SK의 반도체 성장 신화 이어갈 SK하이닉스 ‘M16’ 준공

 

반도체 산업 리더십 확보를 위해 노력하고 있는 SK하이닉스는 최근 세 번째 생산라인 ‘M16’을 준공했습니다. D램 제품을 주로 생산하게 될 M16은 웨이퍼 테스트, 패키지, 연구개발 등 다목적 용도의 ‘멀티 팹(Multi FAB)’으로 구축되었는데요. 특히 EUV(극자외선) 노광기 전용 클린룸을 통해 미세공정의 한계를 뛰어넘어 반도체 산업을 이끌 것으로 기대되는 SK하이닉스의 M16을 소개합니다.

 
 

초고층의 다목적 ‘멀티 팹(Multi FAB)’
 

출처 : SK하이닉스 뉴스룸

 

이천캠퍼스 정중앙에 세워진 M16 팹은 2015년 준공한 M14(이천), 2018년 준공한 M15(청주)에 이어 세 번째로 완성된 SK하이닉스의 신규 생산라인입니다. M16은 축구장 8개에 해당하는 5만 7,000㎡(1만 7천여 평)의 건축면적을 자랑하며, 길이 335m, 폭 163m, 높이는 아파트 37층에 달하는 105m로 조성되었습니다. 이는 SK하이닉스가 국내외에 보유한 생산 시설 중 최대 규모이며, 총 3조 5,000억 원이 투입됐고, 공사에는 연인원 334만 명이 투입됐습니다.

 

2015년 8월에 준공된 M14와 이번에 준공된 M16의 가장 큰 차이점은 바로 ‘공정 유형’입니다. M14는 메모리만 생산하는 싱글 공정 유형을 갖지만, M16은 다목적 ‘멀티 팹(Multi FAB)’으로 준공되었는데요. 본격적으로 운영이 시작되면 메모리 칩 생산은 물론, 웨이퍼 테스트와 패키지 공정, 신제품 연구개발(R&D) 등 다양한 업무를 동시에 수행할 예정입니다.

 
 

EUV(극자외선) 노광장비 클린룸 도입

 

M16의 또 다른 특징은 처음으로 EUV(Extreme Ultra Violet Exposure, 극자외선) 노광장비 전용 클린룸을 도입한 것입니다. EUV(극자외선)는 기존 포토 공정(웨이퍼에 반도체 회로를 새기는 작업)에 사용되던 ArF(불화아르곤)보다 빛 파장의 길이가 10분의 1 미만 수준으로 짧은데요. 이는 반도체 미세화 공정의 한계를 극복할 열쇠로 꼽힙니다.

 

그동안 EUV 노광기는 대당 2,000억 원 수준의 고가 장비로 시스템 반도체 일부 제품군에만 제한적으로 사용돼 왔습니다. 하지만 고성능, 고집적 DRAM 제품에 대한 수요가 높아짐에 따라, SK하이닉스는 올해 하반기부터 EUV 장비를 활용해 4세대 10나노급(1a) D램 제품을 생산할 예정입니다. 향후 이 장비의 활용도를 높이면 메모리 반도체 미세공정 기술 리더십도 더욱 강화될 것으로 예상합니다.

 
 

도전의 연속, M16 건설 비하인드 스토리

 

M16은 반도체 역사상 최초로 시도된 초고층 멀티 팹(Multi FAB)인 만큼 설계, 시공 과정에서 무수한 난관이 있었습니다. 첫 삽을 뜨던 순간부터 준공까지 M16 프로젝트 2년간의 대장정을 함께한 SK하이닉스 오성민TL, 임민혁TL, 이영호TL, 이중규TL을 만나, 팹 건설 비하인드 스토리를 들어봤습니다.

 

출처 : SK하이닉스 뉴스룸

 
빠른 시장 변화를 팹 구성에 반영하기 위한 노력, 오성민 TL

 

반도체 팹은 본 설계와 시공이 동시에 진행되는 ‘패스트 트랙(Fast Track)’ 공법을 사용합니다. 업계의 시장 변화 속도가 따라 수시로 변경되는 반도체 제조 부분의 Lay-Out & UT(Utility) Matrix 내용을 팹 구성에 반영할 수 있어야 하기 때문입니다. 따라서 본 설계에 들어가기 전 건물의 뼈대 역할을 하는 골조를 디자인하고 시공하는 일이 매우 중요합니다.

