세미콘타이완2025 한화세미텍 부스 전경
반도체 산업의 새로운 전환점, 하이브리드본더
한화세미텍은 9월 10~12일 대만 타이페이에서 열리는 국제 반도체 박람회 '세미콘타이완 2025'에서 하이브리드본더 청사진을 담은 차세대 첨단 반도체 패키징 장비 개발 로드맵을 10일 발표했다고 밝혔다. 이번 발표는 반도체 업계가 주목하는 하이브리드본더 기술의 상용화가 현실화되고 있음을 보여주는 중요한 신호탄이다.
하이브리드본더는 현재 고대역폭 메모리(HBM) 제조에 주로 사용되는 TC본더와는 완전히 다른 접근 방식을 취한다. 기존 TC본더가 범프(납과 같은 전도성 돌기)에 열과 압력을 가해 칩과 칩을 접합하는 방식이라면, 하이브리드본더는 별도의 범프 없이도 칩을 직접 붙일 수 있는 혁신적인 기술이다. 이러한 차이점은 단순한 공정 개선을 넘어서, 반도체 성능 자체를 근본적으로 향상시키는 기술적 혁신을 의미한다.
머리카락 굵기의 1/1000, 초정밀 기술의 구현
한화세미텍의 기술적 역량은 그들이 선보일 2세대 하이브리드본더의 정밀도에서 극명하게 드러난다. 곧 선보일 2세대 하이브리드본더 장비는 본딩시 위치 오차범위 0.1μm(마이크로미터) 단위의 수준으로 정밀 정렬이 가능하다. 이는 머리카락 굵기(약 100μm)의 1/1000 정도의 초정밀 본딩 기술 덕분이다.
이러한 초정밀 기술이 가능한 이유는 한화세미텍이 오랜 기간 축적해온 반도체 장비 기술력과 지속적인 연구개발 투자에 있다. 회사는 2020년 TC본더 개발을 시작한 이후 불과 5년 만에 SK하이닉스로부터 약 805억원 규모의 대규모 공급 계약을 수주하며 기술력을 인정받았다.
하이브리드본더의 핵심은 금속과 비금속 본딩 과정에서 틈(Void)이 생기지 않도록 하는 것이다. 이는 단순히 두 물질을 붙이는 것을 넘어서, 완벽한 전기적 연결과 기계적 결합을 동시에 구현해야 하는 고도의 기술이 요구된다. 한화세미텍의 기술진은 이러한 도전적인 과제를 해결하기 위해 재료 과학, 공정 기술, 정밀 제어 시스템 등 다양한 분야의 전문성을 결합한 종합적인 솔루션을 개발했다.
체계적인 기술 로드맵과 전략적 접근
이러한 단계적 접근은 각 기술의 완성도를 높이면서도 고객사들의 다양한 요구사항에 유연하게 대응할 수 있는 포트폴리오를 구축하는 전략이다. 특히 CoW(Chip-on-Wafer) 기술은 웨이퍼 상태에서 직접 칩을 다른 웨이퍼에 붙이는 기술로, 기존의 개별 칩 단위 작업보다 훨씬 효율적인 대량 생산이 가능하다.
박영민 한화세미텍 반도체장비사업부 사업부장은 "한화세미텍은 앞서 2022년 하이브리드본더 1세대 장비를 고객사에 성공적으로 납품했다"며 "현재 개발 중인 2세대 장비는 내년 1분기 고객사 평가를 받을 수 있도록 준비 중"이라고 밝혔다. 이는 한화세미텍이 이미 하이브리드본더 기술의 상용화 경험을 가지고 있으며, 지속적인 개선을 통해 더욱 고도화된 제품을 개발하고 있음을 보여준다.
급성장하는 시장과 기회
글로벌 시장조사기관들의 분석에 따르면, 하이브리드본더가 적용되는 첨단 패키징 시장은 폭발적인 성장이 예상된다. 글로벌시장조사업체 테크인사이츠에 따르면 후공정 하이브리드본더 시장 규모는 2033년 16억달러까지 커질 전망이다.
욜인테리전스에 따르면 전세계 메모리 패키징 시장 규모는 2022년 151억 달러(한화 약 20조원) 규모에서 오는 2028년 318억 달러(약 42조원) 규모로 성장할 전망이다. 이는 연평균 13%의 고성장률을 의미하며, 한화세미텍과 같은 기술력을 보유한 기업들에게는 엄청난 기회를 제공한다.
특히 인공지능과 머신러닝, 자율주행, 메타버스 등 신기술의 확산으로 인해 고성능 메모리에 대한 수요가 급증하고 있다. HBM은 이러한 차세대 애플리케이션의 핵심 구성요소로, 기존 메모리보다 훨씬 빠른 데이터 전송 속도와 대용량 처리 능력을 제공한다. 하이브리드본더는 이러한 HBM의 성능을 극대화할 수 있는 유일한 기술로 평가받고 있다.
