[고전 2003.03.10] Fab에서 예측하는 향후 인텔

 

 앞서 열린 IDF에서 큰 화제 중 하나는 90nm 공정으로 제조되는 Prescott과 Dothan 등 새로운 프로세서의 이야기다. 올해 후반에 등장하는 이 프로세서는 PC의 성능 향상 및 배터리 수명 연장에 반드시 공헌해 줄 것이다. 그러면 이러한 프로세서는 도대체 어디에서 만들어 지는지? 세계 최대의 반도체 업체인 Intel 에는 많은 공장이 있지만, Intel은 특정 제품이 어떤 공장에서 만들어 지는지 일일이 설명하지 않는다. 그래서 쓸데 없는 참견으로 필자가 대신 설명한다는 것이다.

 여하튼 표를 보자. 이것이 우선 Intel의 Fab, 그것도 웨이퍼에 반도체 회로를 만들어 넣는 소위 전 공정 공장이다. 프로세서를 손에 든 적이 있는 사람이라면 패키지 "Malay"등이라고 쓰여져 있는걸 알고 있겠지만, 그것은 전 공정에서 제조 된 웨이퍼를 패키지에 봉하는 이른바 후 공정 공장 (조립 공장)의 위치를​​ 나타낸 것이다.

 

(본래 기사에서나, 어느곳에서든 130nm (나노미터) 까지는 0.13μm (마이크로 미터, 또는 마이크론/미크론 이라고 표현) 라는 수치를 사용했지만, 이후 공정부터는 전부 나노미터를 쓰기에 모든 공정의 크기는 nm로 바꿔서 표기 했습니다.)

 

Fab 명칭	위치	목적	웨이퍼 크기	제조 공정※	설명
RP1	Hillsboro, Oregon	연구	-	-
D1A	Aloha, Oregon	-	-	-	Fab 15로 전환
D1B	Hillsboro, Oregon	-	-	-	Fab 20으로 전환
D1C	Hillsboro, Oregon	개발	300mm	90nm	D1D 완성 후 양산공장
D1D	Hillsboro, Oregon	개발 (건설중)	300mm	65nm	2003년 완공후 300mm 웨이퍼/65nm의 양산기술 개발
D2	Santa Clara, California	개발	200mm	130nm	로직 및 플래시 메모리 모두
Fab4	Aloha, Oregon	-	-	-	폐쇄
Fab5	Aloha,Oregon	-	-	-	Fab 15.5로 개칭
Fab7	Rio Rancho, New Mexico	-	-	-	2001년 말에 150mm 웨이퍼에 의한 플래시 메모리 생산을 중단 전환을 검토중
Fab8	Jersusalem, Israel	양산용 (통신?)	150mm	350nm	MEMS의 연구.개발
Fab9	Rio Rancho, New Mexico	-	-	-	이전에 플래시 메모리의 양산공장. 이미폐쇄?
Fab10	Leixlip, Ireland	양산용 (로직)	200mm	180nm
Fab11	Rio Rancho, New Mexico	양산용	200mm	130nm	Flash Memory와 IA 프로세서를 모두
Fab11X	Leixlip, Ireland	양산용 (로직)	300mm	130nm	Fab 11의 확장으로 건설
Fab12	Chandler, Arizona	양산용 (로직)	200mm	180nm	300mm / 65nm의 양산 공장으로의 전환 공사가 2004년에 시작, 2005년 하반기에 양산 재개
Fab 14	Leixlip, Ireland	양산용 (로직)	200mm	180nm
Fab15	Aloha, Oregon	양산용 (메모리)	200mm	250nm	구 D1A
Fab15.5	Aloha, Oregon	양산용 (메모리)	200mm	250nm	구 Fab 5
Fab16	Fort Worth, Texas	-	-	-	우대 조치가 의회를 통과하지 못했기 때문에 착공연기 2003년 2월에 부지 매각 결정
Fab17	Hudson, Massachusetts	양산용 (로직)	200mm	130nm	구 DEC.ARM/Xscale의 양산?
Fab18	Lachish0Qiryat Gat, Israel	양산용 (로직)	200mm	180nm
Fab20	Hillsboro, Oregon	양산용 (로직)	200mm	130nm	구 D1B
Fab22	Chandler, Arizona	양산용 (로직)	200mm	130nm
Fab23	Colorado Springs, Colorado	양산용 (메모리)	200mm	180nm	구 Rockwell
Fab24	Leixlip Ireland	양산용 (로직)	300mm	90nm	2004년 상반기에 양산 시작

※ 여러 공정이 혼재되어 있는 경우 가장 미세한 공정

 이 표에있는 RP1는 Fab의 명칭은 Research and Pathfinder의 머리 글자를 딴 것으로, 연구 또는 실험의 Fab으로 설명된다. 계속 D1x과 D2는 Development의 머리 글자를 가져온 것이지만, 여기에서 Development는 기술 개발보다는 양산 기술의 확립이라는 의미가 강하다. Intel은 공장의 전개에 카피 이그잭클리(정확하게 복제)라는 전략을 가지고 있지만,이 D1x Fab에서 확립한 양산 기술을 실제 양산 공장 (Fab x)에 정확하게 이전하는 것이다.

