어드밴스드 반도체 패키지 부품 소재 장비사 지형도를 알아봅시다

칩렛 설계, 패키징 변화를 알아가다보니 왜 ? 궁극적으로 극단적으로 GPU위에 HBM을 직접 붙이는 개념을 설계했는지도 이해가 되었습니다.

저는 이 동영상을 보고 과연 하이브리드 본딩을 국내 OSAT업체가 할 수 있는가 ? 의문을 품게 되었는데 삼성전자/SK하이닉스가 직접하게 될 수도 있다는 생각을 했습니다.

앞으로 반도체에서 여러 반도체 칩/칩 다이(die)에 함께 패키징하기 위해 해당 기술이 필요하다고 합니다.

반도체중 HBM관련주는 계속 최근 하방 경직성을 보이더니 아침 시작부터 매수세가 몰리고 있네요.

H100 1개당 HBM3 4개, 향후 신제품 H200에는 HBM3E가 6개, B200에도 HBM3E 8개가 들어간다고 알고있습니다.

그래서 알아보니

1) 네델란드 BE Semiconductor Industries N.V.(일명 BESI) -비메모리쪽 1위

https://www.besi.com/investor-relations/

하이브리드 본더, 2030년까지 800~1900대까지 판매 예상, 최대 18조~19조 매출 기대중

시총 약 14조 내외, 확정 고객은 TSMC

Co쪽은 BESI, WoS쪽은 ASE/UMC(후보 SPIL)에 의존으로 추정.

2) 한미반도체

HBM용 TC본더 세계 1위, 시총이 이미 5조 6천억대라 부담스럽기는 한데....시장이 원하는 장비회사라고 해서

-하이브리드 본더, 새로운 장비가 곧 나온다 ? 본더 팩토리 준공 뉴스가 있었고 한번에 50대 제작이 가능하다고 한다.

확정 고객은 SK하이닉스(23.9.1일 수주 공시 415억 또 나왔는데 HBM3이상 대응 퀄 테스트 통과 장비로 추측)

한미반도체, HBM3용 'hMR 듀얼 TC 본더' 장비 주요 고객사에 납품

https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=17660

본딩장비는 열관리, 압력관리, 헤드 포지션 관리, 진공관리, 얼라이먼트(정렬)-수평관리등으로 8~12단/또는 그 이상으로 여러층을 쌓는다는 것은 1개 단층(인터포저 공정)과는 천지차이의 어려움이 있다고 함.

따라서, 제조사와 아무 밀접한 협력으로 um 단위 미세공정으로 정확한 피치에 본딩하고 각 칩층마다 온도-열, 압력을 다르게 하면서 약 5초안에 본딩하는 것은 매우 어렵기에 ASMPT(시총 약 5조 5천억원)는 이를 만족시킬 수 없다는 평가가 있음. 물론, 마이크론 같은 경우 미국 AMAT 같은 곳이 유리할 수 있어 보임. AMAT와 BESI가 하이브리드 본딩 장비개발 협력 뉴스도 있었음.

그리핀 모델의 경우, HBM3와 HBM3E 제품 모두 적층이 가능한 모델로 알려짐.

SK하이닉스를 주고객으로 하여 삼성전자/마이크론 or TSMC 납품여부는 추가상승에 매우 중요할 듯하며, 비메모리용 본더 납품(네델란드 BESI와 경쟁, 천천후 경쟁력 입증)은 한단계 이상도 볼 수 있는 파급력을 제공할 수 있을 것으로 보임.

아직 작은 규모이긴 하지만 미국 인텔과 중국 창신메모리(CXMT)도 HBM시장 진출로 한미반도체의 위상을 고려할 때 기대를 가지게 함.

2024.2월 TSMC(GPU생산)-SK하이닉스(HBM생산) 동맹이 굳어지게 되면서 한미반도체 실적(영업이익율 30%대로 복귀?)은 당분간 좋을 것으로 예상

삼성전자

기존 자회사 세메스, 일본 신카와(2023.11.28일 기준, 섬성전자가 16대-7대 우선+9대 추후, 약 5억 내외 장비라 한미반도체 대비 무엇인가 모자라 보임-TC본더 주문낸 것으로 전해짐), 일본 도레이임.

