레거시 장비를 위한 SECS/GEMs: EIGEMBox로 팹 현대화하기

요약

• 과제: 많은 반도체 팹은 최신 통신 기능이 없는 노후 “레거시” 장비에 의존하고 있으며, 이로 인해 데이터 사일로가 발생함
• 표준: SECS/GEM은 장비-호스트 간 통신 및 자동화를 위한 업계의 골드 스탠다드
• 해결책: EIGEMBox는 레거시 장비에 SECS/GEMs를 적용하기 위한 비침습적 하드웨어·소프트웨어 브리지 제공
• 주요 이점: 데이터 수집 향상, 원격 명령 실행, 최신 MES 플랫폼과의 원활한 통합
• ROI: 레트로핏을 통해 장비 수명을 연장하고 신규 장비 구매에 따른 막대한 CAPEX를 피하면서도 Industry 4.0 목표 달성 가능

소개

SEMI(2024)에 따르면, 전 세계 반도체 제조 용량은 AI 및 자동차 수요 증가로 인해 올해 6% 성장하여 사상 최고치를 기록할 것으로 예상됩니다. 최첨단 공정 노드에 대한 관심이 집중되고 있지만, 글로벌 생산의 상당 부분은 여전히 200mm 웨이퍼와 함께 엔지니어보다 오래된 장비에서 이루어지고 있습니다. 이러한 “성숙 공정” 장비는 막대한 자산 가치가 있지만, 스마트 팩토리를 위한 연결성이 부족한 경우가 많습니다.

핵심 문제는 노후 하드웨어의 표준화 부족입니다. 많은 장비가 독자적인 프로토콜을 사용하거나, 아예 통신 인터페이스 자체가 없는 경우도 있습니다. 이 격차를 해소하기 위해 팹은 레거시 장비용 SECS/GEMs를 구현하여 모든 장비가 공장 전체 데이터 생태계에 기여하도록 해야 합니다. 연결성이 없으면 팹은 자동화된 하나의 시스템이 아닌, 고립된 섬들의 집합에 불과합니다.
이러한 자산을 현대화하려면 단순한 패치로는 부족합니다. 아날로그 신호나 오래된 시리얼 데이터를 고속 SECS/GEM 프로토콜로 변환할 수 있는 정교한 변환 계층이 필요합니다. 본 글에서는 EIGEMBox와 같은 솔루션이 어떻게 레거시 장비를 전면 교체하지 않고도 스마트 제조 환경에 참여시킬 수 있는지 살펴봅니다.

현대 팹에서의 SECS/GEM 표준 이해

반도체 산업은 장비와 제조 실행 시스템(MES) 간 데이터 교환을 위해 GEM(Generic Equipment Model)과 SECS(Semiconductor Equipment Communication Standard)에 의존합니다. SECS/GEM 표준은 장비의 동작 방식, 보고해야 할 데이터, 명령 수신 방식을 정의합니다. 이는 클린룸의 공용 언어입니다.

통신 스택의 구성 요소

통신 스택의 핵심은 전송 계층을 담당하는 SECS-I(RS-232 시리얼) 또는 HSMS(TCP/IP 기반 고속 SECS 메시지 서비스)입니다.
SECS-II는 메시지 구조를 정의하고, GEM은 로직 계층을 추가합니다. GEM은 알람 보고, 원격 제어, 공정 상태 추적 등 특정 상황에서 사용해야 할 메시지를 규정합니다.

구형 장비에서 연결이 실패하는 이유

레거시 장비는 HSMS가 보급되기 이전에 설계된 경우가 많습니다. 일부는 장거리에서 간섭에 취약한 느린 SECS-I에 의존하고, 일부는 SECS 인터페이스 자체가 없어 작업자가 레시피를 수동 입력하고 클립보드에 기록해야 합니다. 이러한 수작업은 비효율의 원인이며, 오류율 증가와 공정 이상 대응 지연으로 이어집니다.

레거시 장비용 SECS/GEMs 구현을 통해 팹은 다음을 실현할 수 있습니다.

• 레시피 관리를 자동화하여 인적 오류 방지
• 장비 상태(Idle, Processing, Down) 실시간 수집
• 변수 모니터링을 통한 예지 정비
• 장비 제조사·세대 간 보고 방식 표준화

고가의 웨이퍼 배치를 위해 레시피 파라미터를 매번 수동으로 입력하는 것을 즐기는 사람이 있을까요? 다이얼업 모뎀 소리를 그리워하는 사람들과 비슷할 겁니다. 대부분에게 자동화는 해방입니다.

레거시 장비를 위한 SECS/GEM의 필요성

1998년에 제작된 장비를 업그레이드하는 것은 고유한 난관을 동반합니다. 빈티지 노광 장비를 최신 클라우드 MES와 대화시키기 위해 “앱 하나”를 설치할 수는 없습니다. 하드웨어와 소프트웨어 제약이 큽니다.

