SK하이닉스, HBM4로 반도체 혁신 가속! 펨토초 레이저 기술로 투자 기회 포착

SK하이닉스가 차세대 메모리 반도체인 HBM4와 400단 이상 낸드 플래시 메모리 제조를 위해 웨이퍼 절단 공정을 대대적으로 혁신하고 있습니다. 이 소식은 2025년 7월 9일 업계 소식을 통해 전해졌으며, SK하이닉스는 기존의 기계적 절단(블레이드) 및 스텔스 다이싱 기술을 대체해 펨토초 레이저 그루빙과 풀 컷 공정을 도입할 계획입니다. 이를 위해 레이저 장비 협력사들과 **공동 평가 프로젝트(JEP)**를 진행 중이며, 일부 협력사와는 이미 기술 테스트를 시작했습니다.

왜 공정 변화를 추진하는가?

HBM4와 400단 낸드 플래시 메모리는 AI와 데이터센터 수요 증가로 인해 점점 더 얇은 웨이퍼(20~30마이크로미터)를 요구합니다. 기존 기술의 한계는 다음과 같습니다:

• 기계적 절단(블레이드): 다이아몬드 휠로 웨이퍼를 자르는 방식으로, 100마이크로미터 두께에서 적합하지만 얇은 웨이퍼에서는 미세 균열과 이물 발생 위험이 큽니다.
• 스텔스 다이싱: 웨이퍼 내부에 크랙을 만들어 분리하는 방식으로, 50마이크로미터 수준에서 사용되지만 20~30마이크로미터의 초박형 웨이퍼에는 부적합합니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 SK하이닉스는 펨토초 레이저 기술을 도입합니다. 펨토초 레이저는 1000조분의 1초 단위의 극초단파 레이저 펄스를 사용해 웨이퍼를 정밀하게 절단하며, 다음과 같은 장점을 제공합니다:

• 결함 최소화: 미세 균열과 이물 발생을 줄여 수율 향상.
• 고정밀 절단: 얇은 웨이퍼에서도 정확한 절단 가능.
• 생산성 향상: 그루빙(사전 절단 경로 형성) 또는 풀 컷(완전 분리) 방식으로 공정 효율성 증대.

SK하이닉스는 HBM4뿐 아니라 400단 이상 낸드 플래시 메모리에도 이 기술을 적용할 계획입니다. 400단 낸드는 데이터 저장 영역(셀)과 구동 회로(페리페럴)를 별도 웨이퍼로 제작해 접합해야 하므로, 초박형 웨이퍼가 필수적입니다. 이 공정 변화는 SK하이닉스가 AI 메모리 시장에서 선도적 위치를 유지하려는 전략의 일환입니다.

투자자 관점에서 중요한 포인트

1. 시장 트렌드: HBM 시장은 AI와 데이터센터 수요로 급성장 중입니다. 트렌드포스에 따르면, 2025년 HBM 시장은 약 80%가 HBM3E로 전환되며, 2026년 HBM4 상용화로 시장 규모가 조 단위로 확대될 전망입니다. SK하이닉스는 HBM 시장 점유율 50% 이상을 차지하며 선두를 달리고 있습니다.
2. 재무적 영향: SK하이닉스는 2024년 설비투자에 약 17조 9650억 원을 집행했으며, 2025년에는 20조 원 중반대의 공격적 투자를 계획 중입니다. 펨토초 레이저 도입은 초기 비용 증가를 초래할 수 있지만, 수율 개선과 생산성 향상으로 장기적인 비용 절감과 수익성 강화가 기대됩니다.
3. 미래 전망: SK하이닉스는 엔비디아와 HBM4 공급 계약을 마무리 단계에 있으며, 2025년 10월 양산을 목표로 하고 있습니다. 이는 AI 반도체 시장에서의 리더십을 더욱 공고히 할 기회입니다.

투자 아이디어

SK하이닉스의 펨토초 레이저 기술 도입은 HBM4와 차세대 낸드 플래시 메모리 생산에서 기술적 우위를 확보하며, AI 반도체 시장의 성장세를 활용할 수 있는 중요한 전환점입니다. 투자자는 아래 기회와 리스크를 주목해야 합니다.

