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SK하이닉스, 넥스틴에 HBM3E 검사장비 양산 발주…수율 확보 주력

SK하이닉스가 차세대 HBM(고대역폭메모리)의 수율 향상을 위한 설비투자에 나섰다. 주요 협력사인 넥스틴과의 신규 검사장비 평가를 마무리하고, 최근 양산 공정용 발주를 처음 진행한 것으로 파악됐다. 13일 업계에 따르면 넥스틴은 이달 초 SK하이닉스로부터 HBM3E 12단의 양산 공정용으로 신규 검사장비를 수주 받았다. 해당 장비의 모델명은 '크로키'로, 넥스틴이 HBM 시장을 겨냥해 새롭게 개발한 2D 매크로 검사장비다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 층층이 쌓은 구조로 이뤄져 있다. 그런데 각 D램을 본딩하고 자르는 과정에서 웨이퍼가 휘거나(워피지), 칩에 금이 가거나(크랙) 깨지는(칩핑) 현상이 발생할 수 있다. 크로키는 이러한 불량을 검사하는 역할을 맡고 있다. SK하이닉스는 HBM3E 12단 공정 적용을 목표로 크로키 설비를 도입해 올 1분기까지 퀄(품질) 테스트를 진행해 왔다. 이후 테스트가 순조롭게 마무리 돼, 이달 초 양산용으로 공식 주문(PO)을 받은 것으로 파악됐다. 첫 양산 PO인 만큼 당장의 주문량은 많지 않은 것으로 관측된다. 다만 SK하이닉스가 지난해 3분기부터 HBM3E 12단 양산을 시작해 올해 비중을 크게 확대할 계획인 만큼, 관련 검사장비의 수요는 꾸준히 이어질 전망이다. HBM3E 12단에서 워피지 현상이 심화된 것도 넥스틴에게는 기회다. 이 경우, 기존 검사 장비에서 주로 쓰이던 반사광 방식은 휘어진 부분을 검사하기가 힘들다. 반면 크로키는 산란광을 채용했다. 산란광은 빛이 여러 방향으로 흩어지기 때문에, 웨이퍼 가장자리의 굴곡진 부분을 검사하는 데 용이하다. 반도체 업계 관계자는 "기존 HBM 8단 공정까지는 캠텍·온투 등 주요 경쟁사들의 제품이 활용됐으나, 이번 발주로 넥스틴도 시장에 본격적으로 진입하게 됐다"며 "하이닉스가 첨단 HBM 수율 확보에 매진하고 있어 검사장비 시장도 기회를 잡을 수 있을 것"이라고 설명했다.

2025.04.13 08:31장경윤

"습도 제어로 반도체 수율 향상"…저스템, 고객사·제품군 확대 박차

저스템이 반도체 수율 향상에 기여하는 습도 제어 시스템으로 회사 성장을 가속화한다. 현재 미국 고객사와 1세대 제품 공급을 위한 평가를 진행 중이며, 최근 출시한 2세대 제품도 국내 고객사의 첨단 메모리 전환 추세에 맞춰 공급량을 본격 확대할 계획이다. 임영진 저스템 대표는 최근 서울 강남 모처에서 기자들과 만나 회사의 올해 핵심 사업 전략에 대해 이같이 밝혔다. 습도 제어로 반도체 수율 향상…미국 고객사 확보 목전 저스템은 지난 2016년 설립된 반도체·디스플레이 장비업체다. 삼성전자, 주성엔지니어링 등에서 기술력을 쌓은 임 대표가 설립했다. 질소(N2)를 통한 공정 내 습도제어가 회사의 핵심 기술로 꼽힌다. 반도체의 주 소재인 웨이퍼는 공정 내에서 용기(풉; POUP)에 담겨 진공·대기 환경을 오간다. 그런데 대기 환경에서 습도가 너무 높을 경우, 웨이퍼에 잔존한 가스 물질이 습도와 반응해 부식 반응을 일으킬 수 있다. 이는 반도체 수율 저하로 직결된다. 때문에 선폭 20나노미터(nm) 이하의 미세 공정에서는 습도 제어의 필요성이 높아진다. 저스템은 질소를 기반으로 습도를 45%에서 5% 이하로 감소시키는 기술을 국내 최초로 개발해, 모듈 형식으로 반도체 소자업체에 공급해 왔다. 1세대 제품은 국내를 비롯해 대만, 일본, 싱가포르 등 해외 시장에도 상용화됐다. 임 대표는 "저스템의 습도 제어 시스템을 도입하면 생산성이 약 2% 정도 향상되고, 이를 금액적으로 환산하면 1기 팹에서 연간 1천억원 정도의 이득이 있다"며 "이에 주요 IDM(종합반도체기업) 3개사가 저스템 시스템을 채용 중으로, 시장 점유율은 85~90% 수준"이라고 설명했다. 미국 주요 메모리 기업과의 협업도 기대된다. 현재 해당 기업에 모듈을 공급해 퀄(품질) 테스트를 진행 중으로, 올해 상반기 양산 공급을 확정짓는 것이 목표다. 2·3세대 모듈로 성장 본격화…하이브리드 본딩 시대도 준비 나아가 저스템은 지난해 양산을 시작한 2세대 제품 'JFS'의 시장 확대를 추진 중이다. JFS는 습도를 최대 1%까지 낮출 수 있어 10나노급 반도체에 대응할 수 있다. 특히 국내 주요 고객사가 1b(5세대 10나노급) 등 최선단 D램 전환을 가속화하고 있어, 수요가 크게 늘어날 것이라는 게 저스템의 시각이다. 임 대표는 "JFS는 지난해에만 600개를 출하했고, 국내 주요 고객사 중 한 곳에도 실장됐다. 1세대가 6천개가량 도입된 걸 감안하면 2세대도 최소 그 이상의 성장 잠재력이 있다"며 "다른 한 곳도 실장 협의가 끝나 올해 상반기 중으로 본격적인 도입이 가능할 전망"이라고 밝혔다. 오는 19일부터 개최되는 '세미콘 코리아 2025'에서는 3세대 제품도 공개한다. 3세대는 이전 세대 대비 습도 제어 범위를 넓혀, 풉의 뚜껑을 열어도 웨이퍼 주변의 습도를 1%로 유지할 수 있도록 하는 것이 특징이다. 임 대표는 "3세대 제품은 내부 개발이 끝나, 일부 고객사 평가를 준비하고 있다"며 "이르면 내년 하반기나 내후년부터 본격적으로 시장에 공급될 것"이라고 강조했다. 한편 저스템은 차세대 HBM(고대역폭메모리)에 적용될 하이브리드 본딩 관련 장비도 준비하고 있다. 하이브리드 본딩은 칩과 칩을 직접 연결하는 첨단 패키징 기술이다. 저스템은 칩 간의 연결성을 높일 수 있도록, 플라즈마로 웨이퍼 표면에 미세한 굴곡을 만드는 장비를 개발하고 있다.

