사진. 로옴
로옴(ROHM)이 2023년 1월부터 주식회사 Quanmatic과 공동으로 반도체 제조 공정의 일부인 EDS 공정에 양자 기술을 시험 도입해 제조 공정에서의 조합 최적화에 대한 실증을 추진해 왔다. 동사는 이번에 생산 효율 개선에서 일정 성과를 얻어, 2024년 4월에 본격 도입을 추진하고 있다.
로옴의 기술 노하우 융합
최근 다양한 분야에서 양자 기술의 활용이 시도되고 있다. 특히 양자 어닐링 방식은 물류 업계의 배송 루트 최적화 등, 조합 최적화 분야에서 도입이 가속화되고 있다. 그러나, 반도체 업계에서는 대규모 제조 공정일수록 조합의 수가 지수함수적으로 증가하고, 제약 조건이 다수 존재하기 때문에 고전 컴퓨터에서도 근사적으로 연산 가능한 규모의 공정에만 도입되었다.
양자 어닐링 방식은 도쿄 공업 대학의 Hidetoshi Nishimori 교수가 제창하고, 2011년에 캐나다의 D-Wave Systems 에서 세계 최초로 상용화함으로써 양자 컴퓨팅 붐을 일으킨 기술이다. 조합 최적화 문제에 강하고 용도를 한정하여, 사회에서의 실제 활용에 근접한 것으로 인식된다.
EDS 공정에서도 제조 디바이스, 테스트 장치, 테스트 조건 등 조합수가 방대하기 때문에, 공정 일부로 한정하더라도 제조 공정을 최적화하는 해답의 도출은 매우 어려웠다. 따라서, 기존에는 기본적인 계산 룰을 베이스로 축적된 지식이나 노하우를 활용하여, 오퍼레이션 (공정의 할당)을 실시하는 것이 일반적이었다.
EDS 공정은 Electrical Die Sorting. 웨이퍼 상에 형성한 칩의 전기적 특성을 테스트하는 공정으로, 반도체 디바이스의 신뢰성 확보 및 수율 향상에 꼭 필요한 공정이다.
이러한 상황에서 로옴과 Quanmatic은 2023년 1월부터 EDS 공정에서의 다양한 제약 조건을 고려한 양자 솔루션을 사용한 오퍼레이션 시스템의 검토를 개시했다. Quanmatic이 보유한 와세다 대학과 게이오 대학의 연구를 바탕으로 하는 양자 계산 기술 효율화의 제품군이나, 양자와 고전 계산 기술을 구사한 계산 프레임워크 및 전문적인 정식화 기술에, 지금까지 로옴이 축적해온 방대한 지식과 노하우, 각종 데이터를 융합함으로써 2023년 9월 프로토타입의 구축에 성공했다.
컴퓨터 과학 알고리즘 전문 기업
Quanmatic은 양자 관련 기술의 활용을 위한 컴퓨터 과학 알고리즘의 개발을 목적으로, 와세다 대학 Nozomu Togawa 교수(Chief Scientific Officer)의 연구를 바탕으로 CEO Sumitaka Koga씨, 게이오 대학 Shu Tanaka 준교수(Chief Technology Officer)와 Chief Product Officer Yosuke Mukasa씨의 4명이 2022년 10월에 설립한 스타트업이다.
프로토타입을 로옴의 국내외 공장에 시험 도입해 검증한 결과, 가동률, 납기 지연율 등의 타겟 지표를 각각 수％씩 향상시킬 수 있다는 실증 성과를 얻었다. 알고리즘화를 통해 계산 시간도 대폭 단축돼 제조 조건의 변경에 따라 최적의 오퍼레이션을 실시간으로 실시할 수 있다.
앞으로도 로옴과 Quanmatic은 한층 더 협력을 강화함과 동시에, 해외 공장에서의 시험 운용을 실시함으로써 오퍼레이션 시스템의 정밀도 향상을 도모해 오는 4월 본격 도입을 목표로 추진해 나갈 예정이다.
와세다 대학 이공학술원 교수 / 주식회사 Quanmatic CSO＆Co-Founder Nozomu Togawa는 “이 성과는 대학에서 연구한 고도의 수학적인 최적화 계산 방법이 기업에서 응용된 사례입니다. 양자 관련 기술을 토대로 나날이 최적화되는 서플라이 체인을 통해 반도체 제품을 제공하는 것은 양자 기술의 대규모적인 현실 응용이라는 큰 의미를 지니고 있다. 이와 같은 성과를 축적해 나가는 것이, 일본 정부가 추진하는 양자 사회 미래 비전(2030년에 1,000만명이 양자 기술을 이용하는 사회)을 실현하는 초석이 될 것으로 믿고 있다.”라고 전했다.
로옴 Tetsuo Tateishi 이사 CTO, Tetsuo Tateishi는 “탈탄소 사회의 실현을 위해, 반도체의 역할은 더욱 커지고 있다. 이러한 반도체의 안정 공급은 사회 과제 중 하나이다. 이번에 양자 기술을 사용해 대규모 양산 라인에 적합한 오퍼레이션 시스템을 개발할 수 있다. 이는 반도체 제조 업계에 있어서도 진일보한 것으로, 생산 오퍼레이션의 최적화를 실시간으로 실현할 수 있다. 앞으로도 폭넓은 공정에 양자 기술 및 관련 방법의 도입을 가속화하여 한층 더 최적화된 서플라이 체인을 구축함으로써 안정 공급 체제의 강화할 것”이라고 전했다.