HBM4 본딩 기술 현황 — MR-MUF·TC-NCF·HCB 3트랙

목차

• 1. 본딩 기술의 현재 위치 — HBM4 사이클을 결정한 것
• 2. 세 본딩 한 장으로 — die는 같다, 본딩만 다르다
• 3. MR-MUF — SK가 한 세대 더 끌고 가는 법
• 4. TC-NCF — 삼성·마이크론의 현세대
• 5. HCB — 미래의 표준, 양산까지 남은 거리
• 6. 정량 trade-off 8축 비교
• 7. 회사별 로드맵 — SK·삼성·마이크론
• 8. 공급망 — 한국의 강점, 일본·네덜란드 의존
• 9. HBM5 시나리오 — HCB가 표준이 되는 시점
• 10. 정리 + 다음 편 예고
• 11. 자주 묻는 질문 (FAQ)
• 12. 시리즈 안내

1. 본딩 기술의 현재 위치 — HBM4 사이클을 결정한 것

2025년까지 업계의 컨센서스는 명확했습니다. HBM4부터는 마이크로범프가 한계에 도달하니, 모두 Hybrid Copper Bonding(HCB)으로 간다. 학회 발표도 그렇게 흘렀습니다. ECTC 2024에서 삼성은 D2W HCB 17-die 스택을 발표했고("A study on D2W Hybrid Cu bonding Technology for HBM Multi-die Stacking", DOI:10.1109/ECTC51529.2024), ECTC 2025에서 Intel·imec은 2μm pitch까지 가는 HCB를 시연했습니다. 기술 성숙도는 충분해 보였습니다.

그런데 2025년 후반 결과는 다릅니다. 본딩 기술의 양산 현재 위치가 컨센서스를 흔들었습니다.

• 삼성 HCB 16-Hi 시제품 수율 ~10% 수준으로 보고(시사저널e·Asiae 2026.03 industry sources, 공식 X). NVIDIA에 시제품 공급 중이지만 양산 진입까지 1~2년 더 필요한 거리감.
• SK fluxless bonding 평가 후 "premature" 결론 (2025 Q4, TrendForce 2026.01). 평가 데이터 기반의 보수적 결정 → HBM4·HBM4E 16단까지 Advanced MR-MUF 유지.
• 마이크론은 HBM4까지 TC-NCF 유지. 1β 노드 안정성 + BESI 단독 채택으로 단순화 → HCB는 HBM4E 이후 평가.

요약하면 본딩 기술의 현재 위치 = HCB 양산 미성숙 + MR-MUF/TC-NCF 한 세대 더 가능입니다. 3사 모두 HCB R&D 자체는 진행 중이지만, HBM4 16-Hi에 HCB를 양산 시도하는 곳은 삼성뿐입니다. SK는 HBM4 전체를 MR-MUF로 양산(HCB는 HBM5 본격 도입), 삼성은 12-Hi TC-NCF + 16-Hi HCB 선행 도입, 마이크론은 HBM4 전체를 TC-NCF로 양산(HCB는 HBM4E 이후 평가).

이 글은 본딩 3종 — MR-MUF(SK 핵심) / TC-NCF(삼성·마이크론 현세대) / HCB(차세대 후보) — 의 양산 현황·수율·trade-off·회사별 로드맵·공급망·HBM5 전망까지 한 번에 정리합니다. 본딩이 단순한 공정 결정이 아니라 HBM4 P&L과 한국 OSAT 게임의 1차 변수이기 때문입니다.

2. 세 본딩 한 장으로 — die는 같다, 본딩만 다르다

HBM 스택의 die 자체(DRAM + Base die)는 세 본딩 모두 동일합니다. 다른 건 die 사이의 layer 하나입니다. 그 한 줄짜리 layer가 chip gap·열관리·수율·Capex·미래 확장성을 모두 결정합니다.

핵심 시각 차이는 단순합니다.

• MR-MUF: 마이크로범프(빨간 점) + EMC(노란색 underfill). 모든 층의 범프를 한 번에 reflow로 녹여 본딩.
• HCB: 범프가 아예 없습니다. Cu pad가 직접 Cu pad에 붙습니다(빨간 굵은 선). 본딩 layer 두께가 사실상 zero이므로 스택이 가장 얇아집니다.
• TC-NCF: NCF 필름(보라색) + 범프. NCF를 die에 라미네이션한 뒤 층마다 열압착으로 본딩.

세 본딩의 본질은 다음 한 문장으로 압축됩니다.