2025.02.17 13:51장경윤

삼성電, 차세대 D램 '칩 사이즈' 키운다…HBM 수율 향상 최우선

삼성전자가 지난해 하반기부터 최첨단 D램의 재설계를 칩 사이즈를 키우는 방향으로 진행 중인 것으로 파악됐다. 생산성과 성능 보다는 '수율(투입품 대비 양품 비율)'에 무게를 둔 전략으로, HBM(고대역폭메모리) 등 고부가 메모리의 안정적인 양산에 역량을 집중하려는 전략으로 풀이된다. 10일 업계에 따르면 삼성전자는 지난해 하반기부터 1c(6세대 10나노급) D램의 칩 사이즈를 기존 대비 키워 개발을 진행하고 있다. 1c D램은 삼성전자가 올해 하반기 양산을 목표로 한 차세대 D램이다. 회로 선폭은 11~12나노미터(nm) 수준이다. 이전 세대인 1b(5세대) D램은 12~13나노 대로 추산된다. 삼성전자는 1c D램을 차세대 HBM4(6세대 HBM)에 우선적으로 적용할 계획이다. 주요 경쟁사 대비 한 세대 앞선 D램으로 HBM의 경쟁력을 빠르게 끌어올리겠다는 의도가 깔려 있다. SK하이닉스·마이크론 등은 HBM4에 1b D램을 채택하기로 했다. 다만 삼성전자의 1c D램은 개발 초기부터 수율 개선에 난항을 겪어 왔다. 지난해 하반기 첫 양품을 확보했으나, 수율을 만족스러운 수준까지 구현하지는 못한 것으로 알려졌다. 주요 배경은 생산성이다. 당초 삼성전자는 경쟁사를 의식해 1c D램의 칩 사이즈를 당초 계획 대비 줄이기로 했다. 칩 사이즈가 작아질수록 웨이퍼 투입량 대비 생산량이 많아져, 제조 비용 효율화에 유리하다. 다만 이로 인해 안정성이 떨어진다는 지적이 제기돼 왔다. 이에 삼성전자는 지난해 말 1c D램의 설계를 일부 수정하기로 했다. 핵심 회로의 선폭은 최소한으로 유지하되, 주변 회로의 선폭 기준을 완화해 수율을 빠르게 끌어올리는 것이 주 골자다. 사안에 정통한 복수의 관계자는 "삼성전자가 1c D램의 칩 사이즈를 키우는 쪽으로 설계를 변경한 뒤, 올해 중순을 목표로 수율 향상에 열을 올리고 있다"며 "비용이 더 들더라도 차세대 메모리의 안정적 양산에 초점을 맞춘 것으로 보인다"고 설명했다. 설계가 변경된 1c D램의 유의미한 수율을 논하기에는 아직 이르다는 평가다. 삼성전자 안팎에서는 오는 5~6월께 구체적인 결과가 도출될 것으로 기대하고 있다. 한편, 비슷한 이유에서 1b D램의 일부 제품도 수율 향상을 위한 재설계가 이뤄지고 있다. 현재 서버용 32Gb(기가비트) 1b D램 제품의 수율을 양산 수준인 70~80%대까지 끌어올리는 작업이 진행 중인 것으로 알려졌다.

