전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_2024.11 (p17-19)

액정 공장을 반도체 후공정으로 대전환, 샤프와 인텔에 TSMC도 가세
클린룸이나 운반 시스템에 공통항, 패널로 첨단 패키지를 제조

국내에서 축소나 철수가 잇따르는 슬림형 패널 공장을 반도체 제조로 전용하는 움직임이 가속하고 있다. 액정 패널 생산을 대폭 축소한다고 표명한 샤프는 중소형 액정 공장의 일부를 반도체 후공정으로 전용하고, TOPPAN 홀딩스는 경영파탄한 JOLED(제이올레드)의 유기 EL 패널 공장을 반도체 패키지 기판 전용으로 재생한다. 슬림형 패널 산업을 지탱한 인프라와 인재가 AI(인공지능) 붐을 계기로 컴백하려 하고 있다.

“9월 말을 목표로 중소형 액정 패널 공장에서 150~160명을 파견할 수 있도록, 여러 업체와 협의를 진행시키고 있다」. 샤프의 오키쓰(沖津) 사장은 2024년 8월 9일, 결산설명회에서 액정 패널 생산의 대폭적인 축소를 표명하는 것과 동시에 이런 계획을 밝혔다. 파견처는 ‘공장 설립의 노하우나 생산 기술을 활용할 수 있는 곳’으로, 주로 타사의 반도체 공장을 상정하고 있는 것 같다. 파견하는 것은 주로 생산관리계 기술자로, 개발계 등 기술자는 사내 배치 전환으로 대응할 계획이다.

이에 앞서 7월, 샤프는 중소형 액정 패널 공장의 미에사업소(미에현) 내에, OSAT(후공정 수탁 사업자)인 아오이전자와 공동으로 반도체 후공정 라인을 구축한다고 발표했다. 복수의 반도체 칩(칩렛)을 조합해 고기능의 반도체를 실현하는 ‘첨단 패키지’의 수탁 제조 거점으로 한다. 첨단 패키지는 데이터센터에서 사용하는 AI 반도체용 등에서 수요가 급증하고 있다. 샤프는 아오이전자에도 인력을 파견할 가능성이 있다.

전용 대상은 미에사업소의 제1공장이다. “클린룸은 그대로 활용하며, 양산용 제조 장치는 아오이전자가 새롭게 조달한다”(미에사업소 제1기술본부 아이자와(相沢) 본부장). 2024년 중에 라인 구축에 착수하고, 2026년에 가동하는 것을 목표로 한다. 생산 능력은 패널(유리기판) 환산으로 월산 2만장. 아오이전자에 의한 설비 투자액은 수백억 엔에 달할 것으로 보인다.

가동 개시 후는, 유리기판을 지지재로서 이용하는 첨단 패키지 ‘FOLP(Fan-Out Laminate Package)’의 생산을 반도체 업체 등으로부터 수탁한다. 이미 고객사의 전망을 어느 정도 캐치한 것으로 보인다.

우선은 치수가 300mm의 패널로 제조를 시작하고, 그 후에 600mm 패널 제조를 목표로 한다고 한다. 600mm 패널은 최첨단 반도체의 수탁 생산을 목표로 하는 라피더스(Rapidus, 도쿄)도 후공정에 대한 채택을 표명하고 있어, 기술적인 난이도가 매우 높다고 여겨지는 사이즈다. 대응하는 제조 장치도 아직 갖추어져 있지 않다.

-- 공장 설비에 공통항 --
아오이전자와 샤프가 착수한 슬림형 패널 공장의 반도체 후공정에 대한 전용에는 몇 가지 이점이 있다. 우선, 건설에 큰 비용과 시간이 드는 클린룸을 그대로 이용할 수 있는 것이다. 첨단 패키지 공정은 전(前) 공정만큼은 아니지만 기존의 후공정보다 높은 청정도가 요구된다. 액정 패널이나 유기EL 패널용의 클린룸은 첨단 패키지에 필요한 청정도를 충족하는 것이 많다.

더불어 레이아웃 변경이나 시설 확장의 수고가 덜 드는 것도 이점이다. 후공정의 제조장치나 운반장치의 크기는 액정이나 유기EL 패널용 장치에 가깝다고 한다. 설비 크기가 바뀌지 않으면 레이아웃 변경이나 시설 확장을 하지 않아도 되기 때문에 저렴한 비용으로 생산라인을 구축할 수 있다.

첨단 패키지에서는 유리기판, 즉 패널이 중요한 역할을 하는 것도 이점이라 할 수 있다. 반도체에서는 칩이나 패키지가 대형화되고 있어, 칩 사이를 잇는 인터포저(중간 기판)나 패키지 기판의 대형화가 진행된다. 그 때문에 앞으로는 실리콘 웨이퍼가 아닌 유리로 된 대형 패널 위에서 반도체 칩을 집적하는 패널 레벨 패키지(PLP)가 주류가 될 전망이다. 패널 취급에 뛰어난 슬림형 패널 제조의 노하우를 활용할 수 있다.

