인공지능 (AI) 의 급격한 발전은 대량의 데이터를 신속하게 처리하고 분석하는 고성능 메모리 기술의 필요성을 더욱 부각했습니다.. 특히 , 이러한 기술 중에서도 HBM(High Bandwidth Memory) 은 AI 시스템에서 뛰어난 성능과 효율성을 제공하여 AI 애플리케이션의 향상된 작동을 실현하고 있습니다 . 메모리 기술의 중요성이 커지면서 , 고성능 컴퓨팅 분야에서 혁신적인 발전을 이루고 있는 HBM(High Bandwidth Memory) 에 대해 알아보겠습니다 . HBM 과 관련되어 있는 회사들에 대해서도 알아보고 회사들의 특징에 대해서도 포스팅해보도록 하겠습니다.
HBM(High Bandwidth Memory) 이란 ?
HBM(High Bandwidth Memory) 은 고대역폭 메모리를 의미하며 , 그래픽 카드나 고성능 컴퓨팅에서 사용되는 메모리 기술입니다 . 이 기술은 3D 스택 메모리 구조를 사용하여 메모리 셀을 수직으로 쌓아 대역폭을 크게 늘리는 동시에 전력 소모를 줄이는 것이 특징입니다 .
HBM 의 원리는 간단합니다 . 기존의 메모리 칩은 PCB(Printed Circuit Board) 위에 수평으로 배치되어 있지만 , HBM 은 메모리 셀을 수직으로 쌓아서 공간을 효율적으로 활용합니다 . 이렇게 하면 데이터 전송 경로가 짧아져서 전력 소모가 줄어들고 , 데이터 전송 속도가 빨라집니다 . 또한 , 각 층을 연결하는 TSV(Through-Silicon Via) 기술을 사용하여 데이터를 빠르게 전송할 수 있습니다 .
HBM 은 그래픽 카드나 서버 , 슈퍼컴퓨터 등에서 많이 사용되며 , 향후 AI 나 빅데이터 처리 등에도 활용될 것으로 기대되고 있습니다 .
HBM 의 동작 원리
HBM 이 데이터 전송 속도를 빠르게 하는 방법은 크게 두 가지입니다 .
첫째 , HBM 은 3D 스택 메모리 구조를 사용합니다 . 이는 메모리 셀을 수직으로 쌓아 데이터 전송 경로를 짧게 만들어 전송 속도를 높이는 원리입니다 . 기존의 메모리 칩은 PCB 위에 수평으로 배치되어 있어 데이터 전송 경로가 길었지만 , HBM 은 이를 개선하여 데이터 전송 속도를 높였습니다 .
둘째 , HBM 은 각 층을 연결하는 TSV(Through-Silicon Via) 기술을 사용합니다 . TSV 는 실리콘 웨이퍼를 관통하는 작은 구멍으로 , 이를 통해 각 층의 메모리 셀이 데이터를 빠르게 주고받을 수 있습니다 . 이로 인해 데이터 전송 속도가 더욱 빨라집니다 .
이 두 가지 방법 덕분에 HBM 은 기존 메모리 기술에 비해 훨씬 높은 데이터 전송 속도를 자랑합니다 .
HBM 의 장점과 활용 분야
HBM 은 그래픽 카드 , 서버 , 슈퍼컴퓨터 등에서 널리 사용되며 , 최근 AI 나 빅데이터 처리에도 활용되고 있습니다.. 특히 , 데이터 전송 속도를 향상하는 두 가지 방법을 통해 기존 메모리 기술에 비해 뛰어난 성능을 제공합니다 .
주요 기업
SK 하이닉스는 2013 년에 세계 최초로 HBM 을 개발하였으며 , 2021 년 10 월에는 4 세대 HBM3 를 개발하여 엔비디아 등에 공급하고 있습니다 . 삼성전자는 4 세대 HBM 을 대량 생산할 준비를 마치고 , AMD 와 협력하여 최신 AI 에 활용될 HBM 을 개발 중입니다 .
HBM 을 만들려면 D 램을 수직으로 서로 연결하는 과정이 필요합니다..
연결하는 방식은 와이어로 잡아주는 방식 (= 와이어 본딩 ) 도 있고
구멍을 뚫어서 그 안에 전선을 넣어 잇는 방식 (=TSV, Through Silicon Via) 도 있습니다.
이중 , 최근엔 TSV 방식이 데이터 전송 효율이 좋아 주목받고 있어요 . 이에 TSV 방식에 필요한 반도체 장비의 수요도 늘어나고 있습니다.
대표적으로 한미반도체는 , 반도체칩을 웨이퍼라는 얇은 판에 붙이기 위한 장비 (= 반도체 본딩 장비 ) 를 만들어요 . 그리고 이를 SK 하이닉스에 공급하고 있습니다..
피에스케이 (PSK) 는 대한민국의 반도체 장비 제조 기업입니다 . 1976 년 설립되어 반도체 , 디스플레이 , LED, 태양전지 등 다양한 분야에서 고성능의 제품을 제공하고 있습니다 .
