플레이하기

칩의 일생

칩 하나가 설계에서 사용자의 손에 닿기까지

칩 하나가 설계를 마치고 제품에 들어가 사용자의 손에 닿기까지는 크게 네 곳을 거쳐요. 설계 회사가 설계도를 반도체 공장에 넘기면 포토마스크가 만들어지고, 반도체 공장은 웨이퍼 위에 회로를 한 층씩 만들어 올려요. 이것을 흔히 ‘전공정’이라고 해요. 후공정 공장은 칩을 하나하나 테스트하고, 잘라서 패키징한 뒤 한 번 더 테스트해요. 이것이 ‘후공정’이에요. 마지막으로 고객사의 공장에서 제품에 들어가요. 이 페이지는 각 단계에서 무엇을 하는지 순서대로 설명해요. 각 단계는 fab24hr의 메인 스토리 ‘칩의 일생’과도 이어져요. 프롤로그와 13개 챕터로 가상의 보청기 칩 ‘Glowmere’의 전 과정을 따라가며, 아래 각 단계에서 해당 챕터부터 바로 플레이할 수 있어요.

표 하나로 보기

단계장소메인 스토리
테이프아웃과 포토마스크설계 회사, 마스크 숍프롤로그
개발 라인 시생산반도체 공장의 개발 라인(전공정)챕터 1~5
양산양산 팹(전공정)챕터 6~9
웨이퍼 테스트후공정 공장(또는 테스트 전문 공장)챕터 10
패키징후공정 공장챕터 11
파이널 테스트와 신뢰성후공정 공장챕터 12
출하와 방습 포장후공정 공장의 출하 구역챕터 12
제품에 들어가 사용자의 손으로고객사의 조립 공장, 사용자챕터 13(종장)

테이프아웃과 포토마스크

칩 설계를 마치고 검증(공장의 설계 규칙을 어기지 않았는지, 그린 도면이 회로도와 맞는지)까지 끝나면, 설계 회사는 최종 설계 데이터를 반도체 공장에 넘겨요. 이 단계를 테이프아웃(tape-out)이라고 해요. 설계 데이터는 이어서 한 세트의 포토마스크로 만들어져요. 마스크는 패턴 한 층에 한 장씩, 노광할 때 쓰는 사진 필름 같은 것이에요. 한 세트가 수십 장인 경우가 많아요. 테이프아웃 뒤에 설계를 바꾸려면 마스크를 다시 만들어야 해서 비용도 많이 들고 몇 달을 더 기다려야 해요. 그래서 테이프아웃 전 검증은 특히 꼼꼼하게 해요.

게임에서

메인 스토리의 프롤로그로, 챕터 1이 시작되기 전에 짧은 글 몇 단락으로 지나가고 플레이할 부분은 없어요. 보청기를 만드는 작은 회사가 처음으로 직접 설계한 칩 ‘Glowmere’는 버튼형 전지를 며칠 더 버티게 하려는 칩이에요(회사를 세운 선 대표의 아버지도 보청기를 끼고 있어요). 이 칩의 설계가 반도체 공장으로 넘어가 한 세트의 마스크가 됐어요.

더 읽어 보기

챕터 1부터 플레이하기 →

개발 라인 시생산

새로운 공정이나 새 제품은 반도체 공장의 개발 라인에서 먼저 첫 로트를 만드는 경우가 많아요. 이것을 시생산이라고 하고, 목적은 문제를 찾고 수율을 재는 거예요. 같은 로트의 웨이퍼를 몇 그룹으로 나눠 그룹마다 조건을 하나만 바꾸기도 하고(스플릿 실험), 일부러 몇 장을 빠른 쪽, 느린 쪽으로 치우치게 만들어(코너) 공장이라면 반드시 생기는 편차를 설계가 견딜 수 있는지 봐요. 다 만들면 먼저 스크라이브 라인 위의 TEG를 측정하고(WAT), 이어서 칩을 하나하나 모두 테스트해 웨이퍼 맵으로 그려요. 신뢰성도 미리 검증해야 해요. 흔히 하는 HTOL은 3로트, 로트마다 77개를 고온에서 전원을 넣은 채 1,000시간 연속으로 돌리고, 하나도 고장 나면 안 돼요. 공정이 안정되고 기술 이전 심사를 통과하면, 조건을 양산에서 그대로 따르는 표준 공정(POR)으로 정리한 다음에야 양산 팹에 넘겨요.