슬림형 패널의 개발이나 제조에 종사해 온 인재에 대한 기대는 크다. 아오이전자는 샤프와의 인재면에서의 협업 내용을 공개하지 않지만, 아오이전자의 아이자와 본부장은 “샤프에는 우수한 인재가 많다. 시장 개척도 포함해 (연구개발을) 함께 해 나갈 가능성은 충분히 있다”라고 말한다.

샤프는 액정 공장을 반도체 후공정으로 전용하는 것에 관해, 미국 인텔과도 협업을 진행할 계획이다. 인텔 일본법인은 2024년 4월, 다이후쿠와 무라타기계 등 일본의 14개 업체와 공동으로 “반도체 후공정 자동화/표준화 기술연구조합(SATAS)을 설립했다. 2028년까지 후공정의 자동화를 목표로 한다. 이 SATAS에는 샤프도 이름을 올리고 있어, 샤프의 액정 공장을 활용한다. 중소형 액정 패널을 생산하는 가메야마 공장(미에현) 등이 대상이 될 가능성이 있다.

샤프는 반도체와 카메라 모듈 사업을 모회사인 대만 홍하이정밀공업에 매각할 방침을 발표했지만 반도체 관련 기술 개발은 계속할 생각이다. 샤프는 “디스플레이를 제어하는 백플레인 등의 기술을 (반도체의) 칩렛 집적에 활용할 가능성이 충분히 있다”라고 말한다.

-- TSMC도 액정공장 활용 --
최대 반도체 파운드리 업체인 대만 TSMC도 액정공장을 반도체 후공정으로 전용하려고 하는 업체 중 하나다. 2024년 8월 15일, 대만 액정 패널 대기업인 이노락스로부터 대만 타이난시에 있는 액정공장을 인수한다고 발표했다. 취득 총액은 약 780억엔. AI 반도체용 등으로 기존의 후공정 라인이 핍박받는 가운데 생산능력 확대로 이어질 것으로 보인다.

TSMC의 웨이저자(魏哲家) CEO는 2024년 7월의 결산 설명회에서, 패널을 사용한 반도체 패키지의 수탁 생산에 3년 이내를 목표로 참가할 의향을 표명했다. 인수한 이노락스의 액정공장을 이에 활용할 가능성이 있다.

유기EL 패널 공장을 전용하는 움직임도 있다. TOPPAN 홀딩스 산하의 TOPPAN은 2023년에 경영 파탄한 JOLED의 노미사업소(이시카와현)를 매수하는 계약을 2023년 11월에 체결했다. FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array)라고 불리는 첨단 패키지용 기판이나 현재 개발중인 재배선층(RDL) 인터포저 등의 생산 라인으로 전환할 생각이다. JOLED로부터 인계받은 클린룸에 제조 장치를 도입해 2027년에 가동한다.

TOPPAN은 “2025년 국제 박람회(오사카-간사이 엑스포)나 TSMC의 구마모토 공장, 라피더스의 치토세 공장의 건설 등으로, 건설업계가 곧바로 공장 신설에 대응할 수 없는 상황에 있다”라고 인수 배경을 설명한다. 후공정 공장을 신설해 가동시키려면 3~4년이 걸리는데, 공장 인수로 시간을 번 형태다.

TOPPAN은 사내의 액정용 컬러 필터의 생산 라인을 FCBGA 전용으로 활용한 경험도 있다고 한다. 액정 패널 공장이 반도체 후공정에 적합하는 것은 경험상 알고 있었다.

TOPPAN의 반도체 패키지 기판은 서버용 프로세서와 네트워크 스위치, AI 액셀러레이터를 위한 문의가 급증하고 있다. 2024년 3월에는 반도체 패키지 기판의 신공장을 싱가포르에 건설하는 것을 발표했다. 용지 선정이나 인재 채용에 대해 미국 Broadcom 등의 지원을 받는다. 2026년말에 가동시킬 계획으로, 니가타 공장(니가타시) 등의 국내 공장과 더불어 반도체 패키지 기판의 생산 능력을 대폭으로 끌어올린다.

라피더스도 액정패널 공장을 반도체 후공정에 활용한다. 세이코 엡손의 치토세 사업소 내에 클린룸을 설치해 첨단 패키지 개발의 거점으로 한다. 라피더스의 후공정 책임자를 맡고 있는 오리이(折井) 씨는 “반도체의 전공정과 후공정, 그리고 액정 노하우의 3개를 잘 융합시킨 기업이 경쟁력을 갖게 된다”라고 말한다. 앞으로 액정과 유기EL, 반도체의 기술자산과 인재를 둘러싼 협업과 업계 재편이 가속화될 것으로 보인다.

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