피에스케이는 반도체 공정 장비를 비롯해 디스플레이 제조 장비 , 태양전지 제조 장비 등을 생산하며 , 이를 통해 고객사의 생산성 향상과 제품 품질 개선에 기여하고 있습니다 . 또한 , 기업의 연구개발에도 힘을 쏟고 있어 , 지속적인 기술 혁신을 통해 글로벌 시장에서 경쟁력을 유지하고 있습니다 .
피에스케이 (PSK) 는 반도체 제조 공정에 필요한 다양한 장비를 생산하고 있습니다 . 그중 몇 가지를 소개하자면 ,
PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장비 : 이 장비는 반도체 소자의 절연층 , 보호층 , 전극 등을 형성하는 공정에 사용됩니다 . 플라스마를 이용해 화학적 증착을 가속화시키는 원리를 사용합니다 .
Dry Etcher: 이 장비는 반도체 소자를 만들기 위해 실리콘 웨이퍼에 미세한 패턴을 만드는 공정에 사용됩니다 . 플라즈마를 이용해 원하는 부분만을 선택적으로 제거하는 원리를 사용합니다 .
ALD(Atomic Layer Deposition) 장비 : 이 장비는 원자 층 단위로 물질을 증착시키는 공정에 사용됩니다 . 반도체 소자의 크기가 점점 작아지면서 , 더욱 정밀한 제어가 필요한 공정에서 사용됩니다 .
RTP(Rapid Thermal Processing) 장비 : 이 장비는 반도체 웨이퍼를 고온으로 빠르게 가열하고 냉각하는 공정에 사용됩니다 . 이 공정은 도핑 , 산화 , 확산 등 다양한 반도체 제조 공정에서 필요합니다 .
케이씨텍은 HBM 생산에 필요한 CMP(Chemical Mechanical Planarization) 장비를 개발하고 국내에서 유일하게 생산하고 있습니다 . CMP 는 반도체 제조 과정에서 필요한 고정밀 연마 기술로 , HBM 생산에 중요한 역할을 합니다 . 따라서 케이씨텍은 HBM 관련 수혜주로 주목받고 있습니다 .
참고로 , 케이씨텍은 HBM 관련 기술에 대한 특허도 많이 보유하고 있으며 , 기업 가치도 상대적으로 저평가되어 있다고 합니다 .
하나마이크론은 반도체 제품 ( 패키징 ) 생산 및 반도체 재료 ( 반도체 식각공정용 실리콘 Part) 제품 생산을 전문으로 하고 있으며 , 모바일용 반도체 패키징 기술과 웨어러블용 반도체 , 의료용 반도체 패키징 기술 등을 보유하고 있습니다 . 또한 , 하나마이크론은 삼성전자와 SK 하이닉스를 비롯한 다양한 고객사와의 협력을 통해 HBM 관련 제품을 생산하고 있습니다 .
하나마이크론은 HBM 관련 주요 기술과 경험을 바탕으로 HBM 시장에서 선두 주자로 인정받고 있으며 , 관련 주식 시장에서도 주목받고 있습니다 .
이오테크닉스는 삼성전자에게 레이저 어닐링 장비를 납품하고 있으며 , 스텔스 다이싱 장비 역시 시양산 테스트 중입니다 .
HBM 수혜와 관련하여 이오테크닉스의 주요 제품은 레이저 장비로 , 그루빙 ( 반도체 슬라이싱 ) 과 스텔스 다이싱 ( 반도체 다이 패키징 ) 장비를 생산하고 있습니다 . 이를 통해 HBM 생산에 필요한 고정밀 장비를 제공하고 있으며 , 이를 통해 매출 확대가 예상되고 있습니다 .
HBM 의 제조 공정 중 하나인 레이저 어닐링 (Laser Annealing) 장비를 생산하고 있습니다 .
레이저 어닐링은 HBM 생산 과정에서 필수적인 기술로 , 반도체 실리콘을 고열 하여 원하는 성질을 부여하는 과정입니다 . 이를 통해 HBM 의 성능을 향상할 수 있습니다 . 테스는 이러한 레이저 어닐링 장비를 개발하고 국내외 반도체 제조사에 공급하고 있습니다 .
오로스테크노롤지는 반도체 제조 공정에서 사용되는 오버레이 (Overlay) 계측장비를 공급하고 있습니다 . 이 오버레이 장비는 HBM 제조 과정에서 필수적으로 사용되며 , HBM 의 수율 향상에 기여합니다 .
에프엔 에스테크는 HBM 생산에 필요한 CMP(Chemical Mechanical Planarization) 패드를 공급하고 있습니다 . CMP 패드는 HBM 생산 과정에서 필수적으로 사용되는 장비로 , 반도체 표면의 평탄화 및 정밀 연마에 사용됩니다 .
HBM관련주들 모두 현재 주가가 저점대비 많이 오른 상태이기 때문에 투자전에 조정 구간을 확인하고 투자하시기 바랍니다.
HBM 은 고성능과 효율성을 동시에 실현하는 혁신적인 메모리 기술로 , 미래의 컴퓨팅 분야에서 높은 수요가 예상됩니다 . SK 하이닉스와 삼성전자를 중심으로 한 주요 기업들이 이 기술의 선두주자로 나서고 있어 , 앞으로의 기술 발전과 혁신에 기대가 큽니다 .