OSAT란? 후공정 공장은 무엇을 할까?

한마디로 정리하면 이렇다. OSAT는 Outsourced Semiconductor Assembly and Test의 줄임말로 ‘외주 반도체 패키징·테스트’를 뜻하며, 이 일을 하는 공장을 흔히 ‘후공정 공장’이라 부른다. 팹에서 완성된 웨이퍼는 후공정 공장으로 보내져 테스트하고, 자르고, 감싸고, 다시 한 번 테스트를 거쳐야 회로 기판에 납땜할 수 있는 칩이 된다.

OSAT 네 글자는 무슨 뜻일까?

• O(Outsourced, 외주): 다른 회사의 주문을 받는다. 칩은 후공정 공장의 것이 아니라 고객이 보내온 것이다.
• S(Semiconductor, 반도체): 다루는 것은 칩이다.
• A(Assembly, 패키징): 칩을 외장에 넣고, 납땜할 수 있는 리드나 솔더 볼을 밖으로 뽑아낸다. 영어로는 흔히 assembly라 하고, 우리말로는 패키징이라 한다.
• T(Test, 테스트): 칩 하나하나가 정상인지 확인한다.

그래서 둘을 합쳐 흔히 ‘패키징·테스트’라 부른다. 영어로는 ATMP(assembly, test, marking and packaging: 패키징, 테스트, 마킹, 포장)라고도 하며, 같은 구간의 일을 가리킨다.

왜 ‘외주’를 줄까?

칩 제조는 크게 두 구간으로 나뉜다. 웨이퍼 위에 회로를 만드는 것을 전공정이라 하며, 팹에서 한다. 웨이퍼 위의 칩을 테스트하고, 자르고, 감싸는 것을 후공정이라 한다.

모든 칩 회사가 두 구간을 모두 직접 하지는 않는다. 많은 회사는 설계만 하고 자체 공장이 없어서, 웨이퍼는 파운드리에 맡기고 패키징과 테스트는 다시 후공정 공장에 맡긴다. 자체 팹이 있는 회사가 후공정의 일부를 외부에 맡기기도 한다. 후공정 전문 회사는 여러 고객의 일을 동시에 받고, 다양한 패키지 형태에 필요한 장비와 경험을 갖추고 있어 장비 한 대로 여러 회사를 상대할 수 있다. 이는 파운드리와 같은 이치로, 뉴스에 나오는 ‘파운드리’란?을 읽어 보자.

칩 하나는 후공정 공장에서 어떤 공정을 거칠까?

패키지 형태가 아주 다양해서 단계도 저마다 다르다. 흔한 한 가지를 대략 살펴보면 다음과 같다.

1. 웨이퍼 테스트(CP): 웨이퍼를 자르기 전에 프로브 바늘로 칩을 하나씩 먼저 테스트하고, 불량은 기록해 두어 돈을 들여 패키징하지 않는다. 이 단계를 전문 테스트 공장에서 하기도 한다.
2. 백그라인딩: 웨이퍼 뒷면을 갈아 얇게 만든다.
3. 다이싱: 웨이퍼를 칩 하나하나로 자른다.
4. 다이 본딩: 양품 칩을 기판이나 리드프레임에 붙인다.
5. 와이어 본딩: 머리카락보다 가는 금속선으로 칩의 접점을 바깥에 연결한다. 다른 방법으로 플립칩이 있는데, 칩을 뒤집어 작은 범프로 바로 연결하는 방식이다.
6. 몰딩: 플라스틱으로 전체를 감싼다.
7. 마킹: 외장에 모델명과 로트 번호를 찍은 다음, 하나씩 자르거나 다듬는다.
8. 파이널 테스트(FT): 패키징을 마친 뒤 다시 한 번 테스트한다. 패키징 과정에서 칩이 손상될 수 있고, 패키징을 마쳐야 테스트할 수 있는 항목도 있기 때문이다.
9. 포장·출하: 칩을 하나씩 테이프 앤 릴에 넣고, 습기에 약한 것은 방습 포장을 한다.

테스트를 어떻게 하는지는 ‘칩은 어떻게 테스트할까? 웨이퍼 테스트(CP)와 파이널 테스트(FT)의 차이’, 패키징이 왜 필요한지는 ‘패키징이란?’, 와이어 본딩의 자세한 내용은 ‘와이어 본딩이란?’을 읽어 보자.

