씨에이티빔텍, HBM 수율 검사 기술로 시장 공략

씨에이티빔텍은 기존 필라멘트 방식과 차별화된 CNT(탄소나노튜브) 소스 기반의 디지털 X레이 기술을 보유하고 있습니다. 이 기술은 고객사의 특정 요구사항에 맞춰 정밀하게 커스터마이징이 가능하며, 문제가 발생했을 때 정확한 '드라이버' 기술로 신속하게 원인을 파악할 수 있도록 돕습니다.

"우리의 강점은 조금 더 그 소스 쪽에 대한 기술이 많다. 드라이버도 있고 마이너스 드라이버도 있고 이런 표현이 좀 적당한데 정확한 드라이버로 문제를 빨리 파악할 수 있다."라고 씨에이티빔텍 관계자는 설명했습니다.

씨에이티빔텍의 X레이 검사 시스템은 HBM의 마이크로 범프 검사 및 들뜸 현상 분석 등에 특화되어 있습니다. 고객사의 검사 목적에 따라 X레이 소스를 1개부터 수십 개까지 유연하게 배치할 수 있도록 맞춤형 설계를 제공합니다. 이를 통해 기존 회사들과는 다른 차별화된 솔루션 제공이 가능하다고 씨에이티빔텍 관계자는 강조했습니다.

그는 "그 커스터머가 요구하는 내용을 정확히 파악해서 그 시스템 구조를 저희가 이제 솔루션을 드리는 내용이 기존 다른 회사랑은 큰 차이점이 있습니다."라고 덧붙였습니다.

X레이 소스 기술은 크게 필라멘트 방식과 CNT(탄소나노튜브) 방식으로 나뉩니다. 필라멘트 방식은 에디슨의 벌브 기술과 유사한 아날로그 기술로, 지속적인 가열이 필요하여 대형 냉각 및 전기 모듈이 요구됩니다. 반면 CNT 방식은 LED 기술과 같은 디지털 기술로, X레이 소스를 껐다 켰다가 용이하여 시스템 경량화 및 효율화를 가능하게 합니다.

씨에이티빔텍 관계자는 "필라멘트는 아날로그 기술이라고 하고 이제 CNT는 디지털 기술이라고 하고 필라멘트는 에디슨은 벌브 기술이라고 하고 CNT는 LED 기술이라고 하는 얘니다."라고 비유했습니다.

현재 병원에서 사용되는 CT(컴퓨터 단층 촬영) 장비의 X레이 소스는 필라멘트 기술 기반입니다. 이는 하나의 X레이 소스가 회전하며 촬영하는 방식으로, 소음이 크고 장비 부피가 크다는 단점이 있습니다. 씨에이티빔텍은 CNT 어레이 기술을 활용하여 이러한 한계를 극복할 수 있다고 설명합니다. CNT 어레이를 사용하면 고정된 상태에서 즉각적인 다중 촬영이 가능해져, 기존 회전식 CT의 문제점을 해결하고 새로운 CT 촬영 방식의 혁신을 이끌 수 있습니다.

씨에이티빔텍은 X레이 핵심 기술과 초점 제어, 광학 기술의 복합적 결합을 통해 10나노급 식별 기술을 지향합니다. 이는 경쟁사들의 보편적인 사양인 500nm(0.5μm) 수준을 훨씬 상회하는 기술력입니다. 씨에이티빔텍은 실제 측정 환경에서 10~100nm 사이의 높은 공간 분해능을 구현하는 단계를 목표로 하고 있습니다. 이를 통해 HBM 내부의 초미세 불량을 정확하게 검출하여 수율 개선에 기여할 수 있습니다.

씨에이티빔텍 관계자는 "일반적으로 우리 필드에 있는 경쟁사들은 500nm 0.5마이크로미터 그러니까 0.1mm에서 1mm가 이제 보편적인 스펙입니다. 저희는 아까 말씀드렸던 X레이 핵심 기술과 그다음에는 X레이를 발생할 때 초점을 또 제어하는 기술이 있습니다."라고 밝혔습니다.

현재 HBM의 단면 검사는 하나의 포인트를 확인하는 데 10분에서 최대 60분까지 소요됩니다. HBM의 샘플 크기가 10mm x 10mm 정도임을 고려할 때, 대량 양산 라인에서 모든 제품을 전수조사하는 것은 현실적으로 어렵습니다. 따라서 현재는 표본조사 형태로 운용되고 있으며, 이는 정밀도와 속도 사이의 균형을 찾아야 하는 과제를 안고 있습니다.

HBM 정렬도 검사는 제품의 전체적인 정렬 상태를 파악하기 위해 1사분면, 2사분면, 3사분면, 4사분면 단위로 확인하는 방식으로 진행됩니다. 각 사분면을 하나씩 보거나 두 개씩 보는 방식으로 대표 정보를 얻어 전체 정렬도를 추정합니다. 이러한 검사는 주로 제품 개발 과정이나 최종 공정 단계에서 활용되어 HBM의 품질을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다.

