HBM용 열 해소 설루션 및 소재 기업 – 고대역폭 메모리의 신뢰성을 지키는 열 관리의 핵심

목차

1. 열 해소를 위한 기술 요소와 적용 방식

2. Henkel - 고성능 TIM 설루션 글로벌 리더

3. Laird Performance Materials - 방열 시트 및 흡열 필름 강자

4. Shin-Etsu Chemical - 실리콘계 열전도 소재 선두주자

5. GrafTech / Panasonic - 그래핀 및 탄소 방열재 기술 기업

6. Aavid (Boyd Corp) - 히트싱크 및 액체 냉각 시스템 전문

7. Sekisui, Fujipoly - 겔 타입 고방열 접착제 공급 기업

 

왜 HBM은 열 해소가 중요한가?

HBM(High Bandwidth Memory)은 초당 수 테라비트에 달하는 데이터 전송 속도를 제공하며, 3D TSV 기술을 통해 여러 개의 DRAM 다이를 적층 하는 구조로 구성됩니다.

이러한 고집적 구조는 데이터 처리 성능을 높이는 동시에, 발열 문제를 심각하게 유발합니다.

특히 HBM은 일반 DRAM보다 면적당 전력 밀도가 수 배 이상 높으며, TSV를 통해 연결된 구조는 열이 내부에 갇히기 쉬워 열 누적 현상이 발생합니다.

이로 인해 성능 저하, 데이터 오류, 수명 단축 등이 발생할 수 있으며, 이를 해결하기 위한 효율적인 열 해소 설루션이 반드시 필요합니다.

 

HBM용 열 해소 솔루션

 

1. 열 해소를 위한 기술 요소와 적용 방식

HBM의 발열을 제어하기 위해 사용되는 주요 열 해소 기술은 다음과 같습니다.

• TIM(Thermal Interface Material): 칩과 히트스프레더 사이의 열전도성 물질
• Heat Spreader / Heat Sink: 외부로 열을 확산시키는 금속 방열 구조
• Thermal Vias 및 구리 기판: 기판 내부로 열을 빠르게 전파
• 액체 냉각(Liquid Cooling): HBM이 장착된 서버 전체를 냉각
• 재료 측면의 고열전도성 소재 적용: 탄소 기반, 세라믹, 구리 등
  이러한 기술들은 고성능 GPU나 AI 칩셋이 HBM을 내장할 때 성능 유지에 핵심 역할을 하며, 이를 공급하는 소재 및 장비 기업은 점점 중요한 위치를 차지하고 있습니다.

 

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2. Henkel – 고성능 TIM 설루션 글로벌 리더

독일 기반의 Henkel은 열전도성 TIM(Thermal Interface Material) 분야에서 글로벌 선두 기업입니다.

Henkel의 BERGQUIST 시리즈는 고열전도성과 낮은 접촉 저항을 동시에 구현하여, HBM을 포함한 고속 IC 칩셋의 열 확산 효율을 극대화합니다.

특히 AI GPU와 HBM 패키지 사이에 적용되는 Phase Change Material(PCM) 제품은 작동 온도 상승 시 액화되어 빈틈을 채우고, 냉각 시 다시 고체화되는 특성을 갖습니다.

Henkel은 글로벌 OSAT 및 팹리스 기업과 긴밀한 공급망을 유지하며, HBM용 TIM 제품군을 지속 확대 중입니다.

수익성 키워드: Henkel TIM, HBM 방열 소재, Phase Change Material, 고열전도 TIM, AI 칩 냉각 설루션

 

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3. Laird Performance Materials – 방열 시트 및 흡열 필름 강자

Laird는 전자기 간섭(EMI) 차단 및 방열소재 분야의 전문 기업으로, HBM 및 3D 패키징 전용 흡열 시트 및 고방열 필름을 공급합니다.

Laird의 Tflex 및 Tgon 시리즈는 고밀도 HBM 모듈과 히트싱크 사이의 열전달을 극대화하며, 열저항이 낮고 유연성이 높아 불규칙한 표면에도 밀착성이 뛰어납니다.

특히 Tgon 900 시리즈는 열전도율 17W/m·K 이상을 구현하여 고성능 AI 연산 서버에 채택되고 있습니다.

Laird는 자동차, 데이터센터, AI 프로세서 등 다양한 산업군에서 적용 확대 중입니다.

