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왜 한국은 대만에 추월 당할까? (22)

- MPC가 대안이 될 수 있다.

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MPC (Multi Project Chip) 은 MPW (Multi Project Wafer) 와 비슷 하지만 소규모 양산이 가능한 면에서 다르다. 최근 공정이 미세화 되면서 반도체 테스트를 할 수 있는 MPW 횟수를 늘리겠다고 한다.

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반도체 설계에서 설계물의 시험을 위한 전용 생산 과정을 MPW 셔틀이라고 하는데 버스나 지하철 같이 정기적인 정착역과 일정을 갖고 있어서 셔틀이라는 용어를 사용한다. 예를 들어 28나노 로직 반도체 셔틀이 3, 6, 9, 12월에 있다면 일년에 네번 테스트 하니 이 일정에 맟추어 80개의 회사가 시험을 하겠다면 각 일정에 맞게 20개의 회사가 반도체 설계물을 한번에 테스트 하는 식이다.

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웨이퍼 지름이 8 인치나 12인치 이니 면적으로 보면 729cm^2, 324cm^2 (제곱 센티미터) 이다.

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적용수식 (12인치 웨이퍼의 경우: S = Pi x r^2)

- 3.14*(12/2*2.54)^2 = 729, 8인치는 324cm^2

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웨이퍼에 면적이 작지는 않으니 가로세로 5mm 의 칩이 웨이퍼에 몇개나 들어갈까? 이것을 반도체 업계에서는 넷다이 라고 한다. 가로세로 칩 크기가 줄어들면 넷다이의 갯수가 제곱으로 증가한다.

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729/(0.5x0.5) = 2,916 개,

극단적으로 가로세로 1mm 인경우 72,900개

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보통 12인치 의 경우 웨이퍼 8장을 한 Lot 로 하니 한 로트당 저런 넷다이 갯수에 웨이퍼 장수를 곱하면 된다. 이렇게 양산을 하는데 MPW 는 이런 양산을 하는 대신 시험 생산을 하게 된다. 대만 TSMC는 저런 8인치나 12인치 생산라인이 십여개씩 있고 각 생산라인 마다 월간 약 10만장 정도 생산한다.

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반도체 파운드리는 각각의 회사가 테스트를 얼마나 많이 흘려서 고객을 확보하고 있는가가 경쟁력이다. 대만 TSMC는 저렇게 전국과 전세계에 웨이퍼 생산 파운드리를 갖고 있지만 생산을 위한 물량을 그동안 9,000개에 달하는 MPW 테스트 결과물을 갖고 있어서 생산 라인이 거의 꽉꽉 차게된다.

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또 대만은 TSMC, UMC 같은 서로 완전히 다른 파운드리 회사가 디지털 기술을 공유하고 있다 (반도체 디지털 라이브러리 PDK, Process Design Kit 라고함). 그래서 TSMC 의 파운드리 생산량 능력이 부족하면 UMC 라는 회사에서 그 물량을 받아서 생산할 수 있다. 서로간에 PDK 는 극비 자산이지만 대만 반도체 산업의 발전이라는 공공의 이익을 위해서 기초 설계 기술을 공유하는 것이다.

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그에 반해 우리나라는 S전자, DB반도체, SK반도체가 IP (지적재산권, 타사의 설계물) 나 설계 필수 요소기술인 아나로그, 디지털 라이브러리를 공유하지 않는다. 한 회사가 케파 남는다고 다른회사 물량 받아다가 생산 못하는 것이다.

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이런건 마치 빵 공장인 파리바게트와 경쟁사인 뜨레쥬르가 빵원료인 생지 생산시설을 공유할 수 있는가 없는가의 문제와 같다. 한쪽 에서는 아무리 생산시설이 남아도 다른 회사 물량을 받아올 수 없고 반대의 경우도 마찬가지이다.

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정부가 파운드리에 지원을 한다면 이렇게 파편화된 생산구조를 일치 시키도록 해야한다. 각각의 파운드리 별로 디지털 라이브러리와 공정별 IP 셋업을 하려면 파운드리별로 만들어야 하는 팹리스 회사도 고생하고 엄청난 시간과 비용 인력이 필요하다. RF, Analog IP 셋업은 HDMI나 불루투스 eFlash, USB, 블루투스(BLE), WiFi, LTE 같은 IP 의 경우 10년도 짧다. 퀄컴 같은 회사는 1980년대 중반부터 지금까지 만명 가까운 천재급 인력이 40년 동안 모뎀기술을 개발하고 반도체에 구현하고 있다. IP 개발이 우수운게 아니다.

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이런 IP 를 각 회사별로 MPW 하고 검증하고 중복해서 셋업할 때 디지털 기술인 라이브러리를 일치시키면 이런 수고를 반감시킬 수 있다. 물론 경쟁사 대비 앞서가는 회사 입장에서야 반가운 일은 아니지만 국내에서 얼마 되지않는 반도체 인력의 생산성을 높이고 기회비용을 줄이고 팹리스와 시스템 반도체 성장을 위해서 파운드리 회사간 PDK 라이브러리와 기술일치는 필수적이다.

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DB반도체나 SK반도체 S전자가 12인치 14-90나노 사이 파운드리 공장을 새로 셋업 한다면 정부에서 세제지원이나 공장입지 혜택을 주는 조건에 저런 파운드리간 PDK 일치와 협업 체제를 조건으로 내세워야 한다. 물론 직접적인 예산지원도 필요하지만 정책적 지원으로 절감할 수 있는 비용이 한해 미래수익으로 확장해 보면 수십조원이다. 이런 보이지 않는 협력과 협업의 부가가치를 만드는게 국가정책 아닐까? 저런 비용이 복지나 출산 못잖게 필요하지 않을까? 그냥 제도와 서류작업으로 절감 시킬수 있는 비용이 파운드리 업계에서 한해 수십조원 이라니까.

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협력은 어려운 일이다. 우리나라 반도체 업계는 내 영역, 속칭 전문용어로 나와바리를 구축하고 나와 남과 다른 독특한 체계를 갖으려고 한다. 다양성이 좋을때가 있고 독이 될 때가 있다. 전 지구적 극심한 첨단 기술 전쟁터가 시스템반도체, SoC 업계다. 이런 아나로그 디지털 PDK 일치 정책은 사실상 이미 20년 전에 시작했어야 했다. 만시 지탄 이지만 DB반도체에서 12인치 14-90나노 레거시 공정을 새로 셋업 한다니 이 부분에 대한 협업을 권고한다.

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독단적이고 내 기술, 내영역 내것만 강조하고 협업이 없는 산업체계는 그 회사만 망가지는게 아니고 국가경제 전체를 망치게 된다. 우리나라에 보유 현금이 넘치고 혼자 너무 잘해 협업이 안되는 회사가 있어 걱정이다.

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오늘도 MPC 이야기는 못했다.

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#PDK #Process #Design #Kit #TSMC #UMC #DB반도체 #SK반도체

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사랑과생각