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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

SK온, 인력난 해결없이 수율안정·수익성 개선 요원

배터리 업체인 SK온이 흑자전환 시점을 내년(2024년)으로 잡고 있는 가운데 수익성 개선을 위해선 인력난 해결이 절실하다는 지적이 제기되고 있다. 결국 SK온의 수율악화 이면엔 인력난 문제가 있다는 것이다. 업계 인력난이 가중되는 이유는 최근 수년간 관련 전기차 배터리 산업이 급속히 성장했기 때문이다. 배터리 고급 인력 충원 문제는 만성적인 국내 배터리 3사의 문제지만 SK온의 경우 상황이 더욱 심각한 것으로 전해진다. 22일 업계에 따르면 지난해 SK온의 신규 공장 수율은 80%선이라는 게 중론이다. 통상적으로 90% 이상의 수율이 나와야 공장이 안정화됐다고 볼 수 있다. 특히 지난해 SK온의 미국 조지아주 1공장과 헝가리 2공장의 수율 개선이 더디다는 지적도 나온다. SK온의 이같은 저수율 이면엔 인력난 문제가 숨어 있다. 실제 SK온은 지난 2021년 공식 출범한 이래 총 464회 채용을 진행한 바 있다. 이 중 경력직 채용이 294회, 신입-경력 82회 일 정도로 경력직 채용 비중이 압도적으로 높다. 배터리 생산의 경우 작업자의 경험과 주변의 환경에 능동적으로 대처할 유능한 인력 존재의 여부가 품질과 수율을 좌우한다고 해도 과언이 아니다. 올해 기준 양산을 시작한 SK온의 해외 공장은 헝가리 코마롬의 제 1, 2공장 중국 창저우, 후이저우, 옌청의 1공장 미국 조지아주의 1, 2공장이다. 이들 공장의 연간 생산능력을 합하면 83기가와트시(GWh)규모다. 이같은 생산능력을 극대화하기 위해선 고급 생산 능력을 갖춘 인력이 절대적인 상황이다. 최근 SK온과 포드의 튀르키예 배터리 합작공장 프로젝트가 불발된 원인으로도 인력 부족 문제가 거론된다. SK온은 포드와 지난해 3월 튀르키예 현지에 배터리 합작공장을 건설하기로 했지만 이달 최종 불발된 바 있다. 포드는 표면적으로 자금조달과 수율문제를 꼽았다. 하지만 수율문제는 결국 인력부족과 맞닿아 있어 더 이상의 해외 사업 확장은 무리였을 거라는 관측이다. 결국 인력난 문제는 수율 악화로 이어지고 곧 수익성 악화까지 연쇄 효과를 촉발한다. 배터리 업계 한 관계자는 "지난해 SK온의 수율문제와 수익성 악화는 인력난 문제와 일치하는 지점이다"면서 "만성적인 인력난을 해결하지 않고서는 수익성 개선도 어려울 수 있다"고 귀띔했다. SK온은 흑자전환 시점을 2024년으로 목표한 바 있다. 올해 하반기로 갈수록 수율이 정상화되고 판매량도 확대될 것이라는 것이다. 김경훈 SK온 최고재무책임자(CFO)은 지난 7일 SK이노베이션 4분기 실적 발표에서 “수익성에 큰 영향을 미치는 수율 향상을 최우선 과제로 설정하고 공정·설비와 운영 측면의 수율 향상 과제를 도출해 추진 중이다"면서 사실상 수율 문제에 최선의 노력을 기울이겠다고 밝힌 바 있다.

2023.02.22 16:44이한얼

"스냅드래곤8 3세대, TSMC서 대부분 생산 전망"

퀄컴이 차기 스냅드래곤 생산의 대부분을 대만 TSMC에 맡길 것이라는 전망이 나왔다. 2일(현지시간) GSM아레나는 대만 매체 비즈니스 넥스트 보도를 인용해 퀄컴은 스냅드래곤8 3세대 물량의 상당 부분을 TSMC에서 생산할 것이라고 전했다. 퀄컴은 스냅드래곤8 1세대를 전량 삼성전자에서 양산했지만 스냅드래곤8+ 1세대는 TSMC에서 위탁 생산했다. 스냅드래곤8 2세대도 TSMC에서 생산했다. 차기 제품은 삼성의 공정에서도 생산하지만, TSMC가 생산할 물량이 훨씬 더 많을 예정이다. 파운드리 사업에서는 높은 수율이 수주 경쟁력을 좌우하는 만큼 TSMC의 수율이 삼성보다 더 높다는 분석이 나온다. 비즈니스 넥스트는 TSMC 3나노 공정 수율이 낮게는 60% 많게는 80%에 달할 것으로 관측했다. TSMC는 지난해 8월 중국 난징에서 열린 '2022 세계반도체 대회'에서도 3나노 수율이 80%에 이른다고 발표한 바 있다. 하지만 TSMC보다 6개월 앞서 3나노 양산을 시작한 삼성전자는 수율과 관련해 어떠한 내용도 공개하지 않고 있다. 외신은 향후 미세 공정 경쟁에서 삼성과 TSMC의 수주 다툼이 치열해질 것으로 전망했다.

2023.01.03 09:24류은주

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