수익성 키워드: Laird 흡열시트, HBM 고방열 필름, AI 방열 재료, 고열전도 시트, Tgon 방열 설루션

 

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4. Shin-Etsu Chemical – 실리콘계 열전도 소재 선두주자

Shin-Etsu는 일본의 대표적인 화학기업으로, 실리콘계 열전도 접착제 및 그리스 분야에서 강력한 경쟁력을 보유하고 있습니다.

이들의 실리콘 그리스 제품은 HBM 적층 구조에 적용되는 TIM으로 활용되며, 전기 절연성과 높은 열전도성을 동시에 확보한 것이 특징입니다.

Shin-Etsu는 반도체 패키징 시장에서 삼성전자, TSMC 등 글로벌 대형 고객사를 보유하고 있으며, HBM3 및 HBM3E와 호환되는 신제품 개발에도 적극적입니다.

수익성 키워드: Shin-Etsu 실리콘 TIM, 절연형 방열재, 일본 방열 소재, HBM3 대응 소재, 반도체 TIM

5. GrafTech / Panasonic – 그래핀 및 탄소 방열재 기술 기업

고열전도성 탄소 소재를 이용한 방열 기술도 HBM 냉각 설루션에서 주목받고 있습니다.

• GrafTech는 고순도 흑연 및 그래핀 복합체로 구성된 방열 시트를 공급하며, 초고속 열전달과 저중량 특성으로 AI 서버에서 채택됩니다.

Panasonic은 고연성 그래파이트 시트(PGS)를 개발하여, HBM 탑재 모바일 및 에지 장비에서의 열 분산에 사용합니다.
이들 소재는 전통적인 구리보다 가볍고 유연하며, 수평 열확산 능력이 뛰어나기 때문에 HBM 다이 간 열 균형 유지에 적합합니다.

수익성 키워드: 그래핀 방열재, Panasonic PGS, 탄소 방열 시트, AI 고속 메모리 냉각, 고연성 열전도 소재

 

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6. Aavid (Boyd Corp) – 히트싱크 및 액체 냉각 시스템 전문

Aavid는 Boyd Corporation의 방열 시스템 브랜드로, 고성능 HBM을 포함한 서버/AI 시스템용 히트싱크, 베이퍼 챔버, 수랭 시스템을 제공합니다.

특히 HBM을 통합한 고성능 GPU에서는 공냉만으로는 한계가 있기 때문에, Aavid의 리퀴드 루프 쿨링 설루션은 서버룸 냉각 시스템과 통합하여 열을 외부로 배출합니다.

Boyd는 커스터마이즈 가능한 히트싱크 구조와 팬 결합 설루션을 통해 HBM 기반 패키지 전체의 열 균형을 설계합니다.

수익성 키워드: Aavid 베이퍼챔버, HBM 수랭시스템, 히트싱크 설계, AI GPU 냉각, Boyd 열제어 기술

7. Sekisui, Fujipoly – 겔 타입 고방열 접착제 공급 기업

Sekisui와 Fujipoly는 겔 기반 고방열 접착제 및 열전도 패드 분야에서 활약하는 일본 기업입니다.

• Sekisui의 열전도성 폴리머 겔은 HBM 패키지 내부 충진재로 사용되며, 구조 안정성과 진동 흡수 기능을 동시에 제공합니다.

Fujipoly는 열전도율 20W/m·K 이상의 Z-필름을 제공하여 HBM과 CPU 사이의 열전달을 향상합니다.
이들 소재는 반도체 수율 및 장기 신뢰성 유지에 기여하며, 3D 패키징 시장에서도 핵심 부품으로 사용됩니다.

수익성 키워드: Sekisui 방열겔, Fujipoly Z-필름, HBM 열전도 접착제, 고방열 겔소재, 일본 패키징 방열소재

 

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결론

열 해소 소재는 HBM의 숨은 생명선, HBM은 단순히 고속 메모리가 아닌 정밀한 열·전기 통합 구조물입니다.

이를 안정적으로 구동하기 위해선, 메모리와 패키지 사이, 칩과 기판 사이, 서버와 냉각장치 사이 등 모든 경계면에서의 열 관리가 필수입니다.

Henkel, Laird, Shin-Etsu, Panasonic, Boyd 등은 각기 다른 방식으로 HBM 냉각 문제를 해결하며, AI 연산 성능을 뒷받침하는 필수적 설루션을 제공하고 있습니다.

HBM4와 같은 차세대 고집적 메모리가 등장함에 따라 소재 기업들의 역할은 더욱 중요해질 것이며, 이 분야는 지속적으로 성장하는 고부가가치 시장입니다.