'꿈의 반도체 장비' 만든다…삼성·한화, 개발 속도전

삼성전자와 한화가 꿈의 반도체 패키징 장비인 ‘하이브리드 본더(사진)’ 개발에 속도를 내고 있다. 차세대 반도체 공정에서 하이브리드 본딩 수요가 크게 늘어날 것으로 보고 연구개발(R&D) 투자에 적극 나선 것이다.

22일 업계에 따르면 한화세미텍은 네덜란드의 프로드라이브와 손잡고 하이브리드 본더 개발에 박차를 가하고 있다. 프로드라이브는 제조 라인을 갖추지 않고 고객사의 의뢰를 받아 장비 부품이나 기계 장치를 설계해주는 회사다. 2024년 이들 업체의 연 매출은 5억5200만유로(약 9420억원)에 달한다. 세계적인 반도체 장비 제조사인 ASML의 파트너사로도 알려졌다.

이 회사는 한화세미텍 하이브리드 본더에 들어가는 고정밀 모션 드라이브, 고주파(RF) 증폭 모듈 등 핵심 부품을 설계할 가능성이 크다. 한화세미텍 관계자는 이에 대해 “프로드라이브와의 기술개발·협력 사항은 확인하기 어렵다”며 “차세대 하이브리드 본더를 곧 선보일 예정”이라고 말했다.

삼성전자의 반도체 장비 자회사인 세메스는 웨이퍼-투-웨이퍼(W2W) 하이브리드 본더를 개발하고 있다. 차세대 고대역폭메모리(HBM)에는 웨이퍼 위에 개별 D램을 얹어서 결합하는 다이-투-웨이퍼(D2W) 방식을 지원하는 하이브리드 본더가 쓰일 예정인데, 웨이퍼를 통째로 결합하는 W2W 방식까지 새롭게 준비하는 것이다. 이 방식은 낸드플래시·이미지센서 공정 등에 적용되고 있다.

차세대 패키징 장비인 하이브리드 본더는 서로 다른 칩 또는 웨이퍼를 범프 같은 연결 재료 없이 포갠다. 이 공법을 쓰면 칩 사이 간격을 ‘0’에 가깝게 할 수 있어 칩의 데이터 전송 속도가 빨라지고, 두께도 얇게 만들 수 있다. 엔비디아·AMD 등 세계적인 반도체 회사들이 세계 파운드리 1위 회사인 TSMC와 협력해 하이브리드 본딩을 활용한 칩을 제작하고 있다.

국내 장비사들이 하이브리드 본더 연구에 속도를 내는 것은 칩 제조사들이 점차 하이브리드 본딩 적용을 늘리는 추세여서다. 송재혁 삼성전자 반도체(DS)부문 사장(CTO·최고기술책임자)은 이달 열린 세미콘 코리아 2026 기조연설에서 “그래픽처리장치(GPU) 위에 여러 개의 HBM을 적층하는 zHBM에서 다수의 W2W 본딩 작업이 필요하다”고 설명했다.

주승환 인하대 기계공학과 교수는 “한화세미텍은 세계 1위 장비회사인 어플라이드머티어리얼즈와 전통의 본딩 강자인 베시뿐 아니라 한미반도체, ASMPT 등과 경쟁해야 하고, 세메스는 W2W 하이브리드 본더 분야 최강자인 일본 도쿄일렉트론(TEL), 오스트리아 EVG의 아성을 깨야 하는 상황”이라며 “이들 회사가 도약하기 위해선 파트너사와의 협력 연구와 신사업 도전이 중요하다”고 말했다.

강해령 기자 hr.kang@hankyung.com