| 들어가며
가치투자를 지향하는 개인투자자들의 영원한 형님 LS증권 정홍식 위원님께서 LS Value Chain 시리즈를 기획하셨습니다. 그 첫번째 자료는 반도체 테스트 공정에 사용되는 부품인 프로브카드(전공정), IC 테스트소켓(후공정) 산업 입니다. 이들 제품은 각종 디지털 기기의 종류 및 보급량 확대(Q 증가), 고성능 반도체 공급에 따른 테스트 부품 고성능화(P 상승) 추세에 장기적 수혜를 입고 있습니다. 현재 반도체 산업의 사이클이 꺾이는듯한 모습을 보여 주가 흐름은 안좋지만, 이런 때 일수록 평소에 비싸서 사기 부담스러웠던 종목 공부를 많이 해야겠죠. 가독성 향상을 위해 2번으로 나누어 글을 올릴 예정이며, 이 글은 원문과는 반대 순서로 IC 테스트소켓을 먼저 다루어보겠습니다.
테스트소켓 밸류체인 정리
| Contents
1. 개요
2. 테스트소켓이 사용되는 공정 : 패키지 레벨 테스트
3. Final 테스트 절차 (참고)
4. IC 테스트소켓의 구분 : 포고핀 & 실리콘러버
5. 타입별 경쟁 요소
이미지 : 시스템 레벨 테스트 소켓 , 리노공업 홈페이지
1. 개요
IC테스트소켓은 반도체 패키징 공정 이후 수행하는 Final 테스트에서 사용되는 부품 입니다. 반도체 패키지의 연결 부위와 전기적 접촉을 하는 역할을 담당하며, 접촉 이후 가혹화 테스트를 진행하게 되므로 소모성 부품 성격을 가집니다. 반도체 패키지의 연결 부위는 한 두 군데가 아니라 엄청나게 많은데요. 상기 이미지에서 보이는 잔잔한 점들 하나 하나가 연결 부위라고 보면 됩니다.
반도체 IC 공정이 미세화되면서 IC 패키지의 입출력 핀은 개수가 증가하는 동시에 소형화 되었습니다. 이에 따라 테스트소켓 시장 규모가 확대되면서 리노공업, ISC, Yokowo, Winway 등 다양한 기업이 외형을 확대했습니다. 국내업체들은 삼성전자 스마트폰 향 LPDDR SDRAM, AP의 양산, R&D 확대에 따라 납품실적을 확보하면서 기술수준을 개선할 수 있습니다. 덕분에 제품 수출 경쟁력을 얻어 해외 팹리스 고객을 확보하면서 현재는 수출 비중이 60% 이상으로 높아졌습니다.
2. 테스트소켓이 사용되는 공정 : 패키지 레벨 테스트
패키지 레벨 테스트란, 패키징을 마친 반도체 패키지를 검사장비에 넣고 다양한 조건의 전압, 전기신호, 온도, 습도 등을 가해 제품의 특성, 속도 등을 측정하는 공정입니다. 1개의 패키지가 1개의 테스트소켓에 들어가는데, 이러한 소켓 수십개를 메인보드에 넣은 후 일괄적으로 외부 환경의 변화를 가하여 성능을 테스트합니다. 여기서 언급한 패키지 테스트 소켓은 단계에 따라 번인 테스트소켓과 IC 테스트소켓으로 구분되며, 양자 모두 가혹한 테스트 환경에서 소모되는 부품입니다.
반도체의 패키징 공정은 웨이퍼 다이(Die)의 전기신호 교환, 내구성 확보 등을 위해 진행됩니다. 패키징은 웨이퍼 다이를 리드프레임 또는 PCB 위에 올려놓고 전선 또는 솔더볼 등으로 연결하고(금속 공정) 밀봉(Molding, 성형 공정)하는 공정입니다. 패키지 레벨 테스트는 패키징 공정 상의 금속 공정, 성형 공정이 제대로 이루어졌는지 확인하는 단계인 셈이죠.
패키지 레벨 테스트는 크게 3단계를 거칩니다.
1) Assembly Out
당초 계획한 제품의 스펙과 생산 결과물이 외관상 일치하는지 확인합니다.
2) PLBI(Package Level Burn-In) 테스트
85~125도 정도의 고온에서 각각의 셀에 데이터를 쓰고 지우며 동작 여부를 확인합니다.
3) Final 테스트
열악한 환경 하에서 전기적 특성 및 정의된 기능이 정상 작동하는지 확인합니다. 일반적으로 테스트라고 하면 Final 테스트를 의미합니다.
