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CHANESS RESEARCH

칩 한 장에 구멍 수천 개

반도체 · 패키징 · 2026-10-14 · 유튜브 주식을 요리하다

HBM 메모리 칩 한 장 한 장을 위아래로 꿰뚫는 '구리 기둥' 이야기예요. 핵심은 두 가지 — 칩에 처음부터 끝까지 뚫지 않은 구멍을 파서 구리로 채우는 것, 그리고 뒷면을 갈아 그 구리 끝을 드러내는 것이에요.

한눈에 흐름

막힌 구멍 파기→절연막·구리 채우기→뒷면 갈기→구리 끝 드러남→칩 쌓기

구멍을 끝까지 뚫지 않고 파서 구리로 채운 뒤, 웨이퍼를 뒤집어 뒷면을 갈아 내면 구리 기둥이 칩을 관통해요. 이런 칩을 쌓으면 기둥이 위아래 층을 잇습니다.

30초 이해

이게 뭔가요?TSV(실리콘 관통 전극)예요. 칩 한 장마다 미세한 구멍을 수천 개 뚫고, 그 속에 수직 전극을 넣어 위·아래 칩을 잇는 기술이에요.

뭐가 어렵나요?구멍이 머리카락 굵기의 20분의 1밖에 안 되는데 곧게 깊이 파야 해요. 게다가 플라즈마로 파면 벽에 물결 같은 잔주름이 남아요.

어떻게 푸나요?깎기와 벽 덮기를 번갈아 해서 곧게 파요. 절연막을 입혀 구리로 바닥부터 채운 다음, 뒷면을 갈아 구리 끝을 드러냅니다.

장면으로 따라가기

옆으로 넘겨 보세요 → (9장면)

1칩 한 장에 구멍이 수천 개

AI 칩 옆에 붙는 HBM은 얇은 칩을 쌓은 탑이에요. 칩마다 미세한 구멍(TSV)이 수천 개 뚫려 있어요.

2처음엔 끝까지 뚫지 않는다

구멍은 웨이퍼 앞면에서 끝이 막힌 채로 파요. 바닥을 남겨 두는 게 이 공정의 요령이에요.

3깎고, 벽 덮고, 또 깎고

플라즈마로 실리콘을 깎고 벽에 보호막을 입히기를 번갈아 해요. 그래야 옆으로 퍼지지 않고 곧게 파여요(보쉬 공정).

4벽에 물결 주름이 남는다

번갈아 파는 방식이라 구멍 벽에 물결 같은 잔주름(스캘럽)이 생겨요. 이 방식의 피할 수 없는 흔적이에요.

5절연막을 입히고 구리를 바닥부터

벽에 얇은 산화막을 입혀 전기가 새지 않게 해요. 그다음 구리를 도금으로 바닥부터 차오르게 채워요.

6웨이퍼를 뒤집어 뒷면을 간다

구멍을 채운 웨이퍼를 받침판에 임시로 붙여 뒤집어요. 그리고 다이아몬드 휠로 뒷면을 갈아 얇게 만들어요.

7구리 기둥 끝이 드러난다

갈린 면이 구리 기둥 끝에 닿으면 막혔던 구멍이 '관통'이 돼요. 이제야 칩 앞뒤가 구리로 이어져요.

8쌓으면 기둥이 층을 잇는다

이렇게 뚫린 칩을 층층이 쌓으면 구리 기둥이 위아래 층을 이어요. 층 사이는 마이크로범프라는 작은 금속 돌기가 연결해요.

912층을 위해 칩을 40% 얇게

12단 HBM3E는 8단과 같은 두께에 12층을 넣어야 했어요. 그래서 칩 한 장을 예전보다 40% 얇게 만들었어요.

비유로 이해하기

💡 컵에 시멘트를 채워 기둥을 만든다고 생각해 보세요

바닥이 막힌 컵에 시멘트를 가득 채우고 굳힌 뒤, 컵을 뒤집어 바닥을 갈아 내면 시멘트 기둥 끝이 드러나요.

TSV가 딱 그래요. 구멍을 처음부터 끝까지 뚫지 않고 막힌 채로 파서 구리로 채운 다음, 웨이퍼 뒷면을 갈아야 비로소 '관통'이 됩니다.

