IR52장영실상

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제목	[iR52장영실상] 1㎛ 초정밀 기술로 반도체 쌓아
등록일	2025-10-16
내용	△ 왼쪽부터 권규호 수석연구원, 임석택 수석연구원, 이원배 책임연구원. 반도체 칩은 점점 더 작아지고, 한 개의 칩 안에 담아내는 기능은 갈수록 많아지고 있다. 하지만 이렇게 작고 정밀해진 부품들을 기존 방식으로 연결하려면 한계에 부딪히게 된다. 이처럼 까다로운 반도체 후공정의 난제를 해결한 세메스의 고대역폭메모리(HBM) 제조용 TC(열압착) 본더가 2025년 제41주 IR52 장영실상의 주인공이 됐다. 이 장비는 인공지능(AI) 반도체의 핵심인 HBM 칩을 아파트처럼 수직으로 쌓아올릴 때 머리카락 굵기의 100분의 1 수준인 1㎛ 오차도 없이 정확하게 붙여주는 초정밀 기술을 탑재했다. AI 시대, 방대한 데이터를 한 번에 빠르게 처리하는 능력이 중요해졌다. HBM은 기존 D램 칩을 옆으로 늘어놓는 대신 위로 높이 쌓아 데이터가 오가는 길을 넓고 짧게 만든 차세대 메모리다. 임석택 세메스 수석연구원은 "특히 AI나 자율주행처럼 안정성이 중요한 분야에서 신뢰도를 높일 새로운 접합 장비가 절실했다"고 말했다. 개발 과정은 1㎛라는 전례 없는 정밀도와의 싸움이었다. 기존 장비의 정밀도는 10㎛ 수준으로, 이 역시 고정밀로 평가받았다. 하지만 HBM 공정은 이보다 10배 더 정밀한 기술을 요구했다. 임 수석연구원은 "개발 초기엔 과연 달성 가능한 수준일지 반신반의했다"며 "미세한 온도 변화나 높은 힘을 가할 때마다 수 ㎛씩 정밀도가 틀어지는 상황이 반복돼 몇 차례 큰 어려움을 겪었다"고 회고했다. 연구팀은 하드웨어, 소프트웨어, 비전 인식 등 각 분야 전문가들이 머리를 맞대고 해외 선진 기술과 관련 논문을 분석하며 조금씩 문제점을 개선해 나갔다. 세메스의 TC 본더는 경쟁사 제품을 압도한다. 우선 칩을 붙이는 본더와 품질을 검사하는 검사 모듈을 하나의 시스템으로 통합했다. 칩을 쌓는 동시에 불량 여부를 확인해 생산 효율을 극대화한 것이다. 또 공중에 살짝 떠서 회전하는 독특한 방식의 웨이퍼 스테이지는 칩을 여러 층 쌓아도 무게 때문에 휘거나 칩이 밀리는 현상을 막아준다. 에어베어링 실린더 기술로 아주 미세한 압력까지 ±1퍼센트 이내의 오차로 제어해 완벽한 접합 품질을 구현했다. 2023년 1000억원 수준이던 매출은 삼성전자의 차세대 HBM 투자 확대에 힘입어 2024년 2500억원 이상으로 2.5배나 급증했다. 임 수석연구원은 "HBM을 넘어 다양한 칩렛 패키징에 대응하는 플랫폼 장비로 확장해 글로벌 경쟁력을 높여나갈 것"이라고 포부를 밝혔다. 주최 : 과학기술정보통신부 주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회 [이새봄 기자]

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