2025.02.10 17:05장경윤

기저귀 가격 획기적으로 낮출 '혁신적인 촉매' 기술 공개

기저귀 값도 만만치 않다. 그러나 만드는 수율과 효율성 개선 정도에 따라 판매가를 획기적으로 낮출 수 있다. 국내 연구진이 기저귀 원료 합성에 쓰이는 친환경적인 물질을 개발했다. 당장 상용화는 어려워도, 향후 관련 업계가 관심을 가질 만한 연구결과다. 광주과학기술원(GIST)은 화학과 홍석원 교수 연구팀이 이산화탄소와 에틸렌을 활용해 고부가가치 석유화학 원료인 아크릴산나트륨(sodium acrylate)을 합성할 수 있는 촉매를 개발했다고 22일 밝혔다. 홍석원 교수는 "이산화탄소를 사용한다는 측면에서 친환경적인데다 전환수 효율과 수율을 획기적으로 개선했다"며 "LG화학과 공동 연구를 진행했다"고 말했다. 홍 교수는 또 "상용화를 위해선 촉매 성능을 한 단계 더 개선해야 하는 등의 과제가 남아있다"며 "그러나 기술적 측면에서 퀀텀 점프할 충분한 가능성이 있다"고 설명했다. 김세용 연구원(제1저자, 롯데케미칼)는 "전환수(TON) 570의 효율성과 수율 82%의 생산 효율을 달성했다"며 "이는 세계 최고 수준의 전환수 효율성이고, 수율 면에서도 기존 한계를 뛰어넘는 혁신"이라고 부연 설명했다. 전환수(TON, Turnover Number)는 촉매 하나가 얼마나 많은 반응물을 생성물로 전환시킬 수 있는지를 나타내는 값이다. 촉매 성능 평가 지표다. 수율(Yield)은 이론적 생성물 양과 실제 얻어진 양을 백분율로 나타난 값이다. 생산효율을 의미한다. 연구팀은 "기저귀 등 위생제 용도로 사용되는 고흡수성 고분자(SAP) 소재의 핵심 원료인 아크릴산나트륨 수요가 꾸준히 증가 중"이라며 "아크릴산나트륨은 주로 프로필렌을 고온에서 산소와 반응시키는 방식으로 합성해 쓰지만, 에너지 효율성과 환경적 측면에서 개선 목소리가 높았다"고 지적했다. 이에 연구팀은 견고하고 평면적인 구조를 갖춘 니켈 화합물 촉매를 새로 개발했다. 연구팀은 또 부산물은 물에 녹지 않고, 생성물인 아크릴산나트륨만 물에 잘 녹는 간단한 물 추출법으로 생성된 소듐 아크릴레이트를 높은 수율로 분리하는데 성공, 공정의 단순화 가능성도 입증했다. 이 촉매는 또 전환수 최고 기록을 달성(효율 TON 570)하면서도 수율 82%를 기록했다. 특히, 전환수 312에서는 수율 99%를 나타냈다는 것이 연구팀의 부연 설명이다. 종전 세계 최고 기록은 전환수 514(수율 21%) 정도였다. 일반적으로 전환수가 올라가면 수율이 낮아진다. 홍석원 교수는 “이산화탄소를 활용한 화학 공정의 새로운 전기를 마련한 것"이라며 "기존 공정의 한계를 극복하고 이산화탄소와 에틸렌을 활용한 고효율 아크릴산나트륨 합성 기술의 실현 가능성을 한 단계 끌어올렸다”고 말했다.

2025.01.22 10:11박희범

TSMC, 새해 1분기 美공장서 4나노 반도체 양산 개시

세계 최대 반도체 위탁생산(파운드리) 업체 대만 TSMC가 새해 1분기 미국 공장에서 제품을 양산한다고 대만 일간지 자유시보가 29일(현지시간) 보도했다. 소식통에 따르면 TSMC는 최근 미국 애리조나 피닉스 1공장(P1)의 1단계(1A) 구역에서 회로 선폭 4나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 공정 기술을 채택한 웨이퍼를 양산할 준비를 하고 있다. 나노는 반도체 회로 선폭을 의미하는 단위로, 선폭이 좁을수록 소비전력이 줄고 처리 속도가 빠른 고성능 반도체를 생산할 수 있다. TSMC는 새해 1분기 피닉스 1공장 1단계 구역에서 일단 12인치(300㎜) 웨이퍼를 월 1만장 생산할 계획이다. 이어 새해 중순 1공장 1단계 시설을 100% 가동해 월 2만장을 만들기로 했다. 여기서 만든 제품은 애플·엔비디아·AMD·퀄컴에 공급된다. 소식통은 TSMC가 지난 4월부터 이들 고객사용 인공지능(AI)·고성능컴퓨팅(HPC) 제품을 시험 생산하고 있다고 전했다. TSMC는 피닉스 1공장의 2단계(1B) 구역도 완공했다. 소식통은 TSMC가 이곳에 장비를 설치하고 있다며 새해 중순부터 양산할 예정이라고 설명했다. TSMC는 피닉스 2공장(P2)과 3공장(P3)도 짓고 있다. 2공장에서는 2028년 2나노 생산을, 3공장은 2030년 말이 되기 전에 2나노나 A16(1.6나노 공정) 생산을 계획한다고 소식통은 전했다. TSMC 애리조나 공장 면적은 445만㎡(약 135만평)로 알려졌다. 대규모 반도체 공장과 연구시설 등이 함께 있다.

