메테오레이크, 사파이어래피즈 등 제품 생산
21일 말레이시아 페낭에 있는 인텔 반도체 후공정 팹 'PGAT'에 들어서자 분주한 엔지니어들의 모습이 눈에 띄었다. 다음달 신제품 출시를 눈앞에 두고 부산한 모습이었다.
말레이시아는 인텔의 주요 후공정 기지 중 하나다. 1만5000여 명의 임직원들이 근무하고 있다. 공장을 가득 채운 다이 어태치 장비는 메테오레이크 다이를 기판에 부착하고 있었다. 메테오레이크는 인텔의 노트북용(모바일) 신제품으로 타일(칩렛) 기반의 생산 기법이 적용된 첫 소비자용 제품이다.
스티브 롱 인텔 아·태총괄 부사장은 "말레이시아 인텔 후공정 팹은 1972년 인텔이 미국 외 지역에 최초로 설립한 시설"이라며 "현재 페낭과 쿨림에 위치한 팹에서는 제품 조립부터 신기술 개발, 테스트 등을 진행한다"고 소개했다.
PGAT에 들어가기 위해선 전공정 팹 수준의 방진복을 입어야 했다. 하관만 노출되는 형태다. 인텔 관계자는 "파티클로 인한 제품의 결함(디펙)을 방지하기 위해 전공정 수준의 방진복을 착용한다"고 설명했다.
PGAT는 인텔의 대표적인 후공정 시설로 기판에 다이를 부착하는 다이 어태치부터 최종 제품 테스트인 PPV(Processor Platform Validation)까지 이뤄진다. 메테오레이크부터 사파이어래피즈, 폰테베키오 등 제품을 생산하고 있다.
메테오레이크 다이는 반도체 릴 상태로 PGAT에 공급된다. CPU 제조부터 개별 칩을 베이스 다이에 적층하는 포베로스 공정은 미국 현지에서 진행된다. 메테오레이크는 CPU, 그래픽처리장치(GPU), 시스템온칩(SoC), 입출력(I/O) 등 총 4개의 타일로 이뤄져 있다. CPU는 극자외선(EUV)이 적용된 인텔4(7nm) 공정에서 양산 중이다. GPU, SoC, I/O는 대만 TSMC 5nm, 6nm 공정을 통해 생산되고 있다.
PGAT에서는 결합된 다이를 기판과 결합하는 다이 어태치 공정부터 시작된다. 열과 압력을 이용해 범프를 잇는 방식이다. 인텔 관계자는 "인텔이 사용 중인 열 압착(TC:Thermal Compression) 본더는 5만개 범프를 6초 안에 이어붙일 수 있다"고 말했다. 어셈블리 공정은 크게 세 가지로 구분할 수 있다. 다이 어태치, 에폭시, 리드 부착이다. 에폭시 몰딩은 다이에 가해지는 응력을 균일하게 분산하기 위한 작업이다. 몰딩 후에는 리플로우 장비를 통해 에폭시를 경화한다.
마지막으로는 방열을 위한 리드 부착이다. 먼저, 리드 부착을 위한 접착제인 실란과 열전도율을 높이는 TIM(Thermal Interface Material)을 먼저 도포한다. 잘 알려진 써멀 그리스가 TIM의 일종이다. 도포 후에는 방열을 위한 리드 부착, 열 경화가 이뤄진다. 발열 등 이슈가 적은 메테오레이크 등 소비자 제품에는 기판 휨을 방지하기 위해 스티프너만 부착한다. 이 과정의 대부분은 자동화되어 있다.
어셈블리를 마친 뒤에는 총 세 가지 테스트를 거친다. 온도 변화에 따라 정상 작동 유무를 확인하는 번인 테스트와 전기 신호를 흘려 양품, 불량품을 구분하는 전기적 테스트, 애플리케이션 및 고객별 최종 테스트인 PPV(Processor Platform Validation)다. PPV는 고객과 응용처에 따라 각기 다른 테스트 환경을 제공한다. 테스트에 사용된 장비들은 인텔의 말레이시아 메가랩 등지에서 개발된 제품이다.
이동 중에는 현재 인텔이 70억달러를 들여 건설 중인 신규 후공정 팹도 확인할 수 있었다. 신규 팹에서는 EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge) 등 어드밴스드 패키징을 진행할 예정이다. 현재 페낭에 위치한 PGAT에서는 컨벤셔널 패키징만 진행되고 있다.
디일렉=노태민 기자 [email protected]
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