삼성전자는 자회사 세메스를 중심으로 일본업체 가세가 눈에 띄는데 HBM수율과 향후 HBM4등을 고려해서 자회사, 일본회사 중심체제를 유지할 지 ? 아니면 ASMPT같은 회사 제품도 가세할 지 ? 주가가 그 답을 줄 것으로 보임,

과연, 이 회사들이 삼성의 NCF의 필레, 솔더브릿지, 슬립다이 문제를 해결할 수 있겠는가 ? 이점이 SK하이닉스-한미반도체가 앞서가는 이유고 한미반도체가 TSMC-CoWoS용 TC본더를 내놓은 이유고 모든 것이 수율을 높이는데 집중되어 있다고 합니다.

23년 12월 한미반도체 창업자 별세, 장례식을 계기로 한미반도체의 세메스에 대한 특허소송으로 소원해진 것이 서로 윈-윈할 수 있는 접점이 될 수 있을지 ?--->24.2월말 현재, 이는 무산된 것으로 전해짐.

삼성전자는 24년 2월말 현재,일본소재회사로 부터 위의 문제를 해결하기 위해 NCP(SK하이닉스는 MR-MUF라고 주장)소재를 도입하여 NCF문제를 해결하려고 함.

HBM 수요폭증...'TC 본더 장비' 시장 경쟁 본격화

https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=22858

3) 접합-외관 광학검사 장비 및 동작 시험장비

TSMC을 고객으로 하는 Onto Innovation, 이스라엘 Camtek가 있고 KLA는 후보군 정도로 추정

-펨트론

상상인증권 9.7일 보고서-검사장비 S사향는 삼성전자, H사 베트남 제2공장향은 하나마이크론을 가리키는 것으로 추정중

이 보고서를 보면, 삼성전자 GPU/HBM 턴키수주시 OSAT는 하나마이크론 가능성이 커져보임.

- 인텍플러스

시장은 인텍플러스(웨이퍼 레벨)를 유력하다고 여기고 있었는데 펨트론이라는 복병이 나타난 듯

-티에스이

위의 외관 검사가 아닌 실제 정상동작, 최종 검사 업체

티에스이, HBM 테스트용 다이캐리어 소켓 첫 양산공급

https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=11268

4) TSV 관통전극/다이싱

-AMAT(Deep Reactive Ion Etching)-WLP(Wafer-level Packaing) 단계 ?

-LRCX(램리서치)-HBM단계? 현재, 식각공정에 사용되는 에칭장비 기술을 HBM에서도 응용가능할 것으로 판단.

-이오테크닉스-일본 디스코와 경쟁하는 다이싱(웨이퍼 절단), 레이저 그루빙(Grooving) 전문업체

5) Under Fil 공정(절연체 기포/불순물 제거, 경화), 본딩, TSV와 함께 핵심공정으로 알려져 있음

-에스티아이, HBM용 플럭스 리플로우 장비 수주

https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=22391

고객은 SK하이닉스

삼성전자

피에스케이홀딩스(리플로우 장비, Descum장비로는 웨이퍼 세정 또는 TSV세정으로도 사용가능한 것인지 확인필요 ),

예스티(삼성전자향 HBM용 가압장비와 HBM용 EDS-Electrical Die Sorting Chiller 수주공시)-SK하이닉스와 삼성전자는 절연체를 다른 소재를 사용하여 공정이 다소 상이함으로써 생기는 수요로 파악.

6) LAB(Laser Assisted Bonder), 현재로는 비메모리 비중의 파운드리에서 단일칩 인터포저 공정에서 사용하는 것으로 이해중.

따라서, HBM보다는 GPU, CPU, AP등 주요 단일칩 셋을 만들때 수요가 있는 것으로 이해중.

-프로텍

https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=21422

보통 레이저 소스로 유명한 회사가 Coherent, 트럼프라는 회사가 있는데 프로텍은 자체 개발 레이저 사용

TSMC CoWoS에 관련된 대만회사 패키징(OSAT)업체(ASE, SIPL같은)에 웨이퍼 휨(Warpage)이 일어나서 이를 해결하는 업체가 프로텍으로 알고 있음. 대만 OSAT업체(ASE추정)요구로 2개의 Substrate 기판 지원과 휨등을 해결하는 신규장비 개발중으로 더일렉(TheElec) 유튜브 인터뷰를 볼 수 있었음.