 D1x Fab은 개발이라 말해도 양산 기술 개발 정도로, 새로운 공정 기술로 전환하는 최초  프로세서는 여기에서 나오는 것이 많다. 표에 있는 D1C는 현재 Intel이 가지고 있는 Fab에서 유일한 90nm 공정에 대응한 것으로, 90nm에 대응한 2번째 Fab이 양산을 시작하는 것은 2004 년이 되고 나서. 그래서, 연내에 나오는 Prescott와 Dothan 먼저 확실히 D1C로 만들어진 것,이라는 대답이 도출된다. 이것이 모두의 설문의 응답이다. 양산 기술을 개발하는 공장인만큼, 거기서 생산되는 웨이퍼는 바로 제품 수준이며 충분히 시판이 가능한 것이다. D1x 시리즈의 Fab은 양산 기술의 확립을 하는 동안, 그렇게 만들어진 웨이퍼는 제품으로도 이용되고 있는 것이다.

 일반적으로 D1x 시리즈의 개발 Fab는 여러 공정의 양산 기술 확립에 사용된다. 하지만, 언제까지나 같은 목적으로 계속 사용하는 것은 아니다. 설치된 제조 장치의 기술, 클린 룸 기술 등의 한계에 의해 더 이상 공정을 미세화하는 것이 어려운 상황이 곧 찾아온다. 이 때 옵션으로 공장을 잠시 멈추고, 더욱 공정의 미세화가 가능한 공장으로 전환하는 선택 사항도 있지만, 기본적으로 Intel은 이것을 선택하지 않는다. 과거의 역사를 되돌아 보면, D1x 시리즈의 Fab은 모두 양산 공장으로 전환됐다.

 연내에 출하되는 Prescott와 Dothan을 제조하는 것으로 보이는 D1​​C는 이미 여러 세대의 양산 기술 확립을 행해 왔으며,이번 90nm 세대에서 개발 Fab의 역할을 마치고 양산 공장으로 거듭난 것으로 보인다 (솔직하게 생각하면 Fab 25가 되겠지만, 다른 공장의 확장 계획 등이 번호가 사용되면, Fab 26 이후 번호가 매겨질 것이다). 양산 공장으로 전환해도 이미 제품과 동일한 웨이퍼로 만들고 있으니 아무것도 어려운 것은 아니다. D1C 대신 향후 양산 기술 확립에 사용되는 개발 Fab은 이미 D1D가 건설 중이며 연내에 가동을 개시 한다. D1D는 가동 직후에는 300mm 웨이퍼에서 90nm 공정으로 제조하는 것 같지만 곧 65nm의 양산 기술 확립으로 역할을 바꿀 것으로 보인다.

 같은 D 시리즈의 Fab에도 Intel의 본사 소재지인 Santa Clara에 있는 D2는 D1x 시리즈와는 역할이 다른 것 같다. 본사 소재지인 만큼 연구 개발을 포함한 다양한 활동이 이루어지고 있는 것이고, 그런 목적으로 사용되고 있는 것이다. 이전 Intel은 IDF의 키 노트에서 반도체 마스크에 패치를 맞추는 Micro Surgery 데모를 중계한 적이 있지만, 필자의 기억이 확실하다면, Santa Clara와 맺은 중계였다 생각된다. 이러한 양산 수율을 향상시키는 기술의 개발을 행하고 있는 것이 D2인지도 모른다.