게임에서

제1막 · 개발 라인(챕터 1~5): 개발 PIE 엔지니어가 되어 첫 웨이퍼 12장을 어떻게 나눌지 정해요. 챕터 2 ‘한 공정씩’에서는 이 12장을 따라 전공정의 7개 공정 구역(세정, 퍼니스, 박막, 포토, 식각, CMP, 주입)을 지나며 구역마다 한 단계씩 직접 해 봐요. 이어서 웨이퍼 맵 위 불량의 모양에서 원인을 찾고, 기술 이전 심사 전날 밤에는 리스크 투입을 할지 결정해요. 챕터 5에서는 개발 공정 엔지니어가 되어, 양산 팹에 넘길 표준 공정의 마지막 칸에 경보 상한을 적어요. 이 다섯 챕터의 결정은 뒤에 오는 사람들에게 모두 이어져요.

더 읽어 보기

챕터 1부터 플레이하기 →

양산

양산 팹으로 넘어간 뒤에는 표준 공정대로 웨이퍼를 대량으로 생산해요. 이것이 흔히 말하는 ‘전공정’이에요. 박막을 한 층 입히고, 포토 공정으로 패턴을 찍고, 식각으로 깎아 내고, 세정한 뒤 다음 층으로 넘어가며 한 층씩 쌓아 올려요. 전공정 장비는 보통 포토, 식각, 박막, CMP, 퍼니스, 이온 주입, 세정의 7개 구역으로 나뉘어요(구역마다 하는 일). 웨이퍼 한 로트가 웨이퍼 투입부터 완성까지 몇 주에서 몇 달이 걸리는 경우가 많아요. 장비는 24시간 쉬지 않고 돌아가서, 문제가 생기면 한밤중에도 누군가 전화를 받아요. 다 만든 뒤 WAT를 한 번 측정하고 나서야 웨이퍼를 상자에 담아 후공정 공장으로 보내요. 웨이퍼부터 패키징까지 공정을 단계별로 보려면 칩은 어떻게 만들어질까?를 참고하세요.

게임에서

제2막 · 양산 팹(챕터 6~9): 개발 라인 시생산으로부터 반년쯤 뒤, Glowmere 로트 H-2417이 식각 장비 ETCH-03 안에 갇혀 있어요. 위의 7개 구역은 메인 스토리 챕터 2에서 개발 라인에 있을 때 구역마다 한 단계씩 직접 해 봤어요. 이날은 양산 팹 식각 구역의 공정 엔지니어가 돼요. 새벽 02:47의 전화, 오전의 급한 불 끄기, 오후의 수동 추가 식각, 저녁의 그 노란불. 챕터 5에서 표준 공정에 적어 넣은 그 상한을 이날 넘겨받게 돼요. 같은 날 양산 팹의 다른 22개 역할은 저마다 다른 면을 봐요. 전공정 7개 구역의 공정·장비, 제조부, 공정 통합, 인프라의 4개 구역, 품질, 생산관리, 마스크 역할은 ‘직장인의 하루’에서 역할을 바꿔 플레이할 수 있어요.

더 읽어 보기

챕터 6부터 플레이하기 →

웨이퍼 테스트

웨이퍼는 후공정 공장(또는 테스트 전문 공장)으로 보내지고, 자르기 전에 먼저 칩을 하나하나 모두 테스트해요. 프로브 카드의 아주 가는 바늘이 칩의 접점에 닿으면, 테스터가 테스트 프로그램에 따라 한 항목씩 측정해요. 이 단계를 웨이퍼 테스트라고 하고, 프로브 테스트나 CP라고도 불러요. 테스트를 마친 칩은 하나하나 bin으로 나뉘어요. 좋은 칩은 한 칸에, 불량은 불량 유형에 따라 각각 다른 칸에 들어가요. 결과는 위치대로 웨이퍼 맵으로 그려지고, 이후 좋은 칩만 패키징으로 넘어가요. 상한과 하한을 어디에 둘지는 일종의 절충이에요. 너무 빡빡하면 좋은 칩까지 걸러지고, 너무 느슨하면 불량이 고객의 손에 들어가요.

