퍼듀대·나노종합기술원과 글로벌 R&D 협력…HBM 3D 패키징용 유전체 개발
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| 아이에스티이 로고. / 사진=아이에스티이 |
코스닥 상장 반도체 장비 전문기업 아이에스티이(대표 조창현)가 차세대 반도체 패키징 핵심기술 확보에 나섰다.
아이에스티이는 중소기업기술정보진흥원이 추진하는 ‘반도체 3D 적층을 위한 첨단 패키징 소재 기술개발’ 국책과제의 주관기관으로 선정돼 연구개발 협약을 체결했다고 25일 밝혔다.
이번 프로젝트는 아이에스티이와 미국 퍼듀대학교, 나노종합기술원이 참여하는 글로벌 협력형 R&D 과제다. 사업 규모는 총 17억6700만원, 기간은 올해부터 2028년 6월 30일까지 3년간이다.
사전 연구를 통해 과제 타당성과 성과물을 검토한 뒤 본 연구로 이어지는 단계형 과제 운영이 적용된다.
아이에스티이는 이번 국책과제를 통해 차세대 3D 패키징 기술의 핵심인 하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)에 적합한 고신뢰성 유전체 박막과 최적화된 장비를 개발하여 수요기관인 국내 반도체 소자 제조 기업의 제품에 적용하는 것을 목표로 하고 있다.
특히, 아이에스티이는 현재 개발 중인 하이브리드 본딩용 PECVD 장비개발 과제를 통해 기존 상용 유전체(SiO2) 경우 물성에 한계가 있어 새로운 유전체의 필요성이 대두하고 있는 점을 확인했다.
새로운 유전체는 저온 공정에서 구현이 가능하고 높은 평탄도와 우수한 본딩 강도를 요구하고 있어 이에 맞는 유전체 개발을 위해, 유전체 박막, 플라즈마 표면 처리, 저온 접합 등에서 세계적인 연구역량을 보유한 미국의 퍼듀대학교와의 협력을 통해 하이브리드 본딩용 유전체 박막 및 공정 최적화 조건을 확보하고 개발된 유전체를 제작할 수 있는 설비를 개발하여 소자업체에 판매할 계획을 가지고 있다.
진병주 부사장은 “차세대 고성능PC(HPC), 인공지능(AI), 서버, GPU 등에서 초고속 데이터 전송을 위해 고대역폭메모리(HBM) 수요와 기술이 빠르게 확산되고 있다. 현재 엔비디아는 차세대 GPU인 루빈(Rubin)에 HBM4를 탑재하기 위한 테스트를 진행하는 등 적층 반도체의 기술의 고도화가 진행 중이지만, 본딩 인터페이스의 높이 제한으로 차세대 3D 패키징 기술은 하이브리드 본딩 기술이 주목 받고 있다”며 “하이브리드 본딩용 PECVD 장비 개발을 하고 있는 아이에스티이로서 유수 대학인 퍼듀대학교와 함께 최적의 박막 조건 및 장비를 개발하여 국내 소자 업체에 진입하는 것을 목표로 하고 있다”고 설명했다.
하이브리드 본딩기술은 기존 마이크로범프(µ-bump) 방식보다 훨씬 높은 인터페이스(I/O) 밀도와 낮은 본딩 간격을 제공해 HBM 적층수 증가와 패키지 소형화에 필수적인 기술로 평가받으며, 국내 SK하이닉스와 삼성전자 등의 종합 반도체 회사가 공정 기술을 개발하고 있다. 한미반도체, 한화세미텍, LG전자 등 다수의 반도체 장비 회사들이 차세대 먹거리로 준비하고 있는 것으로 알려진 기술이다.
비즈니스리서치인사이트에 따르면, 세계 하이브리드 본딩 시장은 2024년 25억달러였다. 2025년 27.6억달러로 성장한 후 2033년 56억달러로, 연평균 10.2% 성장을 예측하고 있다.
조창현 대표이사는 “대기업도 관심을 보일 정도로 향후 매우 매력적인 시장인 하이브리드 본딩 시장에서, 당사는 PECVD 장비와 하이브리드 본딩용 유전체 개발을 통해 시장을 선점할 계획”이라며 “현재 후공정용으로 개발 중인 하이브리드 본딩용 PECVD 장비는 미국의 AMAT와 LAM Research와 같은 글로벌 장비회사만이 개발하고 있어 경쟁이 녹록하지 않겠지만, SK하이닉스 전공정 SiCN PECVD 장비의 레퍼런스와 고객과의 우호적인 협력 관계를 토대로 반드시 시장 진입을 할 것”이라고 자신감을 밝혔다.
퍼듀대학교는 미국 인디애나주 웨스트라파엣에 위치한 공립 종합대학교로, 국제적으로 공인된 카네기 분류에 의해 5,000여개의 미국 대학 중 약 100여개만이 선정되어 있는 최상위 연구중심 대학 그룹에 속해있는 반도체 등 첨단 공학 연구로 유명한 대학이다.
또한, 국내 SK하이닉스도 퍼듀대학교가 위치한 인디애나주 웨스트라피엣에 83억7000만달러를 투자해 첨단 패키징 시설과 연구·개발(R&D) 시설을 선보일 계획으로 첨담 패키징 시설을 통해 AI용 메모리 반도체인 고대역폭메모리(HBM)을 생산 계획을 2024년 발표하면서, 퍼듀대학교 등 현지 연구기관과 협력해 R&D 추진 동력을 얻을 계획이라고 밝힌 연구기관 중 하나이다.
아이에스티이는 반도체 장비를 주력으로, OLED 장비 판매 및 수소에너지 EPC 사업을 하는 회사로, 올 2월에 코스닥 시장에 상장하며 당시 주력제품으로 ‘FOUP Cleaner’ 장비의 성장성과 신제품인 ‘SiCN PECVD’ 장비의 시장 진입 가능성을 토대로 코스닥 시장에 성공적으로 상장했다. 특히, ‘SiCN PECVD’ 데모 장비를 SK하이닉스 전공정 라인에 공급 후 양산성을 검증 중에 있고, 후공정인 하이브리드 본딩용 PECVD 장비를 개발하고 있는 것으로 알려져 있다.
