삼성전자, 반도체 無人공정 목표 AI 도입…"수율 확보 특명" > 경제기사 | economics

삼성전자 화성 캠퍼스 [출처=삼성전자]

삼성전자가 반도체 공정에 AI인공지능를 도입하며 일부 영역에서 효과를 보고 있는 것으로 나타났다. 완전 무인無人 공정을 위한AI 도입은 수율 확보가 관건이라는 분석이다.

17일 반도체 업계에 따르면 삼성전자는 반도체 제조 공정에서 AI를 도입해 현장 시프트교대근무 엔지니어 수를 감축하고 있다. 그러나 직접적인 공정 프로세스, 그 중에서도 선단 공정 프로세스의 AI 도입은 애로를 겪고 있다.

삼성전자는 오는 2030년까지 반도체 공정 100% 무인화가목표다.이 과정에서현장 엔지니어 수를 줄이는 등 가시적인 성과가 나오고 있다. 반도체 업계 A 관계자는 "삼성전자가 AI를 도입하는 과정에서 현장 시프트 엔지니어 수를 줄이고 있다"며 "착출된 엔지니어는 좀 더 고도화된 업무에 배정받는다"고 말했다.

삼성전자는 웨이퍼 이송, 반도체 장비 유지보수 등 분야에서 AI 도입 성과를 내며 현장 엔지니어 수를 줄이는데 성공했으나, 웨이퍼가 설비 안에 투입된 이후 진행되는 추가 공정의 AI도입은 신중한 입장이다. 복잡도가 기하급수적으로 상승한 선단 공정에서 어려움에 직면함에 따라 레거시 공정에 우선AI를 적용하고 있다.

블랙박스 AI, 반도체 공정에 함부로 사용 불가

반도체 공정에 AI 도입이 어려운 까닭은 업종 특성상 AI의 신뢰성이 아직은 낮기 때문이다.

반도체는 AI가 짜준 공정을바로 실행할 수 없는데, 이는 공정 실패에 따른 비용이 천문학적이기 때문이다. 수많은 단계에서 기온, 습도, 기압 등 사소한 요소 하나가 큰 영향을 끼친다. 하나의 요소라도 잘못되면 투입된 웨이퍼가 불량처리 돼 큰 비용이 발생한다.

현재 AI는 이유에 대한 설명 없이 결과치만 나오기 때문에 의사결정자 입장에서 AI의 결과를 무조건적으로 수용할 수 없다. 이유가 있어야 의사결정자가 이를 납득하고, 실제 공정 단계로 들어갈 수 있다.

때문에 반도체 공정에선 AI가 발달할지라도 항상 사람이 먼저 수율에 영향을 끼치는 원인과 이유를 파악해야 한다.

수만가지 반도체 공정 단계에서 온도, 습도, 기압 등 물리적·화학적 요인들이 어디에 얼마나 영향을 끼치는지, 즉 원인과 이유에 대해 알아내야 한다. 그 다음 이를 통해 적정 수율을 확보하고, 이 데이터를 AI에 투입해 학습시킬 수 있다.

수율은 결국 사람이…삼성, 선단 공정 키 팩터 찾아야

삼성전자 엔지니어 [출처=삼성전자]

문제는 삼성전자의 경우 파운드리 선단공정과 HBM고대역폭메모리 등 영역에서 경쟁사 대비 수율이 낮아 AI 도입에 신중할수 밖에 없다는 것이다.

반도체 공정에 정통한 업계 B관계자는 "한 설비에만 센서가 1000가지가 넘는다. 세부적인 레시피 공법이나 설비 파라미터 관련된 데이터가 너무 많고 복잡하다. 웨이퍼를 옮기는 등 물류 관점에서AI가 쉽게 추진되지만, 프로세스 공법이나 설비 타입에서 운영되고 있는 팹 환경의자동화는 한계점을 보이고 있다"고 설명했다.

이어 그는 "삼성전자가 선단공정과 HBM에서 어떻게 해야 좋은 수율이 나오는지에 대한 데이터를 집계하고 있다.키 팩터들을 10개는 만들어야 하는데 2개 정도는 알고 있지만 8개는 전혀 모르는 영역"이라며 "SK하이닉스의 경우 HBM 수율이 잘 나오고, 경험이 많기 때문에 AI의 수율이나 품질 제어 관점에서 더 낫다"고 전했다.

삼성전자는선단 공정에서 수율 확보가 안 되면서 수율 원인 분석 및 데이터 확보가 안 돼 경쟁사 대비 AI 도입에어려움을 겪고 있다는 진단이다.

업계 C 관계자는 "TSMC의 AI는 선단공정까지 잘 하고 있다"며 그 원인으로 선단 공정에서 확보된 경험과 데이터를 지목했다. TSMC의 경우 최선단 공정까지 수율의 인과관계에 대해 알아내고, 실제 생산을 통해 확보한 방대한 데이터로 선단 공정에서도 AI를 도입하고 있다는 설명이다.

실제 TSMC는 지난해 3분기 실적발표에서 "우리는 팹공장과 Ramp;D연구개발에서 AI와 기계학습을 사용하고 있다"며 "AI를 사용함으로써 우리는 더 큰 생산성, 효율성, 속도, 품질 면에서 더 많은 가치를 창출하고 있다"고 말했다.

이 관계자는 "결국 초기 수율 확보는 사람이 할 수 밖에 없다. TSMC의 성공 이유는 엔지니어들의 노하우와 오픈 마인드다. 수 많은 엔지니어들이 다양한 고객사의 요구를 들어주기 위해 밤새 노력하며이 과정을 투명하게 공유한다"고 말했다.

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