인공지능 기술이 반도체 제조 공정의 품질관리 패러다임을 근본적으로 변화시키고 있다. 특히 Vision AI 전문기업 씨이랩이 최근 공개한 초정밀 AI 영상분석 솔루션 'XAIVA Micro(엑스아이바 마이크로)'는 이러한 변화의 선두에서 반도체 산업의 미래를 제시하고 있다.
급성장하는 반도체 시장과 검사의 중요성
전 세계 반도체 시장이 2025년에 15% 이상 성장한다는 전망이 나오는 가운데, AI와 고성능 컴퓨팅 수요의 급증이 이러한 성장을 견인하고 있다. AI 반도체 수요가 폭발적으로 증가하며 글로벌 반도체 시장의 판도를 뒤흔들고 있다는 분석 속에서, 특히 6세대 고대역폭메모리(HBM4)를 중심으로 한 기술 고도화가 반도체 산업 전반에 새로운 도전과 기회를 제시하고 있다.
현재 반도체 제조 공정에서 가장 큰 과제 중 하나는 점점 더 정밀해지는 공정에서 발생하는 미세 결함의 정확한 탐지다. 글로벌 반도체 웨이퍼 검사 장비 시장은 2025-2033년에 걸쳐 7.9%의 CAGR을 보일 것으로 예상되며, 2024년 65억 달러 규모에서 2033년까지 128억 6천만 달러에 도달할 것으로 전망된다. 이는 고도화되는 반도체 공정에서 검사 장비의 중요성이 날로 커지고 있음을 보여준다.
기존 검사 방식의 한계와 새로운 요구사항
반도체 제조 공정이 수백 단계에 이르는 복잡한 과정으로 발전하면서, 초기 단계에서의 결함 발견이 제품 수율과 자원 활용 효율성을 좌우하는 핵심 요소가 되었다. 특히 HBM4와 같은 차세대 메모리 제품에서는 나노 단위의 미세 결함을 조기에 발견하는 것이 제품의 성패를 결정한다.
그러나 기존의 검사 방식들은 여러 한계를 드러내고 있다. 육안 검사는 작업자마다 편차가 크고 속도가 제한적이며, 미국의 KLA, 이스라엘의 Camtek 등이 선도하고 있는 전통적인 광학 검사 장비들조차 고해상도 조건에서 분석 속도가 느리고 장비 비용이 매우 높다는 문제를 안고 있다. 최근 반도체 패키지의 소형화 및 집적도 향상에 따라 반도체 품질검사가 점차 더 어려워지고 있다는 상황에서, 이러한 한계는 더욱 부각되고 있다.
씨이랩의 XAIVA Micro는 이러한 문제들을 AI 기술로 정면 돌파한 혁신적인 솔루션이다. 가장 주목할 만한 특징은 자체 개발한 합성데이터(Synthetic Data) 생성 기술을 활용한다는 점이다. 이 기술을 통해 소량의 데이터로도 고정밀 검사 모델을 구축할 수 있어, 대규모 라벨링이 어려운 반도체 공정 환경에서도 AI 기반 품질 검사의 빠른 도입과 확산이 가능하다.
성능 면에서도 XAIVA Micro는 기존 시스템들을 뛰어넘는 능력을 보여준다. 초당 330장의 실시간 이미지 처리 성능을 통해 이미지 한 장당 3ms 이내에 판정을 내릴 수 있어, 기존 검사 시스템이 가진 속도 저하와 하드웨어 부담의 한계를 극복했다. 또한 픽셀 단위의 초정밀 탐지 기능을 바탕으로 웨이퍼 표면의 오염, 스크래치, 패턴 결함 등 다양한 형태의 미세 결함을 최소 0.5픽셀 크기까지 정확히 감지할 수 있다.
XAIVA Micro의 또 다른 강점은 엣지 환경에서도 운영 가능한 경량화 설계와 저전력 구조를 갖추고 있다는 점이다. 고가의 특수 장비 없이 GPU 기반 연산으로 동작하도록 설계되어 비용 효율적일 뿐만 아니라, 비교적 저사양 산업용 컴퓨팅 환경에서도 구동될 수 있다. 이는 반도체뿐만 아니라 디스플레이, 정밀 가공, 전자부품, 스마트 물류 등 다양한 산업 현장에 유연하게 적용할 수 있는 확장성을 제공한다.
