보다 수익성 있는 반도체 팹 구축

고성능 유체 시스템이 신규 반도체 공장 건설에 중요한 이유

Masroor Malik, 반도체 부문 시장 매니저

새로운 반도체 제조 시설(또는 “공장”)을 지을 때는 시장 출시 속도, 재질 및 설치 표준화, 비용 등 여러 가지를 고려해야 합니다. 많은 이들은 새 공장 건설에 드는 비용이 10억 달러를 넘는 것으로 추정합니다. 건설 비용이 30억–40억 달러에 달하는 것은 흔한 일이며, 규모가 가장 큰 공장 중 일부는 그 건설 비용이 100억 달러를 훨씬 넘을 수도 있습니다.

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이러한 비용의 상당 부분은 클린룸 및 고가의 마이크로칩 제조 장비로 인해 발생하지만, 시설 전체에 걸쳐 다른 시스템 및 장비를 사용함에 따라 총 소유 비용이 크게 좌우될 수 있습니다.

이에 대한 예시가 바로 유체 관리 시스템인데, 이 시스템은 시설 전체에 걸쳐 필요한 위치로 액체 및 가스를 이송함으로써 공장의 필수 순환 시스템 역할을 합니다. 신규 반도체 공장 건설을 진행하는 경우에는 고품질의 유체 시스템 부품 및 어셈블리를 지정하는 한편, 개발의 초기 엔지니어링 및 설계(FEED, front-end engineering and design) 단계에서 유체 시스템 공급업체와 긴밀히 협력하여 공장의 단기 및 장기 수익성을 높일 수 있는 큰 기회가 생깁니다.

유체 시스템의 설계 및 설치를 신중하게 진행하여 공장의 수익성을 높일 수 있는 5가지 방법은 다음과 같습니다.

#1. 더욱 신속한 누설 방지 설치

일반적으로 신규 공장 건설이란 새로운 생산 기술 및/또는 생산량의 확대를 의미하며, 경쟁의 선두를 유지하기 위해 시장 출시까지의 시간을 단축시키는 것을 일차 목표로 합니다. 반도체 제조 및 생산은 가능한 한 빨리 시작되어야 하며, 어떤 경우에는 전체 시설이 완공되기도 전에 시작될 수도 있습니다.  

간단히 말해 낭비할 시간이 없습니다. 그러나 복잡한 유체 시스템을 설계 및 구축하고 이를 공장 전체에 적용하는 것은 많은 시간이 소요되는 과정이며, 적절한 튜빙의 벤딩 및 주요 부품의 설치를 올바르게 수행하고 시스템 전체의 무결성을 확보하려면 상당량의 인력과 전문 지식이 필요합니다. 계약자 및 설치자가 안정성이 높고 누설이 없는 시스템을 조립하는 데 적절한 지식 또는 교육을 갖추지 못했다면 이 과정이 특히 어려워질 수 있습니다.

맞춤형 엔지니어링 및 사전 제조를 거친 유체 시스템 어셈블리는 건설이 진행되는 동안 설치 문제를 해결하고, 복잡한 서브시스템을 조립하는 데 상당량의 인력이 소모되지 않게 합니다. 여러분의 요구를 이해하면서 고품질 부품으로 제조된 어셈블리를 완벽하고 쉽게 설치할 수 있는 공급업체를 찾아 보십시오. 시간을 절약함으로써 공장 전체가 훨씬 더 빨리 가동될 수 있고, 반도체 생산을 최대 규모로 시작할 수 있습니다.  

#2. 보다 효율적인 기획 및 설계

공장 유체 시스템은 튜브 피팅, 밸브, 레귤레이터, 호스, 튜빙 등 다양한 부품으로 이뤄져 있습니다. 올바른 시스템 기획, 효율적인 설계, 효과적인 튜브 라우팅 및 기타 설치 모범 사례를 수행하면 시스템을 항상 더 빠르게 가동시킬 수 있고, 시설의 수명 동안 안정적인 성능을 구현할 수 있습니다.

예를 들어 복잡한 튜빙의 방향을 연속적으로 변경해야 하는 서브시스템에서는 내부 설계자 또는 설치자에 대한 문제가 발생할 수 있습니다. 완전한 서브어셈블리를 제공하는 공급업체와 협력하면, 튜브 벤드가 현장 밖에서도 그 성능을 발휘함으로써 다시 한번 귀중한 자산을 얻을 수 있습니다. 완전한 서브시스템은 즉시 설치되어 공급 시 누설을 방지합니다.