현재 반도체 업계의 HBM 수율은 상당히 낮은 수준으로 알려져 있으며, 어떤 기업은 50%가 채 안 되는 상황입니다. 이러한 낮은 수율은 많은 불량품을 발생시켜 기업의 손실로 이어집니다. 씨에이티빔텍 대표는 "지금 수율이 상당히 좋지 않습니다. 어떤 회사는 예를 들어서 50이 안 넘는다 대부분의 회사가 이제 이런 게 이 업계에 알려져 있는 사실이고요. 일곱 개 버리는 거를 덜 줄이면 그게 곧 회사의 이득이고 비용 절감이다."라고 강조하며 수율 개선의 중요성을 역설했습니다. 불량품을 줄이는 것이 곧 비용 절감이자 기업의 직접적인 이득으로 직결된다는 설명입니다.

현재 기술적으로는 전수 조사가 가능하지만, 반도체 시장의 공급 부족으로 인해 기업들은 전수 조사보다는 제품 출하를 우선시하고 있습니다. 수요는 폭발적으로 많고 생산 공수는 부족하기 때문에, 불량이 발생하더라도 제품을 팔고 보는 생태계가 형성된 것입니다. 그러나 씨에이티빔텍 대표는 향후 10년을 내다봤을 때 정상적인 수율 관리의 필요성을 강조했습니다. 그는 "전수 조사가 가능합니다. 근데 어 현재는 인공지능에 아까 말씀 초반에 말씀드린 이 상황에 지금 버리더라도 반도체 메이커의 손님들이 공수는 적고 수요는 막 어마무시하게 많으니까 팔아요 팔아요라고 하니까 이게 흘러가는 생태계가 된 거죠."라고 현 상황을 설명했습니다. 단기적인 공급 부족 상황을 넘어서 장기적인 관점에서 수율 관리를 통한 품질 확보가 중요하다는 지적입니다.

반도체 고객사들은 연구소와 생산 공장에 따라 검사 장비에 대한 요구사항이 다릅니다. 연구소에 가까운 팀은 다소 속도가 느리더라도 정밀하고 정확한 검사를 중요하게 여깁니다. 반면 생산 공장에 가까운 팀은 정밀도가 조금 낮더라도 택타임(공정 시간) 단축을 통한 빠른 검사 속도를 최우선으로 요구합니다. 씨에이티빔텍 대표는 "고객사도 약간 연구소에 가까운 팀이 있고 팩토리 공장에 가까운 팀 있잖아요. 당연히 연구소 쪽에서는 정밀하게 보고 속도는 느리지만 이제 요렇게 하는 위치가 있고 공장 쪽 포지션은 아 우리는 좀 덜 봐도 돼. 근데 하여튼 택타임만 빨리게 해 줘."라고 설명했습니다.

HBM 검사 장비의 가격은 성능과 기능에 따라 5억 원에서 30억 원 수준으로 폭넓게 형성되어 있습니다. 빠르게 촬영하면서도 선명한 이미지를 요구하는 고성능 장비는 30억 원대에 달하는 반면, 천천히 촬영하고 선명도가 다소 떨어져도 되는 장비는 5억 원대입니다. 씨에이티빔텍 대표는 "그게 이제 빨리 찍는 기계를 물류를 어떻게 하느냐에 따라도 다른데 보통 형성된 건 한 5억에서 30억 사이. 빨리 찍는 건데 선명해야 된다 그럼 30억이고요. 천천히 찍고 뿌였다 그러면 5억이죠."라고 언급하며 장비 가격이 속도와 선명도라는 핵심 요소에 따라 크게 달라진다고 설명했습니다.

씨에이티빔텍은 현재 여러 고객사와 POC(기술 검증)를 진행하고 있습니다. 이 과정에서 고객사는 특정 불량 샘플들을 제공하며, 씨에이티빔텍은 이 샘플들을 활용하여 기술의 신뢰도를 테스트합니다. 주요 검증 내용은 X레이 촬영을 통한 불량의 시각화(비주얼라이제이션) 능력과 인공지능(AI) 기반 분석을 통해 얻을 수 있는 결과 개선 효과입니다.

고객사들은 합격 샘플과 불량 샘플을 섞어 제공하고, 씨에이티빔텍은 이를 검사하여 정확한 불량 여부를 판별하는 방식으로 기술력을 입증합니다. 씨에이티빔텍 대표는 "특정 짓지 않은 회사들의 논리는 샘플을 일단 줄 테니 어떻게 나와? 비주얼라이제이션 시각화부터 그런 거 한번 줘 봐. 인공지능으로 어떻게 결과 아웃풋이 개선될 수 있어?"라고 고객사의 주요 질문을 설명했습니다. 이 과정을 통해 씨에이티빔텍은 자사 기술의 객관적인 성능과 효용성을 증명하고 있습니다.

