반도체 소켓 업체 투자1-산업에 대한 이해 및 투자 이유

■반도체 소켓 업체 투자를 선호하는 이유? 

 

1.다른 반도체 기업들에 비해 실적 변동성이 상대적으로 낮다.

2. 피치 미세화로 인한 단가 상승

3. 적용 application 확대에 따른 Q 상승

출처: 한국투자증권

국내 반도체 테스트 서플라이 체인 중 테스트 소켓 업체를 가장 선호한다.
국내 테스트 소켓 업체들은

글로벌 메이저 팹리스, 파운드리, IDM(종합반도체) 업체들을 고객사로 두고 있기에

메모리 업황으로 인한 실적 변동성이 크지 않다.

(업황에 영향을 받지만, 장비 업체 대비 등락폭이 작다.)

 

전공정 선폭 미세화로 집적도가 높아지고,
advanced 패키징 도입으로 칩의 솔더볼이 미세피치화되어 
실장된 솔더볼 개수가 증가해 단가(P) 상승이 이뤄지고 있다.

신규 application이 늘어나면서 테스트 소켓 적용처(Q)도 늘어나고 있다.

시장은 성장 중

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■반도체 테스트 3단계

 

① 웨이퍼 테스트

전공정을 통해 그려진 회로가 제대로 동작하는지 여부를 검사하는 과정
테스트 헤드에 부착된 프로브카드가 웨이퍼 칩 패드에 접촉해 전기적 신호를 보내 양품, 불량품 판단한다.
웨이퍼에 그려진 칩의 양품, 불량품을 판단

멀티칩 패키징, 웨이퍼레벨 패키징 등이 도입되면서 웨이퍼 테스트의 중요성도 높아지고 있다.

 

② 패키지(파이널) 테스트: 

웨이퍼 다이싱, 패키징 한 다음 진행하는 테스트
패키징이 된 칩을 번인 테스트, function 테스트를 하는 과정이다.
패키징이 완료된 칩을 메모리/비메모리 각자 칩에 맞게 설계된 테스트 소켓에 올려두고, 
해당 소켓들이 보드에 잡재돼 진행

최종 패키지 테스트를 진행하기 이전에 실시해 주는 번인테스트에서는 별도의 번인 소켓을 사용한다.
반도체 각 칩마다 패키징 방식이 다양하다.
스펙에 따른 입출력 단자 수가 다르기 때문에 각각의 칩들을 위한 소켓도 다르다.
테스트하는 칩마다 차이가 존재하나 평균적으로 
횟수 기준 3~5만 회 정도 사용 후 교체

칩의 세대가 바뀌거나 신규 칩이 출시되면 수명과 상관없이 테스트 소켓은 교체된다.
패키지 테스트 소켓으로는 포고 소켓과 실리콘 러버 소켓이 사용된다.

패키지 테스트 주요 장비: 
테스터, 핸들러

③ 모듈 테스트

최종 완성된 칩을 모듈에 실장 시켜 테스트하는 테스트(실제 칩이 구동되는 환경을 조성 후 테스트)

DRAM은 PCB에 모듈화 NAND는 SSD로 만드는 등 
서버, PC 등의 세트에 직접 탑재해 사용할 수 있는 형태로 만든 뒤에 테스트하는 단계다.

비메모리에서는 모듈 테스트 중요성이 커지고 있다.
Advanced 패키징이 확대되면서 모듈 테스트 단에서 불량이 검출되면 원인에 대해 분석 후 앞 공정에 피드백을 하며 개선해 나가고 있다.

출처: 한국투자증권

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■테스트 소켓

 

반도체 테스트의 중요성이 높아지고 있다.
전공정에서의 선폭 미세화를 통한 집적도 및 성능 향상으로 반도체 칩 고성능화가 계속되고 있다.
이에 더해 SiP(System in Packgage), Chiplet, 3D 등 

후공정에서 Advanced 패키징 도입으로 
테스트 step 수 증가, 테스트 난이도 높아지고, 소요시간이 늘어나고 있다.
5G, 차량용 반도체 등 신규 Application이 늘어나 테스트 총량도 증가 중이다. 
이런 변화는 테스트 장비와 소모품 업체들에게 우호적인 변화다.

