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반도체 수율은 웨이퍼 한 장에 설계된 최대 칩(IC)의 개수 대비 실제 생산된 정상 칩의 개수를 백분율로 나타낸 것으로, 불량률의 반대말이다.
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[반도체 용어 사전] 수율 – 삼성반도체이야기
반도체 수율은 웨이퍼 한 장에 설계된 칩(IC)의 최대 개수 대비 생산된 칩들 중 정상 작동하는 칩의 개수를 백분율로 나타낸 것으로, 불량률의 반대말이다 …
Source: www.samsungsemiconstory.com
Date Published: 4/21/2022
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[반도체 수율] “수율이 중요하다는데 도대체 수율이 뭘까?”
반도체에서 수율은 결함이 없는 합격품의 비율을 의미합니다. 반도체 수율은 웨이퍼 한 장에 설계된 IC 칩의 최대 개수 대비 생산된 칩들 중 정상 …
Source: sshmyb.tistory.com
Date Published: 4/28/2022
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수율 – 나무위키
yield. 투입 수에 대한 완성된 양품(良品)의 비율. 특히 반도체와 같은 하이테크 업종의 경우 생산성과 수익성에 큰 영향을 준다. 반도체는 미세 회로 …
Source: namu.wiki
Date Published: 12/14/2022
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반도체 수율 개선의 1등 공신이라는 ‘공정제어’ 기술은 – 전자신문
공정 제어, 노광·증착·식각에 이은 반도체 제4의 공정으로 주목 새로운 결함을 즉시 식별해 제조 수율과 수익성 향상에 큰 기여.
Source: www.etnews.com
Date Published: 5/29/2022
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“삼성전자·TSMC, 수율·장비 문제로 첨단반도체 생산 … – 연합뉴스
삼성전자 파운드리(반도체 수탁생산)의 4나노 공정 반도체의 수율 개선이 예상보다 더뎌 약속한 만큼 칩을 공급할 수 없게 되자 퀄컴과 엔비디아 등 …
Source: www.yna.co.kr
Date Published: 3/8/2022
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외신 “삼성전자 3나노 반도체 수율 10%대 추정, 고객사 확보에 …
삼성전자 화성 미세공정 파운드리 반도체공장.[비즈니스포스트] 삼성전자가 양산 발표를 앞둔 3나노 파운드리 미세공정 반도체 초기 생산수율이 10%대 …
Source: www.businesspost.co.kr
Date Published: 6/9/2022
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시스템 반도체 1위 목표 세운 삼성전자 … 4나노 수율 확보가 …
업계에서는 삼성전자의 4나노 공정 수율을 35% 수준으로 추정하고 있다. 파운드리(반도체 위탁생산) 글로벌 1위인 대만 TSMC의 4나노 공정 수율은 70%로 …
Source: www.ajunews.com
Date Published: 10/29/2021
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“삼성전자·TSMC, 수율·장비 문제로 첨단반도체 생산 … – 매일경제
삼성전자 파운드리(반도체 수탁생산)의 4나노 공정 반도체의 수율 개선이 예상보다 더뎌 약속한 만큼 칩을 공급할 수 없게 되자 퀄컴과 엔비디아 등 …
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Date Published: 5/9/2022
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- Date Published: 2022. 5. 21.
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[반도체 용어 사전] 수율
[Yield] 반도체 에서 수율은 결함이 없는 합격품의 비율. 반도체 수율은 웨이퍼 한 장에 설계된 최대 칩(IC) 의 개수 대비 실제 생산된 정상 칩의 개수를 백분율로 나타낸 것으로, 불량률의 반대말이다. 즉 투입한 양 대비 제조되어 나온 양의 비율을 수율이라고 할 수 있는데, 수율이 높을수록 생산성이 향상됨을 의미하므로 반도체 산업에서는 수율을 높이는 것이 중요하다. 하지만 반도체는 미세회로로 구성되기 때문에 공정 중 어느 한 부분의 결함이나 문제점이 제품에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 때문에 높은 수율을 얻기 위해서는 공정장비의 정확도와 클린룸의 청정도, 공정조건 등 여러 제반사항이 뒷받침 되어야 한다.
[반도체 용어 사전] 수율 – 삼성반도체이야기
수율
[Yield]반도체에서 수율은 결함이 없는 합격품의 비율.
반도체 수율은 웨이퍼 한 장에 설계된 칩(IC)의 최대 개수 대비 생산된 칩들 중 정상 작동하는 칩의 개수를 백분율로 나타낸 것으로, 불량률의 반대말이다.
즉 투입한 수 대비 제조되어 나온 양품의 비율을 수율이라고 할 수 있는데, 수율이 높을수록 생산성이 향상됨을 의미하므로 반도체 산업에서는 수율을 높이는 것이 중요하다.
하지만 반도체는 미세회로로 구성되기 때문에 공정 중 어느 한 부분의 결함이나 문제점이 제품에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 때문에 높은 수율을 얻기 위해서는 공정장비의 정확도와 클린룸의 청정도, 공정조건 등 여러 제반사항이 뒷받침 되어야 한다.
[반도체 수율] “수율이 중요하다는데 도대체 수율이 뭘까?”