그래서 칩을 더 높이 쌓을수록 한 장은 더 얇게 갈아야 해요.

숫자로 보기

수천 개칩 한 장마다 뚫린 TSV 구멍 수 (최신 HBM4의 정확한 개수는 공개 자료에 없어요)

1/20구멍 하나의 굵기 — 머리카락 굵기의 20분의 1

40%12층으로 쌓으려고 칩 한 장을 예전보다 얇게 만든 정도 (12단 HBM3E, 8단과 같은 두께)

1,024 → 2,048최신 세대 HBM4에서 두 배가 된 데이터 입출력 통로 수

산업에서 왜 중요한가

HBM은 AI 칩 옆에 붙는 메모리예요. AI에게 질문할 때마다 데이터가 이 구멍들을 타고 층과 층을 오가요.
칩을 더 높이 쌓을수록 한 장은 더 얇아져야 하고, 구멍을 곧게 파고 빈틈 없이 채우는 일이 더 중요해져요. 최신 HBM4는 데이터 통로도 두 배로 늘었어요.

누가 만드나

세계 큰손 (해외)

Lam Research (미국)플라즈마로 실리콘에 깊은 구멍을 파는 식각 장비를 만드는 회사

Applied Materials (미국)절연막·씨앗층 증착과 구리 채움 등 박막 장비를 만드는 회사

Disco (일본)웨이퍼 뒷면을 갈아 얇게 만드는 연삭·연마 장비로 잘 알려진 회사

국내

테스증착·식각 장비를 만드는 국내 회사

케이씨텍쌓은 막을 평탄하게 갈아내는 CMP 장비와 슬러리를 만드는 국내 회사

한미반도체HBM용 TC본더 등 칩을 쌓아 붙이는 장비를 만드는 국내 회사

해외 회사는 업계에 널리 알려진 대표 업체를 골랐고, 국내 회사는 소부장 정리 글에 나온 표기를 따랐습니다. TSV 한 공정만 맡는 회사가 아니라 관련 공정 장비를 만드는 회사예요. 회사 소개일 뿐 투자 추천이 아닙니다.

영상으로 보기

YouTube에서 보기 ↗

더 깊이 — 원문 요약·용어 정리·출처

AI 칩 옆 HBM 메모리는 얇은 칩을 층층이 쌓은 탑이고, 칩 한 장마다 미세한 구멍(TSV)이 수천 개 뚫려 있습니다. 그런데 이 구멍은 처음 팔 때 칩을 끝까지 뚫지 않습니다 — 막힌 구멍을 파서 구리로 채운 뒤, 웨이퍼 뒷면을 갈아 내서야 구리 끝이 드러납니다.

영상에서 보는 것

HBM 칩 한 장에는, 구멍이 수천 개 뚫려 있습니다
그런데 이 구멍, 처음 팔 땐 칩을 끝까지 뚫지 않습니다
구멍 하나의 굵기는, 머리카락의 20분의 1입니다
플라즈마로 깎고, 벽을 덮기를 번갈아 하며 곧게 파 내려갑니다
그래서 구멍 벽엔, 물결 같은 잔주름이 남습니다
벽엔 전기가 새지 않게 절연막을 입히고, 구리로 바닥부터 채웁니다
이제 웨이퍼를 뒤집어, 뒷면을 갈아 냅니다
얇게 갈려 나가면, 그제야 구리 기둥 끝이 드러납니다
이렇게 뚫린 칩을 층층이 쌓으면, 구리 기둥이 위아래 층을 잇습니다
12층으로 쌓으려고, 칩 한 장을 예전보다 40% 얇게 만들었습니다(12단 HBM3E, 8단과 같은 높이)
AI에게 질문을 던질 때마다, 데이터가 이 구멍들을 타고 층과 층을 오갑니다

핵심 요약

TSV는 칩을 위아래로 관통하는 구리 기둥입니다. 칩 옆으로 선을 빼서 잇는 대신 칩 속을 곧장 지나가니, 쌓인 칩끼리 짧은 길 수천 개로 한꺼번에 연결됩니다.