2024.12.30 10:53유혜진

中 CXMT 'DDR5' 개발 파급력은…전문가 "수율 80% 수준 가능"

최근 중국 주요 메모리 업체 창신메모리(CXMT)가 최첨단 D램 영역인 DDR5를 독자 개발한 정황이 포착됐다. 그간 중국이 DDR4 이하의 레거시 D램만을 양산해 왔다는 점을 감안하면, 기술의 발전 속도가 업계 예상을 뛰어넘는 것으로 관측된다. 메모리 업계 전문가 역시 "실제 중국이 DDR5 개발에 성공했다면 메모리 시장에 미칠 파급력을 주시할 필요가 있다"며 "CXMT가 DDR5 개발에 활용한 공정 수율은 80% 정도로 상당히 성숙돼 있다"고 진단했다. 19일 업계에 따르면 중국 킹뱅크, 글로웨이 등은 온라인 전자상거래 플랫폼을 통해 32GB(기가바이트) DDR5 D램의 판매를 개시했다. DDR5에 첫 '중국산' 명시…CXMT 유력 두 제조사는 해당 D램의 상품 설명에 '국산 DDR5'라는 문구를 붙였다. 구체적인 제조사를 명시하지는 않았으나, 업계에서는 해당 제품을 CXMT가 제조했을 것으로 보고 있다. 지난 2016년 설립된 CXMT는 중국 정부의 전폭적인 지원으로 성장한 현지 최대 D램 제조업체다. 기술력 및 생산능력 모두 중국 내에서 최고로 평가받는다. 주력 생산제품은 17·18나노미터(nm) 공정 기반의 DDR4·LPDDR4X(저전력 모바일 D램 규격)로, 지난해 11월에는 자국 최초의 LPDDR5를 공개하기도 했다. DDR5는 국내 삼성전자·SK하이닉스와 미국 마이크론 등 소수의 D램 제조업체만이 양산할 수 있는 첨단의 영역으로 인식돼 왔다. 만약 CXMT가 DDR5를 성공적으로 양산하는 경우, 메모리 시장에 미칠 파장은 꽤나 클 것으로 관측된다. 실제로 레거시 D램인 DDR4·LPDDR4 등은 중국 업체들의 공격적인 출하량 확대로 가격 하락 압박을 받고 있다. 반면 일각에서는 중국산 메모리에 대한 우려가 너무 과도하다는 해석도 제기된다. 중국 기업들이 생산능력을 적극 확대하는 데 비해 아직까지 수율이 낮고, 향후 미국의 추가 규제로 최첨단 D램 개발에 난항을 겪게 될 것이라는 게 주요 근거다. "G3 공정 적용됐을 것…수율 80% 가능" 이와 관련, 최정동 테크인사이츠 박사는 기자와의 서면 인터뷰에서 "곧 해당 DDR5에 대한 분석을 진행할 예정"이라며 "시장에 미칠 파급력에 대해 주시할 필요는 있어 보인다"고 밝혔다. 테크인사이츠는 캐나다 오타와에 위치한 반도체 전문 분석기관이다. 지난해 화웨이가 출시한 플래그십 스마트폰 '메이트 60 프로'에 탑재된 AP(어플리케이션프로세서)를 분석해 중국 파운드리 SMIC가 제조했다는 사실을 밝혀내기도 했다. 최 박사는 이곳에서 시니어 테크니컬 펠로우 직책을 맡고 있는 반도체 업계 전문가다. 최 박사는 "CXMT가 외부에 DDR5 개발 계획을 공식적으로 밝히지는 않았으나, G3 공정(선폭 17.5나노)로 DDR5 개발을 진행했던 것으로 안다. LPDDR5에도 G3 공정이 적용됐다"며 "이미 DDR4는 G1(22나노)로 상용화에 성공했고, LPDDR4X는 G1과 G3 두 공정 제품의 기반으로 생산 중"이라고 설명했다. CXMT가 얼마나 안정적인 수율로 DDR5를 양산할 수 있는지도 삼성전자·SK하이닉스 등 업계가 주목하는 사안이다. 현재 CXMT는 업계 예상 대비 높은 수율을 주장하고 있는 것으로 전해진다. 최 박사는 "이미 CXMT가 더 진보된 G5 공정을 개발하고 있는 상황에서, G3 공정은 상당히 성숙(matured) 돼 있다"며 "CXMT의 G1 및 G3 공정은 80% 정도의 수율에 도달한 것으로 알고 있다"고 밝혔다. 최 박사는 이어 "해당 DDR5이 정말 CXMT의 제품일 경우, 시중에서 가장 많이 유통되고 있는 제품이 32GB이기 때문에 중국 내에서 만큼은 상당히 큰 영향이 있을 것"이라며 "D램 모듈의 종류도 다양하기 때문에 앞으로 주시할 필요가 있어 보인다"고 덧붙였다.

2024.12.19 16:29장경윤

SK하이닉스, 커스텀 HBM 수율향상 집중…"TSMC·엔비디아 협력 필수"