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여러분들 공정엔지니어를 준비하시는 분들은 이력서나 자소서에 ‘자사의 수율을 개선하는 엔지니어가 되겠습니다!’라고 쓰셨던 분들이 많으실 것이라 생각해요! 오늘은 그 수율이 기업의 경쟁력과 이익에 끼치는 영향에 대해서 알아보도록 하겠습니다!
퀄컴 3나노 AP 파운드리, 삼성전자 대신 TSMC에 전량 맡기다.
퀄컴은 삼성전자에게 있어서 빅테크 기업중 최고의 고객사입니다. 글로벌 팹리스 세계 1위인 기업을 고객사로 두는 것만큼 큰 경쟁력일 수가 없습니다. 하지만 최근 퀄컴이 3nm AP 파운드리 공정을 TSMC에 전량 맡긴다는 소식을 들었습니다. 심지어.. 삼성전자에게 전량 맡긴 4nm 파운드리 공정 또한 TSMC와 이원화하고, AP대신에 7nm RF 칩 물량을 늘리기로 결정했습니다. 이 모든 것이 바로 ‘수율’ 때문입니다.
미국의 글로벌 팹리스 단연 1위 기업인 퀄킴이 내년에 출시할 3nm 공정의 차세대 AP반도체 파운드리를 대만 TSMC에 전량 맡기기로 했습니다. 또한 현재 삼성전자를 통해 위탁생산하는 4nm 공정의 AP파운드리 일부도 TSMC에 이원화 한다는 소식입니다.
퀄컴의 이와 같은 결정은 삼성의 파운드리 선단공정 수율이 낮아서 물량 수급이 여의치 않다는 판단에 결정한 것입니다. 앞선 그래픽 시스템반도체 독보적인 1위인 엔비디아 또한 삼성전자에 맡겼던 7nm 공정의 그래픽 카드 파운드리공정을 지난해 TSMC에 맡겼습니다. 퀄컴, 엔비디아와 같은 대형 고객사의 이탈로 인해 삼성 파운드리의 최대 위기에 처하게 됐습니다.
이와 같은 결정은 삼성전자 파운드리의 낮은 수율 문제 때문인 것으로 알려졌습니다. 삼성 파운드리에서 생산하는 퀄컴 4nm AP 수율은 35% 정도에 불과한 것으로 알려졌습니다. 같은 라인에서 생산하는 엑시노스 2200 수율은 20%대 초중반으로 이보다 더 낮은 수준으로 파악됩니다. 퀄컴은 현재 삼성에 파운드리 물량을 더 맡기고 싶어도, 수율 때문에 그럴 수 없다라고 알려졌습니다.
퀄컴은 애플과 함께 파운드리 업계의 큰 손으로 불립니다. 생산을 맡기는 물량이 엄청나기 때문입니다. 프리미엄급 제품 위탁 생산은 공정 기술의 우위를 상징적으로 나타내는 것이기 때문에 4nm 이하 선단공정에서 TSMC와의 경쟁 구도에서 뒤처질 수도 있습니다. 애플에 이어 최대 고객사인 퀄컴의 3nm 파운드리까지 TSMC에게 내주게 되었기 때문입니다.
[질문 1]. 반도체 산업의 수율에 대해서 설명하세요.반도체에서 수율은 결함이 없는 합격품의 비율을 의미합니다. 반도체 수율은 웨이퍼 한 장에 설계된 IC 칩의 최대 개수 대비 생산된 칩들 중 정상 작동하는 칩의 개수를 백분율로 나타낸 것입니다. 즉, 투입한 수 대비 제조되어 나온 양품의 비율을 수율이라고 할 수 있습니다. 수율이 높을수록 생산성이 향상됨을 의미하고 기업의 매출과 직결되기 떄문에 반도체 산업에서 수율을 높이는 것은 매우 중요합니다. 반도체는 미세회로로 구성되기 때문에 공정 중 어느 한 부분의 결함이나 문제점이 제품에 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그래서 높은 수율을 얻기 위해서는 공정장비의 정확도와 클린룸의 청정도, 그리고 공정조건 등 다양한 제반사항이 뒷받침 되어야 합니다.
[꼬리 1.1]. 반도체 수율은 구체적으로 어떤게 있는지 설명하세요.반도체에서 수율은 크기 Fab 수율, EDS 수율, 조립수율, 그리고 조립후 Final Test를 거친 수율로 구분할 수 있습니다. Fab 수율은 Wafer의 In/Out 매수를 나타냅니다. EDS 수율은 전체 Chip 대비 정상 Chip의 비율을 나타냅니다. 보통 반도체 수율은 EDS 수율을 의미하며 EDS에서 정상 판정 받은 Chip이 많을수록 수익에 가장 많은 기여가 된다고 할 수 있습니다. 조립수율은 전체에서 정상적으로 조립된 개수의 비율 Final Test 수율은 전체조립된 chip 개수에서 정상적으로 요구사항을 충족하는 동작을 하는 chip의 개수의 비율을 말합니다.