하드웨어 장애물과 포트 부족

많은 구형 장비에는 이더넷 포트가 없습니다. 프린터나 로컬 터미널용 RS-232 포트 하나만 있는 경우도 많습니다. 일부는 문서조차 없는 독자적 블랙박스 컨트롤러를 사용합니다. 이런 장비의 내부 소프트웨어를 수정하는 것은 수백만 달러 자산을 무용지물로 만들 위험이 있습니다.

소프트웨어 및 프로토콜 격차

시리얼 포트가 있더라도 비표준 프로토콜을 사용하는 경우가 많습니다. 단순 텍스트나 바이너리 데이터를 출력해 MES가 해석하지 못합니다. 팹의 모든 레거시 장비에 대해 개별 드라이버를 개발하는 것은 IT 팀에게 악몽입니다. 이때 장비와 네트워크 사이에 위치하는 전문 “번역기”가 필요합니다.

EIGEMBox 솔루션 소개

EIGEMBox는 반도체 팹을 위한 범용 번역기로 설계되었습니다. 이는 레거시 장비에 직접 연결되어 내부 신호를 표준 SECS/GEM 메시지로 변환하는 산업용 하드웨어 장치입니다. 장비의 원래 소프트웨어나 하드웨어를 변경할 필요 없이 연결성을 제공합니다.

EIGEMBox가 격차를 해소하는 방법

EIGEMBox는 다음과 같은 방식으로 장비와 인터페이스합니다.

• 디지털/아날로그 I/O: 센서, 타워 램프, 릴레이 모니터링
• 프로토콜 변환: SECS-I, 비표준 시리얼, PLC 데이터를 HSMS로 변환
• 외부 센서: 데이터 출력이 없는 장비에도 진동·온도 센서를 추가하여 GEM 데이터 보고

레거시 장비의 GEM 규격 준수 달성

외부 박스를 사용함으로써, MES 관점에서 장비는 최신 GEM 호환 장비처럼 보입니다. 실제 장비는 기존 방식 그대로 동작합니다. 이 비침습적 접근은 다운타임과 공정 리스크를 최소화하기 때문에 팹 관리자들이 선호합니다.

현대화된 연결성의 기술적 이점

노후 장비에 반도체 장비 연결성을 적용하면 이전에는 불가능했던 핵심 GEM 기능을 활용할 수 있습니다.

원격 제어 및 레시피 관리

GEM은 “START”, “STOP”, “레시피 선택”과 같은 명령을 호스트에서 전송할 수 있게 합니다. EIGEMBox는 PLC나 제어 보드와 연동하여 이러한 명령을 구현함으로써 잘못된 레시피 선택으로 인한 웨이퍼 손실을 방지합니다.

알람 및 이벤트 처리

작업자가 경고등을 확인할 때까지 기다릴 필요가 없습니다. 알람 발생 시 즉시 SECS 메시지가 MES로 전송되어, 유지보수팀이 필요한 부품을 준비한 상태로 대응할 수 있습니다.

데이터 변수 수집

GEM은 상태 변수(SV)와 데이터 변수(DV)를 지원합니다. EIGEMBox는 챔버 압력, 가스 유량, 공정 시간과 같은 값을 수집해 호스트로 전송합니다. Gartner(2024)에 따르면, 실시간 센서 데이터를 MES에 통합한 기업은 비계획 정지를 15% 줄였습니다.

구현 프로세스

팹 현대화는 하루아침에 이루어지지 않지만, 생각보다 부담이 크지 않습니다. 일반적인 절차는 다음과 같습니다.

1단계: 장비 평가

연결성이 전혀 없는 핵심 장비를 우선 선정하고, 사용 가능한 포트와 수집 가능한 신호를 분석합니다.

2단계: 구성 및 매핑

EIGEMBox에서 원시 신호를 GEM 이벤트로 매핑합니다. 예를 들어, “Run” 램프 신호를 “Processing” 상태로 정의합니다.

3단계: MES 통합

HSMS 통신이 시작되면, MES에는 표준 장비로 추가만 하면 됩니다.

팹의 미래 대비

무인 제조(Lights Out)로 갈수록 연결성의 중요성은 커집니다. 30년 된 오븐이나 습식 장비도 데이터 대화에 참여해야 합니다. 레거시 장비용 SECS/GEMs를 활용하면 AI 기반 예지 정비나 자동 로트 라우팅 같은 미래 기술을 도입할 준비가 됩니다.
스마트 팩토리는 퍼즐과 같습니다. 장비의 20%가 연결되지 않으면 퍼즐의 20%가 빠진 셈입니다. 현대화는 큰 비용 없이 그림을 완성하게 해줍니다.

결론

반도체 팹의 현대화는 신뢰성 높은 노후 장비를 폐기하는 것을 의미하지 않습니다. EIGEMBox와 같은 솔루션을 통해 레거시 장비용 SECS/GEMs를 구현하면 디지털 격차를 해소할 수 있습니다. 이는 자본을 보존하고, 데이터 기반 수율 향상을 이루며, 모든 장비를 자동화 시대에 맞게 연결합니다. 200mm 소규모 팹이든 대규모 양산 팹이든, 경쟁력을 유지하는 핵심은 연결성입니다. 아직도 장비가 90년대에 머물러 있다면, 이제 현대적인 목소리를 부여할 때입니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)