 

 

 

Fab에서 생산되는 웨이퍼

 

 

 

 

Fab 내부 모습

 그런데, Fab 4 이상이 Intel이 양산에 사용 Fab이다. Fab은 메모리 용 (주로 플래시 메모리), 로직 (프로세서, 칩셋 등) 모두를 행하는 것이있다. 하지만 예전만큼 메모리의 제조 공정과 로직을 위한 제조 공정 거리가 멀지는 않은 것 같다. 사실, 요즘 발표되는 Intel 제 프로세서는 대량의 캐시 메모리를 on-die 가진다. Pentium 4는 512KB 이지만, Pentium M과 Prescott는 1MB의 L2 캐시를 갖추고 있다. 서버용 프로세서가 되면 더 많은 양의 L3 캐시를 탑재한다. 즉, 프로세서 코어와 동일한 다이에 고속 SRAM을 집적하는 것은 경우에 따라서는 총 트랜지스터 수의 절반 이상이 메모리 셀인 것도있을 것 같다. 메모리와 로직이 하나의 다이에 혼재되는 시대, 양자의 제조 공정도 저절로 비슷할 것이며 그편이 무언가 편리한 것은 틀림 없다.

 

 현재, IA 계의 프로세서를 제조하고 있을 가능성이 높은 것은 Fab 10, Fab 11, Fab 11X, Fab 12, Fab 14, Fab 20, Fab 22, 그것에 D1C 총 8군데. 반면 칩셋을 양산하고 있는 Fab도 섞여있는 것으로 생각된다. 칩셋은 외부에 제조 위탁도 행하고 있지만, 사내도 행하고 있다. 로직의 양산 공장에서도 Fab 17은 DEC의 반도체 사업을 인수했을 때 얻은 것인 만큼, 주로 ARM / XScale 계의 제조에 사용되고 있는 것은 아닐까 생각된다.

 신경이 쓰이는 몇 가지 결번이 있는 것으로, "13"은 기독교에서 재수 없는 숫자라고 하는 것으로, 생략된 것으로 보인다. "19"가 결번이 된 이유는 알 수 없지만, 혹시 건설이 취소된 공장이 있을지도 모른다. 이번 IDF 기간 동안 발표된 보도 자료에서 Texas 주 Fort Worth 공장 부지를 매각하기로 밝혔다. 이는 Fab 16을 건설할 예정으로 가져 왔지만 공장에 대한 각종 우대 조치에 대해 의회의 동의를 얻지 못하고 착공이 연기된 것이다. 이것으로 "16"도 결번이 될 것이다.

 상술한 8 곳의 Fab (IA 프로세서를 양산하고있을 가능성이 높은 곳) 중 현시점에서 300mm 웨이퍼로 실행하는 것은 D1C, Fab 11X의 2군데만. 하지만 연내에 3 번째 300mm 웨이퍼 공장으로 D1D가 가동을 시작한다. 2004 년이 되면 아일랜드 Fab 24가 4 번째 300mm 웨이퍼에 의한 공장으로서 라인업에 참가한다. Fab 24은 IT 버블 붕괴로 잠시 건설이 중단된 지난해 건설이 재개된 것. Intel로는 90nm로 양산을 시작하는 첫 Fab이다.

 Intel에서는 300mm 웨이퍼를 이용한 공장은 200mm 웨이퍼 공장 2군데에 필적한다고 말하고 있다. 즉 이 4군데에서 기존 공장의 8군데 분에 필적하게 된다. 하지만 이 외에도 다섯 번째 300mm 웨이퍼 대응 Fab을 시작한다고 IDF 기간 동안 발표했다 (본래는 Barrett CEO의 키 노트에서 화려하게 발표되는 것이지만, 왠지 키 노트에서 언급 되지 않고, 단지 뉴스만 발표 된).

 발표 내용은 현재 200mm 웨이퍼에서 180nm 공정의 양산을 하고 있는 Fab 12를 일단 폐쇄하여 300mm 웨이퍼 공장으로 전환한다는 것. Fab 12는 그대로 2003 년 내내 조업 한 후 공사에 들어가 2005 년 하반기에 65nm 공정에 의한 양산을 시작한다. 이 시점에서 Intel의 300mm 웨이퍼 대응 Fab 5 군데로 130nm 공정의 Fab 11X, 90nm 공정의 D1C (가 전환 된 Fab)와 Fab 24, 65nm 공정의 Fab 12, 그리고 D1C이다. 단지 과거의 예로 하면 D1C는 65nm 공정의 양산 공장이 되는 것이 아니라, Fab 12의 양산이 시작된 후, 45nm 공정에 통해 양산 기술의 확립을 목표로 하게 될 것이다.

 Intel에 있어서 65nm 공정의 양산 공장 1군데 (Fab 12) 밖에 없다는 것은 매우 불규칙 것. 안정 공급을 보장하기 위해서도 지리적으로 떨어진 위치에 2번째 65nm 공정 대응 Fab 필요할 것이다. (그것이 있을 때까지 D1D는 65nm로 생산을 계속하는 것이다).