고객 Amkor,TSMC등
-레이저쎌(이 회사는 예전 크루셜텍 CEO 출신이 CEO고 납품 실적이 아직 없는 것으로 알려짐)

-한미반도체도 LAB장비 시장 신규진출

난이도에도 본더장비와 LAB차이가 심해서 LAB회사가 본더 만드는 것은 어렵지만 본더회사가 LAB진출은 더 용이할 것으로 판단.

7) 소재 솔더블 공급업체

2026년 상용화 예상되는 HBM4(I/O갯수가 늘어나면서 대역폭 증가)부터는 솔더블 사용이 줄어들고 구리배선으로 직접 연결하는 비중이 증가한다고 합니다.

-덕산하이메탈(솔더블 시장 세계 3위 업체 ??)

-엠케이전자, HBM 등 차세대 패키지용 솔더볼 개발

https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=22604

8) OSAT 패키징 전문업체

TSMC에는 ASE를 주로 이용하고 ASE 자회사 SPIL도 이용하는 중으로 알려짐.

Amkor, Powertech, KYE Systems, 중국 JCET 도 잘 알려진 OSAT

-하나마이크론

삼성전자는 하나마이크론, SK하이닉스도 하나마이크론에 맡길지는 확신이 없었는데 주가흐름상 SK하이닉스에서도 수주가 있는것으로 추정합니다. 마땅한 대형 OSAT가 없는 현실을 반영한 것으로 보입니다.

-해외 Amkor(TSMC가 ASE/SPIL체제라, 삼성/SK하이닉스도 물량이 늘어나면, 2체제로 갈 것으로 추정)

삼성이나 SK하이닉스가 그나마 신뢰할 수 있는 해외 대형 OSAT

-네패스(자회사 네패스라웨 적자심화등 투자여력이 적어 가능성 적어보임, 기존 퀄컴 AP칩 패키징 평판이 좋지 않은지 최신 8Gen3 AP칩은 TSMC에서 제조한다고 합니다. 삼성전자LSI가 자체기술 패키징 기술인 WoPLP 투자를 연기해서 먼저, WoPLP에 투자한 네패스-네패스라웨 실적에 영향을 미친것으로 판단합니다. 그러나, 다양한 해외 대형고객사 패키징 경험과 대형투자를 해놓은 상태라 삼성전자로부터의 물량 배분이 향후 실적에 큰 영향을 줄 것으로 보임)

9) 미코

한미반도체와 네델란드 BESI TC본딩 기기에서 접점부문을 고온(약 550도)으로 가열하기 위해 열팽창계수가 높은 세라믹 소재 부품이 들어가는데 이를 위해 전문업체 미코와 공동개발했다고 알고 있음. Pulse Heater라고 함.

네델란드 BESI 하이브리드 본딩 장비 소모품으로도 채택되었고 게다가 양사 장비에 기본 탑재되는 Before마켓, 제조사가 소모품으로 사용하는 After 마켓에도 공급하는 것으로 알려짐. 고가 소모품 여부/교체주기등 확인 필요.

한미반도체 TC 본더 1.0 그리핀의 경우 헤드가 4개여서 4개의 Pulse Heater가 필요할 것으로 보임.

10) CMP 평탄화

웨이퍼를 얇게 평탄화하는 것이 필수라고 해서 혹시나 추가할 수 있을까 ? 하는 정도임.

12~16단 같이 쌓는 층이 높아질수록 웨이퍼 평탄화 요구는 높아질 것 같은데....어떨지 ?