"고객사가 HBM에 요구하는 불량품 검출 수는 일반 D램의 10분의 1, 20분의 1에 달할 정도로 매우 높다. 이를 만족하기 위해 SK하이닉스는 뛰어난 기술 개발력과 안정적인 양산 경험을 쌓아 왔다. 또한 커스텀 HBM은 SK하이닉스·TSMC만 잘 해선 안되기 때문에, 고객사를 포함한 3자 협업 관계가 중요하다." 5일 박문필 SK하이닉스 HBM PE 담당 부사장은 5일 오전 서울 코엑스에서 열린 'SK AI 서밋 2024'에서 이같이 밝혔다. '새 국면에 접어든 HBM 시장에 대한 SK하이닉스의 준비 현황 및 방향'에 대해 발표한 박 부사장은 향후 HBM 시장에서 안정적인 양산이 중요하다고 강조했다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해, 데이터 전송 통로인 입출력단자(I/O) 수를 크게 늘린 차세대 메모리다. 5세대 제품인 HBM3E까지는 I/O 수가 1024개다. 내년 양산될 HBM4에서는 I/O 수가 2배로 늘어난 2048개가 된다. 이러한 기술적 진보에서 가장 중요한 요소는 '수율'이다. 수율은 투입한 웨이퍼에서 양품이 나오는 비율이다. HBM의 경우 여러 개 D램 중 하나라도 불량이 나선 안되고, 이후 HBM과 GPU 등 시스템 반도체를 결합하는 SiP(시스템인패키지) 단의 수율도 고려해야 하기 때문에 수율 확보가 어렵다. 박 부사장은 "고객사가 요구하는 HBM 물량을 충족하기 위해선 결국 수율을 끌어올리는 것이 중요하다"며 "dppm(100만 개당 결함 부품 수)을 기준으로 하면 HBM에 요구되는 수준은 기존 D램 대비 10분의 1에서 20분의 1 정도로 매우 까다롭다"고 밝혔다. 그러면서도 박 부사장은 "SK하이닉스는 선단 D램 및 패키징 기술, 정밀한 계측, 선도적인 양산 경험을 토대로 안정적인 개발 및 양산을 진행하고 있다"며 "개발 앞단에서 문제를 최대한 빨리 잡아 내, 개발 기간을 단축하는 체계를 잘 구축한 것도 SK하이닉스의 장점"이라고 덧붙였다. 특히 HBM4에서부터는 HBM의 고객사에 맞춰 사양을 일부 변경하는 '커스텀 HBM'이 각광을 받을 것으로 전망된다. 로직다이란 HBM을 적층한 코어다이의 메모리 컨트롤러 기능을 담당하는 다이다. HBM과 GPU 등 시스템반도체를 PHY(물리계층)으로 연결해 데이터를 고속으로 연결한다. 박 부사장은 "커스텀 HBM 시대에서는 기존 SK하이닉스의 IP(설계자산) 외에도 고객사의 IP가 함께 쓰이게 된다"며 "이를 위해 SK하이닉스는 TSMC, 엔비디아와 공고한 '커스텀 메모리 플랫폼'을 구축하고 있다"고 밝혔다. 예를 들어 SK하이닉스는 테스트 과정을 미리 상정한 디자인 설계(DFT), 각 공정을 구분해 문제 요소를 빠르게 특정할 수 있는 시스템, 파운드리·고객사와 원팀 체제로 디자인 단부터 협업을 진행하는 구조 등을 주요 과제로 삼고 있다.

2024.11.05 13:51장경윤

SK하이닉스, 최선단 D램 시대 열었다..."1c D램 개발은 시작일 뿐"

SK하이닉스가 최근 업계 최선단 공정 기반의 D램을 가장 먼저 개발하는 성과를 거뒀다. 회사는 이에 그치지 않고 3D 셀, 이종접합 등 기술 혁신으로 차세대 D램 시대에 대응한다는 전략이다. SK하이닉스는 지난달 29일 10나노급 6세대(1c) 16Gb(기가비트) DDR5 D램을 개발한 주역들과 좌담회를 진행했다고 10일 밝혔다. 해당 자리에는 1c 기술 개발을 주도한 오태경 SK하이닉스 부사장(1c Tech TF), 조주환 부사장(DRAM 설계), 조영만 부사장(DRAM PI), 정창교 부사장(DRAM PE), 손수용 부사장(개발 TEST), 김형수 부사장(DRAM AE)이 참석했다. 1c 기술은 10나노대 초반의 극미세화된 메모리 공정 기술이다. 1c 기술을 적용한 DDR5의 동작 속도는 8Gbps(초당 8기가비트)로 이전 세대인 1b DDR5보다 11% 빨라졌으며, 전력 효율은 9% 이상 개선됐다. 성능뿐만 아니다. SK하이닉스는 EUV 공정에 신소재를 개발해 적용하는 한편, 설계 기술 혁신을 통해 공정 효율을 극대화했으며 원가 절감까지 이루어냈다. SK하이닉스는 1c 개발 가속화를 위해 이미 우수성이 증명된 1b 플랫폼을 확장하는 방식으로 개발하는 전략을 선택하고, 기존의 3단계(테스트, 설계, 양산 준비) 개발 방식을 2단계(설계, 양산 준비)로 효율화했다. 오태경 부사장은 "1c 기술 개발을 총괄한 1c Tech TF의 가장 큰 목표는 '1등 개발'이었다"며 "커패시터(Capacitor) 모듈과 같은 고난도의 기술 요소를 양산 공정에서 바로 개발하는 방식을 택한 덕분에 전세대 제품 대비 2개월이나 단축해 1c 기술 개발에 성공할 수 있었다"고 설명했다. 정창교 부사장은 "공정이 미세화되면서 과거와는 다른 특성들이 더 중요해지고, 이로 인해 수율 저하 등 문제가 발생할 수 있다"며 "1c 기술에서 주요 성능의 수준을 높이는 트리밍 기술을 활용해 수율과 품질을 확보했다"고 밝혔다. 트리밍이란, 반도체 설계 변경 없이 전자식 퓨즈(eFuse)를 활용해 성능을 상향시키는 기술을 뜻한다. 나아가 SK하이닉스는 1c 이후의 차세대 D램 제품에서도 선두를 유지하기 위한 전략을 구상 중이다. 조영만 부사장은 "1c 기술을 넘어 D램 기술은 점점 더 미세화될 것이고, 특히 10나노 아래 한 자릿수 기술로 넘어가는 시점이 오면 기존 방식으로는 한계가 있을 것"이라며 "이를 극복하기 위해서는 소재 및 장비의 성능을 극대화하는 것뿐만 아니라 2D 셀에서 3D 셀로의 구조 변화, 이종접합 등과 같은 기술 혁신 역시 필요하다"고 강조했다. 한편 SK하이닉스는 연내 1c DDR5의 양산 준비를 마치고 내년부터 시장에 제품을 본격 공급할 계획이다.

