플레이하기

← 반도체 입문: 칩의 일생 따라가기

반도체 입문 · 24강

R&D에서 양산까지: 누가 먼저 하고, 어떻게 넘기는가

새 칩이 팹에서 처음 만들어진 뒤 안정적으로 대량 출하되기까지는 설계, 팹, 테스트, 신뢰성, 고객, 양산 팹으로 이어지는 여러 구간의 릴레이를 거친다. 이를 신제품 도입(NPI, new product introduction)이라고 한다. 새 세대 공정이나 새 공정 단계를 추가해야 하는 제품은 먼저 R&D 라인에서 만들어 보고 안정시키는 경우도 많다. 구간마다 다른 사람이 바통을 이어받으므로, 인계가 얼마나 명확한지가 다음 사람이 일을 잘할 수 있는지를 좌우한다.

학습 목표

핵심 설명

신제품 도입(NPI): 한 구간씩 바통을 넘긴다

새로 설계한 칩을 팹에서 처음 만들어 낸 뒤 안정적으로 대량 출하할 수 있을 때까지 끌고 가는 과정을 신제품 도입(NPI)이라고 하며, 이어달리기와 비슷하다. 고객이 테이프아웃하고 마스크가 만들어지면 팹이 이어받아 웨이퍼를 투입해 시생산한다. 측정 결과 가운데 공정 문제로 보이는 것은 팹 엔지니어에게 넘기고, 설계 문제로 보이는 것은 설계자에게 돌려보낸다. 엉뚱한 사람에게 넘기면 양쪽 다 헛수고를 한다. 문제가 설계에 있으면 설계를 수정하고 바뀐 마스크를 다시 만들어야 하므로 또 몇 달이 걸린다. 이어서 신뢰성 시험실과 품질보증(QA)이 신뢰성을 평가하고, 고객(또는 이 칩으로 제품을 만드는 회사)이 샘플을 제품에 넣어 시험해 보고 승인해야 양산 주문이 나온다. 마지막으로 조건을 확정해 양산 팹에 넘기며, 양산에 들어간 뒤에도 수율은 계속 올라간다. 이미 양산 중인 공정을 쓰면 초도 로트를 바로 양산 팹에서 만드는 경우가 많고, 새 공정 단계를 추가해야 하면 먼저 R&D 라인에서 만드는 경우가 많다. 도입을 책임지는 사람은 코치와 같다. 일정을 짜고, 로트 하나하나를 추적하고, 문제마다 맞는 사람에게 배정하고, 모든 결정을 기록한다.

먼저 R&D 라인에서: 만들 수 있는가? 왜 불량이 나는가?

새 세대 공정이나, 공정 단계 몇 개를 추가하거나 바꾸는 신제품을 처음 만드는 몇 로트를 시생산이라고 하며, 흔히 R&D 라인에서 만든다. R&D 라인에는 장비 종류는 다 갖춰져 있지만 같은 종류는 한두 대뿐인 경우가 많다. 한 번에 몇 장만 만들며, 묻는 것은 ‘만들 수 있는가, 불량이 나면 원인은 무엇인가’다. 양산 팹에서 바로 시험하지 않는 이유는, 양산 팹의 장비가 매일 고객에게 납품할 웨이퍼로 꽉 차 있어 서로의 발목을 잡기 때문이다. 개발 PIE 엔지니어가 초도 로트의 책임자다. 웨이퍼를 그룹으로 나누어 그룹마다 조건 하나만 바꾸고, 일부러 몇 장은 빠른 쪽으로, 몇 장은 느린 쪽으로 치우치게 만들어 설계가 버티는지 본다. 전기적 특성은 대부분 웨이퍼 공정이 모두 끝나야 측정할 수 있어서, 그때는 웨이퍼 투입 후 이미 몇 주가 지난 경우가 많다. 먼저 WAT(스크라이브 라인에 따로 넣어 둔 TEG를 측정한다)를 보고, 이어서 칩 하나하나를 테스트해 웨이퍼 맵으로 그린 뒤 불량의 모양에서 단서를 찾는다. 측정을 먼저 의심하고, 그다음에 공정을 의심한다. 찾아낸 문제는 각 공정 구역의 개발 공정 엔지니어가 몇 가지 조건을 시험하고, 결과를 측정하고, 단면을 본 뒤 조건 하나를 정해 표준 공정의 해당 칸에 적는다.

기술 이전: 조건표 한 장만 넘기는 것이 아니다

공정이 안정되고, 수율이 목표에 이르고, 신뢰성 시험까지 통과해야 비로소 전체를 한 묶음으로 양산 팹에 넘긴다. 이것을 기술 이전이라고 한다. 넘기는 것은 표준 공정(POR: 공정 단계마다 어떤 종류의 장비를 어떤 조건으로 쓰는지), 규격(단계마다 측정값이 얼마여야 맞는지), 작업 지침서(다른 사람이 따라 해도 똑같이 만들 수 있도록), 교육(양산 팹 인원이 먼저 R&D 라인에 와서 배운다), 그리고 칩이 일찍 고장 나지 않음을 보여 주는 신뢰성 데이터다. 넘기기 전에 기술 이전 심사를 통과해야 하며, 항목을 하나하나 대조한다. ‘완료’라고 적은 항목은 그것을 뒷받침할 실물을 내놓을 수 있어야 한다. POR이 확정된 뒤에는 숫자 하나를 바꾸더라도 변경 관리 절차를 밟아야 한다.

