반도체 테스트 자동화를 위해 플랫폼이 진화한다
반도체 산업은 지난 10년 동안 많은 변화를 겪었다. 제조 공정은 130nm에서 현재 32nm 기술까지 진보했고, 2020년이 되면 인텔에서 6nm까지 구현할 수 있을 것으로 예측되고 있다. PC 업계의 업체들은 소비 가전과 모바일 디바이스에도 혁신을 일으켜 크기 및 전력 소모량이 상당히 개선됐으며 관련 기술은 계속해서 진보하고 있는 상황이다.
한정규 한국내쇼날인스트루먼트 전략마케팅팀
반도체 산업의 경우, 기술만이 변화를 주도하는 것은 아니다. 세계 경제 요인 또한 변화를 주도하고 있다. 2001년의 닷컴 버블 붕괴와 현재의 경기 축소로 인해 반도체 업체들은 엄청난 비용 삭감(인력 축소 및 구조 조정 등)으로 시장 변화에 대응할 수 밖에 없었다.
이와 같은 경기 쇠퇴는 반도체 업체들이 자사 조직을 자세히 들여다보는 계기를 마련하게 됐으며 모든 개발 단계, 그 중에서도 특히 테스트 부분에서 비용을 줄일 수 있는 방법을 모색하게 됐다.
반도체 업체에게 칩 테스트는 디자인 주기 중 중요한 단계이지만, 칩 테스트의 경우 IC 생산에 드는 전체 비용 중 더 많은 비중을 차지하고 있는 상황이다.
제품을 대량 생산하는 시장 중 하나인 모바일 폰은 더욱 복잡해지고 있으나 칩의 ASP(Average Selling Price)를 떨어뜨리고 있는 상황이다.
반도체 기술이 변화되고 디바이스가 계속 복잡해짐에 따라 테스트 프로세스에는 추가적인 압력이 가해지고 있다. 병렬 및 멀티 사이트 테스트 등의 테스트 기법들은 처리량은 높이고 테스트 비용은 낮추는 데 도움을 주는 업계 표준 전략이 되고 있다.
또한 현재 많은 업체들이 BIST(Built-In Self Test) 기법을 이용하여 IC 내부에 많은 테스트를 수행함으로써 테스트 요구 사항을 낮추는 데에도 도움을 받고 있다.
기존의 칩 테스트 솔루션의 경우 비용을 낮추기 위해 노력 하고 있지만, 이 솔루션이 테스트하고 있는 디바이스만큼의 비용은 절감되지 않고 있다.
반도체 ATE 시장의 순환 특성은 ATE 업체의 성장을 힘들게 하고 R&D 투자를 어렵게 하여 기술 향상은 커녕 비용도 줄이기 힘든 결과를 낳았다.
지난 10년 동안 기존의 테스트 장비에 대한 투자가 축소한 반면, IC를 위한 PC 기반 기술은 계속해서 성장을 거듭하고 있다.
최근 10년 동안에는 멀티코어 연산과 PCI Express 같은 고 대역폭 버스 기술이 주목을 받았다. PXI와 같은 PC 기술 기반의 테스트 플랫폼은 이러한 기술 진화로부터 가장 큰 수혜를 받았다고 할 수 있다. 생산량이 200대에 불과했던 PXI는 현재 70개의 테스트 업체가 1,500개 제품까지 공급하는 성장을 거듭하게 됐다.
또한 PXI는 모듈형이므로 반도체 업체들이 필요한 쪽으로 계측을 선택하여 특정 DUT의 니즈를 충족하는 비용 효율적인 ATE 시스템을 구축할 수 있게 됐다. PXI로 구현된 SMU(Source Measurement Unit)와 고급 디지털 I/O 등의 새 계측기는 반도체 업계에서 PXI 위상을 한 차원 높이는 기반을 마련했다.
하이엔드 메모리와 프로세서 등과 같은 최신 기술은 완전한 커버리지를 위해 보다 진보한 ATE가 필요한 상황이며, PXI는 반도체 업체가 테스트 전략을 평가할 때 또 다른 옵션도 제공 한다.
