LG이노텍, 구미 드림 팩토리 공개.."2030년까지 FC-BGA, 조 단위 사업으로 육성”

|스마트투데이=김세형 기자| LG이노텍이 회사의 차세대 성장동력인 FC-BGA(플립칩 볼그리드 어레이) 생산 허브인 구미 ‘드림 팩토리(Dream Factory)’를 지난 17일 언론에 처음으로 공개했다. 

LG이노텍은 구미 드림 팩토리를 발판으로 오는 2030년까지 FC-BGA, 조 단위 사업으로 육성하겠다는 포부다. 

LG이노텍은 지난 2022년 고부가 반도체 기판인 FC-BGA 사업 신규 진출을 선언했다. 

이후 LG전자로부터 구미4공장을 인수, ‘드림 팩토리’를 구축하고 지난해 2월부터 본격 양산에 들어갔다. 

드림 팩토리는 AI, 딥러닝, 로봇, 디지털 트윈 등 최신IT 기술이 총집결한 업계 최고 수준의 ‘스마트 팩토리’다, 전 공정을 자동화∙정보화∙지능화하여, Man(작업자), F-cost(실패비용), BM Loss(사후보전 손실), 안전사고(Accident) 등 생산 경쟁력을 떨어뜨리는 대표적인 네 가지 요소들을 제거한 일등 품질의 FC-BGA 생산 인프라를 구축했다. 

"사람의 접촉으로 인한 불량요인 원천차단"

FC-BGA와 같이 고난도 초미세 공정을 요하는 반도체 기판 제품의 경우 아주 조그마한 이물질(눈썹, 침 등)도 품질 불량으로 이어질 수 있다. 즉, 생산과정에서 사람과 제품의 접촉을 최소화하는 것이 관건이다. 

이를 위해 LG이노텍은 ‘드림 팩토리’에 100% 물류 자동화 시스템을 도입했다. 

실제로 ‘드림 팩토리’에서 실제 사람을 마주치는 일은 드물다. 장비 유지 및 보수 등 필수 인력 외에 10여 단계에 걸친 FC-BGA 공정 및 물류 프로세스가 모두 무인화 체계로 돌아간다. 

수십대의 자동로봇(AMR, Autonomous Mobile Robot)이 자율주행으로 생산라인 곳곳을 오가며 자재를 운반한다. RTS(Real Time Schedule)에 입력된 고객 납기 기간에 맞춰 자동으로 생산 오더가 내려지면, AMR이 원자재를 공정설비로 운반해 온다. 

원자재에 찍힌 바코드를 공정설비가 자동 센싱하면, RMS(Recipe Management System)를 통해 제품 스펙에 맞는 공정 레시피가 자동으로 설비에 세팅되고, 제품 가공이 본격 시작된다. 공정이 완료된 제품을 다시 스토커(Stocker)로 적재하는 일도 AMR의 몫이다. 

또 패널에 붙어있는 보호 필름을 벗겨내는 공정 과정(Film Detach)도 사람이 아닌 로봇이 대체한다. 덕분에 미세 스크래치나 분진과 같은 이물 등으로 발생하는 불량요인도 사전에 방지할 수 있다. 전 공정에 협동로봇과 같은 논터치(Non-Touch)식 생산설비 구축으로, 작업자에 의한 핸들링 불량이 대폭 감소한다. 

"AI 기반 FC-BGA 품질 검사 무인화"

‘드림 팩토리’에서는 FC-BGA 생산 관련하여 하루에 20만개 이상의 파일, 100GB에 달하는 데이터가 지속적으로 생성된다. 

LG이노텍은 모든 설비에 설치된 센서를 통해 생산과정 전반에 걸친 이 데이터를 축적해 나가고 있다. 이 빅데이터를 지속 학습하는 AI를 불량 예측 및 검사 시스템에 적용하여, 불량 발생으로 인한 리드타임을 대폭 줄였다. 

또 LG이노텍은 제품의 양품 여부를 결정짓는 가장 중요한 단계인 AOI(Automated Optical Inspection) 과정에 AI 딥러닝 비전 검사 시스템을 적용했다. 생산이 완료된 FC-BGA 기판 제품을 로봇이 쉴 새 없이 비전 스크리닝 검사대로 옮기면, FC-BGA 불량품 및 양품 데이터 수만 건을 학습한 AI가 육안으로는 잡아내기 어려웠던 미세 불량영역을 단 30초 안에 센싱해낸다. 