구멍은 웨이퍼 앞면에서 끝이 막힌 채로 파고(식각과 벽 보호막을 번갈아 하는 보쉬 공정), 절연막·구리로 채운 다음, 웨이퍼를 뒤집어 뒷면을 갈아 구리 끝을 드러냅니다. 칩을 더 높이 쌓을수록 한 장은 더 얇게 갈아야 합니다.

용어 정리

HBM(고대역폭 메모리): D램 칩 여러 장을 수직으로 쌓아 GPU 바로 옆에 붙인 메모리입니다. 최신 세대 HBM4는 데이터 입출력 통로가 1,024개에서 2,048개로 두 배가 됐습니다.
TSV(실리콘 관통 전극): 칩마다 미세한 구멍 수천 개를 뚫고 그 속에 수직 전극을 넣어 위·아래 칩을 잇는 기술입니다. 이전 세대 HBM2E 기준으로는 다이 한 장에 5,600개가 넘었습니다.
보쉬 공정: 플라즈마로 실리콘을 조금 깎고, 벽에 보호막을 입히고, 다시 깎기를 번갈아 하는 깊은 식각 방법입니다. 옆으로 퍼지지 않고 곧게 파이지만, 벽에 물결 모양 주름(스캘럽)이 남습니다.
절연막: 구멍 벽과 구리 사이의 얇은 산화막입니다. 구리 기둥의 전기가 실리콘으로 새지 않게 막습니다. 그 위에 구리가 실리콘으로 퍼지지 않게 막는 장벽층과, 도금이 붙을 씨앗층을 깝니다.
웨이퍼 뒷면 연삭: 구멍을 채운 웨이퍼를 받침판에 임시로 붙여 뒤집고, 다이아몬드 휠로 뒷면을 갈아 얇게 만드는 공정입니다. 갈린 면이 구리 기둥 끝에 닿아야 구멍이 '관통'이 됩니다.
마이크로범프: 쌓인 칩 사이에서 위 칩의 TSV와 아래 칩의 TSV를 이어 주는 작은 금속 돌기입니다.

※ 수치·사실은 SK hynix Newsroom(2024·2025 TSV 정의, 2024-09-26 12단 HBM3E '칩 40% 얇게'), Samsung Newsroom(2019-10-07 12단 3D-TSV '머리카락 굵기 20분의 1', 2020 HBM2E, 2026-02-12 HBM4), Ouyang et al. J. Vac. Sci. Technol. A 32, 041306(2014, 보쉬 공정·스캘럽), Wei et al. IEEE 2012(막힌 구멍·절연막·바닥부터 구리 도금·뒷면 연삭 노출) 기준입니다(2026-10-10 열람).

※ 패키지 배치, 칩 위 점 배열(실제 개수·간격과 다름), 구멍 깊이·주름 개수, 막 두께 비율, 연삭기 모양, 쌓인 층 수·범프 모양은 원리를 보여 주는 설명용 그림입니다.

영상에서 못 다 한 얘기

처음엔 왜 끝까지 안 뚫을까요?

웨이퍼는 원래 0.7mm가 넘게 두껍습니다. 머리카락 20분의 1 굵기의 구멍은 그 깊이까지 곧게 팔 수가 없어요(이런 구멍은 깊이가 지름의 15배 정도면 한계입니다).

그래서 수십 µm만 파서 벽에 절연막을 입히고 구리를 바닥부터 채운 다음, 웨이퍼를 뒤집어 뒷면을 구리 끝이 나올 때까지 갈아 냅니다.

바닥이 막혀 있어야 구리가 바닥부터 빈틈없이 차오르고, 앞면 공정 동안엔 웨이퍼가 두꺼워야 깨지지 않는 것도 이유예요.

애초에 구멍을 뚫는 이유는 HBM이 칩 12장을 쌓은 탑이라서입니다. 칩을 관통한 구리 기둥 수천 개가 위아래 층을 가장 짧은 길로 이어, AI 칩과 한 번에 더 많은 데이터를 주고받게 해 줍니다.

출처

SK hynix Newsroom (2024, 2025, 2024-09-26) / Samsung Newsroom (2016-01-19, 2019-10-07, 2020-02, 2026-02-12) / Ouyang et al., JVST A 32, 041306 (2014) / Wei et al., IEEE (2012). 기준일 2026년 10월 10일.

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