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[반도체] HBM 수율 향상을 위한 검사장비 적용 확대에 주목
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[반도체] HBM 수율 향상을 위한 검사장비 적용 확대에 주목
  • 이수림 애널리스트 / DS투자증권
  • 승인 2024.03.06 13:07
  • 댓글 0
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HBM용 검사장비 시장 확장 기대

HBM의 수율 향상을 위해 검사장비의 역할이 더욱 중요해질 것이다. 기존 메모리 업체들은 HBM 테스트 진행 시 시간과 비용을 절약하기 위해 다이 레벨에서 샘플 조사(Sampling Inspection)를 진행한 것으로 파악하는데, 불량률을 최소화하기 위해서는 다이별 전수 조사(100% Inspection)가 요구될 것이며 패키징 이후 모듈 검사 영역 역시 강화될 전망이다. HBM용 검사장비 시장 확장에 주목해야 한다는 판단이다. 

한편 최근 검사장비 공급망 다각화를 위해 테스트 일부 단계에서 국산화 움직임이 포착되고 있어 국내 검사장비 업체 수혜가 기대된다. 관심종목으로 인텍플러스(054290), 펨트론(168360)을 제시한다. 인텍플러스는 현재 주요 고객사 향으로 GDDR용 Advanced PKG 모듈의 외관 검사장비 납품을 위해 퀄 테스트를 진행 중이며 1H24 중 수주를 기대한다. HBM용 PKG 모듈 외관 검사장비 역시 개발 중으로 추가적인 공급 협의 가능성을 기대해볼 수 있다. 펨트론은 현재 웨이퍼 표면 검사장비에 대한 주요 고객사 퀄 테스트를 진행 중이며 연내 양산을 기대한다.  

HBM의 수율 향상에 대한 중요성 증가

HBM이 세대를 거듭하며 용량이 늘어날수록 수율 향상의 중요성이 커지고 있다. 1) 2023년은 고객사들의 급증하는 HBM 수요를 대응하기 위해 빠른 공급이 가장 중요했다면 TSMC의 CoWoS Capa 증설과 함께 HBM 공급업체도 늘어난 현재는 메모리 업체들의 수익성 확보가 주요 과제로 떠오른다. 2) HBM은 DRAM 다이에 TSV 공정으로 Via Hole을 뚫어 상단과 하단 전극을 연결하는 구조상 다이 크랙, 웨이퍼 휨(Warpage)등 결함(Defect)이 생기기 쉽다. 현재 SK하이닉스 HBM3 기준 약 60% 수준의 수율을 보이는 것으로 파악한다. 이는 일반 DRAM의 정상 수율(90% 수준)을 크게 하회하는 수준이다. 3) 8단에서 12단, 16단으로 적층 단수가 늘어날수록 공정 난이도 역시 상승하여 수율 개선이 더욱 어려워진다. 심지어 HBM의 다이 페널티는 DDR5 대비 40% 이상으로 추정되어 한정된 Capa 내에서 최대한 많은 제품을 생산하기 위해 수율 개선이 필수적이다.

2024년 HBM 수요 YoY +182% 증가

2Q24~3Q24 NVIDIA H200과 B100의 출하가 시작될 예정이다. H200부터는 HBM3e가 탑재되기 시작하고 B100부터는 HBM3e의 탑재 개수가 6개에서 8개로 확장된다. AMD 역시 3Q24부터 본격적인 MI300의 출하량 증가를 계획하고 있으며 2025년 MI300의 HBM3e 버전과 차세대 MI400을 출시할 예정이다. 이에 따라 SK하이닉스는 1Q24~2Q24초 중 HBM3e를 양산 예정이며 삼성전자와 Micron 역시 2Q24~3Q24 중 양산이 기대된다.  

데이터 학습, 추론, 클라우드, 자율주행 등 산업 전반에서의 AI 적용으로 본격적인 HBM 수요 증가 사이클이 시작되고 있다. 이에 따라 SK하이닉스는 TSV Capa를 23년 말 55K→24F 135K 이상까지 2.5배 이상 증설할 것으로 추정한다. 여기에 필요한 검사장비 수요 역시 증가할 전망이다. 기존 주요 웨이퍼 테스트 장비 공급 업체로는 Advantest가 있다. 범프(인터포저와 칩 사이) 검사에는 Camtek, Onto Innovation, KLA가 장비를 납품하고 있는 것으로 파악한다.

 



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