[FETV=나연지 기자] SK하이닉스가 반도체 생산라인 곳곳에 AI를 투입하며, 생산 품질과 효율 개선을 실현하고 있다. 박막 증착·식각 등 주요 공정에 AI 솔루션을 적용하며 이른바 ‘스마트 팹(Smart Fab)’으로의 전환이 실제 라인에서 속도를 내는 셈이다.

SK하이닉스 관계자는 “공정 자체는 이미 자동화돼 있고, 공정을 분석하는 단계에서 가우스랩스와 협업해 AI를 적용 중”이라며 “현재는 박막 증착, 식각 공정에 AI를 활용하고 있다”고 밝혔다.

◇“공정 자동화 넘어, AI로 품질까지 분석”

SK하이닉스의 AI 도입은 2022년 산업용 AI 전문기업 가우스랩스와의 협업에서 시작됐다. 당시 양사는 생산라인에서 발생하는 방대한 센서 데이터를 분석·예측하는 AI 솔루션 ‘Panoptes VM’ 개발과 테스트에 착수했고, 2022년 말 박막 증착 공정에 첫 양산 적용을 완료했다.

올해부터는 식각 등 다른 핵심 공정으로도 적용 범위를 넓히고 있다. 가우스랩스는 SK하이닉스가 2020년 실리콘밸리에 설립한 AI 전문 자회사로, 생산 데이터 해석과 품질 예측 등 산업용 AI에 특화된 기술력을 바탕으로 공정 자동화 이상의 제조 혁신을 이끌고 있다.

◇‘Panoptes VM’ 효과…공정 산포 29% 감소, 수율도 향상

기존 자동화 생산라인이 ‘사람 없이 돌아가는 공장’이었다면, AI 도입 이후부터는 생산 과정에서 쏟아지는 모든 데이터(온도, 압력, 장비 상태 등)를 AI가 실시간 분석·예측하게 됐다. 

가장 큰 차이점은 품질관리 방식이다.기존에는 일정 간격으로만 샘플을 추출해 품질을 검사했다. 불량품이 발생하더라도 나중에야 문제가 드러났고, 이미 많은 손실이 난 뒤에야 원인 분석이 가능했다.

그러나 AI 기반 ‘Panoptes VM’ 솔루션이 도입되면서, 웨이퍼 하나하나의 품질 데이터를 AI가 전수 예측·분석한다. 미세한 이상 징후까지 실시간으로 감지해, 불량 위험을 생산 즉시 차단할 수 있게 된 것이다.

Panoptes VM 솔루션은 센서 데이터와 공정 변수를 AI가 실시간 분석해 미세한 품질 편차와 불량 가능성을 사전에 감지한다. AI 도입은 단순 자동화를 넘어 품질 예측의 정밀도와 생산 효율을 크게 높이고 있다.

실제로 SK하이닉스에 따르면, Panoptes VM 도입 이후 박막 증착 공정에서는 공정 산포(품질 변동성)가 평균 29% 감소했고, 수율 또한 눈에 띄게 개선됐다고 말했다.

올해 2.0 버전에는 멀티스텝 모델링, 유사공정 데이터 통합, 알고리즘 자동 선정 등 신기능이 더해져 식각 등 연관 공정에서도 품질 예측과 자동 제어의 정확도가 크게 향상됐다.

기존에는 일부 샘플만 추출해 품질을 확인했지만, 이제는 모든 웨이퍼의 품질 데이터를 AI가 전수 예측·분석해 불량 위험을 사전에 차단할 수 있게 됐다. Panoptes VM 등 AI 기반 품질관리의 확대는 SK하이닉스의 스마트 팹 전략의 핵심 축이다. 업계에서는 “AI 도입 이후 생산성, 비용 효율, 고객 신뢰도 등 모든 지표에서 글로벌 경쟁력이 뚜렷하게 강화되고 있다”는 평가가 나온다.

한편, SK하이닉스는 앞으로도 AI 솔루션 적용 공정을 점차 확대해 결함 검사·장비 유지보수 등 팹 전 영역에서 데이터 기반 예측·품질관리 체계를 완성할 계획이다.

업계 한 관계자는 “AI로 무장한 스마트 팹 전환은 이미 글로벌 반도체 시장의 대세”라며 “SK하이닉스의 Panoptes VM 적용 성과는 곧 업계 표준이 될 가능성이 높다”고 말했다.