기존의 ATE 테스트 장비에만 투자하여 칩의 주요 부분만 테스트하는 것이 아니라, 반도체 업체들은 PXI를 이용하여 생산 테스트 전략을 강화할 수 있다.
PXI 기반 ATE 시스템을 배포하면 공통적인 대량의 제품 생산량을 높일 수 있다. PXI의 소형 폼 팩터는 필요한 대로 특수 아날로그 또는 RF 측정을 추가할 수 있으므로, 현재 배포된 ATE 시스템의 기능 을 확대하는 데 이상적인 플랫폼이다. 따라서 업체들은 새로운 테스트 기능이 필요해도 전체 플랫폼을 업그레이드하기 위해 수많은 비용을 투자하지 않더라도 사용하던 ATE로 비용을 보존할 수 있다.
이미 많은 반도체 칩 업체들은 자사만의 내부 테스트 부서를 구비하고 있다. 이 부서는 ATE 시스템을 정의, 즉 간단한 제품 또는 대량의 제품에 대해 비용을 줄이는 데 도움을 받기 위한 내부 테스트 플랫폼을 개발하는 역할을 맡고 있다. 모듈 형 PC 기반의 테스트 플랫폼이 발전한다는 것은 누구든 이 방식을 활용하여 테스트 비용을 최적화하고 업계에서 더 큰 경쟁력을 갖추며 수익을 얻을 수 있다는 것을 의미한다.
반도체 디바이스에서 생산 테스트 장비가 테스트 비용의 대부분을 차지하기는 하지만, 조직에서 테스트 방식을 최적화할 수 있는 다양한 영역이 있다. 그 중에서도 특성화가 이에 해당 한다.
엔지니어들은 디자인 중에서 문제를 빨리 파악하고 R&D에 피드백을 제공함으로써 제품 개발에 박차를 가할 수 있도록 해야 한다.
테스트를 빠르게 정의하여 새 실리콘 칩에 자동화 테스트를 수행함으로써 제품을 시장에 가급적 빨리 출시하며 제품의 품질을 보장할 수 있다.
테스트 개발 시간을 줄이려면 제품들을 최신 기술로 무장하는 것이 중요하다. 현재 업계의 트렌드 중 하나는 상용 프로그래밍 툴과 모듈형 하드웨어 플랫폼(예를 들면 PXI)을 이용하는 소프트웨어 정의 테스트 방식을 활용하여 벤치에 특성화 시스템을 구축하는 것이다.
소프트웨어 정의 모듈형 계측이 적용된 PXI 시스템을 이용 하면 문제를 바로잡거나 테스트 중 발견된 문제들을 없애기 위해 빠르게 수정하고 새 테스트를 추가할 수 있다. 이 방식은 특성화와 생산에 모두 유효하며, 이전 장비보다 유연한 테스트 플랫폼을 제공하여 테스트 시간과 비용 면에서 엄청난 이익을 얻을 수 있다.
ON Semiconductor는 새로운 제품을 도입하여 검증 처리량을 증진시킴으로써 자사의 테스트 장비를 최적화하고자 했던 업체 중 하나로, 쉽게 업그레이드할 수 있는 소프트웨어와 하드웨어를 통해 향후 평가 주기 시간과 비용을 축소할 수 있는 정확하고 정밀한 테스트 시스템이 필요했다. 이에 ON Semiconductor는 PXI를 이용함으로써 성능에 영향을 주지 않고도 검증 처리량을 10배 높였으며 비용은 3배나 줄일 수 있었다.
세계적인 경기 침체는 항상 비용을 염두에 두어야 한다는 교훈을 준다. 향후 10년 동안 반도체 업계는 테스트가 아닌 새로운 변화를 다시 겪게 될 것이다.
올해도 반도체 업계가 전 세계적으로 불황을 겪게 될 것으로 보이기에, 생산 및 연구 규모를 높일 때 테스트 비용을 반드시 염두해 두어야 할 것이다. 최신 PC 기반 기술로 눈을 돌려 테스트 비용을 줄이는 데 도움을 받고 미래 경쟁력도 유지 하기를 바라는 바이다.