양산 이후: 각자 한 구간을 맡고, 말은 끝까지 전달되어야 한다

이관이 끝나면 생산관리는 며칠에서 몇 달 앞을 본다. 고객이 원하는 수량과 납기를 바탕으로 매주 웨이퍼를 몇 장 투입할지, 어떤 로트를 먼저 보낼지 계획을 짠다. 제조부는 지금 이 근무 시간을 본다. 계획에 따라 디스패치하고 로트를 장비에서 장비로 진행시킨다. 한밤중에 장비가 멈추면 장비 엔지니어는 하드웨어를 점검하고, 공정 엔지니어는 안에 갇힌 웨이퍼를 살릴 수 있는지 판단한다. 홀드(hold)된 로트는 공정과 공정 통합 담당이 OCAP에 따라 속행, 리워크, 스크랩 가운데 무엇으로 할지 판정한다. 규정대로 진행되지 않았는데도 릴리스해야 하는 경우에는 편차 승인서를 작성해 품질보증의 검토를 받는다. 생산관리는 출하일이 바뀌는지 계산하고, 영업 담당이 고객에게 알린다. 고객은 팹 안을 볼 수 없어 창구 담당자의 말만 듣고 결정해야 하므로, 고객에게는 확인한 것과 아직 모르는 것을 구분해서 말해야 한다. 팹 안의 동료에게도 마찬가지로, 차분한 말로 상황을 분명하게 전한다.

흔한 오해

흔히 듣는 말R&D 라인에서 만들어 냈으니, 양산 팹은 조건을 그대로 베끼기만 하면 된다.
실제로는같은 조건이라도 다른 장비로 돌리면 결과가 달라질 수 있다. 부품이 마모된 정도, 장비 자체의 상태가 장비마다 조금씩 다르다. 양산 팹에는 같은 종류의 장비가 여러 대 있고, 모든 장비가 같은 결과를 내도록 맞춰야 한다. 이것을 장비 매칭(tool matching)이라고 한다. 이관한 뒤에도 양산 초기의 수율은 보통 한동안 더 올라가야 한다.
흔히 듣는 말고객이 급하면 로트를 하나 더 투입하면 더 빨리 받을 수 있다.
실제로는새로 투입한 웨이퍼는 첫 공정 단계부터 다시 거쳐야 해서 또 몇 달이 걸리므로, 임박한 날짜에는 소용이 없다. 쓸 수 있는 카드는 로트를 긴급 로트로 돌리거나, 이미 공정 흐름의 후반 단계까지 진행된 로트로 먼저 메우는 것이다. 하지만 어느 카드를 쓰든 다른 로트가 늦어진다. 그래서 생산관리는 ‘가능하다’고 말하기 전에 누가 얼마나 늦어지는지부터 계산한다.

필독

더 읽기

플레이

챕터 5 ‘마지막 한 칸’부터 시작하기: 내일 양산 팹에 넘길 표준 공정에 알람 상한 하나만 남았다 →

생각해 보기

  1. 신뢰성 시험이 아직 끝나지 않았는데, 고객은 양산 팹에서 먼저 웨이퍼를 투입하고 싶어 한다(리스크 투입). 시험을 통과하면 고객은 제품을 더 일찍 받지만, 통과하지 못하면 먼저 투입한 로트들이 통째로 스크랩될 수 있다. 내가 담당자라면 양쪽의 대가를 고객에게 어떻게 설명하겠는가?
  2. 작업 지침서는 R&D 라인에 와서 배운 적이 없을 수도 있는 사람이 읽는 문서다. 어느 정도까지 써야 다른 사람이 그대로 따라 해도 실수하지 않겠는가? 글만으로는 전할 수 없는 것에는 무엇이 있는가?

수업 자료: 슬라이드

이 강의의 핵심, 모식도, 장비, 토론 질문을 슬라이드 한 벌로 만들었다. 그대로 화면에 띄워도 되고, 자신의 강의 자료에 넣어도 된다.

슬라이드 다운로드(PPTX)53 KB슬라이드 다운로드(PDF)76 KB

수업과 비영리 목적이라면 무료로 쓸 수 있다. 출처는 fab24hr로 밝혀 주기 바란다. 판매하거나 자신의 저작물로 바꿔 내놓을 수는 없다. 오류가 있다면 문제 신고

이 글 인용하기‘반도체 입문 · 24강: R&D에서 양산까지: 누가 먼저 하고, 어떻게 넘기는가’, fab24hr, 업데이트. https://fab24hr.com/ko/learn/teamwork/