글로벌 시장 동향과 한국의 기회
앞으로 5∼6년 내 글로벌 반도체 시장 규모가 1조달러(약 1400조원)를 돌파할 것이라는 전망이 나오는 가운데, HBM 시장은 2022년 27억 달러에서 2029년 377억 달러로 연평균 46% 성장 전망을 보이고 있다. 특히 한국은 HBM 시장 점유율에서 95%가량을 차지하고 있고, 삼성전자와 SK하이닉스가 경쟁적으로 기술 고도화를 추진하고 있다는 점에서, 한국 기업들에게는 큰 기회가 되고 있다.
AI 및 머신러닝 통합이 결함 탐지 정확도를 높이고 검사 프로세스 속도를 높이는 추세 속에서, XAIVA Micro와 같은 AI 기반 검사 솔루션의 등장은 매우 시의적절하다. 딥러닝 기술을 활용 시 환경 변화가 잦은 공정에서도 유연하게 대처할 수 있고, 신규 자재에 대한 빠른 검사 적용이 가능하다는 장점이 부각되고 있다.
산업별 특화 전략과 미래 계획
씨이랩은 XAIVA Micro 솔루션을 기반으로 반도체 장비 업체와의 전략적 협업을 확대하고, 산업별 특화 분석 템플릿과 시뮬레이션 모델을 지속 고도화함으로써 반도체 중심의 초정밀 AI 검사 시장에서의 주도권 확보에 나설 계획이다.
윤세혁 씨이랩 대표는 "AI 반도체 수요가 급증하는 가운데, XAIVA Micro는 엣지 환경에서 고정밀 AI 분석을 실현할 수 있는 최적의 솔루션"이라며 "씨이랩의 Vision AI 기술을 바탕으로 다양한 산업의 한계를 극복한 솔루션을 제공하겠다"고 밝혔다.
산업 생태계의 변화와 전망
반도체 검사장비 시장의 핵심 기업으로는 케이엘에이텐코, 어플라이드머티리얼즈, 히타치하이테크놀로지스, 에이에스엠엘, 온투이노베이션, 레이저텍, 제이스, 스크린반도체솔루션즈, 캠텍, 비코인스트루먼트 등이 있는 가운데, 한국 기업인 씨이랩이 AI 기반 솔루션으로 이 시장에 도전장을 내밀고 있다는 점은 주목할 만하다.
특히 2025년에는 2나노미터 공정이 본격적인 대량 생산에 돌입하면서 중요한 전기를 맞이할 것으로 전망되는 상황에서, AI 기반 검사 솔루션의 역할은 더욱 중요해질 것으로 예상된다. TSMC, 삼성, 인텔이 2나노미터 공정에서 성능, 전력 소비, 면적당 비용의 균형을 맞춰야 하는 과제를 해결해야 하는 시점에서, 정밀한 검사 기술의 중요성은 날로 커지고 있다.
결론: AI가 열어가는 반도체 검사의 새로운 시대
씨이랩의 XAIVA Micro는 단순히 새로운 검사 장비를 넘어, AI 기술이 반도체 제조 공정에 가져올 수 있는 혁신의 가능성을 보여주는 사례다. 합성데이터 기술을 통한 학습 효율성 향상, 실시간 고속 처리 능력, 그리고 경량화된 엣지 컴퓨팅 구현은 모두 차세대 스마트 팩토리의 핵심 요소들이다.
국내 기업이 주도하는 HBM의 성장은 더욱 두드러질 것으로 전망되는 상황에서, 한국 기업들이 메모리 반도체뿐만 아니라 검사 장비 및 솔루션 분야에서도 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있는 기회가 열리고 있다. AI 기술의 발전과 반도체 산업의 고도화가 만나는 지점에서, 씨이랩과 같은 혁신 기업들의 역할이 더욱 중요해지고 있는 시점이다.
[글로벌에픽 신승윤 CP / kiss.sfws@gmail.com]
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