CMP슬러리

-케이씨텍(모회사 케이씨)/솔브레인

CMP패드

-에프엔에스테크/SKC

11) 세정장비

-제우스(로봇사업도 함)

-아이멤티(신규 상장 10.10일)-추정 고객(미국 마이크론, 하나마이크론)

HBM 건식 세정장비 업체 https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=22936

https://www.dailyinvest.kr/news/articleView.html?idxno=56059

-엘티씨(고객 SK하이닉스 추정)

12) 간접 수혜주

-이수페타시스-어차피 nVidia등 다수 글로벌회사 PCB납품하기에

-심텍/아비코전자/티엘비/디아이-DDR5/GDDR6 메모리 관련

-디아이티(웨이퍼 표면처리-레이저 어닐링 장비, 고객 SK하이닉스)

-HPSP(BNK투자증권에서 NAND신규고객과 HBM 제조공정-개인적으로 웨이퍼 표면처리 의견-신규도입 가능성 제시, 현재 실적이 국내 삼성, SK를 제외한 외국 제조사에서만으로 올린 것이 놀라운 뿐)

반도체 주요소재

-동진쎄미켐, 솔브레인, 한솔케미칼, 이엔에프테크놀러지, 켐트로닉스(디스플레이 모멘텀도 존재), 디엔에프등 많음

-삼성전자 일 미쓰이화학 EUV펠리클 선택

에스앤에스텍(블랭크마스크, TSMC 접촉필요 ?), 에프에스티(ArF펠리클, 칠러, 디스플레이용 펠리클)

파크시스템스(EUV검사도 접촉중으로 알고 있음)

위의 HBM 수혜예상에서 빠진 소켓등 소모품 관련기업-ISC, 티씨케이, 리노공업, 티에프이, 샘씨엔에스(원재료) 등

-네패스(자회사 네패스아크는 반도체 시험), 오픈엣지테크톨러지,퀄리타스반도체(신규상장)-칩렛/반도체 IP 설계관련

해외 칩렛종목으로는 QUIK, ACMR, ADEA정도 있는데 주가는 주목을 끌지 못하고 있습니다.

-칩스앤미디어(모회사 텔레칩스-자동차용 반도체)-NPU용 동영상 알고리즘/API(무상증자 이슈까지 더해져서 급등종목)

-디자인하우스중 눈에 띈 업체로는 가온칩스(단기적으로 많이 올라 주의필요), 에이디테크놀러지/코아시아등이 있는데 인력을 대단위로 채용하면서 적자가 심화된 기업도 있는 것으로 판단하며 장기적으로 삼성전자는 여러 이유로 RISC-V기반(Arm기반이 아닌) 다양한 SoC 개발을 집중 지원할 것으로 보입니다.

-기가비스(인텍플러스, 펨트론이 외관검사 장비업체인데 이 업체는 기판 미세회로 내관검사장비 비중이 높음, 고객:TSMC추정, 기존 서버용 FC-BGA기판업체가 주고객이나 AOR장비-불량난 것 Repair로 추정중....OPM 매우높음, 경쟁사는 KLA)

-큐알티(HBM3/HBM3E, 신뢰성 시험, 종합분석시험, 나중에는 불량을 수리하는 기존에 없는 시장 추진예정, 올해 하반기 HBM4 신뢰성 시험 추진예정으로 보아 HBM4 양산이 예상보다 빠른 내년 하반기 시작될 수 있을 것)

유리기판-인텔은 장기적으로 2030년까지 PCB를 대체할 것으로 예상되는 품목이나 10배정도 비싸고

하이엔드 제품에 먼저 도입 시도중, 향후 1~2년안에 시제품이 나올 수 있을까 ? 하는 정도, 이것도 하이브리드 본딩이 확장하는 중 맞이하게 되는 기술로 파악.

기판-일본DNP, SK앱솔릭스(2025년 대량양산체제, 비상장/비등록, 모회사 SKC), 삼성전기, LG이노텍(신규 진출 검토?)

아래기업은 북미(인텔향 추정)

한미반도체(micro SAW-절단장비 개발완료), 주성엔지니어링(TGV 유리기판을 수직 구멍뚫어주는 장비), 인텍플러스(Whitelight Scanning Interferometer 미세측정장비), 필옵틱스(DI-Direct Image-노광기와 레이저 드릴링 장비), 와이씨켐(코팅제와 구리 도금용 포토레지스트)

2024년 하이브리드 본딩 적용을 준비중인 삼성전자, SK하이닉스

솔더블 사용과 범핑을 사용하지않고 I/O갯수를 늘리고 구리배선 줄이는 기술(Copper-to-copper본딩, Bumpless본딩, Gapless본딩이라고도 불림)

궁극적으로 GPU위에 HBM 메모리가 약 100층까지 적층되는 구조가 될 수 있다고 함.