2024.09.10 09:58장경윤

삼성전자, 갤럭시S25향 모바일 '1b D램' 공급 난항

삼성전자가 최선단 모바일용 D램 사업에 난항을 겪고 있다. 최근 갤럭시S25 시리즈에 공급하기 위한 1b D램(5세대 10나노급 D램) 샘플이 저조한 수율 문제로 적기에 공급되지 못한 것으로 파악됐다. 4일 지디넷코리아 취재를 종합하면 삼성전자 MX사업부는 지난달 DS사업부에 1b 기반 LPDDR(저전력 D램) 샘플 공급 차질에 따른 우려를 전달했다. 1b D램은 선폭이 12나노미터(nm) 수준인 D램으로, 현재 양산되고 있는 D램 중 가장 최선단에 해당한다. 삼성전자의 경우 지난해 5월 16Gb(기가비트) 1b DDR5 양산을 시작했다. 이후 삼성전자는 HPC(고성능컴퓨팅) 시장을 겨냥해 지난해 9월 32Gb 1b D램을 개발하고, 수율을 끌어올리는 데 집중해 왔다. 동시에 삼성전자는 모바일에 탑재되는 1b LPDDR 제품을 개발해 왔다. 주 적용처는 갤럭시S25 시리즈다. 갤럭시S25는 삼성전자가 내년 1분기 출시할 예정인 최신형 플래그십 스마트폰이다. 그러나 최근 해당 계획에 차질이 생겼다. DS사업부는 12·16Gb 등 다양한 성능의 1b LPDDR 샘플을 지난달까지 MX사업부에 전달하기로 했으나, 수율 문제로 필요한 물량을 공급을 하지 못했다. 통상 반도체는 80% 이상의 수율을 확보해야 안정적이고 경제적인 양산·공급이 가능하다. 삼성전자의 모바일용 1b D램의 구체적인 수율은 밝혀지지 않았으나, 내부에서 충분한 물량 확보가 어렵다는 판단이 나온 만큼 수율이 목표치에 크게 미치지 못 했을 것이라는 게 업계의 시각이다. 사안에 정통한 관계자는 "모바일용 1b D램 수율이 당초 예상보다 개선되지 않아 공급 일정이 늦아지고 있다"며 "이에 MX 측이 항의했고, D램 탑재 계획을 점검하고 있는 상황"이라고 밝혔다. 또 다른 관계자는 "고성능컴퓨팅(HPC)용 1b D램의 수율 향상은 그간 상당한 진전이 있었으나, 모바일용 D램의 수율이 상대적으로 저조하다"며 "문제가 해결되지 않으면 3분기 삼성전자 모바일 D램의 단가에 부정적인 영향이 갈 수 있다"고 설명했다. 물론 삼성전자가 모바일용 1b D램의 수율을 개선할 수 있는 여지는 남아 있다. 모바일용 1b D램의 성능을 검증하고 있는 시스템LSI사업부도 현재까지 연구개발에 별다른 변동사항은 없는 것으로 알려졌다. 다만 갤럭시S25 출시가 반년도 채 남지 않은 만큼, 문제 해결을 위한 시간이 촉박한 것으로 관측된다. 이에 삼성전자 관계자는 "해당 내용은 사실과 다르다"고 밝혔다.