(지리적으로 떨어져야 하는 이유는, 각종 재난에 대비해야 하기 때문에,  한 지역에 뭉쳐 있으면 큰 지진이나, 대해일, 홍수 같은게 일어나면 한번에 공급이 차단. 비슷한 이유로  가전이나 PC용 제품의 경우도 안의 부속중  핵심 제품을 제외하면, 부속품의 제조사는 언제든지 바뀔수도 있고, 혼용이 있을 수 있습니다. 물론 동급의 제품으로 말이죠. 하급으로 바꾸는 거는 품질 논란이 생기겠죠. 가끔 보면, 안의 콘덴서가  A사에서 B 사걸로 바뀌었네 이런거로 논쟁하는 분들은  사회 생활을 전혀 안해보신듯... 주 업체가 있고, 보조 업체한테도 어느정도 공급을 받죠. 그래야 A사 부품이 문제가 있던가, 공급이 문제가 있던가, 회사의 어떤 문제가 (재난,화제 등등) 있던가 할 때 B사에게 공급량을 늘려달라 해서  자사 제품이 꾸준하게 생산지연이 없게 할 수 있는거죠. 1사서만 공급받다 문제 터지고 그때가서 타사를 찾는다?  각 제품에도 사양은 바뀔 수 있다고 다 써있기도 하죠. 대기업 가전도 마찬가지... 규모 있는 소매점의 경우도 같은 제품 유통망을 주 거래처, 보조 거래처로 나눠서 관리하죠. 그래야 안정적 공급도 되고, 한쪽이 배짱 부리는걸 막기도 하죠. 메인보드를 예를 들면, ㄱ 사의 제품을 A 도매점에서 주로 받지만, 간혹 B 도매점에서도 ㄱ 사 제품을 받는 다던가... (B점 입장에서도 자신들이 주 거래처가 되면 이득이니 꾸준히 거래 및 여러가지를 협상). 또 이래야 급하게 물건이 필요할 때 A 점에서는 공급받은 물량 + B 점 물량으로 해결할 수도 있기도 하죠. 이런게 원척적으로 봉쇄되는 시중의 프렌차이즈 점들이 본사 횡포에 너무 힘들죠.)

 이러한 안정적인 공급은 386 세컨드 소스를 인정하지 않기로 방침을 변환했을 때의 공약이기도 하다. Fab 10과 Fab 14와 같은 오래된 200mm Fab을 전환하거나 이미 300mm 용 Fab 11X를 전환하거나 Fab 24에서 90nm 공정과 65nm 공정을 모두 처리 될지, 어떠한 조치가 취해지는 것이다.

 Intel의 Fab 중 180nm 공정의 Fab은 모든 200mm 웨이퍼, ​130nm 공정은 200mm 웨이퍼와 300mm 웨이퍼가 모두 있지만, 90nm 공정 이후 모두 300mm 웨이퍼가 된다. 65nm 세대는 당연히 300mm 웨이퍼 이니 200mm Fab을 전환하는 경우 한 번 조업을 정지해야 한다. 어떤 Fab을 전환할지는, 그 때의 경제 상황 등 외적인 요인이 강하게 작용하기 때문에 예측은 어렵다.

　이렇게 오래된 Fab은 폐쇄되는 것도 있으며, 더 새로운 제조 공정에 대응 할 수 있도록 전환 되기도 한다. 지난해 애널리스트 회의에서 Intel은 현재 실행중인 200mm 웨이퍼 Fab을 앞으로 어떻게 할 예정인가 라는 질문에 "어떤 Fab에도 수명이 있으며, 언젠가는 폐쇄 될지도 모른다. 또한 일부는 그대로 조업을 계속하고 일부는 300mm 웨이퍼 대응으로 전환하는 Fab도 있을 것이다 "는 취지의 답변을 했다.

 어쨌든, 이만큼의 수의 Fab을 안고 제조 공정의 미세화에 맞춰 로테이션으로 전환 작업을 진행시켜 나가는 것은 세계 최대의 반도체 업체인 Intel 외에는 좀처럼 이뤄질수 없다. Fab 12의 전환에 소요되는 비용만 20억 달러 (약 2조원)로 발표 된 것이다. 이 Fab 12가 2005년 하반기에 조업하는 것은, 이전에 D1D에 의한 65nm 공정을 이용한 제품 (적어도 한정적인) 출하가 시작되는 것이다. 제조 공정을 2년 주기로 갱신해 나간다는 공약은 분명히 다음 세대도 지키질 것 같다.

 

 

 

 

 

 

2003년 3월 10일 기사 입니다.

 

 

 

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