게임에서

제3막 · 후공정 공장, 챕터 10 ‘대기 전류’: 테스트 엔지니어가 돼요. Glowmere의 첫 양산분 웨이퍼가 도착했어요. 먼저 bin 파레토에서 가장 많은 불량 유형을 찾고, 그것이 웨이퍼의 어디에 있는지 본 다음, 대기 전류 분포도에서 상한을 어디에 그을지 정해요. 개발 라인에서 빠른 쪽 그룹(FF)을 돌렸는지에 따라, 비교해 볼 수치가 손에 있는지가 갈려요.

더 읽어 보기

챕터 10부터 플레이하기 →

패키징

패키징은 칩을 보호하면서 회로 기판에도 연결할 수 있는 외피에 넣는 일이에요. 웨이퍼는 먼저 뒷면을 갈아 얇게 만든 뒤 다이싱으로 칩을 하나하나 잘라 내요. 게임 속 Glowmere는 SiP 소형 모듈로 만들어져요. 먼저 작은 기판에 솔더 페이스트를 인쇄하고, 작은 저항과 커패시터를 올려 오븐을 통과시켜 납땜해요(부품 실장). 칩은 접착제로 기판에 고정하고(다이 본딩), 머리카락보다 가는 금속 와이어로 칩의 접점을 기판에 연결한 다음(와이어 본딩), 마지막으로 플라스틱으로 감싸고(몰딩) 하나씩 잘라요. 와이어가 단단히 붙었는지는 몇 개를 골라 풀 테스트로 확인해요. 와이어를 끊어질 때까지 당겨서 얼마나 힘이 들었는지, 어디서 끊어졌는지 봐요. 몰딩한 뒤에는 밖에서 와이어가 보이지 않아서 X선으로 검사해요.

게임에서

챕터 11 ‘볼이 들렸다’: 패키징 공정 엔지니어가 돼요. 라인장과 함께 패키징 라인을 한 바퀴 돌고 나면, 와이어 본더의 풀 테스트 샘플링에서 두 가닥이 이상해요. 와이어 한쪽 끝의 작은 볼이 접점에서 통째로 들렸어요. 장비를 세우고 캐필러리를 바꿔 다시 조정한 뒤 그날 본딩한 트레이를 전부 다시 샘플링할까요, 아니면 계속 본딩하면서 샘플링을 2시간마다 한 번으로 바꿀까요?

더 읽어 보기

챕터 11부터 플레이하기 →

파이널 테스트와 신뢰성

패키징을 마친 모듈은 한 번 더 테스트해요. 이것을 파이널 테스트(흔히 FT)라고 해요. 와이어가 제대로 연결되지 않았을 수도 있고, 어떤 특성은 패키징 뒤에 바뀌기도 하기 때문이에요. 핸들러가 모듈을 하나씩 테스트 소켓에 넣고, 좋은 것과 불량을 나눠 담아요. 신뢰성은 ‘한동안 쓰면 고장 나지 않을까’를 묻는 일이에요. 전자 부품이 고장 날 확률을 그래프로 그리면 욕조 모양이 돼요. 막 만들었을 때는 고장이 잘 나고(초기 고장), 그 뒤 오랫동안 거의 고장 나지 않다가, 오래 쓰면 다시 늘어나요. 출하 전에 일부를 샘플링해 고온에서 전원을 넣고 이틀에서 일주일 동안 돌려 몇 개가 고장 나는지 보면, 이 로트에 초기 고장이 많은지 추정할 수 있어요. 하지만 샘플링은 추정일 뿐, 약한 것을 하나하나 다 골라낼 수는 없어요. 모든 제품을 먼저 일정 시간 돌리려면(번인) 하루 이틀의 시간에 더해 전용 지그도 만들어야 해서, 일반 소비자용 제품은 하나하나 다 하는 경우가 드물어요. 신제품 출시 전의 HTOL은 한 번만 하고, 양산 뒤에는 정기 샘플링으로 바뀌어요. 출하하는 로트마다 그 결과를 기다리는 게 아니에요.

게임에서

챕터 12 ‘출하 전날 밤’: 후공정 공장의 고객 담당이 돼요. 품질 담당과 함께 출하 전 체크리스트를 한 항목씩 맞춰 보는데, 앞 챕터들에서 내린 결정이 여기서 초록색이나 노란색으로 나타나요. 고객이 내일 출하할 수 있는지 묻고, 먼저 샘플링으로 이틀 돌려 볼지, 예정대로 출하할지 정해요.

