인공지능(AI) 시대 반도체 제조 공정이 복잡해지면서 수율 관리가 핵심 경쟁력으로 부상했다. 이에 따라 반도체 결함을 파악하기 위한 계측·검사(MI) 중요성도 함께 커졌다. 세계 1위 반도체 계측·검사 기업 KLA는 고객 요구를 반영한 공정 제어 최적화 기술을 앞세워 시장 변화와 고객 요구에 대응할 방침이다.
김양형 KLA코리아 대표는 28일 열린 '전자신문 테크서밋 2026'에서 'AI 시대 계측·검사의 역할-고수율 달성 가속화' 주제 발표에서 반도체 업계가 전례없는 공정 제어 어려움에 직면했다고 진단했다. AI 확산에 따라 반도체 성능과 신뢰성을 좌우할 결함 파악이 쉽지 않아서다.
김 대표는 “첨단 반도체 공정 단계가 1000개가 넘어가면서 공정 난도가 크게 올라가고 관리 및 제어해야할 영역이 넓어졌다”며 “특히 반도체 웨이퍼의 가치(가격)가 올라가면서 작은 결함 하나로도 고가의 반도체 칩 패키지 전체를 사용하지 못하는 수준까지 왔다”고 진단했다.
특히 메모리 제조 공정에서 이 같은 현상이 더 부각되고 있다고 김 대표는 평가했다. 지금까지 고난도 공정 제어는 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU) 등 로직 반도체 수요가 컸다. 그만큼 로직 반도체의 회로 집적도가 높고 가격도 비쌌기 때문이다.
그러나 AI 시대가 오면서 상황이 바뀌었다. 고대역폭메모리(HBM)를 필두로 한 AI 메모리 공정이 한층 복잡해지고 단가도 높아졌기 때문이다. 김 대표는 “메모리 웨이퍼 한장 당 단가가 엄청나게 비싸졌다”며 “메모리도 로직 만큼 수율 관리가 중요해졌다”고 설명했다.
또 여러 칩을 연결하는 칩렛 등 첨단 패키징 기술로 AI 반도체를 구현하려는 시도가 늘면서 수율 관리 저변이 전공정뿐만 아니라 패키징·테스트 등 후공정까지 확대 추세라고 부연했다.
김 대표는 “최종 반도체 칩 패키지 안에 개별 칩이 100개 이상이 탑재되기도 한다”며 최근 주목받고 있는 적층 기술인 '하이브리드 본딩' 경우 계측 성능과 결함 검사 성능이 기존 대비 10배 이상 개선돼야 한다고 덧붙였다.
KLA는 AI 시대 반도체 수율 관리 요구에 대응, 공정 제어 최적화 기술을 선보이고 있다. 올해 설립 50주년인 KLA는 계측·검사 시장 선두 기업으로, 양산 수율에 영향을 미치는 여러 결함을 선제적으로 파악하고 해결하는데 집중하고 있다.
김 대표는 “회로 미세화, HBM 적층, 첨단 패키징 공정은 기존보다 더 정밀하게 관리해야하고 이를 위해서는 고사양 계측·검사 기술이 필요하다”며 “KLA 역시 챔버 자체를 모니터링하고 고객사별로 결함이 자주 발생하는 공정 단계를 집중 검사하는 기술, 민감한 결함을 파악해 공정 제어를 최적화하는 기술로 반도체 제조사를 지원하고 있다”고 말했다.
또 결함 등 모니터링 데이터를 대거 축적하고 이를 분석하는 AI 기술도 확대 적용 중이다. 김 대표는 “계측·검사 장비 뿐만 아니라 소프트웨어(SW)와 AI를 통해 언제 어디에서 어떻게 문제가 발생하는지 반도체 제조사와 공유하는 솔루션 제공에 집중하고 있다”고 말했다.
권동준 기자 djkwon@etnews.com
