FC-BGA 승부수 띄운 `LG이노텍`…구미 드림 팩토리 앞세워 30년 `조 단위` 목표 [소부장반차장]

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FC-BGA 승부수 띄운 'LG이노텍'…구미 드림 팩토리 앞세워 30년 '조 단위' 목표 [소부장반차장]

디지털데일리 발행일 2025-04-20 11:40:30

배태용 기자

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전 공정 자동화·논터치 생산으로 불량률 최소화

디지털 트윈 기반 설비로 램프업 기간 절반 단축

경북 구미 LG이노텍 '드림 팩토리' 내 LMS(Line Monitoring System)이 갖춰진 통합관제실. 이곳에서 FC-BGA 생산 현황을 한눈에 파악할 수 있다. [ⓒLG이노텍]

[디지털데일리 배태용 기자] LG이노텍이 차세대 성장동력으로 점찍은 FC-BGA(플립칩 볼그리드 어레이) 사업 확대에 속도를 내고 있다. 지난 17일 LG이노텍은 경북 구미에 위치한 전용 생산 허브 '드림 팩토리'를 처음으로 공개하고, 품질 중심의 전면 자동화 생산 인프라를 전면에 내세웠다.

LG이노텍은 지난 2022년 FC-BGA 사업 진출을 선언한 이후, LG전자로부터 구미 4공장을 인수해 드림 팩토리를 구축하고 지난해 2월부터 본격 양산에 돌입했다. 총 면적 2만6000㎡ 규모의 이 공장은 AI, 딥러닝, 디지털 트윈, 로봇 자동화 등 최신 IT 기술이 총동원된 첨단 스마트팩토리로, 글로벌 하이엔드 고객을 겨냥한 일등급 품질 생산체계를 갖췄다는 설명이다.

특히 LG이노텍은 FC-BGA 양산 전 과정에서 Man(작업자), F-cost(실패 비용), BM Loss(사후보전 손실), 안전사고(Accident) 등 4대 불량 유발 요인을 제거하고, 무인 자동화 설비를 기반으로 수율과 품질을 높였다고 강조했다.

◆ 생산라인서 사람 손길 사라졌다…로봇·AMR 중심 자동물류 시스템 구축 = FC-BGA는 서버, 네트워크, 고성능 컴퓨팅(HPC) 등 고부가 산업에 사용되는 반도체 기판으로, 공정 정밀도와 청정도가 매우 까다롭다. LG이노텍은 이를 위해 드림 팩토리에 100% 물류 자동화 시스템을 구축하고, 작업자 개입을 최소화한 무인 공정 체계를 완성했다.

생산라인에는 수십대의 AMR(자율이동로봇)이 투입돼 자재 운반과 이송을 전담한다. 생산 오더가 내려지면 AMR이 원자재를 공정설비에 전달하고, 제품의 스펙에 맞는 레시피는 자동 설정된다. 공정이 끝난 제품은 다시 스토커에 적재되는 전 과정이 무인으로 이뤄진다.

Film Detach(필름 벗김) 공정이나 스크래치 방지 등도 로봇이 맡는다. LG이노텍은 비접촉 기반의 논터치(Non-Touch)형 설비로 교체해, 미세 이물과 스크래치로 인한 불량 가능성을 원천적으로 차단했다는 설명이다.

드림 팩토리는 하루 20만개 이상 파일, 100GB에 달하는 생산 데이터를 생성하고 있다. LG이노텍은 이를 AI 기반 검사 및 불량 예측 시스템에 연동시켜 품질 리스크를 줄이고, 리드타임 단축 효과도 얻고 있다.

특히 AOI(자동광학검사) 장비에 AI 비전 검사 시스템을 접목해 미세 불량까지 30초 이내에 판별하고, 고객이 요구한 스펙(두께, 크기 등)을 자동 검사하는 LQC(Line Quality Control) 장비도 운용 중이다. 검사 결과는 실시간으로 고객에게 전달되며, 공정 투명성을 높이고 고객 신뢰도도 제고할 수 있다는 설명이다.

FC-BGA 생산에 필요한 원자재를 나르는 AMR(Autonomous Mobile Robot). LG이노텍은 FC-BGA 전 공정을 자동화하여, 품질 경쟁력을 한층 높였다. [ⓒLG이노텍]

LG이노텍은 AOI 공정에 AI 도입 후 샘플링 검사를 위한 인력을 90% 절감하고, 리드타임은 최대 90%까지 단축했다고 밝혔다. 실패비용(F-cost)도 50% 이상 줄었다. 향후에는 i-QMS(지능형 품질관리 시스템)를 통해 실시간 불량 분석·보정 체계를 완성하고, 생산 전 공정의 완전자동화를 실현할 계획이다.

◆ 디지털 트윈 기반 공정 시뮬레이션…양산 초기 수율 높이고 설비 안정화 = 설비 구축 초기부터 디지털 트윈 기술을 활용한 3D 시뮬레이션을 도입해 생산라인 최적화를 진행한 점도 눈에 띈다. 기존에는 수백차례 테스트를 거쳐야 했지만, 드림 팩토리는 가상 공간에서 열, 유체 흐름, 장비 간 간섭 등을 미리 검증해 램프업 기간을 절반 수준으로 단축했다.

생산 모니터링도 디지털 트윈 기반의 LMS(라인 모니터링 시스템)로 실시간 이뤄진다. 공정 이상이 발생하면 즉시 확인하고 대응할 수 있도록 통합관제 시스템을 운영하고 있다.

LG이노텍은 드림 팩토리를 기반으로 북미 빅테크 고객향 PC용 FC-BGA를 양산하고 있으며, 최근 추가 고객 확보에도 성공했다고 밝혔다. 올해는 PC CPU용, 2026년 이후에는 서버용 FC-BGA까지 단계적으로 하이엔드 시장에 진입할 계획이다.

이를 위해 분진 발생을 차단하는 엣지 코팅 설비를 포함한 서버용 전용 생산 장비를 이미 도입한 상태다. 또, RDL(재배선층), 소자 임베딩, 멀티레이어 코어(MLC), 유리기판(Glass Core) 등 차세대 기판 기술의 내재화도 추진 중이다.

강민석 LG이노텍 기판소재사업부장(부사장)은 "차별화된 품질과 기술력, 드림 팩토리를 바탕으로 글로벌 고객 맞춤형 FC-BGA 공급을 지속 확대해 나가겠다라며 "2030년까지 FC-BGA 사업을 조 단위 매출 규모로 성장시키는 것이 목표"라고 밝혔다.