2026.04 HBM4E 시대, 하이브리드 본딩이 반도체 판도를 바꾼다.

SEMICONDUCTOR ANALYSIS

HBM4E 시대, 하이브리드 본딩
반도체 판도 바꾼다

삼성전자 · SK하이닉스 · 관련 밸류체인 심층 분석

📌 핵심 요약

삼성전자는 이르면 2028년 HBM4E 16단부터 하이브리드 본딩(HCB)을 적용할 계획이다. HBM5 20단부터는 본격 양산에 들어가며, 이 기술 전환은 장비·소재·검사 밸류체인 전체를 재편할 게임 체인저다.

왜 하이브리드 본딩인가

현재 HBM 제조에는 열압착(TC) 본딩 방식이 사용된다. 칩 사이에 솔더 범프를 넣고 열과 압력으로 접합하는 기술이다. HBM3E 12단까지는 이 방식으로 충분했지만, 16단 이상으로 적층이 올라가면 상황이 달라진다.

775μm라는 제한된 폼팩터 안에 16개 이상의 D램과 로직 다이를 쌓아야 하기 때문에, 칩 간 간격을 극한까지 줄여야 한다. 하이브리드 본딩은 솔더 범프 없이 구리 패드로 칩을 직접 연결하는 기술로, 적층 간격을 대폭 줄이면서도 열 저항을 20% 이상 개선할 수 있다.

구분	TC 본딩 (현행)	하이브리드 본딩 (차세대)
접합 방식	솔더 범프 + 열압착	구리 직접 접합 (범프리스)
칩 간 간격	7μm 이상	1μm 이하 가능
열 저항	기준값	20% 이상 개선
대응 적층	~16단 (한계치)	20단 이상 가능
신호 손실	범프로 인한 손실 존재	최소화
장비 비용	상대적 저렴	TC 본더 대비 2배 이상

하이브리드 본딩 공정 흐름

하이브리드 본딩은 단일 장비로 완성되는 공정이 아니다. CMP, 플라즈마 활성화, 세정, 본딩, 어닐링, 검사까지 복합적인 기술이 클러스터로 묶여야 한다. 기존 TC 본딩 대비 CMP 공정이 2배로 증가하며, 표면 평탄화의 정밀도가 수율을 좌우한다.

① CMP 평탄화

→

② 습식 ALE 정밀식각

→

③ 플라즈마 활성화

→

④ 초정밀 세정

→

⑤ 하이브리드 본딩

→

⑥ 어닐링

→

⑦ 검사·계측

▲ 하이브리드 본딩 공정 7단계 — 삼성전자는 ②단계에 습식 ALE 기술을 적용해 CMP 의존도를 줄이는 연구를 진행 중

주목할 점은 삼성전자가 CMP 의존도를 줄이기 위해 습식 원자층식각(ALE) 기술을 검토 중이라는 것이다. 0.1nm(옹스트롬) 단위로 구리를 정밀하게 깎아 디싱 정밀도를 높이는 방식으로, 0.4μm 구리 패드와 0.8μm 피치 환경에서 이미 검증을 마쳤다. 이 기술이 양산에 적용되면 공정 비용을 절감하면서 수율을 높이는 이중 효과가 기대된다.

삼성전자 vs SK하이닉스, 전략이 다르다

🔵 삼성전자 — 선제 도입 전략

• HBM4E 16단부터 TC+HCB 병행 적용
• HBM5 20단부터 HCB 본격 양산
• 자회사 세메스 장비로 16단 HBM3 샘플 제조 성공
• 화성 사업장에 HCB 설비 반입 완료
• 습식 ALE로 CMP 의존도 감소 추진
• GTC 2026에서 HBM4E 실물 칩 최초 공개

🟠 SK하이닉스 — 기존 강점 극대화

• 어드밴스드 MR-MUF로 16단까지 대응
• HCB 적용은 20단 이상부터 추진 전망
• 한미반도체와 듀얼 TC 본더 공동 개발
• HBM 시장 점유율 1위 유지에 집중
• 한화세미텍·ASMPT 벤더 다변화 추진
• HBM4 양산 출하 진행 중 (2026년 상반기)

후발주자가 신기술을 먼저 도입하는 패턴은 반도체 업계에서 자주 나타난다. 삼성전자가 TSMC보다 GAA 트랜지스터를 먼저 적용한 것과 같은 맥락이다. 업계에서는 삼성전자가 2028~2029년 사이에 하이브리드 본딩 양산을 선보일 것으로 전망하고 있다.