이제 각 본딩의 원리와 trade-off를 차례대로 봅니다.

3. MR-MUF — SK가 한 세대 더 끌고 가는 법

MR-MUF(Mass Reflow Molded Underfill)는 SK하이닉스가 2019년 HBM2E에 업계 최초로 도입한 본딩 방식입니다. 이름이 곧 공정 순서입니다.

1. Mass Reflow — DRAM die를 마이크로범프 위에 모두 적층한 뒤, 한 번의 reflow로 모든 층의 범프를 동시에 melt·접합.
2. Molded Underfill — 액상 EMC(Epoxy Molding Compound)를 진공 상태에서 약 70톤 압력으로 chip-chip 간극에 주입·경화.

핵심은 "한 번에"입니다. TC-NCF가 층마다 열·압을 가하는 것과 달리, MR-MUF는 전 층을 동시에 본딩합니다. 그 결과:

• Stacking throughput 약 3배 (TC-NCF 대비). HBM3 12-Hi 양산 시 SK의 결정적 차별화 요소였습니다.
• Thermal dummy bump를 4배 더 박을 수 있음. EMC가 underfill을 담당하므로 신호와 무관한 thermal-only 범프를 자유롭게 추가 가능. 열전도가 우수합니다.
• Stack yield 평균 약 20%p 높음 (vs TC-NCF). Mass reflow의 단일 사이클이 cumulative defect를 줄이는 메커니즘 (Nomadsemi, 2024 분석).

Advanced MR-MUF — HBM3 12-Hi에서 일어난 진화

2023년 HBM3 12-Hi에 SK는 Advanced MR-MUF를 도입했습니다. 두 가지 신기술이 더해졌습니다.

• Chip control technology — 적층 중 layer 단위로 짧은 thermal cycle을 인가해 die warpage를 잡습니다.
• 신규 EMC — high-k(고열전도) filler 비중을 높인 조성으로 열전도가 기존 대비 1.6배 향상. SK 공식 자료에 따르면 HBM3 12-Hi에서 생산성 3배, 열방출 2.5배 개선(vs HBM3 8-Hi).

chip control + 신규 EMC + single reflow — 메커니즘 deep dive

이 세 요소가 어떻게 16층 박막 die의 양산 수율 80%를 만드는지를 풀어봅니다.

(1) chip control이 푼 문제 — die 박막화 vs warpage

본질적 문제는 다음과 같습니다. die 두께를 50μm → 30μm로 박막화하면 die 자체 응력으로 휨(warpage)이 발생합니다. 16층 적층 시 warpage가 누적되면 마이크로범프 정렬이 어긋나고, mass reflow 단계에서 일부 범프가 미접합됩니다. 박막일수록 stack yield의 결정 변수입니다.

SK의 chip control은 적층 진행 중 layer 단위로 짧은 thermal cycle을 인가합니다. 매 layer 적층 직후 die 표면에 순간 가열·압력 → 박막 die의 잔류 응력 완화 + 평탄도 회복. 16층까지 쌓는 동안 각 layer가 reset되므로 누적 warpage가 잡힙니다. 이 단계가 mass reflow 직전에 완료되어야 single reflow의 동시 접합이 성공합니다.

(2) 신규 EMC — 무엇이 바뀌었나

기존 EMC는 epoxy resin + silica filler 기반으로 underfill·인캡슐레이션을 담당했습니다. 신규 EMC는 high-k filler 비중을 높이고 resin 화학을 변경한 조성으로, SK 공식 자료 기준 열전도가 1.6배 향상됐습니다. 박막 die 16층의 열을 EMC가 directly 전달·방출하는 구조라서, EMC 열전도 향상이 곧 HBM4 모듈 전체의 thermal margin입니다. (filler 종류·resin 화학의 구체 변경은 Namics IP 영역으로 비공개. 공식 자료엔 "열전도 1.6배" 결과치만 명시.)

(3) 왜 단일 reflow가 layer-by-layer보다 yield가 좋은가

TC-NCF는 16층 적층 시 layer마다 thermal cycle을 가합니다 (200~300℃ + 10~300N × 16번). 각 cycle에서 NCF resin overflow, 마이크로범프 misalignment, void가 cumulative하게 발생합니다. 16층까지 가면 누적 결함이 stack yield의 결정 변수가 됩니다.