후공정 공장은 팹과 무엇이 다를까?

	팹(전공정)	후공정 공장(후공정)
다루는 것	웨이퍼 한 장 전체, 로트와 장 단위로 센다	칩 하나하나, 흔히 천 개, 만 개 단위로 센다
주된 일	웨이퍼 위에 회로를 한 층씩 만든다	테스트, 다이싱, 본딩, 와이어 연결, 몰딩, 재테스트
청정도 요구	클린룸 등급이 보통 가장 엄격하다	깨끗해야 하지만, 대부분 구역은 보통 전공정만큼 엄격하지 않다
제품 전환	같은 공정을 오래 돌린다	고객도 패키지 형태도 많아 제품과 지그를 자주 바꾼다
장비	포토, 식각, 박막 같은 공정 장비	다이싱 장비, 와이어 본더, 몰딩 장비, 테스터, 핸들러

클린룸 등급을 어떻게 정하는지는 ‘클린룸은 얼마나 깨끗할까?’를 읽어 보자.

후공정 공장에는 어떤 일자리가 있을까?

• 테스트 엔지니어: 테스트 프로그램을 작성하고 유지하며, 테스터와 프로브 카드를 관리하고, 칩마다 결과를 보고 규격 한계를 어디에 그을지 정한다.
• 패키징 공정 엔지니어: 다이싱, 다이 본딩, 와이어 본딩, 몰딩 각 공정의 조건을 관리하고, 수율이 떨어지면 어느 공정 때문인지 찾아낸다.
• 장비 엔지니어: 와이어 본더, 다이싱 장비, 테스터 같은 장비를 돌보며 PM과 수리를 한다.
• 품질·신뢰성 엔지니어: 출하 전 검사, 샘플을 뽑아 하는 신뢰성 시험, 고객이 반품한 부품의 분석을 맡는다.
• 고객 담당: 고객과 일정, 규격, 이상 사항을 맞춘다. 고객이 “내일 출하할 수 있나요?”라고 물을 때 가장 먼저 찾는 사람이다.
• 생산관리와 기술자: 공정마다 로트 순서를 정하고, 장비를 조작하며, 문제가 생기면 가장 먼저 대응한다.

흔한 배경을 보면, 테스트는 전기·전자, 패키징 공정은 기계, 재료, 화공 쪽이 많고, 고객 담당은 엔지니어링 배경이 있으면서 사람과 소통하기를 좋아하는 사람이 많다. 전공마다 반도체 업계에서 어떤 길로 가는지는 ‘어떤 전공이면 반도체 팹에 갈 수 있을까?’를 읽어 보자.

요즘 뉴스에 후공정이 자주 나오는 이유는?

예전에는 패키징을 흔히 ‘마지막에 포장하는 일’ 정도로 여겼다. 지금은 칩을 더 빠르고 전력을 덜 쓰게 만들기 위해, 여러 개의 칩을 나란히 놓거나 아예 쌓아 올려 하나의 패키지에 넣는 제품이 점점 늘고 있다. 패키징이 칩 성능의 일부가 되면서 후공정도 뉴스에 점점 자주 등장한다. 뉴스에 나오는 ‘첨단 패키징’이란?을 읽어 보자.

fab24hr에서는

메인 스토리 ‘칩의 일생’의 제3막은 후공정 공장이 무대다. 챕터 10에서는 테스트 엔지니어가 되어 bin을 보고 대기 전류의 상한을 정한다. 챕터 11에서는 패키징 공정 엔지니어가 되어, 와이어 본딩의 풀 테스트 샘플링에서 문제가 나오자 장비를 멈출지 정해야 한다. 챕터 12에서는 고객 담당이 되어, 출하 전날 밤 고객에게서 내일 출하할 수 있느냐는 질문을 받는다. ‘직장인의 하루’에서도 테스트 엔지니어, 패키징 공정 엔지니어, 고객 담당으로 하루씩 일해 볼 수 있다. 게임 속 후공정 공장, 장비, 인물은 모두 가상이다. 후공정의 흐름과 일자리는 공개된 일반 자료를 바탕으로 썼으며, 실제 방식은 공장마다, 패키지 종류마다 다르다.