 

SK하이닉스는 지난 2018년 청주 M15 팹 마무리 공사 당시, M14와 M15 건설 과정에서 생긴 문제점을 바탕으로 이를 개선할 수 있는 ‘코어형 PC(Precast Concrete) 계단실 골조의 시공방법’을 개발했고, 2019년 6월 특허출원을 완료하여 실제 M16 건설에 적용했습니다. 이로 인해 건물의 내구성을 높였고, 전체 공사 기간을 효율화할 수 있었습니다.
 

출처 : SK하이닉스 뉴스룸

 
3D 방식의 모델링 프로세스 BIM 도입으로 시공 과정의 장애 요소 제거, 임민혁 TL

 
배관, 환기구, 전기 배선 등 많은 설비를 적재적소에 설치하는 것도 중요한 과제입니다. 제조, 테스트, 연구개발 등 필요한 용도에 대한 크기 및 자재가 상이해, 하나의 팹에 동시다발적으로 시공하는 과정에서 동선이 꼬이거나 불필요한 공간 낭비 등의 불합리가 발생할 수 있기 때문입니다.
 
M16 건설 TF는 이러한 문제를 해결하기 위해 설계 과정에 기존의 2D 방식이 아닌 3D 방식의 모델링 프로세스 BIM(Building Information Modeling)을 도입했습니다. 3D 모델링에 기반한 사전 시뮬레이션을 통해 각 층별 간섭 요소는 물론 층과 층 사이의 복잡한 간섭 요소까지 예측할 수 있었습니다.

 

출처 : SK하이닉스 뉴스룸

 
3D 모델링으로 최적의 건물 구조 설계, 이영호TL
 
전기설비의 경우, 층마다 존재하는 클린룸에 전원을 공급하는 전기실을 최적의 요건으로 배치하는 데 가장 주안점을 뒀습니다. 생산라인에서 전기실이 멀어질수록 전압강하 등으로 장비에 영향을 줄 수 있기 때문입니다. 또한, 팹 가동 이후에도 이러한 전력 인프라의 유지보수가 원활히 이뤄질 수 있도록 건물 구조를 설계하는 데 집중했습니다.
 
이 과정에서도 BIM의 역할이 컸는데요. 3D 모델링을 통해 클린룸과 전기실 사이의 적정 거리 및 위치는 물론, 클린룸 내 각 장비에 연결되는 케이블 배치까지 모두 최적의 조건으로 설정하여 진행할 수 있었습니다.

 

출처 : SK하이닉스 뉴스룸

 
건설 현장의 안전보건 기준과 매뉴얼의 지속적 검토로 근로자의 안전 확보, 이영호TL
 
안전에 대한 이야기도 빼놓을 수 없습니다. 전체 높이만 100m가 넘는 M16은 협소한 이천캠퍼스에 건설되었는데요. 공사 현장과 캠퍼스를 오가는 구성원의 동선이 맞붙어 있어 안전관리에 더욱 만전을 기해야 했습니다.
 
SK하이닉스는 팹 시공 단계에서 근원적 안전설계(Fail Safe)*와 Fool Proof**가 현장에서 잘 작동하고 있는지를 점검했고, 시공사와 함께 건설 현장의 안전보건 기준과 매뉴얼을 지속해서 검토하며 근로자 안전을 최우선으로 확보하고자 노력했습니다.
 

* Fail Safe: 고장이 발생한 경우라도 피해가 확대되지 않고 안전을 유지할 수 있도록 하는 설계 방법.
** Fool Proof: 운전원이 조작 실수를 하더라도 피해를 주지 않도록 하는 설계 방법.

 
 
많은 이의 노력 끝에 준공된 M16은 본격적으로 가동될 시, 2026년까지 △80조 2,000억 원(생산유발) △26조 2,000억 원(부가가치) △34만 8,000여 명(고용창출) 등의 많은 사회·경제적 가치가 창출될 것으로 예상됩니다. 또한 SK하이닉스는 지난해 10월 D램과 낸드를 양 날개로 메모리반도체 산업 전반의 경쟁력을 키우고, 동시에 사회적 가치 창출과 ESG(Environmental, Social, Governance) 경영에 주력하겠다는 파이낸셜 스토리(Financial Story) 비전을 발표했는데요. 바로 이 M16이 파이낸셜 스토리를 실행해 나갈 첨병 역할을 해줄 것으로 기대하고 있습니다. 글로벌 시장 속에서 반도체 성장 신화를 이어가고 있는 SK하이닉스의 행보를 응원합니다.
 
 
 

 
 
 

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