MR-MUF는 마이크로범프를 적층한 뒤 1회 reflow로 16층 동시 melt·접합합니다. cumulative thermal stress가 1번으로 끝나고, EMC injection이 동시 진행되어 alignment lock-in됩니다. 단점은 1회 reflow 실패 시 전체 폐기 risk — 그래서 chip control 사전 평탄화가 결정적입니다. chip control(사전 평탄화) + 신규 EMC(열전도) + single reflow(누적 stress 회피) 이 세 요소의 조합이 stack yield 80%의 메커니즘입니다.

이 메커니즘이 HBM4 16-Hi 결정의 기반입니다. JEDEC이 패키지 높이를 775μm로 완화한 50μm 여유를 SK는 die 두께 50μm → 30μm 박막화(40% 더 깎기)로 정면 돌파합니다. 박막 die를 16층 쌓아도 warpage가 잡히는 이유가 위의 chip control + EMC 조합이기 때문입니다.

SK의 "fluxless premature" 결론 — 보수적 결정의 이면

2025년 4분기 SK는 fluxless bonding 풀스케일 평가를 끝냈습니다. fluxless는 mass reflow 시 발생하는 flux 잔여물을 제거하는 다음 단계 본딩으로, ASMPT를 평가 파트너로 선정한 사실이 알려졌습니다(TheElec, 2025). 그러나 평가 결론은 "현재 시점에서는 premature". HBM4·HBM4E 16단까지는 기존 Advanced MR-MUF를 유지한다는 공식 결정입니다(TrendForce 2026.01, DealSite 인용).

핵심 enabler — Namics EMC 독점공급

MR-MUF의 진짜 진입장벽은 reflow 장비가 아니라 EMC 소재입니다. SK는 일본 Namics와 EMC 독점공급 계약을 맺고 있고, 디일렉/DealSite 2026.01 보도 기준 독점계약 잔여기간은 약 1년 — 만료 2027년 초경 예상입니다. SK HCB 전환은 HBM5 사이클(2029~2030)로 보고되어 있어 Namics 만료와 직접 1:1 매핑되지는 않지만, 만료 후 EMC 공급 구조 변화가 SK MR-MUF moat의 한 변수입니다.

만료 후 시나리오는 (1) SK-Namics 재계약·연장, (2) SK가 EMC 자체 개발 또는 한솔/Samsung SDI와 합작, (3) Namics가 중국 CXMT 등으로 공급선 다변화 — 3가지입니다. 어느 경로든 SK의 MR-MUF 연장·HCB 전환 타이밍에 영향을 줍니다. 본딩 분기는 화학 소재 공급망 분기와 분리되지 않습니다.

4. TC-NCF — 삼성·마이크론의 현세대

TC-NCF(Thermo-Compression Non-Conductive Film)는 필름 형태의 비전도성 접착제(NCF)를 한 층씩 라미네이션하고, 200~300℃·10~300N에서 2~10초 열압착으로 마이크로범프를 녹이면서 동시에 NCF로 underfill하는 방식입니다(LG Chem 특허 US11527503 기준).

강점은 명확합니다. NCF가 얇아 chip-to-chip gap을 최소화할 수 있습니다. 삼성은 2024년 2월 HBM3E 12H에서 chip gap을 7μm까지 줄여 8-Hi 대비 vertical density 20% 향상, 8-Hi와 동일한 720μm height 달성을 공식 발표했습니다(Samsung Newsroom).

또한 다양한 크기의 범프를 한 필름에 묻을 수 있습니다 — 신호용 작은 범프 + 열용 큰 thermal bump의 분리 설계가 가능합니다. 본딩 정밀도 측면에서 MR-MUF보다 자유도가 높은 면이 있습니다.

단점 — throughput·warpage·void

단점도 명확합니다.

• Stacking time이 MR-MUF 대비 길다 — 층마다 압력·열을 가하는 구조상 throughput이 낮습니다.
• NCF resin이 옆으로 밀려나오면서 void·fillet 오염 발생 — 열압착 중 필름이 변형되면 인접 die에 잔여물이 묻거나 기포가 생깁니다.
• 200~300℃ 고온 + 강한 압력이 박막 die에 warpage 유발 — 30μm로 얇아진 HBM4 die에서는 더 민감합니다.

이 세 단점이 누적된 결과가 삼성 HBM3E 12-Hi의 NVIDIA quali 18개월 표류였습니다. 발열·전력 이슈로 quali가 지연되다 2025년 9월에야 최종 통과했습니다(KED Global). 1c DRAM 양산 수율 약 50% 수준, 4nm base die 약 40% 수준으로 보고됩니다(Substack 분석 인용). 마이크론 HBM3E 12-Hi는 약 70% 수율로 알려져 있어(Business Post), 같은 TC-NCF지만 회사별 격차가 명확합니다.

