skip to main content

빠른생산성향상달성

어플라이드 SmartFactory® 생산성 솔루션은 칩 및 패키징 작업의 공장 자동화

By Madhav Kidambi

오늘날 빠르게 발전하는 반도체 산업은 제조업체에 시간적 여유를 주지 않습니다. 그래서 공장 생산성을 높이는 것도 중요하지 만 신속하게 생산성을 높이는 것도 마찬가지 로 중요합니다.

어플라이드 SmartFactory 생산성 솔루션은 제조 공정에 효율을 도입하고 수작업을 크게 줄임으로써 두 목표를 동시에 달성할 수 있는 수단을 제공합니다. 이 솔루션을 통해 첨단 로직 및 메모리 제품 제조업체는 높은 마진 확보와 함께 자동차, 의료, 통신 및 기타 칩에 대한 강한 수요를 만족시킬 수 있습니다. 또한 웨이퍼 레벨 패키징 기술에 진출하여 최신 팹을 갖추기 시작하는 조립, 테스트, 패키징 (ATP) 업체에게 SmartFactory는 효과적인 역할을 합니다.

오늘날 주요 300mm 반도체 공장은 Real-Time Dispatching(RTD), Activity Manager, AutoSched 모듈 등 어플라이 드 SmartFactory 제품군을 사용해 이미 높 은 생산성을 달성하고 있습니다. 200mm 및 ATP 부문에서는 아직 수작업 시스템이 널 리 사용되고 있지만, 지금은 위와 같은 모듈 을 사용해 공장 효율을 높이고 비용을 낮춰 생산성을 높이려는 움직임이 있습니다. 이는 힘든 도전이 되는 경우가 많은데, 이 부문의 업체는 기존 공장뿐만 아니라 신규 팹 또는 다른 지역에서 인수한 공장을 최적화해야 하 기 때문입니다.

ATP 업체는 다양한 CIM(컴퓨터 통합 생산) 애플리케이션에서 발생하는 급증하는 데이터 양을 통합하고 조정해야 합니다. 데이터는 통합 방법 및 데이터 구조에 따라 서로 다른 CIM 구성요소 안에 있게 생 산성 향 상 달성 될 수 있습니다. 불완전하거나 가용성이 없는 데이터도 있고 스프레드시트에서 수작업으로 관리하는 데이터도 있습니다. 이러한 데이터 관련 장애 요소들은 자동화 전략의 신속한 적용을 방해하여 빠른 생산성 향상을 어렵게 만듭니다. 일부 프로젝트의 경우 통상적 적용 주기가 이미 1년 가까이 되고 전체 CIM 프로젝트 기간은 더 길어질 수 있습니다. 데이터 통합, 검증, 분석 및 모델링 등의 문제가 갈수록 심해짐에 따라 구현 소요 기간은 더욱 늘어날 위험이 있습니다(그림 1 참조).


그림 1. 다양한 CIM 시스템의 데이터를 관리하는 데 요구되는 시간은 자동화 생산성 전략을 적용할 때 주된 문제가 되고 있습니다. 표준 CIM 데이터 모델이 없으면 생산성 향상이 크게 지연될 수 있습니다.


표 1. 효과적인 자동화 생산성 솔루션의 특징.

빠른 생산성 향상 달성

공통 CIM 데이터 모델을 사용하면 다양한 CIM 애플리케이션의 데이터를 쉽게 통합하고 공유할 수 있습니다. 어플라이드 머티어리얼즈 SmartFactory 통합 공장 자동화 솔루션의 새로운 제품은 다양한 생산 시나리오 적용을 위한 조율, 원활화 및 신속화를 위한 디스패치, 보고, 통합 시뮬레이션 및 FullAuto 기능을 제공함으로써 그러한 요구 사항에 부응합니다.

SmartFactory 제품에는 OOTB(out-of-the-box) 디스패치 규칙, 자동화 워크플로, 시뮬레이션 모델 및 리 포트가 포함됩니다. 이러한 OOTB 소프트 웨어 아티팩트(부산물)를 Engineered- Works™라고 합니다. EngineeredWorks 는 어플라이드의 검증된 APF 기술을 토대 로 구축되어 영업 및 운영 계획에서부터 디스패치에 이르는 광범위한 기능을 포괄 하는 공통의 통합 프레임워크를 제공합니 다. EngineeredWorks를 사용하면 고객 사는 사용자 지정 적용 방식에 비해 적용 시간을 50% 이상 단축할 수 있습니다.

