반도체의 부가가치를 끌어올리는 사람들_D/N-TEST기술담당

‘테스트(Test) 공정’은 수많은 공정을 거쳐 완성된 반도체 제품이 고객에게 전달되기 전 적합한 품질 기준을 충족하는지 검증하는 공정을 의미한다. 초창기 테스트 공정은 제품의 불량을 찾아내는 ‘필터링(Filtering)’ 위주로 진행됐지만, 현재는 필터링을 넘어 불량을 사전에 차단함으로써 수율과 생산성을 향상시키는 역할까지 수행하고 있다.

반도체 공정이 점점 더 복잡해지고 미세해지면서 테스트 공정의 중요성도 높아지고 있다. 기본적인 품질 보증, 수율 및 생산성 향상을 넘어 고부가가치를 확보하는데 기여하는 방향으로 진화하고 있는 것. 고부가가치 제품을 만들기 위해선 고용량, 저전력, High-Speed 등 매우 높은 수준의 특성이 필요한데, 테스트 기술을 통해 이러한 고성능을 확보하는 데 기여할 수 있다. 이에 따라 SK하이닉스는 테스트의 완성도를 높이고, 새로운 테스트 방법을 개발하는 등 적극적으로 대응하고 있다.

SK하이닉스에서 이 같은 중임을 맡고 있는 조직이 바로 P&T(Package, 이하 PKG & Test)담당 산하 테스트(TEST)기술담당이다. 뉴스룸은 DRAM의 테스트를 맡고 있는 D-TEST기술담당과, NAND의 테스트를 담당하는 N-TEST기술담당 구성원들을 만나 직무 전반과 인재상에 대해 들어봤다.

작은 불량 인자까지 전부 찾아내는 3단계 테스트(Test) 공정

반도체 공정은 크게 전(前)공정과 후(後)공정으로 나뉜다. 전공정은 웨이퍼(Wafer)에 반도체로서의 특성을 구현하는 설계, 개발 과정을 의미하고, 후공정은 웨이퍼를 자르고 패키징(Packaging, 반도체를 충격이나 습기로부터 보호하기 위해 특수 소재로 보호막을 두르고 외부 단자와 칩을 연결하는 공정)한 뒤 테스트를 통해 불량 여부를 진단하는 과정을 뜻한다.

이중 테스트 공정은 크게 웨이퍼 테스트, 패키지 테스트, 모듈 테스트 3단계로 구성된다.

‘웨이퍼 테스트’는 전공정에서 생산된 웨이퍼를 패키징하기 전에 각각의 다이(Die, 웨이퍼 상의 개별 칩)가 제대로 동작하는지 체크하는 테스트다. 총 3개의 과정으로 구성돼 있는데, 첫 단계인 EPM(Electrical Parameter Monitoring)는 제품이 기본적인 특성을 만족하는지 확인하고 트랜지스터 특성과 접촉 저항 등을 전기적 방법으로 측정하는 단계다. 다음 단계에서는 ‘웨이퍼 번인(Burn-in)’을 통해 고온, 고전압과 같은 극한의 상황을 버티지 못하는 웨이퍼 내 불량 칩을 사전 검출한다. 여기서 발견된 불량 셀을 여분의 셀로 대체해 다시 수율을 끌어올리는 과정이 마지막 단계인 ‘리페어(Repair)’다.

웨이퍼 테스트를 통과한 제품은 패키지(Package) 공정을 거친 뒤, 다시 각각의 칩이 제품 종류에 따라 필요한 성능을 충분히 확보했는지 검사하는 ‘패키지 테스트’를 거친다. 웨이퍼 테스트는 대량의 칩들을 동시에 점검해야 해 매우 정밀한 테스트는 불가능한 반면, 패키지 테스트는 개별 패키지 단위로 점검하기 때문에 더 정밀한 테스트가 가능하다.