글로벌 경쟁 환경과 한국 기업의 도전
TSMC는 하이브리드 본딩 기술 개발에서 확실한 리더십을 보여주고 있으며, 이 기술을 통해 반도체 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있다. 삼성전자는 TSMC에 비해 다소 늦게 시작했으나, 최근 몇 년간 급격히 특허 출원을 늘리며 따라잡고 있는 추세다.
글로벌 반도체 장비 시장에서 한국 기업들의 위상은 지속적으로 높아지고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스가 메모리 반도체 분야에서 세계적인 경쟁력을 확보한 가운데, 한화세미텍과 같은 장비 전문기업들도 세계 시장에서 존재감을 드러내고 있다.
삼성전자와 SK하이닉스가 반도체 미세화의 한계를 뛰어넘는 차세대 패키징 기술에 승부수를 던졌다. 삼성전자는 고대역폭 메모리(HBM)를 8개까지 탑재하는 패키징 기술 개발을 눈앞에 뒀다는 상황에서, 한화세미텍의 하이브리드본더는 국내 반도체 생태계의 경쟁력을 한층 높이는 핵심 요소가 될 것으로 기대된다.
혁신을 위한 지속적인 투자
한화세미텍의 기술적 성과는 연구개발에 대한 꾸준하고 대규모 투자에서 비롯된다. 올해 상반기 기준 반도체 관련 R&D 투자액은 약 300억원으로 지난해 대비 40% 증가해 동기간 매출액 대비 15% 수준까지 늘었다. 이는 매출의 상당 부분을 연구개발에 재투자하겠다는 회사의 강한 의지를 보여준다.
회사는 단순히 자금만 투입하는 것이 아니라, 조직적이고 체계적인 접근을 통해 연구개발 역량을 강화하고 있다. 최근 반도체 장비 개발 조직인 '첨단 패키징 장비 개발센터'를 신설하고 기술 인력을 대폭 충원했으며, 경기 이천에 '첨단 패키징 기술센터'를 개설하여 하드웨어 인프라도 확충했다.
또한 창원 통합사업장의 신축 및 리모델링을 통해 생산 효율성을 높이고, 더욱 정밀한 장비 제조가 가능한 환경을 구축했다. 이러한 종합적인 투자는 단순히 현재의 기술력을 유지하는 것을 넘어서, 미래의 기술적 도전에 선제적으로 대응하기 위한 전략적 접근이다.
실적으로 증명된 기술력과 시장 신뢰
한화세미텍의 기술적 역량은 실제 사업 성과로도 입증되고 있다. 올해 2분기 한화세미텍의 반도체 관련 매출은 전년 동기 대비 15배 이상 증가했다. 이는 단순한 시장 확대 효과를 넘어서, 회사의 기술력과 제품 경쟁력이 시장에서 인정받고 있음을 보여주는 명확한 지표다.
SK하이닉스로부터 수주한 805억원 규모의 TC본더 계약은 특히 의미가 크다. 이는 2020년 개발을 시작한 지 불과 5년 만에 달성한 성과로, 한화세미텍의 기술 개발 속도와 완성도가 글로벌 수준에 도달했음을 입증한다. SK하이닉스는 세계 2위의 메모리 반도체 기업으로, 이러한 기업으로부터 대규모 계약을 수주했다는 것은 한화세미텍의 기술력과 안정적인 공급 능력이 모두 인정받았다는 의미다.
미래를 향한 비전과 전략
한화세미텍은 하이브리드본더 출시를 통해 단순히 새로운 제품을 추가하는 것이 아니라, 반도체 패키징 시장 전체의 패러다임을 바꾸고자 한다. 플럭스리스본더와 하이브리드본더 등 차세대 장비 출시로 한화세미텍은글로벌 종합 반도체 기업(IDM)과 패키징 기업(OSAT)의 요구사항을 유연하게 대응할 수 있는 전방위 반도체 장비 라인업을 갖출 예정이다.
이러한 전방위적 접근은 고객사들에게 원스톱 솔루션을 제공할 수 있다는 장점이 있다. 반도체 제조 공정의 복잡성이 날로 증가하는 상황에서, 다양한 장비를 하나의 업체에서 공급받을 수 있다는 것은 고객사 입장에서 매우 매력적인 제안이다. 장비 간의 호환성 확보, 통합된 기술 지원, 효율적인 유지보수 등의 이점을 얻을 수 있기 때문이다.