2024.09.04 14:32장경윤

삼성전자, '1b D램' 양산에 사활…수율 잡을 TF 가동

삼성전자가 데이터센터용 최선단 D램 사업 확대에 사활을 걸고 있다. 최근 1b(5세대 10나노급) D램의 수율을 끌어올리기 위한 조직을 만들고, 연내 생산량을 크게 확대하기 위한 계획을 세운 것으로 파악됐다. 11일 업계에 따르면 삼성전자 메모리사업부는 지난달 1b D램의 수율을 높이기 위한 별도의 TF(태스크포스)를 구성했다. 1b D램은 선폭이 12나노 수준인 5세대 10나노급 D램을 뜻한다. 앞서 삼성전자는 지난해 5월 16Gb(기가비트) 1b DDR5의 양산을 시작했으며, 이후 9월에는 32Gb 1b D램을 개발하는 데 성공한 바 있다. 특히 삼성전자는 32Gb 1b D램을 향후 주력 제품으로 내세울 계획이다. 해당 D램이 16Gb 제품과 동일한 패키지 크기로 구현된 것은 물론, 128GB(기가바이트) 모듈을 TSV(실리콘관통전극) 공정 없이도 제조할 수 있기 때문이다. 기존 메모리 업계에서는 128GB 모듈 제작을 위해 TSV로 16Gb D램 칩 2개를 연결한 패키지를 만들어야 했다. 이 공정을 생략하면 제조비용을 크게 줄이면서도, 소비 전력을 약 10% 개선할 수 있다. 삼성전자는 32Gb 1b D램의 퀄(품질) 테스트를 지난 3월 완료하고 본격적인 양산 준비를 해왔다. 그러나 해당 계획에 가장 큰 발목을 잡고 있는 요소가 바로 '수율'이다. 수율은 웨이퍼 투입량 대비 산출되는 반도체 양품의 비율을 뜻한다. 현재 삼성전자의 1b D램 수율은 통상적인 D램의 목표 수율인 80~90%에 아직 도달하지 못한 것으로 추산된다. 수율이 일정 수준까지 도달하지 않으면 제조사 입장에서는 생산성 및 수익성을 담보하기가 어렵다. 이에 삼성전자는 지난달 1b D램의 수율을 최대한 빨리 끌어올리기 위한 TF를 만들었다. 해당 조직은 메모리사업부 내 전공정 담당 직원들로 구성된 것으로 알려졌다. 동시에 삼성전자는 1b D램의 생산량도 적극 확대하기로 했다. 올 상반기까지 생산능력을 월 4만장 수준에서 3분기 7만장, 4분기 10만장으로 확대하고, 내년에는 이를 20만장까지 늘릴 계획을 세운 것으로 파악됐다. 1b D램의 주요 생산거점은 평택 P2와 화성 15라인이 될 것으로 관측된다. 특히 P2는 메모리 불황 시절 감산이 적극적으로 진행된 1z(3세대 10나노급 D램) 라인으로, 공정 전환이 활발히 진행될 예정이다. 업계 관계자는 "경쟁사 대비 생산능력을 충분히 갖출 수 있고, HBM(고대역폭메모리)과 달리 TSV를 활용하지 않기 때문에 삼성전자가 1b D램 확대에 사활을 걸고 있다"며 "새로 부임한 전영현 DS부문장도 1b D램 수율 향상에 주목하고 있는 것으로 안다"고 밝혔다.

2024.06.11 14:59장경윤

LG이노텍, AI 공정으로 '카메라모듈 불량률' 최대 90% 줄였다

LG이노텍은 AI(인공지능)를 활용해 고사양 카메라 모듈 불량률을 획기적으로 줄이는 데 성공했다고 30일 밝혔다. LG이노텍은 AI 도입으로 고난도 공정을 요하는 부품의 램프업(Ramp-up∙양산 초기 수율향상을 통한 생산능력 확대) 기간이 단축되고, 수율 안정화로 인한 원가경쟁력 제고 효과가 기대된다. ■ 수익성∙고객 신뢰도 좌우하는 초기 수율…'AI 공정 레시피'로 해결 고부가 신제품 양산 초기의 낮은 수율은 제조업에서 통상적으로 나타나는 현상인 동시에, 극복해야 할 최대 난제로 꼽힌다. 양품 생산이 가능한 적확(的確)한 공정 레시피(Recipe)를 찾아내기까지, 수차례의 시뮬레이션 및 테스트 생산을 반복한다.이 과정이 길어질수록 실패비용(F-Cost:제품 양산 후 불량을 바로잡기 위해 발생하는 비용)이 늘어나고, 대량 양산이 지연된다. 이로 인한 납기 미준수는 고객 신뢰도 하락으로 이어진다. 부품사들이 초기 수율 안정화에 사활을 거는 이유다. LG이노텍은 2021년부터 공정 불량을 사전 예측하는 AI 개발에 착수했다. 그 결과 지난해 업계 최초로 'AI 공정 레시피'를 회사의 주력 제품인 고사양 카메라 모듈 공정에 적용했다. AI 공정은 최초 설정된 공정 전체 프로세스를 AI가 전수 점검해 불량 발생이 예상되는 공정을 사전에 탐지한다. 불량 예측 결과를 바탕으로, AI가 기계의 작동 강도, 컨베이어벨트의 속도, 실내온도 등 공정 과정의 수많은 변수를 반영한 시뮬레이션을 돌린다. 이를 통해 불량률을 최소화할 수 있는 최적의 공정 레시피를 도출하는 원리다. ■ 주요 검사항목 불량률 최대 90% 감소..."AI, 반도체 기판 공정 확대 적용" 기존에는 카메라 모듈 양산 초기, 성능검사에서 불량이 감지되면 새로운 공정 레시피를 찾는 데 72시간 이상이 소요됐다. 하지만 'AI 공정 레시피'가 적용되면서, 이 과정이 6시간 이내로 단축됐다. 엔지니어의 경험에 의존해 레시피 수정 및 샘플 생산을 수차례 반복해야 했던 번거로움이 사라졌기 때문이다. 특히 'AI 공정 레시피' 적용 결과, 기존 불량 검출률이 높았던 주요 검사항목에서 불량률이 최대 90% 감소한 것으로 나타났다. LG이노텍 관계자는 "최적의 레시피 도출을 위해 카메라 모듈 공정 관련 데이터 수천만건을 AI에 학습시켰다"며 "이 같은 데이터 자산은 앞으로 회사의 품질 역량을 견인하는 결정적인 역할을 할 것"이라고 말했다. 'AI 공정 레시피' 도입으로 카메라 모듈의 불량률이 낮아지면서, LG이노텍은 괄목할만한 원가경쟁력 제고 효과를 거뒀다. LG이노텍의 지난 1분기 영업이익은 전년 동기 대비 21.1% 늘어난 1760억원을 기록했다. 'AI 공정 레시피'를 통한 카메라 모듈 공정 혁신도 원가 경쟁력 제고에 중요한 역할을 했다는 분석이다. LG이노텍은 올해 안에 'AI 공정 레시피'를 반도체 기판에도 확대 적용하는 등 AI를 활용하여 수율을 높일 수 있는 제품 종류를 확대한다는 방침이다. 문혁수 LG이노텍 대표는 "고도화된 AI를 활용한 디지털 제조공정 혁신을 이어가며, 압도적 기술∙품질∙생산 경쟁력으로 고객을 글로벌 1등으로 만드는 '글로벌 기술 혁신 기업' 입지를 강화해 나갈 것”이라고 말했다.