패키지 테스트에서는 먼저 최악의 조건을 설정해 극한 상황에서 불량을 일으키는 제품을 미리 걸러내는 ‘TDBI(Test During Burn-in)’ 공정을 진행한 후, 데이터 시트(Date Sheet, 부품이나 하부 시스템, 스프트웨어 등의 성능을 모아놓은 문서)에 정의된 동작이 사용자 환경에서 정상적으로 동작하는지 판단하는 ‘테스트 공정’을 진행한다. 여기서 양품으로 판별된 제품은 마지막으로 외부의 균열이나 마킹 오류가 있는지 살피는 ‘외관 검사’를 거치게 된다.

앞선 테스트를 모두 통과한 패키지는 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board, 반도체, 콘덴서 등 각종 반도체 부품을 고정하고 회로를 연결하는 기판)에 올려져 ‘모듈(Module)’로 제작된다. 모듈 단계에서도 테스트를 거치는데, 이때는 다양한 애플리케이션에서 제품이 CPU의 제어에 따라 여러 동작을 정상적으로 해내는지 주로 살펴본다. 실제로 고객이 제품을 사용하는 환경에서 칩을 선별하며, 불량이 발견되면 교환 과정을 통해 수율을 끌어올린다.

모듈 테스트는 제품의 특성에 따라 각기 다른 방식으로 진행된다. D-TEST의 경우 대부분 모듈 상태에서 테스트가 진행되지만, 모바일 기기에 탑재되는 제품은 특성이 달라 별도로 모바일 테스트를 진행한다. N-TEST에서는 모듈 테스트 대신 SSD 테스트를 통해 제품을 최종 점검한다. 이 테스트에서는 SSD 내의 DRAM, NAND, SoC 등 다양한 구성품이 제대로 작동하는지 살펴보고, 이들이 함께 구성되었을 때 다른 불량을 일으키지 않는지 확인한다.

‘품질, 수율, 생산성’ 한 가지도 놓칠 수 없는 TEST기술담당의 핵심 가치 3가지

제품의 품질, 수율과 생산성을 넘어 고부가가치 확보를 위한 테스트 기술의 가치는 나날이 높아지고 있다. 테스트 공정을 진행한 조건에 따라 같은 제품이라도 완성도가 다르고, 양산도 효율적으로 진행할 수 있기 때문.

SK하이닉스 역시 점점 높아지는 후공정의 가치에 걸맞게 테스트 공정 팀을 체계적으로 구성했다. 테스트 팀은 크게 DRAM 검사를 담당하는 D-TEST기술담당과 NAND 검사를 담당하는 N-TEST기술담당으로 구분되고, 다시 맡은 제품에 따라 웨이퍼/HBM/메인 메모리/모바일/모듈/SSD 테스트 기술 팀으로 나뉜다. 팀원마다 여러 개의 제품을 맡아 공정 내 다양한 테스트 진행과 결과를 책임지고 관리하고 있다. 테스트 공정을 관리하는 팀과 더불어 불량에 대한 분석과 프로세스를 분석하는 ‘특성분석팀’과 모든 테스트 인프라를 개발하는 ‘기반기술팀’도 있다. 이들은 데이터 분석 역량 확보와 빠른 개선을 위해 유기적으로 협업을 진행한다.

TEST기술담당의 핵심 가치로는 ‘품질’, ‘수율’, ‘생산성’을 꼽을 수 있다. 일반적으로 테스트의 종류와 시간이 늘어날수록 품질은 높아지지만, 더 많은 장비와 인력, 비용이 소요된다. 이런 트레이드 오프(Trade-off, 두 개의 목표 중 하나를 달성하려고 하면, 다른 목표를 이루는 것이 늦어지거나 희생되는 관계)인 품질, 수율, 생산성 3가지 가치를 적절하게 조율해 최적의 테스트 조건을 찾고, 이를 통해 수율과 생산성을 저해하지 않으면서 품질을 높이는 것이 TEST기술담당에게 주어진 최우선 과제다.