더 읽어 보기

챕터 12부터 플레이하기 →

출하와 방습 포장

테스트를 마친 부품은 길쭉한 플라스틱 테이프의 작은 칸에 하나씩 넣어 릴에 감아요. 이것을 테이프 앤 릴이라고 해요. 고객사의 장비가 하나씩 자동으로 집어 쓸 수 있어요. 플라스틱 패키지는 공기 중의 습기를 빨아들이는데, 회로 기판에 납땜하려고 오븐을 통과할 때 안에 스며든 물이 한꺼번에 수증기로 바뀌면서 패키지가 갈라질 수 있어요. 그래서 습기에 약한 부품은 건조시킨 뒤 방습백에 넣고, 건조제와 습기를 먹으면 색이 바뀌는 습도 카드를 함께 넣어 밀봉해요. 이것을 방습 포장이라고 해요. 봉투 바깥에는 습기 주의 경고 라벨과, 품번, 수량, 로트 번호, 데이트 코드가 적힌 라벨을 붙여요. 그래야 문제가 생겼을 때 어느 웨이퍼 로트, 어느 패키징 작업이었는지 거슬러 찾을 수 있어요.

게임에서

챕터 12의 마지막 장소는 출하 구역이에요. 테이프 앤 릴, 건조제, 습도 카드, 방습백. 출하 전표에 서명하거나 ‘보류’라고 적어요.

챕터 12부터 플레이하기 →

제품에 들어가 사용자의 손으로

테이프 앤 릴은 고객사의 조립 공장으로 가요. 장비가 부품을 하나씩 회로 기판에 올리고 오븐을 통과시켜 납땜한 뒤 제품에 조립해요. 게임 속 제품은 보청기예요. 마이크로 소리를 받아 키운 다음 작은 스피커로 귀에 보내고, 아연공기 전지로 전원을 얻어요. 이 전지는 스티커를 떼야 전기가 나오기 시작하고, 한 개로 며칠에서 2주쯤 버텨요. 칩이 대기 중에 새는 전류가 적을수록 전지가 오래가요. 칩에 문제가 있으면 대개 쓰기 시작하고 몇 주에서 몇 달 사이에 드러나는데, 그러면 반품으로 돌아오고, 고장 난 것을 뜯어 원인을 찾아요(고장 분석).

게임에서

종장 ‘아버지의 손에’: 이번에는 선 대표 아버지가 돼요. 은퇴한 초등학교 교사로, 보청기를 낀 지 5년째예요. 딸이 자기 회사에서 만든 첫 보청기를 가져와요. 전지를 넣고 귀에 껴 봐요. 밤 10시 반, 예전 보청기였다면 진작 전지가 다 됐을 시간에 거실에 앉아 있으면, 부엌에서 아내가 하는 말이 들려요. 앞의 모든 챕터에서 내린 결정에 따라 세 가지 엔딩 중 하나로 끝나요. ‘제때 출시’, ‘조금 늦었지만 반품 없음’, ‘석 달 뒤 한 로트 반품’.

더 읽어 보기

챕터 13부터 플레이하기 →

메인 스토리 플레이 방법

fab24hr에서 ‘출근’을 누르면 두 가지 방식으로 플레이할 수 있어요. ‘칩의 일생’은 메인 스토리이고, ‘직장인의 하루’는 역할을 골라 기기의 시간에 맞는 근무를 하는 방식이에요. 메인 스토리는 프롤로그와 13개 챕터로, 4막으로 나뉘어요.

막챕터역할
제1막 · 개발 라인1~5개발 PIE 엔지니어, 개발 공정 엔지니어
제2막 · 양산 팹6~9공정 엔지니어(같은 날의 네 근무)
제3막 · 후공정 공장10~12테스트 엔지니어, 패키징 공정 엔지니어, 고객 담당
종장 · 사용자의 손으로13선 대표 아버지

챕터마다 여전히 ‘한 사람의 하루’이고, 칩은 계속 다음 사람에게 건네지는 바통이에요. 앞에서 내린 결정은 뒤에 오는 사람에게 이어지고, 마지막에 세 가지 엔딩 중 하나를 정해요. 한 챕터는 10분 정도이고, 여러 번에 나눠 플레이해도 되며, 진행 상황은 브라우저에 저장돼요. ‘게임에서’ 부분에 나오는 웨이퍼 장수, 시간, 상한, 일수는 모두 게임 설정이고 예시일 뿐이에요.