2024.05.30 08:37이나리

SK하이닉스 "HBM3E 수율 80% 근접"…업계 예상 뛰어넘어

SK하이닉스의 HBM3E(5세대 고대역폭메모리) 수율이 80%에 근접한 것으로 나타났다. 22일 파이낸셜타임스에 따르면, 권재순 SK하이닉스 수율 담당임원은 매체와의 인터뷰를 통해 "HBM3E 생산에 필요한 시간을 50% 단축할 수 있었다"며 "해당 칩이 목표 수율인 80%에 거의 도달했다"고 밝혔다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 TSV(실리콘관통전극)로 연결한 차세대 메모리다. HBM3E는 5세대 HBM으로, 올해부터 본격적으로 상용화 궤도에 올랐다. HBM은 높은 기술적 난이도로 인해, 수율을 높이는 것이 주요 메모리 기업들의 과제로 지목돼 왔다. 수율은 반도체 웨이퍼 투입량 대비 양품이 얼마나 나오는 지를 나타내는 수치다. 100개의 칩 중 양품이 60개라면, 수율은 60%가 된다. 그동안 업계는 SK하이닉스의 HBM3E 수율을 60~70% 내외로 추정해 왔다. 그러나 SK하이닉스는 외신과의 인터뷰에서 수율이 이보다 높은 80%에 근접했음을 공식적으로 밝혔다. SK하이닉스는 견조한 수율을 토대로 최선단 HBM 사업의 경쟁력 유지에 적극 나설 것으로 관측된다. 현재 SK하이닉스는 AI 반도체 시장의 강자인 엔비디아에 HBM3E를 양산 공급하고 있다. 권재순 담당임원은 "올해 고객사들이 가장 원하는 제품은 8단 적층 HBM3E로, 회사도 이 제품 생산에 주력하고 있다"며 "AI 시대를 앞서가기 위해서는 수율 향상이 더 중요해지고 있다"고 말했다.

2024.05.22 13:52장경윤

'AI'로 공정 개선 입증한 램리서치…"고객사 1년간 앓던 문제, 6주만에 해결"

"램리서치 장비 인텔리전스는 AI와 머신러닝을 활용해 공정 상의 핵심 문제를 해결할 수 있습니다. 한국의 한 고객사도 이를 도입해 1년간 해결하지 못했던 문제를 4~6주만에 해결한 적도 있죠" 31일 램리서치는 '세미콘 코리아 2024'에서 미디어 라운드 테이블 행사를 열고 '램리서치 장비 인텔리전스'에 대한 기술력을 소개했다. 램리서치 장비 인텔리전스는 개별 반도체 제조장비 및 팹에 인공지능(AI), 머신러닝(ML)을 적용해 공정 효율화 및 품질을 향상시키는 솔루션이다. 장비 가동을 통해 습득한 데이터를 기반으로 웨이퍼 이동을 최적화하거나, 오류가 발생할 수 있는 요소를 사전에 감지하는 예지보전 등의 기능으로 스마트 팹을 구현하는 것이 핵심 기능이다. 또한 램리서치 장비 인텔리전스는 팹과 팹을 매칭해, 서로 다른 지역에 위치한 상위 팹과 하위 팹의 데이터를 공유 및 분석한다. 이를 통해 하위 팹의 공정 효율성을 끌어 올린다. 이날 발표를 진행한 러셀 도버 램리서치 고객 지원 제품 라인 및 사업개발 총괄은 "AI는 기존 대비 더 많은 장비 데이터와 다중 변형 신호를 처리할 수 있어, 공정 상의 고차원 문제를 더 빠르게 해결할 수 있다"며 "반도체 업계의 모든 선도기업들이 해당 솔루션을 채택하고 있다"고 강조했다. 예를 들어, 첨단 공정을 양산하는 한 고객사는 램리서치 장비 인텔리전스 도입을 통해 임계치수(CD)를 50% 향상시키고, 불량률을 53% 개선했다. 결과적으로 공정 수율을 최대 2% 개선했다. 공정의 수율이 2% 개선되는 경우, 통상적으로 2천만~5천만 달러를 절감할 수 있다는 게 램리서치의 설명이다. 대규모 제조시설에서는 연간 1억 달러의 이득까지도 얻을 수 있을 것으로 분석된다. 러셀 도버 총괄은 "한국의 한 고객사는 까다롭고 복잡한 공정 상 문제에 직면해 1년 동안이나 해결책을 찾지 못했었다"며 "램리서치 장비 인텔리전스 도입으로 4~6주만에 문제를 해결했다. 이는 아주 큰 개선"이라고 밝혔다. 그는 이어 "램리서치 장비 인텔리전스가 방대한 양의 데이터를 다루는 만큼 소프트웨어 측면에서도 기술력 확보에 최선을 다하고 있다"며 "한국에서 진행되는 중요한 소프트웨어 개발은 다른 지역이 아닌 모두 한국에서 직접 개발하고 있다"고 덧붙였다.

2024.01.31 17:49장경윤

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