TEST기술담당은 이러한 핵심 가치를 달성하기 위해 최근 ‘시프트 레프트(Shift Left)’를 적극 추진하고 있다. 시프트 레프트는 발생 가능한 불량을 가장 먼저 진행되는 웨이퍼 테스트 단계에서 일찌감치 차단해, 공정간 피드백 속도 향상과 원가 절감을 꾀하는 전략이다. 웨이퍼 테스트가 정밀해지면 패키지 테스트에서 점검해야 할 개체 수가 줄어 같은 시간에 더 많은 제품을 테스트할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 성능 및 기능 테스트는 웨이퍼 단계에서 마무리하고, 패키지 단계에서는 불량 여부만 판단하도록 하는 것이 궁극적인 지향점이다.

[Q&A] D/N-TEST기술담당 실무자에게 듣는 직무 Tip

SK하이닉스 TEST기술담당의 구성원들은 테스트 공정 관련 업무를 수행한다는 공통점을 가지고 있지만 각자 맡고 있는 구체적인 제품 및 역할에 따라 다양한 방식으로 업무 혁신 및 집념을 발휘하고 있다. 뉴스룸은 TEST기술담당 내 4명의 구성원들을 만나 각 업무에 필요한 역량과 자질에 대해 자세히 들어봤다.

▲ Mobile TEST기술 김상호 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

Mobile TEST기술 팀에서 모바일 제품에 사용되는 DRAM을 점검하고, 어떤 조건과 스크린 항목을 설정해 테스트를 진행할지 결정하는 일을 맡고 있다. 출하 여부를 마지막으로 결정하는 팀인 만큼, 막중한 책임감을 갖고 업무에 임하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

테스트 공정에 활용되는 프로그램은 주로 C언어를 사용한다. C언어에 능통하면 더 좋겠지만, 다른 컴퓨터 프로그램 언어라도 사용할 수 있다면 업무 수행에 많은 도움이 된다. 현업 엔지니어들도 C언어 기반의 프로그램에 사용되는 함수, 명령어를 지속적으로 공부하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

테스트 공정은 양산의 최종 단계다. 품질의 ‘마지막 수문장’으로서 자부심을 느낀다. 또한 최종 평가를 진행할 때 테스트 조건을 변경할 수 있는 권한과 책임이 주어지는 데 이처럼 중요한 역할을 할 수 있다는 점도 이 업무의 매력이다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

자율출퇴근제 활용 등 전반적인 워라밸이 좋다. 자유로운 환경이지만 모두가 책임감을 갖고 업무를 진행하기 때문에 업무 효율도 더 높다고 생각한다.

Q. 해당 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가?

테스트 공정은 다른 공정과 밀접한 연관이 있는 만큼, 다른 팀과 협업을 진행할 때가 많다. 대인관계를 잘 만들어갈 수 있는 역량을 갖추면 좋겠다. 멋진 환경에서 함께 일할 후배들을 기다리고 있겠다.

▲Module TEST기술 지원서 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

Module TEST기술 팀에서 팹 아웃(FAB Out) 후 웨이퍼 테스트와 패키지 테스트를 거친 모듈을 최종 점검하는 업무를 맡고 있다. 고객에게 선보이기 전, 가장 마지막으로 제품을 확인하는 ‘최후의 보루’라고 할 수 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

최종 점검 단계를 책임지는 만큼, 테스트에 필요한 다양한 데이터를 확인하고 다룰 수 있어야 한다. 또, 데이터 이해와 사용이 업무에서 가장 큰 비중을 차지하기에 통계적인 사고를 할 수 있어야 하고, 반도체뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용되는 통계 기법도 잘 파악하고 있어야 한다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

불량을 해결해 품질을 안정화하는 업무 외에도, 생산성을 극대화하고 수율을 향상시키는 일도 함께 맡고 있다. 3가지 핵심 요소의 균형을 맞춰나가는 작업은 어렵지만 매력적인 일인 것 같다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

테스트의 효율성을 높이고, 꼼꼼히 불량을 점검하기 위해 팀원들끼리 자연스럽게 의견을 나누고 토론하는 분위기가 잘 형성돼 있다. 다른 시각에서 바라본 의견을 듣고 존중하는 문화가 잘 뿌리내려 있어 팀 분위기는 무척 좋다.