상기 2), 3) 테스트는 엇비슷해보이지만 서로 다른 것입니다. 2)는 일정 기간에 발생할 수 있는 부하를 단시간에 몰아줬을 때 나타날 수 있는 결함 여부를 검증하는 테스트이고, 3)은 가혹 환경 내에서 기존 스펙대로 작동하는지 여부를 검증하는 테스트입니다.
3. Final 테스트 절차 (참고)
PLBI 테스트를 마친 칩은 핸들러의 COK(Change Over Kit, 핸들러가 테스트를 위해 사용하는 부품 집합)로 옮겨집니다. 핸들러는 그리퍼 라는 장치로 COK의 칩을 하나씩 테스터 헤드의 인터페이스 보드 슬롯에 장착합니다. 이 과정에서 COK의 일종인 Insert Ass'y가 이들 부품을 정렬하고 보호하는 역할을 합니다.
인터페이스 보드에 장착된 칩에는 커넥터와 물리적으로 결합하는 장치가 없어 접촉부에 빈틈이 생길 수 있습니다. 따라서 매치플레이트가 테스터 헤드 아래에 있다가 슬롯 위로 올라와서 Pusher Ass'y가 칩을 눌러줌으로써 결합력을 강화합니다. 이 때 칩의 과접촉을 예방하기 위해 Spacing Block이 칩과 소켓 사이의 거리를 유지합니다. 테스트가 종료되면 매치플레이트는 다시 테스터 헤드 아래로 내려가고 핸들러가 그리퍼로 개별 칩을 집어 COK로 이동시킵니다. COK에 있는 모든 칩의 테스트가 마무리되면 마킹, 스캐닝 등 이후 공정으로 넘어갑니다.
상기의 내용은 양산에 활용되는 방식이며, 1) 칩 면적이 크고 핀 수가 많거나 2) 발열이 많거나 3) 칩별 테스트 조건이 서로 다른 경우(R&D 목적)에는 개별 Final 테스트가 진행됩니다.
참고로 핸들러, COK는 테크윙, 제이티, 티에프이 등의 회사가 취급하는 품목으로, 핸들러는 테크윙의 매출 40~50%, 제이티의 매출 80% 비중을 차지하고 있으며 COK는 테크윙의 매출 25%, 티에프이의 매출 30~35% 비중을 차지하고 있습니다. 제이티는 Final 테스트 핸들러보다는 같은 핸들러 부문 내에 있는 Burn-In Sorter가 메인인 업체입니다.
4. IC 테스트소켓의 구분 : 포고핀 & 실리콘러버
IC 테스트소켓은 패키지와 소켓이 접촉하는 방식에 따라 핀 타입과 러버 타입으로 구분됩니다.
포고핀(Pogo Pin)은 직접 패키지와 접촉하는 Plunger, 반도체 패키지를 소켓 방향으로 누를 때 발생하는 압력을 견디기 위한 Spring, 전기 신호를 전달하는 Barrel로 구성된 핀 형태 입니다. 핀 타입 소켓은 이러한 포고핀을 미세하게 배열한 형태의 소켓입니다.
실리콘러버(Silicon Rubber)는 러버 소재 내부에 전도성 마이크로 볼을 배치해 반도체 패키지를 러버 방향으로 누르면 해당 볼이 뭉치는 형태로 압력을 견디면서 전기 신호를 전달하는 형태 입니다. 러버타입 소켓은 이러한 실리콘러버를 미세하게 배열한 형태의 소켓입니다.
상기의 2개 타입 소켓을 비교하면 다음 표와 같습니다.
IC 테스트소켓 시장은 리노공업, ISC 등 국내기업이 시장 지배력을 가지고 있습니다. 이들의 고객사는 국내사 뿐 아니라 팹리스를 포함한 글로벌 기업까지 포괄합니다. 참고로 팹리스가 테스트소켓 주요 고객사로 분류되는 이유는 발주 원청사가 파운드리가 아니라 팹리스이기 때문입니다. 단, 생산 규모가 큰 파운드리(TSMC, 삼성전자)는 예외입니다. 참고로 번인 테스트소켓(PLBI 소켓)은 마이크로컨텍솔, 오킨스전자 등이 주력으로 삼는 제품이며, 리노공업, ISC 도 제조는 하고 있지만 주력은 아닙니다.
5. 타입별 경쟁 요소
IC 테스트소켓 국내 상장사는 리노공업, ISC, 티에스이, 티에프이가 있습니다. 핀 타입 소켓은 이들 4개사 모두 생산 중이고, 러버 타입 소켓은 ISC, 티에스이만 생산하고 있습니다. 이들 업체들은 1) Pitch 측면에서 수직적으로 경쟁하고 있고, 2) 소재 측면에서 수평적으로 경쟁하고 있습니다.