왜 삼성은 MR-MUF가 아니라 TC-NCF인가

SK MR-MUF가 검증된 우위인데도 삼성이 따라가지 않은 이유는 단순한 후발 진입 문제가 아닙니다. 본문 관찰 기준 세 가지 구조적 선택 이유:

1. NCF 소재 자체 노하우 — 삼성은 2010년대 초 wide-IO/Mobile DRAM 시대부터 NCF film을 자사·LG화학 채널로 공급받아왔습니다. NCF film 두께·resin 화학·점착 컨트롤이 사내 공정 자산입니다. 반면 MR-MUF의 EMC는 일본 Namics 독점공급 — 삼성 입장에선 외부 single vendor 의존이라는 supply chain risk를 새로 짊어져야 합니다.
2. MR-MUF 진입의 IP·노하우 비용 — SK가 2019년 HBM2E부터 축적한 chip control 공정 + Namics EMC 협업이 일종의 process moat입니다. 삼성이 후발로 진입하려면 IP 우회 + Namics 외 EMC 공급선 확보 + chip control 노하우 재구축이 동시에 필요합니다. 이 비용을 부담하는 대신 자사 강점인 NCF를 고도화하는 게 합리적 선택입니다.
3. HCB로의 transition path가 더 직선적 — TC-NCF는 NCF film 두께를 점진적으로 줄이다가 결국 zero(HCB)로 가는 path입니다. MR-MUF는 EMC underfill 자체를 폐기하고 다른 메커니즘으로 가야 합니다. 삼성이 HBM4E/HBM5에서 HCB를 선도하려면 TC-NCF로 시간을 벌면서 HCB 선행 도입을 동시 진행하는 게 자연스럽습니다 (실제 천안 HCB 전용 라인 구축).

이 세 angle은 industry 관측 기반이며 삼성 공식 입장과 1:1 매핑은 아닙니다. 다만 SK·삼성의 본딩 분기가 "삼성이 못 따라가서"가 아니라 구조적 선택의 결과임을 보여줍니다 — 각자 강점이 다르고, HCB transition을 향한 시간 배분이 다릅니다.

왜 마이크론은 TC-NCF를 HBM4까지 유지하는가

마이크론은 HBM4 12-Hi도 TC-NCF + BESI 단독 채택으로 가는 것이 유력합니다(Lumen Alpha substack 채널 인용). 표면적으로는 보수적이지만 비즈니스 논리는 합리적입니다.

• 1β 노드 안정성 — 마이크론 HBM4는 1β DRAM 노드 유지 (삼성은 1c, SK는 1c 또는 1d 검토). 노드 자체가 안정적이라 본딩에서 risk를 더 짊어질 이유가 적습니다.
• BESI 단독 채택의 의미 — 본더 vendor를 BESI 하나로 일원화하면 fluxless·hybrid bonding 전환이 필요할 때 BESI 솔루션으로 깔끔하게 점프할 수 있습니다. Hanmi·Shinkawa·ASMPT 듀얼 소싱의 복잡도를 줄이는 결정입니다.
• hyperscaler-tier 시장 30% 점유 목표 — NVIDIA H200·B100/B200, AMD Instinct MI350X에 8-Hi 24GB·12-Hi 36GB 공급 중. 무리한 ramp-up 대신 안정 양산 우선.

요약하면 TC-NCF는 "한계가 가까운 현세대"입니다. 삼성은 HBM4부터 HCB로 점프, 마이크론은 HBM4까지 TC-NCF 유지 후 HBM4E부터 HCB 평가 — 두 회사의 timing 차이가 본딩 분기의 또 다른 축입니다.

5. HCB — 미래의 표준, 미뤄진 이유

HCB(Hybrid Copper Bonding)는 마이크로범프를 아예 제거합니다. die 본딩면을 CMP로 갈아 sub-nm 평탄도로 만든 뒤, Cu pad ↔ Cu pad, SiO₂(또는 SiCN) ↔ SiO₂를 동시 접합하는 방식입니다.

