자체 공장 없이 반도체 공급하는 업체의 공급망 관리 방법은?

‘산업의 쌀’로 불리는 반도체는 휴대폰, 컴퓨터, 가전제품, 자동차 부품, 로봇 설비 등 우리 생활에 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있습니다. 반도체는 크게 정보의 저장을 위한 메모리 반도체와 정보에 처리에 특화된 시스템 반도체 (혹은 비메모리 반도체라고도 합니다.)로 나뉩니다.

4차 산업혁명의 핵심 기술인 IoT, Cloud, Mobile, Big Data, AI의 등장으로 다양한 기능을 수행하는 시스템 반도체 수요는 지속해서 증가할 수밖에 없습니다. 반도체 수요가 증가함에 따라 반도체 공급업체는 Supply Chain 구조가 점점 복잡해지고 있으며, 각 업체는 반도체 설계 – 생산 - 판매까지 이르는 SCM 운영을 효율적으로 하기 위해 많은 준비와 노력을 하고 있습니다.

본 기고에서는 반도체 업체의 유형, 반도체 생산 공정에 대한 설명과 함께 공장이 없이 반도체를 공급하는 팹리스 업체의 SCM 운영 및 추진 방향에 대해 소개하고자 합니다.

 반도체 업체 유형

반도체 공장은 대표적인 장치 산업으로 부지 확보, 공장 건설 및 설비 도입에 천문학적인 투자가 필요합니다. 초기 반도체 산업은 막대한 투자를 통해 설계와 생산을 모두 자체적으로 진행했으나 다양한 기능의 시스템 반도체 수요가 증가하고 이를 위한 설계 전문 회사와 생산 전문 회사가 나타나게 되었습니다.

반도체 산업의 업체 유형은 크게 아래와 같이 구분됩니다.

• IDM(Integrated Device Manufacturer): 반도체 설계부터 생산까지 모두 직접 수행하는 업체(삼성전자, SK하이닉스, 인텔 등) 
• 팹리스(Fabless): 반도체 설계에 집중하고, 자체 생산 공장 없이 생산은 외부에 위탁하는 업체(퀄컴, 브로드컴, 엔비디아, 실리콘웍스 등)
• 파운드리(Foundry): 외부에서 맡긴 반도체 설계도를 토대로 Wafer 생산을 전문으로 하는 제조 회사(TSMC, 삼성파운드리, Global Foundries, DB하이텍 등) 
• OSAT(Outsourced Assembly and Test): 파운드리에서 제작된 Wafer를 패키징 및 테스트하는 제조 회사(Amkor, ASE, STATS Chippac, 네패스 등)

l 반도체 업체 유형

이 외에도 Wafer 원판을 만드는 Silicon Wafer 제조 업체, Wafer 회로도를 만드는 마스크 제조 업체, 반도체 제조에 사용되는 각종 화학 약품 제조 업체, 반도체 공정 간 물류 장비 제조 업체 등 다양한 업체가 각각의 기능을 수행하고 있습니다.

 반도체 제조 공정

반도체 제조 공정은 크게 전공정(Front-end)과 후공정(Back-end)으로 구분됩니다.

l 반도체 주요 생산 공정

전공정(Front-end)은 Fab이라 불리는 파운드리 공장에서 노광 -> 식각 -> 이온 주입 -> 증착 등의 주요 공정(필요에 따라 여러 번 반복)을 거쳐 Wafer 표면에 반도체 회로를 만드는 공정입니다.

후공정(Back-end)은 Fab으로부터 회로가 새겨진 Wafer를 넘겨받아 프로브 테스트(Probe Test)를 통해 Wafer를 검사하고, Assembly 공정을 통해 개별 칩으로 만들고, 제대로 성능을 발휘하는지 마지막 테스트(Final Test)를 통해 확인하는 공정입니다. 테스트가 완료된 칩은 Reel 혹은 Tray 등에 담아 습기의 영향이 없도록 진공상태로 만든 후 패킹해 고객사로 운송됩니다.

일반적으로 생산 Lead Time은 전공정 약 1~2개월, 후공정은 약 2~4주로 총 2~3개월로 장시간이 필요하며 운송 Lead Time은 공장 간 이동, 고객에게 운송 시 당일~3일 정도 소요됩니다. 반도체는 무게와 부피가 작고 고가의 물품에 온도, 습기에 민감하므로 대부분 비행기(해외)나 트럭(국내)을 통해 운송합니다.