[꼬리 1.2]. 수율의 구조에 대해서 설명하세요.반도체 수율은 보통 EDS 수율을 의미합니다. Wafer map, Bin, Chip의 전기적 특성 등이 지원되는 YMS System으로 Extract 하여, 각종 통계적 분석 방법으로 분석합니다. Bin code는 공정 완성된 wafer를 EDS Test 장비로 chip을 test 한 후에 상태에 따라서 분류한 항목입니다. 수율이 우수한 chip은 Bin1+Bin2를 의미하며, 나머지 chip은 Fail chip으로 분류합니다. EDS 수율이 부가가치가 가장 크기 때문에 모든 역량을 EDS 수율 향상에 최대한 집중한다고 할 수 있습니다.
[꼬리 1.3]. EDS 수율의 저수율 요인에 대해서 설명하세요.반도체 수율에서 EDS 저수율의 요인은 크게 Parametric Fail, Systematic Fail, Random Fail로 구분할 수 있습니다. Parametric Fail은 수율 향상에 치명적이며 Wafer의 Area 성향이 강합니다. 그래서 공정 산포에 매우 민감하고, Test 조건 또한 수율에 민감하게 작용합니다. 대부분 설계나 소자의 특성미달 같은 이유로 저수율이 발생하며 신제품 초기에 많이 보입니다. Systematic Fail은 공정 margin의 부족으로 공정적인 이슈가 대부분입니다. 불량이 나오는 영역이 반복적으로 보이며 초기 양산 단계에서 주로 나타납니다. Random Fail은 설비 내 particle이나 공정 진행 과정에서 defect에 의해 wafer에 무작위로 fail chip이 발생합니다. Product Life cycle, PLC 에서 제품 성숙단계에서 최종적으로 해결해야 할 과제입니다. 그래서 수율향상 단계는 보통 Parametric Fail, Systematic Fail, Random Fail 순으로 개선합니다.
[꼬리 1.4]. 수율별 특성에 대해서 설명하세요.이상처리 절차 : 이상 발의 (현장) → 원인분석 (기술) → 판정 (공정) → 최종승인 (품질)
Fab 수율은 고수율로 거의 변동이 없다고 해도 무방합니다. 작업간 혹은 공정 진행간에 공정불량, 설비 이슈에 의한 Broken Rejerct, 이동간 손괴 등이 수율에 악영향을 미칩니다. EDS 수율은 손실과 이익에 가장 큰 영향을 미치는 수율로서, 개발부터 양산에 이르기까지 수율에 미치는 변수들이 많아 수율의 변화 폭이 가장 큽니다. 설계, 공정, 설비 등에 민감하게 영향을 받습니다. 조립수율은 수율 변화가 거의 없습니다. 초기설계를 변경하거나, 환경, 소재 등의 영향으로 불량이 발생할 수 있습니다. Final Test 수율은 양산단계로 고수율을 유지하는 것이 목적이며, 역시 도중에 설계를 변경하거나, 공정, 소재 변경에 따라 영향을 받습니다 . 조립 후 chip의 성능과 기능을 test를 한 후 품질 수준에 따라 Bin code를 분류합니다. 양산시 발생한 Wafer와 chip의 불량은 이상처리 절차를 거처서 scarp 또는 reject 처리 하게 됩니다.
[꼬리 1.5]. 수율 불량을 분석하는 방법에 대해서 아는대로 설명하세요.제가 아는 수율 분석방법은 상관분석, 전기적 불량 분석, Physical 불량분석이 있습니다. 상관분석은 보통 빅데이터 분석으로 good 또는 bad 웨이퍼와 공정 input/output, data, 설비, 소재, 공정시간 등과 같은 요소의 상관분석을 통한 요인을 분석합니다. 전기적 불량분석은 비파괴 분석으로 Wafer의 scribe lane에 배치한 TEG의 단위 소자를 측정합니다. 이때, 저항이나 전류 그리고 Capacitance 같은 물리량을 측정함으로써 분석합니다. Physical 불량 분석은 파괴분석으로 wafer의 경우는 scope 불량을 검출하고 chip과 package의 경우는 Decap 후 불량을 검출합니다. 역시 전기적 분석으로 불량 address를 확인하고 SEM, TEM, FIB 등에 의해 불량 요인을 분석합니다. 불량분석은 반도체 운영 실무에서 하나의 큰 역할을 맡고 있으며, 설비 내의 온도나 압력같은 웨이퍼 제조 환경 관련 데이터를 분석해 제공하는 설비분석시스템을 사용하고 있습니다.
[꼬리 1.6]. 전기적 불량분석에서 EMMI 분석에 대해서 알고있나요.EMMI는 Emission Microscope로 비정상적인 열과 빛을 검출함으로써 불량위치를 검출합니다. EMMI는 빛을 방출하여 분석하는 PHEMOS, 열을 방출하는 THEMOS, 저항의 변화로 검출하는 OBIRCH가 있습니다. 이 모두 Gate 관련 불량을 검출하며, Metal 관련 검출할 때도 사용됩니다.