공정 순서:

1. Chemical Mechanical Polishing(CMP) — 본딩면 sub-nm 평탄화. Cu dishing(움푹 들어감)/protrusion(튀어 나옴) 제어가 결정적. ECTC 2024 삼성 페이퍼("A study on D2W Hybrid Cu bonding Technology", DOI:10.1109/ECTC51529.2024)에서 "CMP가 chip 간 reliable interconnection의 핵심"으로 명시.
2. 표면 activation — 플라즈마 + 화학 처리로 결합 활성도 ↑.
3. Pre-bonding — 진공 상온~120℃에서 1차 결합.
4. Annealing — 250~400℃에서 Cu diffusion 완성. nanotwinned Cu·저온 SiCN 본딩이 ECTC 2024·2025 주요 주제.

장점은 본질적입니다.

• Interconnect pitch sub-10μm — HBM4의 microbump pitch가 약 10μm 근처라 기존 솔더의 마지막 세대입니다. HCB는 그 한계를 넘어 ECTC 2025에서 imec·Intel이 2μm pitch D2W를 시연했습니다.
• 데이터 이동 에너지 0.05 pJ/bit 이하 — 범프·솔더 손실이 없어지므로 전력 효율이 본질적으로 개선됩니다.
• 스택 두께 최소 — 본딩 layer가 사실상 zero. 20-Hi+에서 패키지 높이 제약을 풀 수 있는 유일한 경로.

그런데 왜 HBM4에서 미뤄졌는가

장벽이 세 가지입니다.

• 장비 정렬 정밀도 ±100nm — BESI Datacon 8800 Cameo Ultra Plus AC, 한화세미텍 SHB2 Nano가 이 영역입니다. 대당 USD 3M로 TCB(USD 1~2M) 대비 2~3배. Capex 부담이 큽니다.
• CMP 추가 + Class 1 cleanroom 요구 — 본딩 면에 입자 한 톨이 있으면 결합 불량. 추가 wafer 처리 비용이 약 30~50% 상승합니다.
• Annealing thermal budget — 250~400℃ 어닐링이 DRAM cell의 retention에 영향을 줍니다. 저온 본딩을 가능하게 하는 nanotwinned Cu, SiCN 본딩이 학회 주제로 활발히 발표되는 이유입니다.

이 세 장벽의 종합이 삼성 HBM4 16-Hi HCB 시제품 수율 약 10% 수준으로 알려진 결과입니다(시사저널e·Asiae 2026.03 industry sources 인용). Samsung 공식 확인은 아니므로 hedge가 필요한 수치이나, 양산 진입까지의 거리감은 명확합니다. 삼성은 HBM4 12-Hi를 TC-NCF로 양산하고, 16-Hi에서 HCB를 천천히 끌어올리는 투트랙 전략으로 시간을 벌고 있습니다.

3사별 HCB 도입 시점·동기 차이 — 왜 삼성만 16-Hi에 양산 시도하나

"HCB는 삼성만 한다"는 인상이 들 수 있지만 3사 모두 HCB R&D + 인프라 투자는 진행 중입니다. 차이는 양산 도입 시점과 그 이면의 동기입니다.

왜 삼성만 적극적인가 — 4가지 구조적 동기:

1. HBM 시장 만회 압박 — 삼성은 HBM3E NVIDIA quali가 18개월 표류하면서 SK에 시장을 빼앗겼습니다. HBM4에서 만회하려면 검증된 path(MR-MUF 또는 TC-NCF 고도화)로는 부족하고, 차별화 카드 = HCB 선도가 필요합니다.
2. 천안 HCB 전용 라인 매몰 비용 — 이미 전용 fab 인프라를 구축한 상태라 회수 압박이 있습니다. HCB를 빨리 양산에 올려야 ROI가 나옵니다.
3. Foundry + Memory 통합 인프라 — HCB가 요구하는 CMP·Class 1 cleanroom·SoC 공정 노하우는 삼성 Foundry가 이미 보유한 자산입니다. SK는 Foundry 없음, 마이크론은 미국 fab + Pure-play Memory라 인프라 신규 투자 부담이 큽니다.
4. NVIDIA 차별화 카드 — SK가 MR-MUF로 NVIDIA 메인 공급망 가져간 상황에서, 삼성이 NVIDIA에 어필할 카드는 "다음 세대 기술 선도" 외엔 약합니다. HCB 16-Hi 시제품 공급 자체가 NVIDIA에 보내는 신호입니다.

SK·마이크론은 현재 시장 위치가 더 좋아서 무리할 동기가 없습니다. SK는 HBM 우위 유지가 합리적, 마이크론은 hyperscaler 시장 안정 점유가 합리적. 반면 삼성은 만회 압박 + 인프라 + 차별화 필요가 겹쳐 16-Hi 양산 시도를 선택했습니다. 이 동기 차이가 HBM4 사이클의 본딩 분기를 만든 진짜 이유입니다.