씨에이티빔텍은 HBM 내부의 미세 결함을 검사하기 위해 10나노미터 단위의 포인트 측정이 가능한 기술을 보유하고 있습니다. 이 기술을 통해 약 20마이크로미터(μm) 스케일의 영역을 정밀하게 검사할 수 있습니다. 특히 HBM 내부에 발생할 수 있는 보이드(빈 공간)나 정렬 불량 상태를 정확하게 감지하여 품질 문제를 식별하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 씨에이티빔텍 대표는 "10나노 포인트로 아까 찍는다 그러면 엄청 포인트가 많을 텐데 10나노를 볼 수 있는 눈을 가지고 100마이크로미터 이내에 한 20마이크로미터 정도의 그 정도 스케일을 봅니다."라고 설명했습니다.

반도체 고객사들은 검사 솔루션에 대해 95점도 아닌 100점짜리 완벽한 성능을 요구합니다. 이는 제품의 품질과 직결되는 문제이기 때문입니다. 그러나 씨에이티빔텍은 기술 개발 및 검증 과정에서 50점부터 시작하여 점진적으로 정확도를 높여나가는 단계를 밟아야 한다고 설명합니다. 씨에이티빔텍 대표는 "고객은 무조건 100점짜리만 원하고 95점도 싫어하고 5점은 어떡할 거야? [...] 과정은 50점부터 해야 60점이 나오고 60점을 해야 70점을 할 수 있지."라고 언급하며, 고객의 높은 기대치와 현실적인 기술 고도화 프로세스 사이의 균형점을 찾아가는 중요성을 강조했습니다.

HBM은 고성능 반도체인 B200의 전체 원가에서 약 48~50%를 차지할 정도로 매우 높은 부가가치를 가집니다. 작년에 정부가 수급했다고 밝힌 25만 장의 B200 칩에 HBM 8개가 들어간다는 점을 단순 계산하면, HBM 1개당 약 300만 원 규모의 가치를 지닙니다. 따라서 HBM의 수율이 낮으면 낮은 불량률만으로도 엄청난 경제적 손실이 발생합니다. 씨에이티빔텍 대표는 "비200 같은 경우 작년에 정부 바뀌고 나서 25만 장을 수급했다고 했잖아요. [...] HBM 8개가 그 B200에 들어가 있는데 2,500만 원의 그 8개니까 하나가 2,500을 8로 나누면 300 얼마가 되겠죠."라고 설명하며, 수율 검사가 HBM 생산업체의 마진을 확보하고 궁극적으로는 경제적 이득을 극대화하는 핵심 요소임을 강조했습니다.

씨에이티빔텍은 HBM 검사 기술 개발에 주력하는 과정에서 여러 파생 기술과 파생 제품군을 확보했습니다. HBM 검사를 위한 핵심 기술들이 다른 반도체 공정 장비의 부품 검사에도 적용될 수 있음을 발견한 것입니다. 예를 들어, 반도체 제조 공정에 사용되는 가스 노즐이나 CVD(화학 기상 증착) 장비의 파츠들을 검사하는 기기를 개발하여 이미 판매하고 있습니다. 씨에이티빔텍 대표는 "그 HBM을 보는 걸 열심히 하다 보니 파생 기술도 생기고 파생 제품도 생겼습니다. [...] 거기에 들어가는 어떤 뭐 가스 노즐이나 여러 가지 뭐 CVD 장비에 대한 파츠들 이제 이런 거를 보는 기계를 저희가 이제 만들고 있고 판매들 또 했으니까."라고 밝히며, 1억 원에서 3억 원 규모의 검사 기술 스텝별 아이템 다각화를 통해 수익성 다변화 전략을 추진하고 있음을 시사했습니다.

씨에이티빔텍은 자이스(ZEISS), 노드슨(Nordson) 등 글로벌 유수의 경쟁사들과 비교했을 때, X레이 소스에 대한 핵심 원천기술을 직접 보유하고 있다는 점에서 독자적인 경쟁력을 가집니다. 이러한 자체 소스 기술력은 고객사가 겪는 '가려운 곳'을 정확하게 짚어내어 측정할 수 있는 역량으로 이어집니다. 씨에이티빔텍 대표는 "우리 소스 기술을 직접 갖고 있어. 그 내용이 가려운 곳을 정확하게 포인트를 맞춰 줄 수 있는 역량이다."라고 강조하며, 고객 맞춤형 정밀 검사의 강점을 피력했습니다.

HBM 수율 검사 기술은 단순한 품질 관리 차원을 넘어 국가적인 반도체 시장 주도권 수호에 핵심적인 역할을 합니다. 씨에이티빔텍 대표는 "주도권을 우리가 가지고 있는 시장을 형성하고 지켜 나가야 될 때는 이 수율 검사 기술이 핵심적이다. 그래서 이 수율 검사를 잘해야 그 우리의 대표 주자 반도체 회사들이 견고하게 중국한테 안 뺏기고 긴 시간 동안 갈 수 있다."라고 강조했습니다. 그는 HBM 주도권을 중국에 뺏기지 않고 국내 반도체 기업들이 견고하게 성장하기 위해서는 정밀한 수율 검사 기술 확보가 필수적이라고 설명하며, 이는 국가 경쟁력 차원에서도 매우 중요하다고 덧붙였습니다.