[질문 2]. 수율이 중요한 이유에 대해서 설명하세요. ★중요★반도체 수율은 물론 기업의 이익과 직결되는 것입니다. 수율이 높을수록 생산성이 높고 그만큼 기업 입장에서는 이익을 남길 수 있습니다. 하지만 더욱 중요한 것은 수율은 바로 고객사와의 신뢰이기 때문입니다. 수율이 낮으면 고객사가 요구한 칩 제작 공정에 차질이 빚어지고 제품 공급부터 제품 출시일 등 정말 다양한 요소에 악영향을 미치게 됩니다. 수율은 파운드리 업체의 기업간 경쟁력이자 고객과의 약속이기 때문에 공정엔지니어는 항상 수율개선에 모든 역량을 쏟아부어야 한다고 생각합니다.
[꼬리 2.1]. 생산성을 높이기 위한 방안에 대해서 설명해보세요.반도체 산업에서 생산성을 높이기 위해서는 여러 요인들이 있습니다. 우선적으로 가장 중요한 수율 향상입니다. 웨이퍼 당 good die가 많을수록 기업이익과 직결되기 때문에 매우 중요한 요소입니다. 또한, 생산성을 높이기 위해서 더 큰 Wafer를 예로 들 수 있습니다. 현재 12인치 300mm wafer가 주 공정으로 사용되고 있는데 더 큰 Wafer를 사용하여 높은 수율을 유지할 수만 있다면 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 다음은 소자 공정의 축소입니다. DRAM을 예로 들면, 1TR-1C 레이아웃 영역의 크기를 8F2에서 6F2 (CD, Critical Dimesion)로 변경한다면 Cell 면적을 25% 감소할 수 있어 집적도를 높일 수 있습니다. 그 외에도 자동화 시스템 도입에 의한 단위 시간당 생산량 증가로 생산성을 향상시킬 수 있습니다.
[꼬리 2.2]. 수율 향상과 생산성의 관계에 대해서 설명해보세요.반도체 산업에서 생산성 향상의 최적 방안은 바로 수율을 향상시키는 것입니다. 수율을 향상시키면 Good die의 증가로 매출에 직접적인 영향을 미칩니다. 또한 Wafer, Chemical, Gas와 같은 원료 비용을 절감할 수 있습니다. 뿐만 아니라 수율향상은 인건비 절감, 전기, 설비 동작 시간 등 제조하는데 들어가는 비용을 절감함으로써 생산성 향상 효과를 낼 수 있습니다. 그래서 수율 향상이 반도체 산업에서 중요한 과제로 작용하는 것입니다.
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반도체 수율 개선의 1등 공신이라는 ‘공정제어’ 기술은
반도체 칩이 만들어지기까지는 다양한 공정이 필요하다. 이 가운데 최근 공정 제어가 주목을 받고 있다. 공정 제어(Process Control)란 공정에서 선택한 변수를 조절해 공정을 원하는 상태로 유지하는데 필요한 일련의 제어 과정을 의미한다.
공정 제어는 쉽게 말해 반도체 공정 중간중간에 결함과 불량이 있는지를 검사하고, 원하는 모양대로 잘 만들어졌는지 계측하는 공정이다. 공정 중 발생하는 결함은 제품 개발과 생산에 영향을 미치는데, 공정 제어는 이를 적절히 검출하고 제어해주는 역할을 한다.
공정 제어는 크게 △검사(Inspection) △계측(Metrology) △리뷰(Review)로 나뉜다. 검사는 결함을 검출하고, 계측은 회로 선폭과 정렬도 등을 측정한다. 리뷰는 결함을 좀 더 자세하게 살펴보는 공정이다.
이런 맥락에서 경제학의 세계적 구루인 피터 드러커가 “측정할 수 없으면 관리할 수 없고, 관리할 수 없으면 개선시킬 수도 없다”고 말한 것은 시사하는 바가 크다. 공정 제어가 반도체 수율 개선에 큰 역할을 담당하며, 반도체의 복잡성과 팹 운영 비용 증가로 양산 수율을 적기에 달성하는 것은 수십억 달러의 매출과 수익 창출의 가치를 지닌다.
◇공정 제어, ‘복잡성∙비용 상승∙노이즈’ 문제 해결해야
새로운 컴퓨팅 아키텍처와 반도체 설계로 구현된 AI 시대에 진입해 있다. AI 시대에 필요한 막대한 양의 고성능 로직과 메모리 소자에 대한 반도체 기술 로드맵을 발전시키지 못하면 그 대가는 클 수밖에 없다. 새로운 반도체 칩의 양산은 결함을 검출하고 수정하는 역량에 의해 좌우되는데, 그 중심인 공정 제어(결함 검사, 계측, 리뷰)를 위해 업계가 사용한 방법은 지난 수십 년간 큰 변화가 없었다. 이제 접근 방식을 재고해야 할 시기인 이유다.
기존 공정 제어는 다음과 같은 3가지 큰 문제로 어려움을 겪어 왔다. 첫째, 반도체 공정 기술과 소자 구조의 복잡성 증가다. 광학적 결함 검출을 위한 기존 접근 방식은 매우 작은 선폭을 고려하지 않아도 되는 단순한 칩에서는 문제 없지만 미세한 입자조차도 수율에 치명적 결함을 초래하는 현 상황에는 적합치 않다. 오늘날은 3D 구조 생성 및 멀티 패터닝에 사용되는 고도의 반복적 공정으로 미묘한 편차가 배가돼 원인 모를 치명적 결함이 발생하고 있다.