6. 정량 trade-off 8축 비교 — HBM4 16-Hi 기준

세 본딩의 trade-off를 8개 축으로 한 표에 압축합니다. 모든 수치는 HBM4 16-Hi 기준이며, 출처는 표 하단에 명시했습니다.

핵심 takeaway 3가지

• HCB는 trade-off가 "미래 vs 양산" 분리 — pitch·열관리·박막은 HCB가 압도, 수율·Capex는 MR-MUF가 압도. HBM4 사이클에서는 양산 축이 이긴 결과.
• MR-MUF·TC-NCF의 "한계 도달" 표시 — 둘 다 20-Hi+에서는 본딩 두께가 패키지 높이 한계에 부딪힙니다. JEDEC HBM4E에서 약 900μm 완화가 검토 단계지만(TrendForce 2026.04), HBM5에서 한 번 더 완화하기는 어려울 전망.
• 수율 차이가 ASP·마진 차이로 직결 — die stack 수율 = (단일 die 수율)^N 구조이므로 16-Hi 전환만으로 stack yield가 10%p+ 하락. 본딩 1%p 수율이 마진에 미치는 영향이 disproportionate.

7. 회사별 시간선 — SK·삼성·마이크론

HBM 6세대(HBM1 → HBM5) 동안 3사의 본딩 채택 history를 한 장으로 봅니다.

SK하이닉스 — MR-MUF 단일 노선, HCB는 "투 트랙 backup"

• HBM1~HBM2 (2013~2018): TC-NCF (업계 공통).
• HBM2E (2019): MR-MUF 첫 도입 — 업계 최초. Namics와 신규 EMC 공동개발.
• HBM3 12-Hi (2023): Advanced MR-MUF — chip control + EMC 신규 버전(열전도 1.6×) + 진공 70톤 압력. 생산성 3배, 열방출 2.5배 (SK 뉴스룸).
• HBM3E 12-Hi (2024.09 양산): Advanced MR-MUF, 수율 약 80% 도달 (FT/TrendForce 2024.05).
• HBM4 12-Hi/16-Hi (2026): Advanced MR-MUF 유지 결정. fluxless 평가 → premature 결론. CES 2026에서 30μm wafer 박막화로 16-Hi 48GB stack 데모.
• HBM4E (2027~2028): MR-MUF 유지, 일부 HCB 병행 가능성. 이강욱 부사장은 HBM4E를 inflection point로 언급(ET News).
• HBM5 (2029~2030): HCB 전면 채택 전망 (Counterpoint Research 2026.04). 2026.04 김종훈 Technical Lead가 12-Hi HBM hybrid bonding validation 완료를 Beyond HBM 컨퍼런스에서 발표(TheElec).

삼성 — TC-NCF → HCB 점프 전략, 천안에 라인 구축

• HBM3 8H/12H: Advanced TC-NCF, chip gap 7μm 달성 (2024.02 발표).
• HBM3E 12H: NVIDIA quali에서 발열·전력 이슈로 18개월 표류 → 2025.09 최종 통과 (KED Global). 1c DRAM 양산 수율 약 50%, 4nm base die 약 40% 수준으로 보고.
• HBM4 12-Hi (2025~2026): TC-NCF + Samsung Foundry 4nm base die. 1c DRAM. ISSCC 2026에서 36GB·3.3TB/s·13Gbps 페이퍼 발표 — pin speed 1위. SemiAnalysis 분석: Samsung HBM4는 1V 이하에서 Rubin 요구 pin speed 충족.
• HBM4 16-Hi: 천안 HBM4 공장에 HCB 전용 라인 구축 중 (2026.02 New Daily 보도). SEMES 장비 + Onto Innovation inspection. NVIDIA에 HCB 기반 16-Hi 시제품 공급 중, 수율 약 10% (시사저널e/Asiae).
• HBM4E (2027~2028): 김대우 부사장(2025.07) — "TC bonding + HCB 병행, pitch가 15μm 이하로 가면 솔더 없는 HCB로 전환 불가피".
• HBM5 (2028~2029): HCB 전면 채택 계획.