Q. 해당 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가?

업무에서 데이터를 활용하는 비중이 높은 만큼, 통계적이고 논리적인 사고를 할 수 있어야 한다. 또한 반도체 업무 특성상 문제를 혼자 해결하기는 어렵기 때문에, 다양한 사람들과 협업해 좋은 결과를 도출해낸 경험이 있다면 도움이 될 것이다.

▲NAND WT기술 홍효성 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

웨이퍼 테스트 팀에서 신제품의 WT1H/WT2C 테스트 아이템 셋업(TEST Item Set Up) 업무를 맡고 있다. WT1H와 WT2C는 웨이퍼 번인 공정을 거친 뒤, 각각 고온과 저온에서 칩이 잘 작동하는지 테스트하는 공정이다. 또한 테스트 시간 단축과 품질 향상을 위한 테스트 조건 강화, 선(先) 스크린 아이템 추가, 테스트 프로그램의 관리 등 다양한 업무를 진행하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

우선 테스트 아이템을 설정할 때 활용되는 프로그램 언어를 잘 다룰 줄 알아야 한다. 또한 테스트 아이템에 문제가 발생했을 때, 정확한 분석을 위해 NAND 제품의 구조, 해당 아이템의 흐름, 사용 목적 등을 정확히 이해하고 있어야 한다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

전공정과 후공정 사이에 있는 웨이퍼 테스트 업무의 특성상, 대외 부서 사람들과 소통하고 협업할 기회가 많고 다른 팀에 도움을 줄 때도 많다. 누군가에게 도움을 줄 수 있다는 것 자체가 이 업무의 매력이다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

팀원들의 성격이 무척 좋은데, 일에 대한 열정과 전문성이 넘쳐 배울 점도 많다. 끈끈한 정과 가족 같은 따뜻함이 있다. 맡은 일만 잘 수행한다면 퇴근, 휴가가 자유로워 워라밸에도 높은 점수를 주고 싶다.

Q. 해당 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가?

웨이퍼 테스트는 1만 줄이 넘어가는 프로그램을 사용하기 때문에, 숫자 혹은 구문 하나의 오류도 공정에 큰 영향을 끼칠 수 있다. 이런 사소한 부분도 놓치지 않는 꼼꼼한 성격일수록 좋다. 또한 테스트 아이템을 이해하려면 디바이스 구조를 알아야 하기 때문에 반도체 전공자가 유리하다.

▲SSD TEST기술 최우성 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

SSD 제품을 테스트하고, 불량을 분석하고 개선하는 업무를 맡고 있다. 테스트 시간을 단축해 생산성을 높이고자 노력하고 있으며, 효율적인 업무를 위해 데이터 분석과 트렌드 자동화 작업도 병행하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

특정 공정만 담당하는 것이 아니라 제품 단위로 업무를 진행하기 때문에, 전 공정을 파악하고 있어야 한다. 테스트 프로그램을 세팅하려면 코딩 능력이 필요하며, 불량 분석을 위해서는 제품에 대한 이해도 필수다. 유관 부서와 협업이 많은 직무인 만큼 소통 역량도 중요하다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

SSD는 DRAM, NAND, SoC 등 다양한 제품들이 복합되어 구성된 제품이다. SSD 테스트를 진행하며 구성 제품들에 대해서도 자세하게 배울 수 있어 일을 통해 성장하고 있음을 늘 체감할 수 있다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

구성원들의 연령대가 대체로 비슷하고 서로 자유롭게 소통하는 분위기가 조성돼 있어, 팀 분위기가 무척 좋다.

Q. 해당 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가?

전공 지식도 중요하지만, 가장 중요한 것은 배우고자 하는 의지와 열정이라고 생각한다. 후배들도 열정을 갖고 도전한다면 무엇을 해도 즐겁게 해낼 수 있을 것이다.