-세메스와 하이브리드 본더용 초정밀 온·습도 제어장비 공동 개발…고객사 평가 진행
-삼성전자 차세대 HBM 패키징 기술 고도화에 공급망 진입 기대…2027년 신규 매출 가능성
6일 업계에 따르면 멜콘은 세메스와 HBM용 하이브리드 본더(Hybrid Bonder)에 적용되는 초정밀 온·습도 제어장비(THC)를 공동 개발해 고객사 평가를 진행해 왔다. 지난 9월 기준 세메스 현장 평가는 마무리 단계에 진입했으며 최종 반도체 제조사의 생산시설(Fab) 적용도 검토 중인 것으로 알려졌다.
하이브리드 본딩은 반도체 칩을 수직으로 적층하는 과정에서 기존 솔더 범프 대신 구리 배선과 절연막을 직접 접합하는 첨단 패키징 기술이다. 기존 방식보다 칩 간 연결 간격을 줄이고 전기적 연결 밀도를 높일 수 있어 고성능·저전력 HBM 구현을 위한 차세대 기술로 주목받고 있다.
특히 HBM의 적층 수가 증가하고 칩 간 접합 간격이 미세해질수록 정밀한 공정 환경 유지가 중요해진다. 미세한 온도 변화에 따른 소재의 열팽창과 수축은 칩 정렬 및 접합 정밀도에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 이에 따라 하이브리드 본딩 장비에서는 안정적인 온도·습도 관리와 공정 재현성을 확보하기 위한 정밀 환경제어 기술의 중요성이 커지고 있다.
멜콘은 기존 반도체 노광공정에서 축적한 초정밀 온·습도 제어 기술을 하이브리드 본딩 장비에 적용하는 방식으로 사업 확장을 추진하고 있다. 회사의 주력 제품인 THC는 반도체 제조공정에서 요구되는 온도와 습도를 정밀하게 유지하는 장비다. 멜콘은 해당 기술을 기반으로 삼성전자와 SK하이닉스 등 주요 반도체 제조사에 장비를 공급하며 사업 기반을 확보해 왔다.
이번 개발에서 주목되는 부분은 멜콘이 단순히 범용 냉각장치를 공급하는 것이 아니라 반도체 본딩 장비 제조사와 개발 단계부터 협력해 공정별 요구 사양에 대응하고 있다는 점이다. 하이브리드 본딩은 차세대 HBM의 핵심 패키징 기술 중 하나로 꼽히는 만큼 실제 양산장비에 채택될 경우 멜콘의 사업 영역이 기존 전공정에서 첨단 후공정으로 확대되는 계기가 될 전망이다.
협력사인 세메스 역시 차세대 HBM용 하이브리드 본딩 장비 개발에 속도를 내고 있다. 세메스는 올해 초 다이투웨이퍼(D2W) 방식의 하이브리드 본더 개발과 고객사 공급 계약을 진행한 것으로 보도됐다. D2W는 개별 반도체 칩을 웨이퍼에 직접 접합하는 방식으로 고집적 반도체 패키징에 활용된다.
삼성전자도 차세대 HBM 제품에 하이브리드 본딩 기술을 도입하기 위한 개발을 추진하고 있다. 삼성전자는 올해 초 실적 발표에서 하이브리드 구리 본딩(HCB) 기반 HBM4 샘플을 주요 고객사에 전달해 기술 협의를 시작했으며 HBM4E 단계에서 일부 사업화를 계획하고 있다고 밝힌 바 있다.
이에 따라 세메스의 하이브리드 본더가 실제 반도체 양산라인에 채택될 경우 관련 정밀 환경제어 장비를 개발한 멜콘에도 새로운 공급 기회가 열릴 수 있다는 분석이다. 다만 세메스의 장비 공급 계약과 멜콘의 THC 공급 계약은 별개로, 멜콘 제품의 최종 채택 여부는 향후 고객사 평가 및 발주 결과에 따라 결정될 전망이다.
멜콘은 하이브리드 본더용 THC 외에도 반도체 검사공정에 사용되는 프로버 칠러(Prober Chiller)를 개발하며 후공정 제품군을 확대하고 있다. 올해 상반기에는 프로버 칠러 3종의 개발을 완료하고 세메스 등에 제품을 납품한 것으로 알려졌다. 향후 장비업체를 통한 최종 반도체 고객사 공급이 확대될 경우 후공정 부문이 새로운 매출원으로 자리 잡을 가능성이 있다.
멜콘은 반도체 노광공정에 사용되는 초정밀 정제 제어시스템(XPS)과 THC를 기반으로 사업을 성장시켜 왔다. 그러나 특정 공정에 집중된 사업 구조는 반도체 설비투자 변동에 영향을 받을 수 있어 회사는 하이브리드 본딩과 검사장비 분야로 제품 적용 범위를 넓히고 있다.
앞서 멜콘은 하이브리드 본더용 THC의 고객사 평가에 통상 6개월에서 1년가량이 소요될 수 있으며 평가 결과에 따라 실제 발주 및 매출 발생 시점이 달라질 수 있다고 설명했다. 당시 회사는 이르면 2027년 관련 매출이 발생할 가능성을 제시한 바 있다.
업계에서는 차세대 HBM의 고집적화와 하이브리드 본딩 기술 도입이 본격화될 경우 관련 장비에 적용되는 정밀 환경제어 시스템의 수요도 확대될 것으로 보고 있다. 멜콘이 세메스와 공동 개발한 THC의 최종 평가를 통과하고 양산 공급으로 연결할 수 있을지가 향후 후공정 사업 확대의 핵심 변수로 꼽힌다.
이경미 데이터투자 기자 pr@datatooza.com
