[반도체 용어] 18. 수율(Yield), 수율이 중요한 이유

*이전 반도체 용어 시리즈를 보고 오면 이해하는데 도움이 됩니다.

 

출처 : 조선비즈

출처 : 녹색경제신문

반도체 관련 뉴스를 읽다 보면 수율이라는 단어를 심심찮게 마주칩니다. 도대체 수율이 무엇이길래, 어떤 의미가 있길래 강조되는 것일까요.

[수율]

수율이란 총 생산량 중 양품의 비율입니다. 100개의 반도체 칩을 만들었을 때 정상품이 70개라면 수율이 70%라고 할 수 있습니다. 높은 수율은 생산성과 효율성을 높이고, 불필요한 비용을 절감할 수 있습니다. 안정적인 제품 공급을 위해서는 약 90% 이상의 수율이 나와야 합니다.

[수율이 중요한 이유]

① 경제성

수율이 높을수록 생산성이 높아집니다. 이는 투입되는 자본대비 출력이 뛰어나다는 뜻이죠.

 

과거 파나소닉은 테슬라의 요구에 의해 납품하던 배터리의 규격을 바꿨습니다. 따라서 기존의 18650이라는 규격의 배터리 대신 21700 규격의 배터리를 생산하였는데요, 공정 전환을 위해 수 조원을 썼지만 수율이 16%밖에 나오지 않았고, 2년간 80%로 올리기까지 수 조의 적자를 감당해야 했습니다.

18650 배터리와 21700 배터리

이처럼 대규모 자본이 투입될수록 수율은 경제성 확보를 위해 중요합니다.

② 경쟁력 향상

수율은 고객의 신뢰를 얻기 위한 필수 조건입니다. 수율이 낮을 경우 변수가 생길 확률이 높아지고, 이는 고객사의 제품 출시에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다. 일례로 최근 퀄컴은 차세대 AP의 생산 업체로 삼성 대신 TSMC를 선택했습니다. 기존 삼성 파운드리에서 생산했던 퀄컴의 4나노 AP 수율이 35% 정도에 불과했기 때문입니다.

 

반도체 산업은 규모의 경제가 작용하는데요, 수율은 규모의 경제를 이루는데 가장 중요한 요소입니다.

[양호한 수율 -> 양질의 생산(자본 절약) -> 고객사의 증가(매출 증가) -> 재투자(규모의 경제) -> 양호한 수율...]

현재 TSMC는 애플, 엔비디아, AMD, 퀄컴 등을 고객사로 두고 있는 반면 삼성 파운드리의 경우 고정적인 대형 고객사를 확보하지 못했습니다. 규모의 경제를 위해서는 수율을 높임과 동시에 선단 공정 경쟁에서도 확실한 우위를 보여야 하겠죠.

 

또한 수율이 높을수록 생산 비용이 절감되기 때문에 제품의 가격 경쟁력을 높이는 데에도 도움이 됩니다.

③ 환경 보호

수율이 높을수록 원자재나 에너지 등의 자원을 효과적으로 사용할 수 있습니다. 제조 과정에서 발생하는 폐기물과 오염물질의 양을 줄일 수 있게 되죠. 

[수율을 높이려면]

① 공정 개선

반도체 생산 공정에서 발생하는 오류를 줄이기 위해서 공정을 개선할 수 있습니다. 온도/압력/장비의 오차 등을 보정하는 것 등이 해당합니다.

② 장비 유지보수 및 교체

반도체 제조 장비들은 시간이 지날수록 고장이 발생할 가능성이 높아집니다. 따라서, 장비의 유지보수와 교체를 적절히 진행하면 생산라인의 안정성을 높여 수율을 확보할 수 있습니다.

③ 소재 및 부품 관리

같은 소재, 부품이라고 해도 생산업체에 따라서 퀄리티가 다릅니다. 수율 확보에 유리한 소재 및 부품을 적용하면 수율을 높일 수 있습니다.

④ 기술 개발

새로운 기술을 개발하면 생산성을 향상하여 수율을 높일 수 있습니다.

⑤ 인력 교육 및 역량 강화

앞서 나온 것들의 성공적인 달성을 위해서는 전문 지식과 기술을 보유해야 합니다. 따라서 인력 교육과 역량 강화가 필수적입니다.

 

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