투자 기회

1. AI 반도체 시장 성장: HBM4는 AI 연산에 최적화된 고성능 메모리로, 초당 2TB 이상의 데이터 처리 속도를 제공합니다. 엔비디아의 차세대 AI 칩 ‘루빈’에 HBM4가 탑재될 예정으로, SK하이닉스의 매출 성장이 기대됩니다.
2. 수율 및 생산성 향상: 펨토초 레이저 기술은 얇은 웨이퍼 절단 시 결함을 줄여 수율을 높이고, 생산 공정을 간소화해 비용 효율성을 강화합니다. 이는 SK하이닉스의 마진 개선으로 이어질 가능성이 높습니다.
3. 공급망 확장: SK하이닉스는 TSMC와 협력해 HBM4의 로직 다이를 7나노 핀펫 공정으로 제작하며, 차세대 3D 패키징 기술(SoIC)도 도입할 계획입니다. 이는 글로벌 공급망에서의 입지를 강화할 기회입니다.

리스크 요인

1. 높은 초기 투자 비용: 펨토초 레이저 장비 도입과 JEP 진행은 상당한 초기 비용을 요구합니다. SK하이닉스의 2025년 설비투자 규모가 예상보다 축소될 가능성도 제기되고 있어, 재무적 부담이 우려됩니다.
2. 경쟁 심화: 삼성전자와 마이크론도 HBM4 개발과 펨토초 레이저 기술 도입에 속도를 내고 있습니다. 특히 삼성전자는 파운드리와 메모리 사업의 통합적 강점을 활용해 시장 점유율을 확대하려 하고 있습니다.
3. 기술적 리스크: 펨토초 레이저 기술은 고난도 공정으로, 초기 도입 단계에서 예상치 못한 결함이나 수율 저하가 발생할 가능성이 있습니다.

관련 테마

• 인공지능(AI): HBM4는 AI 데이터센터와 고성능 컴퓨팅에 필수적인 메모리.
• 반도체: 첨단 웨이퍼 절단 기술과 패키징 혁신.
• 스마트 팩토리: 레이저 기반 공정 자동화와 생산성 향상.
• 데이터센터: AI와 빅데이터 처리 수요 증가.

관련된 주식 종목

SK하이닉스의 펨토초 레이저 기술 도입은 HBM4와 낸드 플래시 메모리 생산의 밸류체인에 긍정적인 영향을 미칠 가능성이 높습니다. 아래는 관련 주식 종목과 그 중요성을 정리한 표입니다.

종목명설명

SK하이닉스	HBM4와 400단 낸드 플래시 메모리 개발의 핵심 기업. 펨토초 레이저 도입으로 수율과 생산성 향상 기대.
한미반도체	HBM용 TC본더 공급사로, SK하이닉스의 패키징 공정 혁신에 기여.
한화세미텍	반도체 장비 전문 기업으로, SK하이닉스의 첨단 공정 장비 수요 증가 수혜 가능.
EO테크닉스	레이저 가공 장비 전문 기업으로, SK하이닉스의 펨토초 레이저 장비 공급망 참여 예상.

종목별 중요성

• SK하이닉스: 글로벌 HBM 시장 점유율 50% 이상을 차지하며, HBM4 양산과 펨토초 레이저 기술로 AI 메모리 시장 선두를 유지할 전망입니다.
• 한미반도체: SK하이닉스에 HBM용 TC본더를 공급하며, 패키징 공정에서 중요한 역할을 수행합니다. 최근 SK하이닉스와의 협력 강화로 안정적 수주가 기대됩니다.
• 한화세미텍: 반도체 장비 시장에서 SK하이닉스의 첨단 공정 장비 수요 증가로 수혜 가능성이 높습니다.
• EO테크닉스: 펨토초 레이저 장비 공급사로, 삼성전자와의 협력 경험을 바탕으로 SK하이닉스의 JEP 참여 가능성이 제기됩니다.