둘째, 비용 상승이다. 웨이퍼당 필요한 공정 스텝(step) 수가 증가하고, 첨단 광학 검사 시스템 비용이 천정부지로 치솟고 있다. 복잡성과 공정 스텝이 늘면 더 많은 검사 횟수가 필요한 것은 당연하다.
결함 검출을 위한 광학 스캐너가 정교해지면 스캐너 비용도 증가한다. 스캐너당 비용 증가는 웨이퍼 스캔당 비용 증가로 이어진다.
셋째, 가장 어려운 문제는 노이즈다. 최근 광학적 검사 시스템의 민감도는 급격히 증가했다. 12인치 웨이퍼의 경우 백만 개의 잠재적 결함을 가진 웨이퍼 맵이 생성될 수 있다. 하지만 대부분은 수율 저하 결함이 아니라 수율에 영향을 미치지 않는 단순 결함일 뿐이다. 따라서 반도체 엔지니어들은 엄청난 양의 잠재적 결함을 확인하는 대신, 필터링 알고리즘을 사용해 감당 가능한 데이터 세트를 확보하는 경우가 많다.
오늘날 사용되는 검사 패러다임은 지금과는 양상이 전혀 다른 시기에 개발된 것이다. 과거에는 미세한 결함이던 것이 이제는 수율 저하 요인이 됐다. 그러나 반도체 칩의 복잡성 증가로 검사량을 늘려야 할 시점임에도 불구하고 오늘날 검사량은 과거와 비교해 줄고 있다. 따라서 우리에게 필요한 것은 반도체 생산 비용을 늘리지 않으면서 수율 도달 기간을 빠르게 달성하도록 하는, 공정 제어를 위한 새로운 플레이북이다. 이것이 반도체 산업에서 반드시 필요한 혁신이다.
◇어플라이드 머티어리얼즈, 빅데이터∙AI 기반 공정 제어를 위한 새로운 플레이북 공개
재료공학 솔루션 분야 글로벌 선도 기업 어플라이드 머티어리얼즈가 최근 빅데이터와 AI 기술을 핵심 칩 제조 기술에 활용한 혁신적인 공정 제어 시스템을 공개했다. 어플라이드의 솔루션은 실시간 연동해 작동하는 것은 물론 기존 방식보다 빠르고 우수하며 효과적인 비용으로 결함을 검출⋅분류하는 △새로운 ‘인라이트(Enlight)’ 광학 웨이퍼 검사 시스템 △새로운 ‘익스트랙트AI(ExtractAI)’ 기술 △’SEM비전(SEMVision)’ 전자빔 리뷰 시스템 등 세 가지 요소로 구성된다.
5년간의 개발 기간을 거친 새로운 인라이트 광학 웨이퍼 검사 시스템은 고해상도⋅고속 검사 기술을 결합한 장비로서, 첨단 광학 기술을 통해 스캔당 더 많은 데이터를 수집한다. 인라이트 시스템 아키텍처는 경제적이고 효율적인 광학 검사를 제공해 경쟁사에 비해 치명적인 결함을 포착하는 데 투입되는 비용을 3배 절감할 수 있다.
어플라이드의 데이터 사이언티스트들이 개발한 새로운 익스트랙트AI 기술은 최신 광학 스캐너에서 생성되는 수백만 개의 미약한 신호와 ‘노이즈’를 수율 저하 결함과 신속 정확하게 구별해 내는 기술로 이는 웨이퍼 검사에서 가장 어려운 과제를 해결했다. 익스트랙트AI는 광학 검사 시스템에서 생성되는 빅데이터와 특정 수율 신호를 분류하는 전자빔(eBeam) 리뷰 시스템을 실시간 연결하는 업계 유일의 솔루션이다. 이 같은 빅데이터를 추론해 웨이퍼 맵의 모든 신호를 분류하고 수율 저하 요인을 노이즈와 구분해 준다.
SEM비전 전자빔 리뷰 시스템은 지난 20여 년간 전 세계 고객사 반도체 공정에서 1500여 시스템이 적용되며 시장을 선도해 왔다. 업계 최고 해상도를 제공하는 SEM비전 리뷰 시스템과 익스트랙트AI 기술을 통해 인라이트 시스템에서 검출된 웨이퍼 내 노이즈로부터 결함을 분류하고, 수율 저하 결함을 효과적으로 검출한다. 인라이트 시스템과 익스트랙트AI 기술, SEM비전 시스템은 실시간 연동됨으로써 고객은 제조 과정에서 새로운 결함을 즉시 식별해 수율과 수익성을 향상시킬 수 있다.
이처럼 어플라이드는 높은 수준의 광학 검사 및 전자빔 리뷰 기술을 결합함으로써 수율에 중요한 결함을 감지하고 분류함은 물론, 공정 변화를 실시간 학습하고 적응하는 인텔리전스를 갖췄다. 반도체 제조사는 이 같은 고유 기능을 활용해 새로운 공정 노드를 더욱 빠르게 양산하고 공정 전반에 걸쳐 수율에 치명적인 결함을 안정적으로 검출할 수 있게 된다.