 팹리스 업체의 물동 운영 개요

자체 공장이 없는 팹리스 업체는 반도체 개발 역량 외에도 최적의 비용으로 고객이 원하는 날짜에 해당 반도체를 문제없이 공급하는 것이 매우 중요합니다.

전공정과 후공정 업체에서는 Wafer가 생산 라인에 투입되어 공정이 진행됨에 따라 예상 완료 일자를 업데이트해 팹리스 업체에 제공하고 있습니다. 팹리스 업체 요청으로 빠른 공급이 필요할 경우 "Hot Run"이라 하여 생산 우선순위를 높여 완료 일자를 당기는 케이스도 있습니다.

경우에 따라 Hand carry라고 해 Wafer 혹은 반도체 칩을 직접 들고(혹은 전문 업체에 위탁해) 고객사까지 배송하는 경우도 있습니다. 물론 이 과정을 진행하기 위해서는 추가적인 비용이 발생합니다.

따라서 팹리스 업체의 SCM 담당자는 전공정과 후공정의 생산 진척 상황을 모니터링해 계획을 수립하고 수시로 점검하고 상황에 맞도록 대응하는 것이 중요합니다. 매출 규모가 큰 글로벌 팹리스 업체 중에는 전공정, 후공정 업체에 상주하며 품질 및 생산 진척 현황을 현장에서 직접 점검하는 경우도 있습니다.

 팹리스 업체의 SCM 운영 경쟁력 확보를 위한 방법

그렇다면 팹리스 업체에서 SCM 운영을 잘하기 위해서는 어떻게 해야 할까요?

팹리스는 대부분 반도체 설계 역량에 역량을 집중하기 때문에 SCM 운영의 중요성을 놓치기 쉬운 환경입니다. 대부분의 팹리스는 전체 직원 중 연구 개발 인원이 타 직무보다 상당히 많고 경영진도 R&D 출신이 많은 편입니다.

좋은 성능의 제품을 개발했다 하더라도 고객이 원하는 가격과 기간 내 공급하지 못하면 회사의 경쟁력도 높아질 수 없습니다. 따라서, 여느 회사와 같이 SCM에 대한 경영진의 관심과 지원, 더불어 SCM 운영뿐만 아니라 지속적인 혁신을 할 수 있는 조직과 기능이 필요합니다.

다음으로는 전자 부품, 자동차 부품에 들어가는 반도체는 B2B 사업으로 고객사의 사이클에 맞추어 SCM을 운영하는 것이 중요합니다.

고객사별 Forecast, 주문 및 납기 회신 요청을 받는 요일이 다른 경우가 대부분이며, 이를 일 단위로 각각 대응할 것인지 아니면 주 단위, 격주, 월 단위로 내부적인 룰을 정하고 대응할 것인지를 제품의 성격과 물량, 고객사 - 팹리스 - 생산 업체 간의 공급망 구조, 고객사의 니즈에 따라 적절하게 선택해야 합니다.

마지막으로는 고객사, 협력사와의 지속해서 신뢰도 높은 정보의 시스템 공유와 활용이 중요합니다.

자체 공장이 없는 환경에서 전공정, 후공정 업체와 필요한 정보의 획득이나 공유가 제한적일 수밖에 없습니다. 많은 전공정, 후공정 업체가 홈페이지를 통해 생산 진척 현황, 재공과 재고 정보, 품질 정보 등을 제공하고 있습니다만 다양한 양식, 정보의 기준과 시점의 차이, 부품 코드 차이 등 여러 가지 사유로 팹리스 업체의 자체 시스템에서는 정보를 획득하기가 어려운 상황입니다.

SCM 담당자 입장에서는 여러 업체의 홈페이지에서(그마저 제공하지 않는 업체는 전화나 이메일로 확인해야 합니다.) 현황 정보를 일일이 수작업으로 취합해야 하는 번거로움이 있는 것이지요.

l 팹리스 업체와 제조 업체 간 정보 연계

따라서, 팹리스 입장에서는 협력사와 기준을 정하고 시스템 연계를 통해 필요한 시점에 정보를 획득해 효율적인 운영이 가능한 계획을 수립하고 운영하는 것이 필요합니다.

다양한 기능의 반도체의 수요가 늘어나고 이에 따라 기존의 팹리스 업체와 신규 팹리스 업체가 반도체 설계 역량뿐만 아니라 SCM 운영 역량도 경쟁력에 중요한 요소임을 인지하고 이를 뒷받침할 수 있는 기반을 마련하고 운영하는 팹리스가 우리나라에도 많아지기를 기대합니다.

글 l LG CNS 엔트루컨설팅 SCM/물류그룹

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