HBM4에 하이브리드 본딩은 왜 없나 — 775µm 천장과 본딩 경제성

HBM4 경쟁의 화두는 "누가 하이브리드 본딩을 먼저 양산하나"로 알려져 있지만, 2026년 10월 현재 실제 출하되는 HBM4는 모두 기존 본딩 공정 위에 서 있다. 삼성전자는 TC-NCF, SK하이닉스는 MR-MUF로 12단 HBM4를 양산하고, 하이브리드 본딩은 검증·샘플 단계에 머문다. 그렇다면 16단 적층과 발열이라는 다음 관문은 언제, 어떤 공정에서 열리나. 이 글은 규격·기업 1차 자료·엔지니어링 발표를 대조해 하이브리드 본딩의 실제 채택 시점과 그 경제성을 판정한다.

가설

강세 가설은 하이브리드 본딩이 2026~2027년에 빠르게 채택된다는 것이다. 16단 이상으로 쌓을수록 다이 사이 발열과 높이 압력이 커지고, 범프를 없앤 구리-구리 직접 접합만이 이를 해결한다는 논리다. 이 가설이 맞으면 관측 신호는 세 가지다. HBM4 16단 양산에 하이브리드 본딩이 적용되고, JEDEC 패키지 높이 규격이 다시 낮아지며, 본더 장비에 대규모 선주문이 나온다.

약세 가설은 규격 완화와 수율·원가 때문에 기존 본딩이 HBM4와 HBM4E의 대부분을 소화하고, 하이브리드 본딩은 HBM5에서야 본격화된다는 것이다. 이 경우 관측 신호는 반대다. HBM4·HBM4E 양산이 TC-NCF·MR-MUF로 진행되고, JEDEC가 20단용으로 높이를 오히려 825~900µm까지 논의하며, 하이브리드 본딩 장비 주문이 2028년 이후로 밀린다.

두 가설을 가르는 것은 "기술적 필요"가 아니라 "규격이 허용하는 높이"와 "수율이 나오는 원가"다. 이 두 변수를 기준으로 아래에서 판정한다.

검증

첫째, 규격은 16단을 이미 허용한다. JEDEC의 HBM4 표준 JESD270-4는 2048비트 인터페이스, 최대 8Gb/s, 스택당 최대 2TB/s와 함께 4·8·12·16단 구성을 명시하고 32Gb 다이 16단으로 64GB까지 규정한다. 2025년 12월 개정판 JESD270-4A도 이 골격을 유지한다. 즉 16단이라는 목표 자체가 하이브리드 본딩을 강제하지 않는다. 규격이 길을 열어 준 것이 먼저다.

둘째, SK하이닉스의 공식 기술 문서도 같은 방향이다. SK하이닉스 뉴스룸 테크노트(2026년 8월 25일)는 HBM4부터 패키지 높이가 기존 720µm에서 775µm로 올라가고 I/O가 HBM3E의 1,024개에서 2,048개로 두 배가 되며 적층이 16~20단 이상으로 늘어난다고 설명한다. 그러면서 기존 패키징은 HBM4까지 유효하고, HBM4E부터 구조적 한계가 나타나며, 하이브리드 본딩의 본격 채택은 적층이 20단을 넘는 HBM4E 또는 HBM5에서 이뤄질 가능성이 크다고 밝힌다. 회사 자신이 "HBM4는 기존 공정으로 간다"고 못 박은 셈이다.

셋째, 엔지니어링 발표는 시점을 더 좁힌다. Tom's Hardware가 전한 Hot Chips 2026(2026년 8월 23일) 발표에서 SK하이닉스 아메리카 패키지 엔지니어링 부사장 이재식(Jaesik Lee)은 하이브리드 본딩이 HBM4E에는 준비되지 않았고 HBM5가 최초 적용 시점이라고 밝혔다. 775µm 천장은 300mm 로직 웨이퍼 두께와 연동된 물리적 제약이며, 16단 HBM4는 코어 다이를 약 50µm까지 박막화해 간격을 절반으로 줄인다. 이 발표에 따르면 범프를 없애면 20단에서 코어 다이를 최대 24% 두껍게 할 수 있고 MR-MUF 대비 열저항이 약 35% 낮아지지만, 그 대가로 표면 평탄도·파티클 관리와 수율이라는 난제가 남는다. Counterpoint Research는 하이브리드 본딩의 본격 양산을 HBM5, 2029~2030년으로 본다.

넷째, 실제 출하 제품은 모두 기존 본딩이다. Samsung Newsroom(2026년 5월 29일)은 1c D램과 삼성 파운드리 4nm 로직 베이스 다이를 조합한 12단 48GB HBM4E 샘플을 출하했다고 밝혔다. 핀당 14Gb/s(최대 16Gb/s), 스택당 3.6TB/s, 전작 대비 에너지 효율 16%·열저항 14% 개선을 제시하며, 삼성은 개선 요인으로 저전력 설계와 패키징 구조 최적화를 들었다. 이스트아시아브리프 보도(2026년 10월 11일)에 따르면 SK하이닉스의 12단 HBM4는 고용량 양산 중이고, 16단 HBM4는 2026년 1월 11.7Gb/s 시제품을 공개한 뒤 8월 Hot Chips 기준 고객 인증 단계에 들어갔으며 인증은 2026년 12월 31일 종료 예정이다. 16단 경쟁도 아직 기존 본딩의 연장선에서 진행된다.