어플라이드 머티어리얼즈는 앞으로도 공정 제어를 비롯해 혁신적인 기술과 솔루션으로 반도체 업계가 PPACt(전력⋅성능⋅공간⋅비용⋅시장출시기간)를 획기적으로 개선할 수 있도록 지원한다는 계획이다.
전자신문인터넷 서희원 기자 ([email protected])
“삼성전자·TSMC, 수율·장비 문제로 첨단반도체 생산차질 우려”
WSJ “스마트폰·AI·자율주행 등 기술혁신 늦어질수도”
(서울=연합뉴스) 인교준 기자 = 2년째 지속돼온 세계 반도체 부족 현상이 첨단 반도체 생산 차질로 이어질 수 있다고 미국 일간 월스트리트저널(WSJ)이 10일 진단했다.
그간 반도체 부족 현상은 차량용 반도체 등 첨단 공정과 거리가 있는 비교적 저부가가치 제품 중심이었고, 최첨단 공정을 통해 생산되는 최고 성능의 반도체들은 거의 타격을 받지 않았다.
그러나 이제 삼성전자[005930]와 대만 TSMC가 생산장비 부족과 수율 문제 등으로 인해 납품 기일을 지키지 못하게 되면 차세대 스마트폰, 데이터센터, 인공지능(AI) 등의 기술 혁신이 지체될 수 있다는 것이다.
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이런 상황에서 오는 2024년은 물론 그 이후에도 첨단 반도체의 공급 부족률이 최대 20%에 달할 것이라는 전망과 함께 이르면 내년부터 문제가 본격화할 것이라는 우려가 나온다.
WSJ은 우선 막대한 투자비용과 기술적 장벽으로 인해 최첨단 반도체 제조사가 삼성전자와 TSMC 두 곳뿐이라는 점이 문제라고 짚었다.
파운드리(반도체 위탁생산) 글로벌 시장 (PG) [권도윤 제작] 사진합성·일러스트
이 중 TSMC는 몇몇 고객사에 생산장비 확보 문제로 2023∼2024년에 생산량을 원하는 만큼 빠르게 늘리지 못할 수 있다고 통보한 것으로 알려졌다.
TSMC는 생산장비 조달이 갈수록 늦어지고 있어 새로 주문받은 반도체의 납품까지 걸리는 기간(리드타임)이 일부 경우 2∼3년까지 늘어날 수 있다고 설명한 것으로 전해졌다.
TSMC가 필요로 하는 장비의 많은 부분은 현재 수요가 많은 구식 칩 제조에도 사용되는 것이어서 후발주자인 중국 반도체 기업들과 경쟁이 불가피하다.
이 때문에 TSMC는 연초 네덜란드 장비업체 ASML과 장비 공급 물량 증대를 논의하는 등 경영진을 장비업체들에 보내 협상을 벌이고 있다고 WSJ은 소개했다.
이에 ASML 대변인은 현재 자사 장비에 대한 수요가 주문 이행 능력을 넘고 있다고 밝혔다.
웨이저자(魏哲家) TSMC 최고경영자(CEO)는 지난 4월 애널리스트들과의 통화에서 3나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 공정 칩 생산과 관련, 장비 조달 문제가 있다면서 내년 생산 계획에 문제가 없기를 바랄 뿐이라고 말했다.
올해 반도체 생산업체들은 생산 설비 확장에 총 1천800억달러(약 228조원)을 쏟아부을 계획이지만, 반도체 장비업체들의 예상 매출은 1천70억달러에 그칠 정도로 반도체 생산장비의 공급 부족 문제는 심각하다.
또 삼성전자의 경우 수율(결함이 없는 합격품의 비율) 등 기술적인 문제를 겪었다고 WSJ은 지적했다.
삼성전자 파운드리(반도체 수탁생산)의 4나노 공정 반도체의 수율 개선이 예상보다 더뎌 약속한 만큼 칩을 공급할 수 없게 되자 퀄컴과 엔비디아 등 핵심 고객들이 TSMC로 주문을 돌렸다는 것이다.
강문수 삼성 파운드리사업부 부사장은 지난 4월 콘퍼런스콜(전화 회의)에서 “4나노 공정의 초기 수율 램프업(생산량 확대)은 다소 지연된 면이 있었지만, 조기 안정화에 주력해 현재 예상한 수율 향상 곡선 내로 진입한 상태”라고 밝혔다.
삼성은 이달부터 차세대 GAA(Gate-All-Around) 기반 세계 최초 3나노 공정 반도체 양산을 시작할 방침이다.
GAA는 기존 핀펫(FinFET) 기술보다 칩 면적과 소비전력은 줄이고 성능은 높인 신기술로, 삼성전자는 GAA 기술을 적용해 TSMC보다 먼저 3나노 공정 양산을 시작하는 것을 목표로 하고 있다.
삼성전자, 미국 테일러 파운드리 공장 건설 본격화…내달 착공 (서울=연합뉴스) 삼성전자가 미국 텍사스주 테일러시에서 추진하는 170억달러(약 21조원) 규모의 파운드리(반도체 위탁생산) 공장이 이달부터 본격적으로 착공에 들어간다.