삼성전자는 2024.2월 현재, 비메모리 3D 패키징을 위해 천안캠퍼스에 네델란드 BESI와 미국 Applied Materials 장비를 도입, 설치하여 양산 적용을 준비중

이는 앞으로 GPU칩셋등 비메모리 설계지원(로직, 캐시메모리등), 파운드리, 패키징, 검사를 위한 절차를 일괄적으로 수행하여 고객 비용을 절감할 수 있게 하는 것이 핵심

삼성전자와 하이브리드 본딩을 준비중인 기업으로는 한화정밀기계(한화에어로스페이스 자회사)

SK하이닉스는 NAND에 적용 준비중, 향후 NAND 312~400단 적층, 양산을 위해 적용 예정으로 알려짐

2024.2.9일 현재, 후공정을 강조하다보니 전공정에서는 SK하이닉스에는 주성엔지니어링, 삼성전자에서는 원익IPS-피에스케이, NAND에서는 유진테크(특허소송 피소되어 조정중)가 눈에 띄고 High-K 고 유전체 소재 공급업체/EUV관련종목도 주목할 필요성 느낍니다.

삼성전자 관련 업체보다는 TSMC/SK하이닉스 관련종목 상승폭이 크고 삼성 파운드리 수주, HBM3이상 수주가 가시화되면 삼성전자 관련종목, 전공정, 소재 종목으로 매기 확산 기대. 현재는 ASIC AI반도체, SK하이닉스 HBM 수혜종목, DSP/칩렛관련 종목으로 집중.

TSV 또는 HBM용 프로브카드 같은 신규시장에서 리노공업, ISC, 티에스이가 있어보이는데 TSV에서 리노공업, HBM에서는 미국 FormFactor(국내 티에스이 STO(PCB는 자회사 타이거일렉, STF는 샘씨엔에스)같은 일부 부품 납품예상)가 주목받는 것으로 보여짐. 리노공업은 2023.4Q실적에서 서프라이즈 실적이 나왔는데 비메모리(예:AP와 ASIC같은)100%비중으로 R&D 칩 개발시에 Customized된 포고핀으로 미리검증하는 수요가 엄청난 것으로 보입니다.

추가할 종목이 있으면 댓글에 남겨주시면 고맙습니다.

13) 본격 수주 징후

수주 관련 공시가 나오지 않아, 정확히 업계 수주 본격화가 언제인지 알 수 없으나 검사장비 Onto Innovation, 이스라엘 Camtek수주는 늘어나서 주가 상승이 가파릅니다. 우리나라 징후는 후공정 패키징 전문업체(OSAT) 하나마이크론을 고객으로 하는 수주 공시가 나오는 시점을

4Q부터 본격적으로 나올 것으로 예상하고 있는 듯하여 OSAT을 고객으로 하는 수주 공시를 주목하고자합니다.

23.9.1 SK하이닉스로 부터 한미반도체 415억 HBM3 장비 수주공시 나옴. TSMC-BESI에 이은 공시로 확인된 수주로 어플라이드머티리얼즈(AMAT), ASMPT 가능성은 줄어든 것으로 판단. 이후 HBM3/3E 이상 수주 기대....대량수주는 OSAT로 부터 나올 것인가 ? 관심.

삼성전자는 GPU파운드리부터 HBM 메모리, 패키징을 모두 일괄수주, 턴키로 공급할 수 있다는 것으로 고객의 비용을 줄여줄 수 있다는 것을 강점으로 내세우고 있다. 이는 시장 점유율을 높일 수 있는 전략으로 보인다.

nVidia가 TSMC의 ASE/SPIL체제에서 Amkor를 추가하느냐 ? 아니면 삼성전자 턴키를 이용하느냐 ?가 매우 중요한 23년 4Q상황입니다. 삼성전자가 매우 적극적으로 제안 여러개를 하고 있다고 하고 GB100-기존에는 TSMC 3nm공정으로 생산예정으로 알려졌던-같은 특정 수요부터 주문을 받은 것으로 추정되는데 예스티, 일본 신카와 주문으로 확인되고 있음.