다섯째, 반증 신호와 반대 신호가 함께 있다. 이스트아시아브리프 보도에 따르면 엔비디아는 루빈(Rubin)을 12단 36GB HBM4 기준으로 삼고 있고 JEDEC 상한도 775µm로 유지되고 있어, 당장의 수요가 16단이나 하이브리드 본딩을 강제하지는 않는다. 다만 JEDEC나 주요 고객이 HBM4E 높이 상한을 775µm 아래로 낮추거나 16단 채택을 앞당기면 하이브리드 본딩 전환이 빨라질 수 있다. 같은 보도에 따르면 삼성은 하이브리드 구리 접합(HCB)을 준비하며 16단 샘플을 공개했지만, 두 회사 모두 HB 본격 채택을 2027년 이후 HBM4E 또는 HBM5로 미뤘다.

여섯째, 본딩과 별개로 베이스 다이의 가치 이동이 이미 진행 중이다. TrendForce 보도(2026년 10월 9일)는 엔비디아의 NVHBM이 메모리 컨트롤러를 베이스 다이로 옮기면서 마이크론과 삼성이 외부 파운드리 활용을 검토하고, SK하이닉스가 HBM4 베이스 다이에 TSMC 12nm를, HBM4E와 커스텀 제품에는 3nm를 우선한다고 전한다. 하이브리드 본딩이 늦어지는 동안 부가가치는 패키징이 아니라 로직 베이스 다이 설계·파운드리로 옮겨가고 있다.

결론

현재 근거로 가장 유력한 결론은 2026~2027년 HBM4와 HBM4E 물량의 대부분을 TC-NCF·MR-MUF가 소화하고, 하이브리드 본딩은 2027년 이후 HBM4E 또는 HBM5(2028~2030년)에서 본격화된다는 것이다. 확률은 약 70%로 본다. 근거는 ① JEDEC가 775µm로 높이를 완화해 16단까지 기존 본딩을 허용한 점, ② SK하이닉스 공식 문서와 Hot Chips 발표가 HBM5를 최초 적용 시점으로 지목한 점, ③ 12단 HBM4가 이미 기존 본딩으로 양산되고 16단 HBM4가 2026년 8월 기준 고객 인증 단계에 들어간 점, ④ 하이브리드 본딩의 수율·원가가 아직 공개 실적으로 확인되지 않은 점이다.

이 결론이 틀릴 조건은 두 가지다. JEDEC 또는 주요 고객이 HBM4E 높이 상한을 775µm 아래로 낮추거나, 16단 HBM4E 양산이 2027년 초로 앞당겨지면서 하이브리드 본딩이 사실상 필수가 될 때다. 다음에 확인할 숫자는 JEDEC HBM4E·HBM5 높이 최종값, 2026년 12월 31일 종료 예정인 16단 HBM4 고객 인증 결과, HBM4E 양산 개시 시점, 그리고 본더 장비 수주잔고다.

인사이트

장비 업종에는 시점 차이가 곧 실적 차이다. 단기(2026~2027년) 매출은 TC 본더와 MR-MUF 소재에 실린다. SK하이닉스가 16단 HBM4를 기존 본딩으로 고객 인증까지 진행하는 동안에도 기존 본딩 장비·소재 수요는 유지된다. 반면 범프리스 구리-구리 접합 장비(베시·어플라이드머티리얼즈 계열)의 본격 매출은 2028~2029년 이후로 이연된다. 하이브리드 본딩 수혜를 2026~2027년 실적에 당겨 적용하면 시점 오류가 된다.

메모리 업종에는 원가와 밀도의 상충이 남는다. 기존 본딩을 유지하면 수율과 원가를 방어할 수 있지만, 775µm 천장이 16단 이상 밀도의 상한을 만든다. 그래서 HBM4E 경쟁력은 본딩 방식보다 코어 다이 박막화, 베이스 다이 설계, 전력 분배 최적화에서 갈린다. HBM4E의 용량·대역폭 개선이 하이브리드 본딩 없이 나온다는 사실은 이 구간의 승부가 패키징 단일 기술이 아니라는 점을 보여준다.

밸류에이션 관점에서는 하이브리드 본딩을 "2028~2030년 옵션"으로 분리해 평가하는 편이 안전하다. 지금 확인되는 것은 기존 본딩의 수명 연장과 베이스 다이의 파운드리 이동이다. 투자자가 다음으로 볼 체크포인트는 다섯 가지다. 첫째, 2026년 12월 31일 종료 예정인 16단 HBM4 고객 인증 결과. 둘째, JEDEC의 HBM4E·HBM5 높이 규격 결정. 셋째, 삼성 HCB의 HBM4E 채택 범위. 넷째, SK하이닉스 HBM4E 양산 개시 시점. 다섯째, 베이스 다이 파운드리 수주와 3nm 전환 속도다. 이 중 높이 규격과 16단 검증이 먼저 움직이면 위 결론의 확률을 낮춰야 한다.

출처

• 1차: JEDEC, HBM4 표준 JESD270-4 발표 (2025-04-16)
• 1차: JEDEC, HBM4 DRAM JESD270-4A 문서 (2025-12)
• 1차: SK하이닉스 뉴스룸, 하이브리드 본딩 테크노트 (2026-08-25)
• 1차: Samsung Newsroom, HBM4E 샘플 출하 (2026-05-29)
• 뉴스: Tom's Hardware, Hot Chips 2026 SK하이닉스 발표 (2026-08-24)
• 뉴스: East Asia Brief, 16단 HBM4 경쟁 (2026-10-11)
• 전문: TrendForce, NVHBM과 베이스 다이 전략 (2026-10-09)