LG이노텍 관계자는 “AI 비전검사를 통해 리드타임(주문부터 납품까지 걸리는 시간)을 최대 90% 단축하고, 샘플링 검사를 위해 투입하던 인원도 90% 줄일 수 있었다”고 설명했다. 

AI로 불량이 발생한 제품만 특정할 수 있게 된 데다, 모든 제품에 공정 이력을 트래킹할 수 있는 바코드를 통해 불량으로 판별된 제품을 사람이 별도로 개입할 필요 없이 자동으로 거를 수 있게 되면서. F-cost(실패비용)를 최대 50%이상 줄일 수 있었다는 것이다. 

또 제품 불량, 설비 고장 등을 사전에 예방할 수 있는 디지털 시뮬레이션 시스템에도 AI를 접목했다. 기존에는 사람이 직접 제품 이상 여부를 확인하고 불량 발생 시 어떤 설비에 문제가 있는지 또 어떻게 수리해야 하는지 파악하기 위해 많은 시간이 소요됐는데, 이 같은 문제를 대폭 개선할 수 있게 돼다. 

LG이노텍은 2026년까지 생산 과정 중 발생하는 품질 이상을 실시간으로 감지 및 분석하여, 자동으로 보정하는 공정 지능화 시스템(i-QMS, intelligent-Quality Management System)을 도입할 방침이다. 이를 통해 FC-BGA 생산 전 과정을 자동화한다는 계획이다. 

LG이노텍은 "특히 디지털 트윈 기술을 적용한 플랫폼을 개발하여 제품 개발부터 생산까지 고객과 모든 과정을 실시간으로 공유하며 고객 대응력을 강화한다는 전략"이라고 강조했다. 

"2030년 조 단위 사업으로 육성"

LG이노텍은 50년 동안 이어온 기판소재부품사업을 통해 초미세회로, 고집적·고다층 기판 정합(여러 개의 기판층을 정확하고 고르게 쌓음) 기술 등 고부가 반도체 기판 핵심 기술을 축적해왔다. 

 

이 같은 노하우를 바탕으로 LG이노텍은 지난해 말 북미 빅테크 고객향 PC용 FC-BGA 본격 양산에 돌입한 데 이어, 최근 글로벌 빅테크 고객 추가 확보에 성공했다. 

올해는 PC CPU용 FC-BGA 시장 진입을 목표로 하고 있으며, 빠르면 2026년 서버용 FC-BGA 시장 진입 등 하이엔드(High-end)급 FC-BGA 시장에 단계적으로 진출한다는 전략이다. 이를 대비하여, LG이노텍은 분진 발생을 차단하는 ‘엣지 코팅(Edge Coating)’과 같이 서버용 FC-BGA 제품 공정 시 필수로 사용되는 설비 도입도 이미 완료한 상황이다ㅏ. 

이 같은 목표 아래 글로벌 빅테크 고객들과 협력하여, 차세대 기판 기술 선행개발에도 속도를 낼 예정이다. 

LG이노텍은 미세 회로 패턴을 기판에 직접 새기는 ‘재배선층(RDL, Re-Distribution Layer) 기술’, 소자를 기판에 내장하여 전력 손실을 최소화하는 ‘소자 임베딩 기술’, 대면적 기판 구현 시 휨 현상을 방지하는 ‘멀티레이어 코어(MLC, Multi-Layer Core)’ 및 ‘글래스 코어(Glass Core, 유리기판) 기술’ 등을 오는 2027년까지 내재화 한다는 계획이다. 

특히, 유리기판의 경우 LG이노텍은 글로벌 고객사들과 협업을 강화해 나가며 프로모션을 이어가고 있다.  

강민석 기판소재사업부장(부사장)은 “LG이노텍은 최첨단 ‘드림 팩토리’를 기반으로 차별적 고객가치를 제공하는 FC-BGA 생산을 지속확대해 나가며, 2030년까지 FC-BGA 사업을 조 단위 사업으로 키울 것”이라고 말했다.