그 외의 경우, 효율적으로 설계된 유체 시스템에는 피팅이 추가적으로 사용된 수많은 튜브 벤드가 사용될 수 있습니다. 불필요한 연결 지점을 줄이면 공장 건설업체가 추가 부품에 드는 비용을 절약할 수 있으며, 잠재적인 누설 지점을 줄였을 때도 이러한 결과를 얻을 수 있습니다. 제조업체들은 고품질의 유체 시스템 부품을 지정하고, 필요한 경우 유체 시스템 설계/서비스 전문가로부터 지원을 받음으로써, 건설 과정에서 단기 비용은 물론 시설의 전체 수명 동안 발생하는 총 소유 비용까지 절감할 수 있습니다.

#3. 총 수명주기 비용 절감

공장에서 생산이 진행되면 작업 효율 및 처리량 극대화가 우선순위가 됩니다. 유체 시스템 고장으로 인해 가동 중단 시간이 생기면 생산을 중단해야 하는 매 시간마다 엄청난 금전적 손실이 발생할 수 있습니다. 공정 시작 단계에서 고품질의 부품 및 어셈블리를 소싱하면 시설의 전체 수명 동안 유지보수, 수리 및 작동(MRO; maintenance, repair, and operations) 요건을 줄일 수 있습니다.

예컨대 공장에서는 제조 공정 중 최적의 온도 안정성을 유지하기 위해 강력한 냉각 장치를 사용합니다. 그러나 냉각수 이송 호스가 적절한 단열재로 만들어지지 않았다면 툴 챔버 내부의 온도가 바뀌어 최대 생산량에 지장이 생길 수 있습니다. 시작 단계에서 호스에 적용될 올바른 유형의 단열재를 선택하면 공장 환경에서 흔히 나타나는 응축 등 여러 문제의 발생 가능성을 줄일 수 있습니다.

건설 시작 단계에서 고품질의 부품 및 잘 설계된 시스템을 선택하면 MRO 활동을 더 쉽게 수행하면서 이에 소요되는 시간도 단축할 수 있습니다. 게다가 시간이 지날수록 필요한 부품 및 애플리케이션의 교체 횟수도 줄어들 것입니다. 비용 및 가동 중단 시간을 줄이면 시설이 장기적으로 높은 생산성 및 수익성을 유지하는 데 도움이 됩니다.  

#4. 글로벌 품질의 표준화

공장 소유주들은 최대 생산 가능성을 확보하고 품질 요건을 유지하기 위해, 전 세계 여러 지점에 최상의 기준 및 공정을 동일하게 적용할 수 있는 방법을 생각해야만 합니다.

모든 시설을 통틀어 유체 시스템 부품 및 애플리케이션을 표준화하면 이에 도움이 될 것입니다. 시스템이 균일해지면 유지보수가 쉬워지고, 설치 기술의 지속성이 향상되며, 생산 작업이 전반적으로 안전해집니다. 공장 건설업체들은 글로벌 건설 서비스(세계적인 공급망 역량 및 현지 지원 포함)를 제공할 수 있는 공급업체를 찾음으로써 전반적인 조달 및 소비 비용을 절감할 수 있습니다. 모든 시설에 걸쳐 이러한 기업들과 협력하면 효율 및 설계 선택을 최적화하여 세계적으로 수익성을 크게 높일 수 있습니다.

#5. 생산성 및 처리량 수율 증가

공장이 완공 후 가동되기 시작하면 고품질의 유체 시스템이 지속적인 유지보수 및 가동 중단 시간의 필요성을 없애 주고, 중단 없이 초고순도의 청결한 생산 주기를 수백만 번 시행하여 생산성 및 칩 수율을 높일 수 있습니다. 생산업체는 생산 안정성을 확보함으로써 이처럼 경쟁이 치열한 업계에서 우위를 점하거나 지킬 수 있습니다.

새로운 공장을 건설할 때, 건설업체의 가장 중요한 목표는 초기 부품 비용을 최소화하는 동시에 엄격한 건설 기한을 지키는 것입니다. 그러나 지금까지 설명한 대로 공장 전체에 걸쳐 주요 유체 시스템을 위한 고품질의 부품, 구성품 및 서브어셈블리를 소싱하면 여러 가지 이점을 얻을 수 있고, 시설의 수명 동안 발생하는 총 소유 비용을 줄일 수도 있습니다.

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