회사 관계자는 "상대적으로 후발주자에 속하는 한화세미텍이 독보적 경쟁력을 갖기 위해선 혁신 기술 개발이 가장 중요하다"면서 "앞으로도 차별화된 기술 개발에 모든 역량을 집중할 것"이라고 강조했다. 이는 단순히 기존 기술을 따라가는 것이 아니라, 시장을 선도하는 혁신적인 기술을 개발하겠다는 의지를 보여준다.
글로벌 반도체 생태계의 새로운 중심축
그간 반도체 업계는 칩 사이즈를 줄이는 쪽으로 기술을 개발하며 경쟁해왔다. 최근에는 미세화가 한계에 다다름에 따라 기술 전장이 패키징쪽으로 넘어왔다. 이러한 패러다임 변화는 한화세미텍과 같은 패키징 장비 전문기업들에게 전례 없는 기회를 제공하고 있다.
전통적인 무어의 법칙에 따른 반도체 미세화 경쟁이 물리적 한계에 부딪히면서, 업계는 새로운 돌파구를 찾아야 하는 상황에 직면했다. 이때 등장한 것이 바로 첨단 패키징 기술이다. 여러 개의 칩을 하나의 패키지에 통합하거나, 서로 다른 기능의 칩을 3차원으로 적층하는 등의 기술을 통해 기존의 성능 한계를 뛰어넘을 수 있게 되었다.
한화세미텍의 하이브리드본더는 이러한 시대적 전환점에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다. 20단 이상의 고적층 칩 제조가 가능해지면, 기존에는 상상할 수 없었던 수준의 성능과 효율성을 구현할 수 있다. 이는 단순히 기술적 진보를 넘어서, 인공지능, 자율주행, 메타버스 등 차세대 기술의 상용화를 앞당기는 핵심 동력이 될 것이다.
지속 가능한 성장을 위한 투자 계획
한화세미텍은 미래 성장을 위한 투자를 지속적으로 확대해 나갈 계획이다. 올해 4월 약 500억원 규모의 유상증자를 실시했으며, 필요시 추가 투자도 진행할 계획이다. 이는 회사가 단순히 현재의 성공에 안주하지 않고, 지속적인 혁신과 성장을 위해 필요한 자원을 적극적으로 확보하고 있음을 보여준다.
특히 연구개발에 대한 투자는 앞으로도 계속 확대될 예정이다. 반도체 기술의 발전 속도가 빨라지고 경쟁이 치열해지는 상황에서, 지속적인 기술 혁신 없이는 시장에서 살아남기 어렵다. 한화세미텍은 이러한 현실을 정확히 인식하고, 매출의 상당 부분을 연구개발에 재투자하는 선순환 구조를 구축하고 있다.
회사는 또한 인재 확보에도 적극적으로 나서고 있다. 반도체 장비 개발은 고도의 전문성이 요구되는 분야로, 우수한 인재의 확보가 기술 경쟁력의 핵심이다. 한화세미텍은 국내외에서 최고 수준의 기술진을 영입하고, 기존 직원들의 역량 강화를 위한 교육과 훈련에도 지속적으로 투자하고 있다.
반도체 패키징의 새로운 시대를 열다
한화세미텍의 하이브리드본더 출시는 단순한 신제품 출시를 넘어서, 반도체 패키징 기술의 새로운 시대를 여는 이정표가 될 것으로 기대된다. 머리카락 굵기의 1/1000에 해당하는 초정밀 기술, 체계적인 연구개발 투자, 그리고 시장에서 검증된 기술력을 바탕으로, 한화세미텍은 글로벌 반도체 장비 시장에서 독보적인 위치를 확보해 나가고 있다.
앞으로 10년은 반도체 산업에서 패키징 기술이 주도권을 잡는 시대가 될 것이다. 인공지능과 고성능 컴퓨팅의 발전, 자율주행과 메타버스 등 신기술의 확산으로 인해 더욱 빠르고 효율적인 반도체에 대한 수요는 계속 증가할 것이다. 이러한 시대적 흐름 속에서 한화세미텍의 하이브리드본더는 차세대 반도체 생태계의 핵심 인프라로 자리잡을 가능성이 높다.
한화세미텍 관계자의 말처럼, "기술 개발에 더욱 속도를 내 시장을 선도하는 반도체 종합 제조 솔루션 기업으로 자리잡는" 것이 현실화되고 있다. 한국의 반도체 산업이 메모리 분야를 넘어 전 분야에서 글로벌 리더십을 확보하는 데 있어, 한화세미텍의 역할과 기여가 더욱 주목받을 것으로 전망된다.
한화세미텍 첨단 반도체 패키징 장비 개발 로드맵
한화세미텍 TC본더 SFM5 Expert
[글로벌에픽 신승윤 CP / kiss.sfws@gmail.com]
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