어플라이드 제품은 전 세계 280곳 이상의 고객 사업장에서 전공정(FEOL) 및 후공정/ATP 애플리케이션 모두에 성공적으로 적용되었습니다. 어플라이드는 이러한 설치에서 가장 잘 알려진 구현 방법을 통합했습니다. 고객사는 5-15%의 생산성 향상을 보고했습니다.


그림 2. SmartFactory 솔루션 및 EngineeredWorks는 디스패치, 보고, 모델링/시뮬레이션 및 자동화를 위한 공통 데이터 모델과 새로운 생산 관련 데이터 템플릿을 사용하여 통합 데이터 추출, 업데이트, 변환 및 검증 기능을 제공합니다.

그림 2에 나와있는 SmartFactory 솔루션의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

  • 데이터 추출/업데이트 . 생산성 데이터는 여러 데이터베이스에 있게 될 수 있습니다. 예를 들어, lot 및 장비 상태 정보는 생산관리시스템(MES)에 있을 수 있지만 lot 전송 정보는 재료관리시스템 데이터베이스에 있을 수 있습니다. APF 어댑터 기술은 실시간으로 APF 저장소의 데이터를 복제하고, 이 저장소를 데이터베이스로 활용하므로 (타사 데이터베이스 사용 대비) 보다 빠르고 비용효과적인 데이터 통합이 가능하고 커스텀 소프트웨어 코드가 필요 없습니다.
  • 변환/검증. APF 저장소의 데이터는 RTD/ Reporter 기술을 사용하여 공통 데이터 모델에 매핑된 다음, 검증됩니다. 오류가 발생할 경우 Activity Manager를 통해 사용자에게 통보됩니다.
  • 공통 데이터 모델. 이 모델에는 모든 생산성 솔루션에 대한 정의가 포함되어 있으며 데이터 준비에서 로직 기능을 분리할 수 있습니다. 이 모델은 적용 속도를 크게 가속화할 수 있습니다. 일반적으로 데이터 생성/검증은 시간이 오래 걸리고 다양한 생산성 애플리케이션의 데이터 요구 사항이 겹치기 때문입니다.
  • EngineeredWorks. 이 OOTB 소프트웨어 아티팩트는 디스패치, 보고, 모델링/시뮬레이션 및 기타 기능을 위한 것으로 어플라이드의 APF 기술과 통합됩니다. 모든 로직은 최종 사용자가 볼 수 있으며, 변화하는 요구와 시나리오를 수용할 수 있도록 신속하게 확장할 수 있는 개방형 솔루션입니다.

EngineeredWorks 디스패치 솔루션의 예는 다음과 같습니다.

  • 포괄적 규칙. 이 규칙을 통해 사용자는 고객의 납기에 맞춰 재공품(WIP) 분포를 개선할 수 있습니다. 중요 기능에는 임계 비율 계산, 업스트림 및 다운스트림 WIP 조건을 사용한 병목-피드 계산, 동적 이동 대상 계산 등이 포함됩니다.
  • 로컬 규칙. 포괄적 규칙 목표를 따르면서 로컬 영역에서 스루풋을 개선할 수 있는 디스패치 규칙입니다. 이 규칙에는 모든 영역별 생산 시나리오 및 제약 조건(예: 레티클 상태) 모델링, 포토 공정 영역의 lot 처리 기준, 임플란트 영역의 이온 및 소스 수명 정보, 테스트용 핸들러 구성등이 포함됩니다. 포함된 다른 공통 시나리오로는 lot 대기 시간 제한 및 batch 크기 제한이 있습니다. 이러한 로컬 규칙은 리소그래피, 확산, 임플란트, 계측, CVD(다중 챔버 장비), 습식벤치, 테스트 및 와이어 본딩 공정 단계에 적용됩니다.

또한 EngineeredWorks는 공장 활동에 대한 시뮬레이션 및 모델을 생성하는 자동화 기능도 제공합니다. Activity Manager는 일련의 리포트 기능을 실행하여 필요한 입력 데이터를 준비하고 시뮬레이션 적용 방법을 근거로 다양한 모델 시나리오를 만들 수 있습니다. 예가 그림 3에 나와 있습니다.


그림 3. SmartFactory 솔루션 및 EngineeredWorks는 공장 활동에 대한 시뮬레이션 및 모델을 자동으로 생성할 수 있습니다. 이 그림은 가능한 모델링 시나리오의 예를 보여줍니다.

또한 시뮬레이션에 사용할 입력 데이터의 유효성 검증 및 보정과 함께 시뮬레이션 모델의 출력을 실제 생산 결과와 비교하는 OOTB 리포트가 제공됩니다. 병목 현상 및 예측 분석을 위한 리포트도 제공됩니다.