1) 수직적 경쟁(Pitch, 간격)
Final 테스트를 진행하기 위해서는 반도체 패키지의 전극 부분(솔더볼)과 소켓의 도전체(핀 또는 러버)를 접촉시켜야 합니다. 그런데 Advanced 패키징으로 가면서 입출력 단자가 더 많아져 전극 부분이 미세화되어 간격이 상당히 촘촘해졌죠. 테스트소켓의 간격도 전극에 맞추어 더욱 촘촘하게 만들어야 하며, 이 지점에서 각 제조업체의 사업 영역이 구분됩니다. 도전체의 간격을 미세화 할수록 CPU, AP와 같은 고사양 반도체에 집중할 것이고, 미세화가 안될수록 저사양 반도체에 집중하게 되겠죠. 제품당 판매가격은 당연히 도전체 미세화 수준이 높은 소켓이 더 비쌉니다. 리노공업의 성장이 지속되고 있는 이유입니다.
2) 수평적 경쟁(핀 타입 vs 러버 타입)
핀 타입 소켓은 금형이 필요하지 않아 소량 생산에 유리한 반면, 러버 타입은 금형이 필요하여 대량 생산에 유리합니다. 핀 타입은 고정비 지출이 적어 다품종 생산이 가능하므로 R&D용 제품에 적합하겠죠. 특성상 비메모리 반도체 팹리스에서 많이 찾는 타입 입니다. 또한, 핀 타입은 금속 소재로 러버 대비 내열성이 강해 수명과 내구성이 길지만, 단자의 길이가 상대적으로 길어 러버 타입 대비 신호 전달 속도가 느립니다. 따라서 메모리/비메모리 반도체 양산품에는 러버 타입을 활용하는 것이 유리합니다.
3) 분할된 시장 수요와 수익성
미세화에 유리한 핀 타입 소켓이나 대량생산에 유리한 러버 타입 소켓이 전체 시장을 점유하는 구조가 아닙니다. 각 유형의 특성에 맞추어 분할된 시장 수요를 충족시키고 있으며, 다만 수익성 측면에서 차이를 보이고 있습니다. 이는 리노공업과 ISC의 OPM을 비교해보면 바로 알 수 있는 부분입니다. 물론 러버 타입도 기술의 진보에 따라 더 미세한 Pitch를 구현할 가능성이 있으나, 높은 고정비 특성상 R&D 시장 등에서는 앞으로도 점유율을 획기적으로 높이기 어려울 것으로 예상됩니다.
6. 결론 : 다운사이클에는 더 좋은 종목으로
소켓 산업과 관련 업체를 살펴봤을 때 가장 좋은 투자처는 리노공업 입니다. 누가 봐도 제일 좋기 때문에 밸류에이션이 비싸죠. 그래서 반도체 다운사이클이나 금투세 같은 매크로 이슈 때문에 비관론이 팽배할 때 투자하기 좋은 종목 입니다. 실적 대비 밸류에이션이 더 많이 올라가서 주가 변동성은 커진 것 같지만, 그래서 다시 기회가 올 가능성도 커졌습니다. 경기가 꺾이고 AI 투자도 한풀 꺾이는 모습이 나오면 투심이 상당히 악화될텐데요. 긴 호흡을 가지고 지켜보면 좋은 타이밍이 오지 않을까 싶습니다.
* 참고자료
- LS Value Chain 1 : ProbeCard & Test Socket (24-09-04, LS증권 정홍식, 정우성)
* Disclaimer
- 저는 이 글과 관련한 종목을 언제든지 관련 매매할 수 있습니다. 이 글은 투자를 추천하는 글이 아니며, 보유 종목이 속한 산업의 방향성을 검토하기 위해 작성한 글입니다. 정보 공유 차원에서 공개하지만 그 목적은 어디까지나 단순 정보 제공일 뿐입니다. 누군가 이를 근거로 투자를 했을 경우 발생할 수 있는 모든 일들에 대해 저는 법적 책임을 지지 않습니다. 또한, 이 글의 내용은 부정확한 내용과 오류를 포함하고 있을 수 있다는 점에 유의하여 주시기 바랍니다. 투자는 본인의 독립적인 리서치, 판단, 의사결정 등에 따라 이루어져야 하며, 투자의 책임은 전적으로 투자자 본인에게 귀속된다는 점을 기억해주시기 바랍니다.
Comments
Post a Comment