마이크론 — TC-NCF 유지, HBM4부터 BESI 단독 채택

• HBM3E 8H/12H: TC-NCF, Shinkawa(Yamaha) + Hanmi TC본더 듀얼소싱. 12-Hi 수율 ~70% (Business Post). 1β DRAM. NVIDIA H200·B100/B200, AMD Instinct MI350X에 8-Hi 24GB·12-Hi 36GB 공급.
• HBM4 12-Hi (2026): 1β 노드 유지, 7.85GT/s 샘플 출하. TSMC N5/N12 base die. HBM4 시제품 11Gbps 시연 (2025.12 earnings call).
• 본더 vendor 전환: Hanmi·Shinkawa 제외 → BESI 단독 채택 전망 (Lumen Alpha substack). 지정학적 고려로 ASMPT 제외.
• HBM4 16-Hi: TC-NCF 유지, HCB는 HBM4E 이후 평가.

ASP·마진 영향 — 본딩이 P&L의 1차 변수다

본딩 분기가 ASP·수율을 통해 직접 P&L로 연결됩니다.

• SK HBM4 12-Hi NVIDIA 공급가: 약 USD 500~560/스택 (2025.08~2025.11 Chosun/TrendForce). HBM3E 12-Hi USD 300~350 대비 +60~70%. 제조원가는 TSMC base die 외주로 약 30% 상승했지만 ASP 인상으로 마진 방어. 일부 추정 마진율 ~60% (SMBom).
• 본딩 자체 원가: HBM die 원가의 약 10~15%로 추정. 단, 본딩 수율이 stack yield 전체를 결정하므로 "본딩 1%p 수율"이 마진에 미치는 영향은 disproportionate.
• HCB Capex 부담: 본더 3배 + CMP 추가 + Class 1 cleanroom으로 wafer당 처리 비용 +30~50%. 그러나 16-Hi yield가 30%p 개선되면 net 경제성 양(+). 삼성의 HCB 선행 도입 베팅의 근거.

8. 공급망 — 한국의 강점, 일본·네덜란드 의존

본딩 분기는 장비·소재 공급망과 분리되지 않습니다. 한국이 강한 영역과 의존하는 영역을 layer별로 정리합니다.

TC본더 — 한국 점유 ~80%

요약하면 TC본더는 한국·일본 강세, 한국이 70%+ 점유입니다. HBM4 사이클의 본딩 장비는 한국이 가져갑니다.

Hybrid bonder — 네덜란드 BESI 사실상 독점

• BESI (BE Semiconductor, 네덜란드): D2W hybrid bonder 사실상 독점. Datacon/Esec 플랫폼 ±4μm@3σ, 신형 Datacon 8800 ±100nm. 2023년 €36M → 2026년 €476M(FT 추정)로 매출 폭발. Applied Materials와 통합 솔루션. Micron HBM4 단독 TCB 벤더 전망.
• EV Group (오스트리아): W2W bonding 독점. ECTC 2025에서 IR release + LITHOSCALE 발표. Sony CIS, NAND Xtacking 적용.
• Applied Materials: hybrid bonding용 CMP/PVD/플라즈마 통합 모듈. SK가 BESI + Applied 통합 솔루션 조기 채택(Counterpoint).
• 한국 follow-up: 한화세미텍 SHB2 Nano ±100nm(네덜란드 Prodrive 제작), 한미반도체 hybrid bonder 전용 공장 2027 완공 — 단 BESI 추격에 시간 필요.

MR-MUF·TC-NCF 소재 — 일본 사실상 독점

• Namics (일본): SK MR-MUF용 EMC 100% 독점공급 — 핵심 진입장벽. 독점계약 만료 약 1년 잔여(2026.01 DealSite). 만료 시 중국 CXMT 등 진입 가능성.
• Resonac (구 Showa Denko): NCF·TIM 전세계 1~2위. AI 칩용 NCF capacity 3.5~5배 증설, 150억엔 투자(2024.03 공식).
• LG Chem: 삼성 TC-NCF 후보 공급사.
• Samsung SDI: 삼성 자체 EMC 사업.
• Disco (일본): HBM wafer grinder 70~80% 점유 — 30μm 박막화의 핵심. SK MR-MUF + 30μm die 조합이 가능한 이유.
• Towa (일본): HBM molding 장비 사실상 독점.

