SK하이닉스, 8단만큼 얇은 12단 HBM을 적층한 MR-MUF 패키징으로 AI 메모리 주도권을 잡다

고대역폭 메모리(HBM)는 DRAM 다이를 수직으로 적층해 연결함으로써 AI 가속기에 필요한 속도와 용량을 제공한다. 용량은 적층 수가 늘수록 커지지만, 층이 하나 늘어날 때마다 두 가지 문제가 악화된다. 적층체가 휘고, 열이 빠져나가지 못하는 것이다. 둘 다 수율을 떨어뜨린다.

SK하이닉스는 자체 해법인 MR-MUF(대량 리플로우 몰디드 언더필)를 개발했다. 경쟁사처럼 다이마다 필름을 넣는 대신, 액체 보호 물질을 주입해 한 번의 리플로우 공정으로 경화시키는 방식이다. 이로써 적층 압력을 줄이고 휨을 제어하면서 열도 잘 방출한다.

2024년 9월 SK하이닉스는 세계 최초로 12단 HBM3E의 양산을 시작했다. 36GB로, 8단 제품과 두께가 같다. 각 DRAM을 40% 얇게 만들고 Advanced MR-MUF를 적용해 용량을 50% 늘리고 9.6Gbps에서 발열을 10% 줄였으며, 수율은 약 80%로 업계 최고 수준이다.

한 번의 다이 충전으로 두께를 늘리지 않고도 적층을 키울 수 있다

한 번의 언더필이 층별 필름보다 속도와 열에서 우수하다

휨 제어로 높은 적층도 제조 가능해졌다

얇은 다이로 두께를 늘리지 않고 용량을 확보했다

NVIDIA에 대한 선제적 공급으로 주도권을 굳혔다

적층 사업에서는 패키징 공정이 해자다. 휨과 열을 누가 제어하느냐가 제품이 담을 수 있는 층수, 나아가 가치의 크기를 결정하며, 선두의 격차는 빠르게 벌어진다.

12단 출시 한 달 후 SK하이닉스는 동일한 Advanced MR-MUF 공정으로 16단 HBM3E(48GB)를 발표했고, 2024년까지 NVIDIA에 대한 HBM 공급을 주도한 반면 삼성과 마이크론은 수율에서 뒤처졌다. 이 공정은 HBM4 시대의 하이브리드 본딩 작업의 표준이 됐다.