 

테스트 소켓은 최종적으로 패키징 된 칩의 솔더볼(입출력단자)과 접촉해 주는 테스트 소모품이다.

테스트할 칩의 솔더볼 개수의 맞춰 핀을 심어주거나 형성하는 과정을 거쳐 테스트 소켓이 제조된다.
핀은 별도로 외부에 판매되기도 한다. (리노공업은 리노핀을 별도 판매 중)
전공정에서 선폭 미세화를 통한 집적도 향상,
후공정에서의 advanced 패키징 도입으로 반도체 칩 성능이 높아지면서
입출력단자인 솔더볼 수가 증가하고 있다.
현재 최종 패키징된 솔더볼의 pitch(볼과 볼사이의 간격)는 0.35~0.25mm까지 줄어들었다.
솔더볼의 수는 application별 편차가 있으나 현재 최대 10,000개 정도까지 늘어났다.

서버, 모바일, 웨어러블 등 application과 
상관없이 전/후공정 기술 고도화에 따른 반도체 집적도 증가와 
성능 향상이 이뤄져 솔더볼 개수는 계속 증가할 것이며 솔더볼 pitch는 앞으로도 줄어들 전망이다.

솔더볼 개수 증가, pitch 감소는 테스트 소켓 핀 개수의 증가와 함께 핀의 미세화를 동반한다.
따라서 다양한 application에서 소켓 단가 상승은 앞으로도 지속될 것이다.

모든 application에서 pitch는 미세화

신규 애플리케이션이 늘어나면서 테스트 소켓 적용처(Q)도 증가 중이다.
차량용, AR/VR 기기, 웨어러블, IoT 등 신규 Application 다변화 

 

▶포고 소켓과 러버 소켓 비교

출처: 신한금융투자

포고 소켓은 40년 이상 테스트 소켓 업계 표준으로 사용되어 왔다.
현재도 여전히 글로벌 메이저 팹리스, 파운드리가 채택해 칩 개발을 위한
샘플 소켓부터 양산 소켓까지 사용하고 있다.
포고 소켓은 테스트 소켓의 핀 하나하나를 기계적으로 가공해서 제조하기 때문에
경박단소화된 칩의 세밀한 테스트에 이점이 있다.

실리콘 러버 소켓은 메모리용으로 ISC가 2003년 처음 상용화했다.
금형을 통한 대량 생산이 가능하며 High speed칩 테스트에 장점이 있다.
러버 소켓은 메모리를 시작으로 서버 CPU를 포함한 다양한 비메모리로 적용처를 확대 중이다.

실리콘 러버 소켓에서 나타나는 긍정적 변화는
서버 CPU용 테스트 소켓으로 채택이 늘어난다는 점이다.

서버용 CPU용 소켓은 타 application 대비 대면적이고, 많은 솔더볼을 대응하기 위한 핀이 더 필요하기 때문에
판매 단가가 훨씬 비싸다.→ ISC 주목

 

포고 소켓은 칩의 정밀한 테스트에서 강점을 바탕으로 모바일 기기에서 웨어러블로 application 확장 중이다.

애플의 첫 CPU M1 
→FC-BGA로 패키징, 양산용 테스트 상당 부분 포고 소켓으로 진행하고 있는 것으로 파악되며 러버 소켓도 사용되고 있다.

 

▶테스트 소켓 매출 발생 구조

 

테스트 소켓 매출은 샘플 소켓 매출과 양산 소켓 매출로 나뉜다.
일반적으로 소켓 업체들 매출의 40%~60%가 샘플용 소켓 매출에서 발생하는 것으로 파악된다.
샘플 소켓 의뢰는 곧 양산 소켓으로 이어질 것이라는 의미이기에 샘플 소켓 매출도 중요하다.
리노공업의 경우 매출의 60%가량이 샘플용 소켓 매출에서 발생한다.
기본적으로 샘플용 테스트 소켓은 양산용 소켓보다 개당 단가가 훨씬 비싼 편이다.

빅테크들의 자체 칩 개발도 테스트 소켓 업체들에게 긍정적인 변화다.

빅테크 신규 칩 테스트에 러버 소켓, 포고 소켓 둘 다 사용해 테스트 진행하고 있는 것으로 파악된다.

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