자주 묻는 질문

메인 스토리 ‘칩의 일생’은 얼마나 걸리나요?

프롤로그와 13개 챕터로, 한 챕터에 10분 정도, 전부 하면 1~2시간 정도 걸려요. 나눠서 해도 돼요. 진행 상황은 브라우저에 저장되고, 다시 와서 ‘출근’을 누르면 ‘칩의 일생’ 카드에 ‘챕터 N 이어서’가 보여요. 누르면 이어서 할 수 있어요.

아무 챕터에서나 시작할 수 있나요?

네. 이 페이지의 각 단계 아래에 있는 링크를 누르면 바로 그 챕터로 가요. 게임에서는 도감의 ‘칩의 일생’을 열고(한 번 플레이한 뒤에는 ‘출근’을 누르면 나오는 ‘칩의 일생’ 카드에도 ‘챕터 목록’이 있어요) 챕터를 누르면 그 챕터부터 시작해요. 플레이하지 않은 앞 챕터는 원래 흐름대로 이어지니 처음부터 할 필요는 없어요. 순서대로 하면 앞에서 내린 결정이 뒤 챕터로 이어져요.

로그인해야 할 수 있나요?

아니요. 열면 바로 할 수 있고, 진행 상황은 이 브라우저에 저장돼요. 휴대폰이나 브라우저를 바꿔도 이어서 하고 싶다면 Google 계정으로 진행 상황을 저장할 수 있어요(선택). 게임 진행 상황만 저장하고, 입력한 이름이나 계정의 이름·이메일·사진은 저장하지 않아요. 자세한 내용은 ‘개인정보 처리방침’ 페이지에 있어요.

실제 이야기인가요?

회사, 제품, 인물, 로트 번호, 수치는 모두 게임을 위해 만든 가상의 설정이고, 어느 회사를 나타내는 것도 아니에요. ‘Glowmere’도 가상의 칩이에요. 각 단계에서 무엇을 하는지, 왜 그렇게 하는지는 교과서, 산업 표준, 대학 강의와 논문 같은 공개된 일반 자료를 바탕으로 정리했어요.

반도체 전공정과 후공정은 무엇인가요?

업계에서 흔히 말하는 전공정은 반도체 공장이 웨이퍼 위에 회로를 한 층씩 만들어 올리는 과정이고, 후공정은 패키징과 테스트예요. 웨이퍼 위의 칩을 테스트하고, 잘라서 패키징한 뒤 한 번 더 테스트하는 일이에요. 반도체 공장 안의 엔지니어들은 공정의 앞부분(트랜지스터를 만드는 단계)과 뒷부분(트랜지스터를 잇는 금속 배선을 만드는 단계)을 전단 공정, 후단 공정이라고 나눠 부르기도 해요. 말이 비슷해도 가리키는 범위가 다르니 앞뒤 맥락을 봐야 해요.

패키징·테스트(후공정)는 무엇인가요?

패키징과 테스트예요. 웨이퍼가 완성되면 후공정 공장으로 보내져요. 먼저 웨이퍼 위에서 칩을 하나하나 테스트하고, 잘라서 작은 외피에 넣은 뒤, 밀봉하고 한 번 더 테스트해야 고객에게 출하해요. 이 페이지의 웨이퍼 테스트, 패키징, 파이널 테스트와 신뢰성, 출하와 방습 포장 네 단계가 바로 후공정 공장에서 하는 일이에요.

웨이퍼 테스트(CP)와 파이널 테스트(FT)는 무엇이 다른가요?

웨이퍼 테스트(CP, 프로브 테스트라고도 해요)는 웨이퍼를 자르기 전에 프로브 카드로 칩을 하나하나 테스트해서, 좋은 칩만 패키징으로 보내요. 파이널 테스트(FT)는 패키징한 뒤에 한 번 더 하는 테스트예요. 와이어 본딩이나 몰딩에서 문제가 생길 수 있고, 어떤 특성은 패키징 뒤에 바뀌기도 하기 때문이에요. 하나는 돈을 들여 패키징하기 전에 불량을 미리 골라내고, 다른 하나는 출하 전에 패키징을 마친 것이 여전히 괜찮은지 확인해요.

챕터 1부터 플레이하기

이 사이트의 다른 페이지

최신 글