공급망 노후화 완화: 실리콘, 제조 프로세스, 웨이퍼

웨이퍼 보관 기능의 기존 설계를 위한 장기 부품 지원 확보

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제조업 퍼즐에 대해 알아보았던 1부에서는 반도체 어셈블리가 고전적인 리드 프레임 어셈블리에서 멀어진 이유와 그 진행 과정에 관한 역사를 살펴보았습니다. 요약해 보자면, 값비싼 트리밍과 포밍 툴링이 필요하다는 이유로 시장은 기판 Ball Grid Arrays (BGA), Quad Flat No-lead Packages (QFN), Dual Flat No-lead Packages (DFN) 유형 어셈블리로 이동했습니다. 2부에서는 복잡성도 비용도 더 낮지만 SOIC와 낮은 핀-카운트 PLCC 어셈블리에 더 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 QFN과 DFN 어셈블리에 대해 집중해서 이야기했죠. 지금, 3부에서는 웨이퍼 보관과 반도체 제조 기술을 집중하여알아보겠습니다.

웨이퍼 보관 수요의 동인은 무엇이며, 이 동인은 계속해서 존재할까요?

많은 기술적 어려움이 그렇듯, 그 답은 복합적이며 이 오묘한 답을 이해하기 위해서는 세부적인 사항을 알아보아야 합니다.

웨이퍼 보관에 관련한 주장은 비교적 간단하게 두 개의 아이디어로 구성됩니다. 첫째로, 제조 프로세스가 멈추면 어셈블리와 테스트 비용이 사라집니다. 두 번째로, 웨이퍼는 어셈블리된 제품에 비해 작은 공간에서 더 오랜 시간 보관할 수 있습니다. 특히 오래된 제품에는 두 가지 사항이 모두 사실이지만, 다음 조건을 충족해야 하죠:

어셈블리와 테스트는 계속 수행할 수 있어야 한다.
웨이퍼 제품의 상태는 전부 테스트되거나 설정되어 있어야 한다.

첫 번째 조건은 확실해 보이지만, 잠재적인 의미가 많이 간과되고 있습니다. 어셈블리나 패키징은 웨이퍼 보관을 정당화하려면 계속 사용 가능해야 합니다. 테스트 플랫폼은 웨이퍼 보관이 필요한 동안 실행 가능성을 계속 유지해야 합니다. 이전의 제조업 퍼즐 기사에서 우리는 패키징, 그리고 기존의 리드 프레임 기술이 사라진 경위에 대해 이야기했습니다. 테스터 플랫폼과 적절한 외부 회로는 웨이퍼 보관에서 전체적으로 필요한 기간에 반드시 사용할 수 있어야 합니다. 테스터 가용성이 확보되지 않으면 테스트 프로그램 포팅은 웨이퍼 보관의 재정적 실행 가능성에 고려해야 하는 또 다른 비용이 됩니다. 이 첫 번째 조건은 적절한 계획과 준비로 극복할 수 있습니다. Rochester Electronics는 어셈블리에 투자하고 있으며 웨이퍼 보관을 가능하게 할 수 있도록 계속해서 테스트를 진행하고 있습니다.

웨이퍼 제품이 완전히 테스트되거나 설정되어 있어야 한다는 두 번째 주장은 보다 복잡합니다. 반도체 업계에서 지난 반세기 동안 웨이퍼 보관은 제품의 복잡성, 그리고 테스트와 어셈블리가 실행 가능성을 확보한다는 점을 쉽게 이해할 수 있었습니다. 그러나 오늘날에는 이 점이 더 복잡해졌습니다. 다음을 포함한 여러 가지 요인이 웨이퍼 제품 상태가 복잡해졌기 때문이죠:

상용 메모리 제품이 별개로 존재하지 않습니다. 고급 노드 마스크 비용이 매우 비싸졌기 때문에 여러 웨이퍼 정렬 퓨즈 작업 선택 제품을 싱글 마스크 세트가 대표하는 것이 흔한 일이 되었습니다. 동일한 웨이퍼가 4~8개의 서로 다른 최종 제품을 대표하는 일은 드물지 않게 되었죠.
- 다중 제품 웨이퍼의 경우, 개별 제품의 인벤토리 위치를 아는 것이 불확실해졌습니다.
- EEPROM 메모리는 보통 어셈블리 전에 고온 웨이퍼 정렬 작업을 필요로 합니다. 이는 웨이퍼 정렬 프로그램이 반드시 웨이퍼 보관 프로세스에 속해야 한다는 것을 의미합니다.
대형 온보드 메모리를 가진 제품은 웨이퍼 정렬 작업을 이루기 위해 반드시 Built-In Self-Repair (BISR)를 시행해야 합니다. 이는 다이 영역이 주 메모리가 되는 65nm 이하의 대부분의 기술에 적용되는 사항입니다. BISR은 웨이퍼 정렬 작업으로 작동하는데, 보통 산출량을 개선하고 중복 메모리 열과 행이 교환되도록 퓨징이 이어집니다. BISR 알고리즘은 독점적이며 모든 반도체 기업 혹은 IP 제공업체마다 다릅니다.
플립 칩 웨이퍼 제품은 어셈블리를 위해 범핑이 필요합니다. 범핑 금속 공학은 중요하며, 납(리드)이 포함된 부품의 범핑이 장기적으로 신뢰할 수 있는지 확실하지 않습니다. 더 많은 연구가 필요합니다. 범핑이 없이도 웨이퍼 보관이 이루어질 수 있지만, 시간이 지나며 BISR과 퓨징 작업이 필요하게 될 겁니다.
BGA 어셈블리의 웨이퍼 제품이라면 플립 칩 어셈블리나 다이 본딩에 사용할 수 있는 기판이 필요합니다. 기판의 저장 수명은 길지 않고, 반드시 장기 시스템의 수요를 초과하는 주문 수량에 맞추어 조달되어야 합니다. 장기 기판 보관 역시 추가 연구가 필요한 사항입니다.

