인치팹, 500만~1500만달러 소형 반도체 팹 개발

[디지털투데이 AI리포터] 미국 스타트업 인치팹이 컨테이너 크기의 모듈형 반도체 제조 시스템으로 소형 팹 시장 공략에 나섰다. 29일(현지시간) IT매체 테크레이더에 따르면 인치팹은 수십억달러가 필요한 기존 반도체 공장 대신 500만~1500만달러 수준의 소형 클린룸 제조 시스템을 개발하고 있다.

인치팹은 MIT 출신 미첼 싱이 동료들과 함께 세운 회사다. 대형 웨이퍼를 대량 처리하는 기존 방식과 달리, 더 작은 실리콘 웨이퍼를 쓰는 압축형 제조 시스템을 만들고 있다. 장비는 운송용 컨테이너와 비슷한 크기의 모듈형 구조다.

회사는 처음 1인치 웨이퍼를 시험했다. 표준 포토리소그래피 필드와 크기가 잘 맞았기 때문이다. 그러나 1인치 웨이퍼는 시중에서 구하기 어렵고, 더 큰 기판을 수작업으로 잘라야 하는 문제가 있었다. 이후 2인치를 거쳐 현재는 실용성과 장비 소형화의 균형을 고려해 4인치 안팎 규격을 채택했다.

장비 소형화는 플라즈마 공정에도 영향을 준다. 미첼 싱은 장비가 작아질수록 내부 부피보다 챔버 표면적의 영향이 커진다고 설명했다. 펌프, 밸브, 질량 유량 제어기, 진공 제어 장치가 더 작은 부피를 다루기 때문에 일부 공정은 더 단순해질 수 있다고도 했다. 대형 반도체 장비를 연속 운전하는 것보다 소형 플라즈마 챔버를 안정적으로 제어하는 편이 일부 후공정에서는 더 쉽다는 설명이다.

인치팹 시스템은 리소그래피, 계측, 플라즈마 강화 증착, 원자층 증착, 건식 식각, 여러 습식 공정을 지원한다. 다만 회사는 리소그래피를 가장 큰 한계로 꼽았다. 미세 선폭과 생산 속도가 여전히 노광 기술 제약에 크게 좌우되기 때문이다. 전자빔 방식은 이론적으로 매우 작은 구조를 구현할 수 있지만, 쓰기 속도가 느려 대량 생산에는 실용성이 떨어진다고 봤다.

소형 웨이퍼 기반 생산이 대형 팹과 경제성 경쟁을 하기 어렵다는 지적도 있다. 이에 대해 미첼 싱은 반도체 생산의 경제성이 웨이퍼 크기보다 설비 가동률과 자본 효율에 더 크게 좌우된다고 반박했다. 그는 특수 산업과 항공우주 분야에서는 현재도 8인치 파운드리와 가격 경쟁이 가능한 경우가 많다고 말했다.

인치팹은 현재 바이오메디컬, 센싱, 항공우주, 방산, 포토닉스, 화합물 반도체 분야 고객을 두고 있다. 이들 분야는 생산 물량이 적고 공정 맞춤화 수요가 커 인치팹 구조와 맞닿아 있다. 대형 공장을 수년간 기다리지 않고 자국 반도체 생산 기반을 마련하려는 국가를 상대로 인력 양성 프로그램도 운영하고 있다. 다만 소형 팹이 반도체 제조의 문턱을 얼마나 낮출지는 아직 불확실하다. 첨단 칩 생산은 여전히 리소그래피 성능과 제조 일관성에 크게 의존하기 때문이다.