[예결신문=신세린 기자] 하이엔드 HBM4 메모리와 초고적층 낸드플래시(NAND) 개발 경쟁이 가속화함에 따라 반도체 적층 핵심 기술인 '하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)' 분야가 업계의 핵심 쟁점으로 떠올랐다. 특히 중국의 양쯔메모리테크놀로지(YMTC)가 해당 분야에서 압도적인 특허 포트폴리오를 구축하면서 국내 반도체 기업들의 기술적 종속 가능성에 대한 우려가 제기되고 있다.

■ 하이브리드 본딩 관련 주요 기업 특허 현황 및 격차
12일 프랑스의 특허 분석 전문 기관 노우메이드(KnowMade)의 '반도체 하이브리드 상호연결 기술 보고서'에 따르면 YMTC는 2017년부터 작년 1월까지 총 119건의 하이브리드 본딩 관련 특허를 출원 및 공개했다. 이는 글로벌 메모리 제조사 중 가장 높은 수치다.

반면, 2015년부터 관련 기술을 출원해 온 삼성전자는 2023년 말 기준 83건에 머물렀으며, 2020년 뒤늦게 출원을 시작한 SK하이닉스는 11건에 불과했다. 현재 이 분야의 핵심 권리는 미국의 엑스페리(Xperi), 중국의 YMTC, 대만의 TSMC 등 3사에 집중된 양상이다.

하이브리드 본딩은 기존 칩 연결에 필수적이었던 솔더볼(Solder Ball)이나 범프(Bump)를 제거하고, 구리(Cu) 배선과 절연 물질을 직접 접합하는 방식이다. YMTC는 지난 4년간 '엑스태킹(Xtacking)'으로 명명된 하이브리드 칩-투-칩 상호연결 기술을 통해 낸드플래시를 대량 생산해 왔다.

해당 기술은 메모리 셀과 주변 회로를 별도의 실리콘 웨이퍼에서 형성한 뒤 결합하는 '웨이퍼 대 웨이퍼(W2W)' 연결 방식을 채택하고 있다. 이는 데이터 전송 속도를 높이고 칩 크기를 줄이는 데 결정적인 역할을 한다. 특히 3D 패키징이 필수적인 고속 메모리 시장에서 핵심적인 경쟁력으로 평가받는다.

■ 삼성전자의 라이선스 체결과 기술 우회 불가피론
최근 IT 전문 매체 ZDNet 등 외신에 따르면 삼성전자는 차세대 낸드플래시에 하이브리드 연결 기술을 적용하기 위해 YMTC와 라이선스 계약을 체결했다. 업계 전문가들은 YMTC가 보유한 특허가 기술적 구현 단계에서 우회하기 어려울 정도로 광범위해 삼성전자의 이번 결정이 불가피한 선택이었을 것으로 본다.

노우메이드 특허 분석팀은 "YMTC의 특허는 로직과 메모리, 컨트롤러를 모두 포함하는 이기종 적층 기술을 포괄하고 있어 AI 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 산업을 위한 반도체 제조를 용이하게 한다"며 "또한 하이브리드 본딩 구현을 위한 표면 처리, 웨이퍼 다이싱(Dicing) 등 실제 제조 공정 전반에 걸쳐 다방면의 특허를 보유하고 있다는 점이 핵심"이라고 진단했다.

기술 종속 우려 속에서도 삼성전자는 올해 말까지 12단 HBM4 생산을 목표로 하이브리드 본딩 기술 내재화에 박차를 가하고 있다. 삼성전자는 자회사 세메스(SEMES)와 협력해 관련 장비 및 공정 기술을 공동 개발 중이며, 이를 통해 특허 의존도를 낮추겠다는 방침이다.

하지만 하이브리드 본딩이 단순한 제조 공법을 넘어 반도체 아키텍처의 패러다임을 바꾸고 있는 만큼, 원천 특허 확보를 위한 국가적 차원의 전략 마련과 국내 소부장(소재·부품·장비) 생태계와의 긴밀한 협력이 시급하다는 지적이 나온다.

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