공정별 핵심 밸류체인 기업

공정 단계	국내 기업	해외 기업	핵심 포인트
본딩 장비	세메스 (비상장) 한화세미텍 한미반도체	베시 (BESI) AMAT ASMPT ASML	세메스가 삼성전자 16단 HBM3 샘플 제조에 성공. 베시는 50nm급 차세대 본더 '3300 HYBRID N50' 연내 출시 예정. ASML도 시장 진출 추진 중
CMP 장비·소재	케이씨텍 에프엔에스테크 솔브레인	AMAT	HCB 도입 시 CMP 공정 2배 증가 → 장비·슬러리 수요 급증. 케이씨텍은 CMP 장비 국산화 완료. 에프엔에스테크는 삼성과 재사용 패드 공동 개발
플라즈마·세정	아이엠티 제우스	TEL	범프리스 접합이므로 나노급 파티클 관리가 수율 핵심. 아이엠티는 마이크론 퀄 테스트 통과
어닐링	HPSP	—	HCB 후 저온 어닐링으로 구리 결합 강화. HPSP의 고압 수소 어닐링 장비 수요 증가 전망
검사·계측	인텍플러스 파크시스템스	KLA	인텍플러스는 삼성·SK·인텔과 HCB 검사 장비 공동 연구. 파크시스템스의 원자현미경은 옹스트롬급 표면 거칠기 측정에 활용
레이저 다이싱	이오테크닉스 프로텍	DISCO	HBM용 초박형 웨이퍼 절삭. 비접촉 레이저 방식으로 칩 손상 최소화. 프로텍은 LAB(레이저 본딩) 장비 보유

투자 관점 — 관련 ETF 비교

하이브리드 본딩 밸류체인에 분산 투자하려면 반도체 ETF가 효율적인 수단이다. 국내 주요 반도체 ETF의 특성을 비교하면 다음과 같다.

ETF명	핵심 특성	HCB 관련 종목	투자 포인트
TIGER 반도체TOP10	삼성·SK 비중 50% 순자산 8.8조원	삼성전자, SK하이닉스 한미반도체, HPSP	대형주 중심 안정적 접근
SOL 반도체후공정	후공정 패키징 특화	한미반도체, 이오테크닉스 인텍플러스	HCB 전환 시 가장 직접적 수혜
KODEX AI반도체핵심장비	소부장 중심	케이씨텍, HPSP 파크시스템스	장비·소재 밸류체인 집중
ACE AI반도체포커스	공격적 성장주 편입	이오테크닉스, 한미반도체	높은 변동성, 높은 수익률
KODEX 미국반도체 (해외 노출)	SMH 지수 추종 글로벌 반도체 대형주	AMAT, ASML 엔비디아, TSMC	글로벌 밸류체인 분산 투자

향후 전망 — 타임라인과 변수

 

2026년 하반기

삼성전자 HBM4E 샘플 출하 / 베시 50nm급 하이브리드 본더 출시

 

2027년

세메스·한화세미텍 하이브리드 본더 양산 평가 / 국내 장비 국산화 본격화

 

2028년

삼성전자 HBM4E 16단 하이브리드 본딩 양산 목표 / CMP·세정 장비 수요 급증

 

2029~2030년

HBM5 20단 이상 전면 HCB 적용 / 장비 공급망 전면 재편

하이브리드 본딩 도입의 핵심 변수는 세 가지다.

변수 ① 장비 가격 — 하이브리드 본더 가격이 TC 본더의 2배 이상. 어플라이드-베시 연합 장비가 기술적으로 우위지만 고가. 삼성전자는 복수 장비사에 클러스터 구성을 요청하며 원가 절감을 추진 중이다.

변수 ② 수율 안정성 — 옹스트롬 수준의 표면 정밀도가 요구되며, 나노급 파티클 하나가 불량을 유발한다. 양산 수율이 확보되지 않으면 도입 시기가 지연될 수 있다.

변수 ③ 고객사 요구 — 엔비디아 등 고객사가 하이엔드 제품에 HCB를 요구할 경우, 삼성·SK·마이크론 모두 빠르게 대응할 수밖에 없다. 결국 기술 전환의 트리거는 고객이 쥐고 있다.

🔎 결론

하이브리드 본딩은 단순한 공정 업그레이드가 아니라, HBM 패키징 패러다임의 전환이다. 삼성전자가 선제적으로 기술 도입에 나서면서 세메스·케이씨텍·인텍플러스·HPSP 등 국내 소부장 기업들의 역할이 확대되고 있다. 첨단 패키징 시장이 2028년 786억 달러까지 성장할 것으로 전망되는 만큼, 장비·소재·검사 밸류체인 전반에 걸친 구조적 수요 증가에 주목할 필요가 있다.

※ 본 콘텐츠는 투자 참고용 리서치 자료이며, 특정 종목의 매수·매도를 권유하지 않습니다. 모든 투자 판단과 그에 따른 손익은 투자자 본인에게 귀속됩니다. 수록된 기업·ETF 정보는 공개 자료를 기반으로 작성되었으며, 최신 현황은 반드시 별도로 확인하시기 바랍니다.