SmartFactory 보고 기능은 공장 및 장비 상태, 공장 모니터링 및 사이클-타임 분석을 포함합니다.

  • 공장 상태 리포트 는 공장 현황을 실시간으로 보여줍니다. 이 리포트에는 WIP 상태(lot 목록, 긴급 lot, 보류 lot, lot별 상태 등), 스크랩 리포트, WIP 분포(장비 유형별, 부품별, 스테이지별, 상태별) 및 수율 리포트가 포함됩니다.
  • 장비 상태 리포트 에는 Gantt 차트 및 qual, 상태, 가용성, 가동률, 전반적 장비 효율성(OEE) 리포트가 포함됩니다.
  • 공장 모니터링 리포트 는 생산 목표에 대한 공장 진척 상황을 추적하고 병목 상태 장비 성능, 타깃 조치 및 주간/일일 목표에 대한 리포트를 포함합니다.
  • 사이클 타임 리포트 는 사이클 타임 개선 가능성을 파악하는 데 도움이 됩니다(사이클 타임 분석, lot Gantt 차트 및 타임 루프 및 시계열 크기 리포트).

FULLAUTO 기능

FullAuto를 사용하면 생산 현장에서 사람의 개입 없이 lot/공정 단계를 자동화할 수 있습니다. 어플라이드의 SmartFactory Activity Manager를 기반으로 하며 실시간으로 장비 및 lot 이벤트를 "청취"하는 시스템이 lot 선택 및 그에 따른 목적 장소 장비로의 반송을 가능하게 합니다.

이 시스템은 무인반송차(AGV), 로봇 및 기타 첨단 반송 시스템과 같은 다양한 반송 시스템과 상호작용할 수 있습니다. 그림 4는 FullAuto 구성의 예를 보여줍니다.


그림 4. FullAuto 솔루션을 사용하면 생산 현장에서 사람의 개입 없이 lot/공정 단계를 자동화할 수 있습니다. 이 그림은 첨단 반송 시스템과 상호 작용하도록 시스템을 구성하는 방법을 보여줍니다.

주요 FullAuto 기능은 다음과 같습니다.

  • 다음은 무엇? 단일 웨이퍼/단일 lot 처리 장비 또는 batch 처리 장비를 위한 장비 중심적 기능.
  • 다음은 어디? 동일한 물리적 장소의 여러 사이트 사이에서 lot을 이동하기 위한 lot 중심 기능.
  • 예외 처리/로깅. 여러 장비와 반송 시스템의 알람을 바탕으로 자동으로 lot 경로를 변경하기 위한 기능.

향후 계획

반도체 팹과 ATP 설비 모두 웨이퍼 레벨 패키징, 3D 구조 및 기술 노드 미세화와 같은 최신 기술로 전환함에 따라 해당 생산 시스템도 수작업 및 사후대응 방식에서 보다 자동화되고 및 예측 기반 방식으로 상응하여 진화해야만 합니다.

SmartFactory 솔루션 및 EngineeredWorks는 고객사가 이러한 까다로운 생산성 목표를 보다 신속하고 확실하게 충족시켜 검증된 기술을 기반으로 수작업 시스템에서 자동화 관리로 운영을 전환할 수 있도록 지원합니다. 향후 어플라이드 머티어리얼즈는

디스패치, 스케줄링, 보고 및 시뮬레이션의 주요 기능을 위한 생산성 솔루션의 OOTB 기능을 지속적으로 향상시킬 것입니다. 이러한 노력의 핵심이 되는 것은 어플라이드의 APF 기술이며 어플라이드는 데이터 마이닝 및 머신 러닝을 미래의 팹 생산성 솔루션에 통합하는 방법을 검토하고 있습니다.

자세한 내용을 알아보려면 madhav_kidambi@amat.com으로 연락하시기 바랍니다.

차세대 생산 방식을 지원하는 어플라이드 SmartFactory 제품군 및 솔루션을 알아보려면, 다음 주소에서 회사 웹 사이트, 블로그 및 동영상을 확인해 보십시오. http://www.appliedmaterials.com/ global-services/automation-software 생산성 개선의 한 사례는 이곳에서 확인할 수 있습니다. https://www.youtube.com/ watch?v=FQil3ouyCAQ&list=PLx4lw_Dn- R7qXsORn-2G2gPdZTtm1Xgq&index=1x

[1] Madhav Kidambi, “Common CIM Data Models Can Accelerate a Fab’s Time- To-Productivity,” Applied Materials Nanochip Express, April 2017.