[녹색경제신문 = 정창현 기자] SK하이닉스가 고대역폭메모리(HBM)의 최대 난제로 꼽히는 발열 문제를 해결하기 위한 차세대 패키징 기술 ‘iHBM’을 공개했다. 인공지능(AI) 연산량 급증으로 HBM 적층 단수와 전력 밀도가 빠르게 높아지는 가운데, 단순 성능 경쟁을 넘어 ‘열 관리 기술’까지 HBM 경쟁력의 핵심 요소로 떠오르고 있다는 분석이 나온다.

SK하이닉스는 26일 HBM 패키지 내부에 일체형 냉각 요소인 ‘ICE(Integrated Cooling Elements)’를 내재한 iHBM 기술을 공개했다고 밝혔다. 이 기술은 열전도성이 높은 실리콘 기반 소재를 활용해 패키지 내부에 추가 열 방출 경로를 형성하는 방식이다.

이번 기술의 핵심은 발열이 집중되는 D2D PHY(Die-to-Die Physical Layer) 영역에 직접 냉각 구조를 삽입했다는 점이다. D2D PHY는 HBM 베이스다이와 AI 가속기를 연결하는 초고속 데이터 통신 구간으로, AI GPU 성능이 높아질수록 발열 밀도 역시 급격히 증가하는 영역으로 꼽힌다.

기존 HBM은 코어 다이를 거쳐 열을 외부로 배출하는 간접 냉각 구조를 사용했다. 반면 iHBM은 발열 집중 구간에 별도 열 배출 통로를 만들어 열저항을 30% 이상 낮췄다. SK하이닉스는 이를 통해 고온·고부하 환경에서도 안정적인 동작 특성을 확보했다고 설명했다.

업계에서는 이번 기술 공개를 단순한 패키징 개선이 아니라 차세대 AI 메모리 주도권 경쟁의 연장선으로 보고 있다. 최근 AI 데이터센터용 GPU의 소비전력이 급증하면서 메모리 발열 문제가 시스템 전체 성능과 직결되고 있기 때문이다. 특히 엔비디아 차세대 AI 가속기 로드맵이 HBM 적층 확대와 대역폭 증가 방향으로 가고 있는 만큼, 열 제어 기술 확보 여부가 공급사 선정의 핵심 변수로 부상하고 있다는 평가다.

실제로 HBM 시장은 최근 단순 용량 경쟁에서 발열·전력 효율 경쟁으로 빠르게 이동하고 있다. 업계에서는 HBM4와 HBM5 세대로 갈수록 적층 수 증가와 초고속 인터페이스 적용으로 열 관리 난도가 급격히 높아질 것으로 보고 있다. 글로벌 메모리 업체들이 첨단 패키징과 냉각 기술 개발에 경쟁적으로 투자하는 배경도 여기에 있다.

SK하이닉스는 이미 HBM 분야에서 MR-MUF(Mass Reflow Molded Underfill) 기술을 통해 발열 제어 경쟁력을 확보해왔다는 평가를 받는다. MR-MUF는 칩 사이 빈 공간에 보호 소재를 채워 열 방출 효율과 내구성을 높이는 기술로, SK하이닉스가 HBM3·HBM3E 시장에서 경쟁 우위를 확보하는 데 중요한 역할을 했다.

이번 iHBM 역시 기존 MR-MUF 기반 웨이퍼레벨패키징(WLP) 공정을 활용해 양산성을 확보한 것이 특징이다. 고객사 기존 SiP(System in Package) 구조와 높은 설계 호환성을 확보해 대규모 설계 변경 없이 적용할 수 있다는 점도 강점으로 꼽힌다.

SK하이닉스는 해당 기술을 HBM5 등 차세대 제품부터 적용할 계획이다. 이를 통해 AI 데이터센터와 고성능컴퓨팅(HPC) 시장에서 요구되는 고집적·고대역폭 환경 대응력을 강화한다는 전략이다.

현재 SK하이닉스는 엔비디아 AI 가속기용 HBM 시장에서 선도적 위치를 확보하고 있다. 업계에서는 AI 인프라 투자 확대가 이어지면서 HBM 공급 부족 현상이 2027년 이후까지 이어질 가능성도 제기하고 있다. 이런 상황에서 발열·전력 효율 기술은 단순 성능 이상의 차별화 요소가 될 전망이다.

이강욱 SK하이닉스 PKG개발 담당 부사장은 “iHBM은 메모리 설계 역량과 첨단 패키징 기술을 결합해 개발한 발열 최소화를 위한 최적의 설루션”이라며 “AI 환경에서 고객이 필요로 하는 가치를 선제적으로 제공하며 AI 메모리 리더십을 더욱 공고히 하겠다”고 말했다.