지난달 27일 업계에 따르면 삼성전자 미국 오스틴법인은 최근 온라인 소식지를 통해 테일러 파운드리 공장 건설 추진 현황과 최신 사진을 공개했다. 사진은 삼성전자 테일러시 파운드리 공장 부지. 2022.6.10
[삼성전자 제공. 재판매 및 DB 금지]정보기술(IT)산업 컨설팅업체 IBS의 핸들 존스 최고경영자(CEO)는 높은 수요와 생산장비 부족이 2·3나노 공정 칩 생산에 미치는 영향이 상당할 것이라며 2024년과 2025년에 이들 제품의 공급 부족률이 10∼20%에 이를 수 있다고 추산했다.
퀄컴은 최근 분기 보고서에서 일부 반도체 생산업체가 일방적으로 공급량 축소를 시도했으며, 앞으로도 그런 시도를 할 수 있다고 밝혔다.
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외신 “삼성전자 3나노 반도체 수율 10%대 추정, 고객사 확보에 약점”
▲ 삼성전자 화성 미세공정 파운드리 반도체공장.
[비즈니스포스트] 삼성전자가 양산 발표를 앞둔 3나노 파운드리 미세공정 반도체 초기 생산수율이 10%대, 현재 가동중인 4나노 공정 수율은 35% 수준에 그치고 있다는 관측이 나온다.낮은 반도체 수율이 삼성전자의 파운드리 고객사 확보에 약점으로 작용해 미세공정 기술 발전에 속도를 내고 있는 인텔 과 경쟁에서 불리해질 수 있다는 외국언론의 분석이 나왔다.23일 전자전문매체 익스트림테크에 따르면 인텔이 새로 선보일 ‘인텔4’ 공정을 통해 시스템반도체 생산기술 분야에서 업계 선두를 탈환할 발판을 마련할 것이라는 전망이 고개를 든다.인텔이 최근 반도체 기술 콘퍼런스에서 자세히 공개한 인텔4 공정의 사양이 기존 10나노 공정 대비 큰 폭의 성능 및 전력효율 발전을 예고해 반도체업계에서 높은 기대를 받고 있기 때문이다.인텔4 공정은 7나노 미세공정에 해당하지만 측정 기준이 달라 TSMC나 삼성전자의 4나노 파운드리 공정과 비슷한 수준의 기술에 해당하기 때문에 인텔4라는 별도의 이름이 붙었다.다만 익스트림테크는 인텔이 인텔4 공정부터 처음으로 EUV(극자외선) 반도체공정을 도입하는 만큼 삼성전자나 TSMC 등 경쟁사를 참고해 조심스러운 태도를 보일 수밖에 없다고 보도했다.TSMC는 7나노 파운드리 미세공정에 EUV장비를 시범적으로 도입한 뒤 차세대 기술인 5나노 공정부터 본격적으로 활용하며 신기술 도입에 다소 소극적 태도를 보였다.반면 삼성전자는 7나노 공정부터 본격적으로 EUV장비를 활용하면서 앞서 나갔지만 이후 반도체 생산수율을 안정화시키는 데 오랜 노력을 들여야만 했다.익스트림테크는 삼성전자가 여전히 미세공정 반도체 수율 확보에 고전하고 있다며 3나노 공정 수율은 10~20% 사이, 4나노 공정 수율은 35% 수준에 그치는 것으로 알려졌다고 보도했다.3나노 공정은 삼성전자가 상반기 안에 양산을 시작하기로 한 반도체 공정이고 4나노 공정은 현재 퀄컴 등 고객사 반도체를 위탁생산하는 데 활용되고 있는 생산공정이다.삼성전자가 최근 미세공정 반도체 수율을 높이는 데 꾸준히 성과를 내고 있는 것으로 알려졌지만 초기 수율이 지나치게 낮은 수준이라면 고객사 수주와 수익성 확보에 매우 불리할 수밖에 없다.익스트림테크는 “삼성전자의 낮은 초기 수율이 고객사를 확보하는 데 발목을 잡고 있다”며 “인텔의 새 공정 도입은 반도체 생산기술 왕좌를 되찾는 데 중요한 발판이 될 것”이라고 보도했다.삼성전자가 앞으로 대만 TSMC뿐 아니라 인텔과 반도체 파운드리사업에서 경쟁하는 데도 어려움을 안게 될 수 있다는 의미로 해석된다.익스트림테크는 인텔이 차세대 인텔3 공정 도입을 통해 EUV장비를 더 적극적으로 활용하며 고객사를 향한 지원도 강화하게 될 것이라고 전망했다.인텔이 시스템반도체시장에서 장기간 ‘절대강자’로 군림해 온 역사를 고려한다면 중장기 경쟁에서 삼성전자와 TSMC를 제치고 결국 승리를 거머쥘 것이라는 예측도 나왔다.익스트림테크는 “인텔을 때리는 것은 망치로 고무벽을 때리는 것과 같다”며 “흠집을 낼 수는 있겠지만 의미 있는 수준의 타격을 주는 일은 매우 어려울 수밖에 없다”고 보도했다.현재 파운드리시장에서 절반 넘는 점유율로 독주하고 있는 TSMC마저 장기적으로 인텔의 위협을 무시할 수 없을 것이라는 의미다.다만 삼성전자의 미세공정 반도체 수율 향상 성과와 TSMC의 절대적 시장 지배력을 고려한다면 익스트림테크의 이런 시각이 설득력을 얻기는 쉽지 않다는 목소리도 나온다. 김용원 기자
