 스케일링 방식으로는 무어의 법칙 지속이 어렵지만, 어드밴스드 패키징 도입을 통해 이를 해결할 수 있다"며 "어드밴스드 패키징은 기존 후공정과 달리 전공정 기술이 많이 적용되는 것이 가장 큰 특징이다"라고 말했다. 

어드밴스드 패키징은 전공정 스케일링 한계를 극복하기 위한 기술이다. 여러 개의 다이를 연결해 하나의 반도체로 통합하는 칩렛이 대표적이다. 칩렛 기술 구현을 위해서는 실리콘관통전극(TSV), 하이브리드 본딩, 인터포저 등 다양한 기술이 필요하다. 특히 하이브리드 본딩은 인공지능(AI) 반도체 입출력(IO) 확대를 위한 차세대 기술로 각광받고 있다. 

하이브리드 본딩은 웨이퍼와 이종 칩 다이를 부착하는 기술이다. 구리(Cu)-Cu 연결을 통해 기존 솔더볼 대비 IO를 대폭 늘릴 수 있다. 하이브리드 본딩 적용 시 1㎟ 면적에 1만~10만개의 비아 연결이 가능한 것으로 알려졌다. 비아는 IO 혹은 전력 공급에 사용된다. 현재 하이브리드 본딩을 상용화한 기업은 대만 파운드리 기업 TSMC가 유일하다. TSMC는 칩온웨이퍼온서브스트레이트(CoWoS)를 통해 하이브리드 본딩을 제공하고 있다. 이 공정에 사용되는 장비를 어플라이드와 베시가 공동으로 공급했다. 베시는 다이 어태치 장비 등을 생산하는 네덜란드 장비 기업이다. 

어플라이드와 베시는 지난 2020년 10월부터 싱가포르에 엑설런스 센터(CoE) 구축해 기술 개발을 진행하고 있다. 어플라이드와 베시의 하이브리드 본딩용 제품 포트폴리오를 살펴보면, 어플라이드는 유전체 증착 장비부터 플라즈마 장비, 화학적기계연마(CMP) 장비 등을 생산한다. 최근 하이브리드 본딩용 신제품 인세프라 실리콘탄소질화물(SiCN) 증착 시스템과 카탈리스트 CMP 솔루션을 출시하기도 했다. 베시는 하이브리드 본딩용 다이 어태치 장비를 양산한다. 

안 이사는 "싱가포르 연구소에서 하이브리드 본딩 설비·소재·공정 개발 등을 다 같이 진행하고 있다"며 "하이브리드 본딩 공정에서는 공동 최적화가 중요한데, 어플라이드는 이러한 지점에서 강점을 가지고 있다"고 강조했다.

고대역폭메모리(HBM), AI 반도체 등 산업이 가파르게 성장하면서 하이브리드 본딩 적용은 본격화될 것으로 보인다. 삼성전자와 인텔 등 기업도 하이브리드 본딩 도입을 준비하고 있다. X-Cube 범프리스와 포베로스 다이렉트가 대표적이다. 이를 위해 두 기업은 어플라이드와 베시 장비 도입을 검토 중인 것으로 알려졌다.

디일렉=노태민 기자 tmnoh@bestwatersport.com
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