웨이퍼 보관의 동인과 동인의 향후 존재 여부에 관해 답변하자면, 진짜 답변은 제품에 따라 달라진다는 것입니다. 실행 가능성 최종 평가를 위해 위에서 설명한 모든 조건을 이해해야 하죠.

Last Time Buy (LTB) 이벤트 시 언제 웨이퍼를 사용할 수 있나요?

현실적으로 웨이퍼 보관 가용성은 최종 사용자에게 그렇게 자주 제시되는 선택지가 아닙니다. LTB의 경제적 예상은 완제품에 해당되는 것이며, 수익의 단기 충돌은 LTB 이벤트가 종료되기 전에 발생합니다. LTB 이벤트에 관련해 완제품보다 적은 수익을 해결하기에는 본질적으로 저항이 있습니다. 이 이벤트는 이미 예측된 사항이며, 수익도 계획된 것이죠. 이는 사전의 비즈니스 계획에 포함되어야 합니다. 팹리스(Fabless) 반도체 기업은 대부분의 제품에 관해 외부 공급망을 보유하고 있습니다. 반도체 제조, 어셈블리, 테스트는 대부분 하도급 계약을 맺는 사항이고요. 웨이퍼만을 위해 제품 제조 흐름에 출구점을 두지 않는 것이 보통입니다. 짧게 말하자면, 대부분의 팹리스 반도체 기업은 웨이퍼만을 단독으로 개발 항목이나 배송 항목으로 식별하지 않는다는 것입니다.

팹리스 기업에서의 웨이퍼 보관에 관한 논의는 LTB 이벤트 발생 전에 진행되어야 하며, 그렇지 않으면 적절히 보관할 수 있는 가능성이 현저하게 감소합니다. 제조 시설을 보유한 IDM(Integrated Device Manufacturer, 통합 장비 제조 회사)의 경우에는 이야기가 다를 수도 있습니다. IDMs는 제품 개발 흐름의 모든 단계에 대해 더 많은 제어권을 갖습니다. IDMs는 팹리스 기업에 비해 웨이퍼를 보유할 가능성이 더 높지만, 이 논의는 LTB 이벤트 이전에 이루어져야 하며 그렇지 않으면 기회를 잃게 되겠죠.

LTB 이벤트에서의 웨이퍼 가용성은 복합적이며 희소합니다. LTB 이벤트 이후의 조달 가능성은 낮다고 발표되었고요. Rochester Electronics와 같은 제품 관리 팀과 기업이 세우는 적절한 계획은 장기 웨이퍼 보관 계약을 성공적으로 시행할 수 있는 가능성을 높입니다. Rochester Electronics는 수십억 개의 다이를 보관 중이며, 수십 년간의 시스템 수명에 필요한, 완전히 인증된 제품으로 장기 시스템 고객에게 제공할 수 있도록 자사의 제품 셀렉션을 계속해서 확대하고 있습니다. 또한, Rochester는 제품을 수십 년간 보관할 수 있다는 결론에 도달해 고객에게 확실히 이를 공급할 수 있습니다.

허가 받은 반도체 제조업체 인 Rochester는 20,000 개가 넘는 장치 유형을 제조했습니다. 120억 개가 넘는 다이를 보유하고 있는 Rochester는 7만 개가 넘는 장치 유형을 제조할 수 있는 능력을 보유하였습니다.

40년이 넘는 시간 동안 70개의 선도적인 반도체 업계와 파트너십을 맺어온 Rochester는 소중한 고객 여러분께 주요 반도체의 지속적 공급원을 제공해 왔습니다.

Rochester Electronics는 뉴버리포트 시설에서 웨이퍼 보관 및 다이 프로세싱 서비스로 반도체 제품의 수명 주기를 연장할 수 있는 다양한 서비스를 제공합니다.

웨이퍼 가공

웨이퍼 이면 연마
웨이퍼 다이싱
다이(Die) 수령 및 보관
다이(Die) 검사

다이(Die) 뱅킹

장기 저장

장기 저장 및 제조 관리 프로그램
로트 승인 및 안정성 검사 서비스를 통해 전체 제품 기능을 보장합니다
부품 관리
사용량 보고
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웨이퍼 인벤토리 및 특성의 ERP 제어
잉크 웨이퍼를 위한 전자 웨이퍼 맵 생성
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잉크 웨이퍼를 위한 전자 웨이퍼 맵 생성

차세대 저장

ISO-7/10K 인증
향상된 ESD 제어
ISO-5 검사 부분
상대 습도 제어
실시간 온도 및 습도 모니터링
전원 장애 시 자동 퍼지 (purge)
안전한 방 및 개인 캐비닛

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1부를 읽어보세요: 공급망 노후화 완화: 반도체 제조의 퍼즐 알아보기

2부를 읽어보세요: 공급망 노후화 완화: QFN과 DFN 어셈블리로 나아가는 반도체 제조업계

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