“삼성전자·TSMC, 수율·장비 문제로 첨단반도체 생산차질 우려”
파운드리(반도체 위탁생산) 글로벌 시장 (PG)
삼성전자, 미국 테일러 파운드리 공장 건설 본격화…내달 착공
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2년째 지속돼온 세계 반도체 부족 현상이 첨단 반도체 생산 차질로 이어질 수 있다고 미국 일간 월스트리트저널(WSJ)이 10일 진단했다.그간 반도체 부족 현상은 차량용 반도체 등 첨단 공정과 거리가 있는 비교적 저부가가치 제품 중심이었고, 최첨단 공정을 통해 생산되는 최고 성능의 반도체들은 거의 타격을 받지 않았다.그러나 이제 삼성전자[005930]와 대만 TSMC가 생산장비 부족과 수율 문제 등으로 인해 납품 기일을 지키지 못하게 되면 차세대 스마트폰, 데이터센터, 인공지능(AI) 등의 기술 혁신이 지체될 수 있다는 것이다.이런 상황에서 오는 2024년은 물론 그 이후에도 첨단 반도체의 공급 부족률이 최대 20%에 달할 것이라는 전망과 함께 이르면 내년부터 문제가 본격화할 것이라는 우려가 나온다.WSJ은 우선 막대한 투자비용과 기술적 장벽으로 인해 최첨단 반도체 제조사가 삼성전자와 TSMC 두 곳뿐이라는 점이 문제라고 짚었다.이 중 TSMC는 몇몇 고객사에 생산장비 확보 문제로 2023∼2024년에 생산량을 원하는 만큼 빠르게 늘리지 못할 수 있다고 통보한 것으로 알려졌다.TSMC는 생산장비 조달이 갈수록 늦어지고 있어 새로 주문받은 반도체의 납품까지 걸리는 기간(리드타임)이 일부 경우 2∼3년까지 늘어날 수 있다고 설명한 것으로 전해졌다.TSMC가 필요로 하는 장비의 많은 부분은 현재 수요가 많은 구식 칩 제조에도 사용되는 것이어서 후발주자인 중국 반도체 기업들과 경쟁이 불가피하다.이 때문에 TSMC는 연초 네덜란드 장비업체 ASML과 장비 공급 물량 증대를 논의하는 등 경영진을 장비업체들에 보내 협상을 벌이고 있다고 WSJ은 소개했다.이에 ASML 대변인은 현재 자사 장비에 대한 수요가 주문 이행 능력을 넘고 있다고 밝혔다.웨이저자(魏哲家) TSMC 최고경영자(CEO)는 지난 4월 애널리스트들과의 통화에서 3나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 공정 칩 생산과 관련, 장비 조달 문제가 있다면서 내년 생산 계획에 문제가 없기를 바랄 뿐이라고 말했다.올해 반도체 생산업체들은 생산 설비 확장에 총 1천800억달러(약 228조원)을 쏟아부을 계획이지만, 반도체 장비업체들의 예상 매출은 1천70억달러에 그칠 정도로 반도체 생산장비의 공급 부족 문제는 심각하다.또 삼성전자의 경우 수율(결함이 없는 합격품의 비율) 등 기술적인 문제를 겪었다고 WSJ은 지적했다.삼성전자 파운드리(반도체 수탁생산)의 4나노 공정 반도체의 수율 개선이 예상보다 더뎌 약속한 만큼 칩을 공급할 수 없게 되자 퀄컴과 엔비디아 등 핵심 고객들이 TSMC로 주문을 돌렸다는 것이다.강문수 삼성 파운드리사업부 부사장은 지난 4월 콘퍼런스콜(전화 회의)에서 “4나노 공정의 초기 수율 램프업(생산량 확대)은 다소 지연된 면이 있었지만, 조기 안정화에 주력해 현재 예상한 수율 향상 곡선 내로 진입한 상태”라고 밝혔다.삼성은 이달부터 차세대 GAA(Gate-All-Around) 기반 세계 최초 3나노 공정 반도체 양산을 시작할 방침이다.GAA는 기존 핀펫(FinFET) 기술보다 칩 면적과 소비전력은 줄이고 성능은 높인 신기술로, 삼성전자는 GAA 기술을 적용해 TSMC보다 먼저 3나노 공정 양산을 시작하는 것을 목표로 하고 있다.정보기술(IT)산업 컨설팅업체 IBS의 핸들 존스 최고경영자(CEO)는 높은 수요와 생산장비 부족이 2·3나노 공정 칩 생산에 미치는 영향이 상당할 것이라며 2024년과 2025년에 이들 제품의 공급 부족률이 10∼20%에 이를 수 있다고 추산했다.퀄컴은 최근 분기 보고서에서 일부 반도체 생산업체가 일방적으로 공급량 축소를 시도했으며, 앞으로도 그런 시도를 할 수 있다고 밝혔다.
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