한국 OSAT·소부장 — 본딩 분기 수혜 종목

직접 수혜 (HBM4 사이클, 2025~2027):

• 한미반도체(042700): TC본더 71.2% 점유. 2025 매출 ₩5,767억, OP ₩2,514억(OPM 43.6%). HBM 장비 특허 150건. 단 SK 비중 축소(한화·ASMPT 진입) + 특허분쟁 리스크.
• 디아이티(110990): SK하이닉스 HBM3E/HBM4 레이저 어닐링 장비 단독 공급. 2024 레이저 매출 ~₩700억(2023 ₩161억 대비 4배). TSV 형성 후 Cu 결정 안정화 필수.
• 피에스케이홀딩스(031980): HBM descum/리플로우 장비 — Samsung·SK·Micron 3사 공급. 2024 매출 ₩2,155억(+127%), OP ₩885억(OPM 41%).
• 미코(059090): TC본더 pulse heater(범프 균일 접합 핵심 부품) 국산화 — SK HBM4 라인 본격 공급.
• ISC(095340): HBM 테스트 소켓 2025 Q1 첫 납품 시작. SKC 자회사 편입.

차세대 HCB 사이클 대비 포지셔닝 (HBM5, 2027~2030):

• 한화세미텍: SHB2 Nano hybrid bonder ±100nm. 2026 Q1 2세대 hybrid bonder 개발 성공.
• KC Tech(281820): hybrid bonding용 Cu CMP 슬러리 개발 — Applied 독점 영역 진입은 시간 필요.
• 한솔케미칼(014680): 과산화수소·전구체. 본딩 전공정 cleaning 화학에서 SK·삼성·TSMC·Micron 공급.
• 동진쎄미켐(005290): ABF 국산화 본격 공급 시 substrate 단계 수혜.

9. HBM5 시나리오 — HCB가 표준이 되는 시점

HBM5(2029~2030)에서 본딩이 어떻게 정리될지 시나리오 3가지를 정리합니다.

시나리오 A — HCB 표준화 (가장 유력)

JEDEC HBM5에서 stack 20층 이상 + height 추가 완화에도 한계, sub-10μm pitch 필수 → MR-MUF/TC-NCF 모두 탈락. Counterpoint Research(2026.04)는 SK가 HBM5(2029~2030)에 HCB 전면 채택 전망. Samsung은 HBM4E(2028)부터 선행 도입.

시나리오 B — MR-MUF 진화형 생존

JEDEC HBM4E를 약 900μm로 완화 검토 중(TrendForce 2026.04). 만일 HBM5도 비슷한 완화 + nanotwinned Cu 저온 본딩 결합 시 MR-MUF가 한 세대 더 연장. Samsung의 HCB 베팅이 wasted bet이 될 위험.

시나리오 C — 분기 지속

SK MR-MUF + Samsung HCB가 HBM5까지 공존, 두 솔루션의 시장 분할. NVIDIA·AMD가 듀얼 소싱 정책을 유지하면 가능한 시나리오.

10. 정리 — HBM4가 본딩에 남긴 것

본 글의 thesis를 다섯 줄로 정리합니다.

1. 본딩 기술의 현재 위치(HCB 양산 수율 ~10% + MR-MUF/TC-NCF 한 세대 더 가능)가 HBM4 사이클을 결정했다. 같은 HBM4 안에서 3사가 서로 다른 본딩 경로로 분기.
2. SK는 MR-MUF + 30μm 박막 + Namics EMC로 한 세대 더 끌고 간다. 보수적이지만 검증된 결정 (fluxless 평가 후 "premature" 결론).
3. 삼성은 HBM4 16-Hi에 HCB 선행 도입을 시도하며 미래를 먼저 확보하려 한다. 수율 ~10% 단계의 베팅, 천안에 HCB 전용 라인 구축. SK·마이크론은 HCB는 다음 세대(HBM5/HBM4E) 본격 도입 목표.
4. 마이크론은 TC-NCF + BESI 단독으로 안정 양산 + 다음 전환 깔끔하게.
5. 본딩 현황은 HBM4 ASP·마진의 1차 변수이자 한국 OSAT 게임의 결정적 축. TC본더는 한국, hybrid bonder·EMC는 일본·네덜란드 — 이 구도가 HBM5에서 어떻게 바뀌느냐가 다음 5년의 주제다.

다음 편 예고 — HBM 슈퍼사이클은 어디가 끝인가

HBM 시리즈 5편(슈퍼사이클 종료 4대 신호)에서는 시장·사이클 관점으로 줌아웃합니다. 본딩 분기가 다음 5년의 기술 축이라면, 사이클 종료는 다음 5년의 시장 축입니다. NVIDIA Rubin·AMD MI400 채택 곡선, HBM3E 재고 신호, 데이터센터 capex 둔화 시그널 — 한국어 콘텐츠에서 거의 다뤄지지 않은 영역을 정리할 예정입니다.

12. HBM 시리즈 안내