AI 반도체 사이클에서 반도체 테스트 소켓을 봐야하는 이유

 AI 붐(ChatGPT)으로 Advanced 패키징이 부각되며 FC-BGA수요 증가에 따른 구조적 성장 국면에 있으며 P(가격)와 Q(수요)가 증가할때 주가는 상승한다는 기본적인 logic이 일치하는 분야이다. (교체주기는 3개월 정도로 3~5만회 정도 사용)

반도체 테스트란 무엇인가?

전기적 특성 검사를 통해 제조된, 제조중인 반도체가 정상적으로 작동하는지 확인하는 작업

칩의 불량이 다음 공정으로 넘어가지 않도록 방지 및 오동작 이유를 분석하고 제조 공정 및 설계에 반영함으로써 수율향상과 생산단가 인하에 기여

전공정의 미세화와 고집적화가 한계에 도달할수록 증가하는 비용. 불량품을 줄임으로써 비용 지출을 줄이고자함.

반도체 테스트 과정

전공정 -> 웨이퍼 번인 테스트 -> 프로브 검사(웨이퍼 검사) -> 패키징 -> 패키지 번인 테스트 -> 최종 검사(패키지 검사) -> 모듈공정 -> 모듈 테스트 -> 기기별 검사(모듈 검사)

패키지 테스트(파이널 테스트)

반도체 전/후 공정을 마친 후 최종단계에서 Package의 정상적인 작동 유무를 평가하는 과정

불량 제품이 출하되는 것을 막아 고품질 반도체 납품, 칩 오류 개선을 통한 신뢰성 확보가 목적.

패키징 완료된 칩을 (비)메모리 각자 맞게 설계된 테스트 소켓에 올려두고 해당 소켓들이 보드에 탑재후 진행.

웨이퍼 테스트와 마찬가지로 칩의 양품/불량품을 검출해주는 패키지 테스터가 핵심 장비.

패키지 테스트에는 포고 소켓과 실리콘 러버 소켓 사용.

반도체 후공정 테스트 밸류체인

웨이퍼 검사 장비 : 와이아이케이

번인 검사장비 : 유니테스트, 엑시콘, 네오셈, 디아이

패키지 검사장비 : 유니테스트, 엑시콘

모듈 검사장비 : 유니테스트, 엑시콘, 네오셈

번인 소터 : 제이티

핸들러 : 테크윙

프로비 카드 : 티에스이, 마이크로프랜드, 샘씨엔에스(세라믹 핀)

번인 테스트 : 오킨스전자, 마이크로컨텍솔, ISC

테스트 소켓 : 리노공업, ISC, 티에스이

반도체 테스트 소켓

Test system 통과 후 칩을 테스트 소켓에 꽂아 문제가 있는지 체크 소켓은 리노공업이 하는 포고타입과 ISC가 하는 실리콘 러버 타입이 있다.

(1) 포고타입 소켓 (핀형태)

장점

테스트 소켓의 핀 하나하나를 기계적으로 가공해서 제조하기 때문에 경박단소화된 칩의 세밀한 테스트에 이점

오래전부터 검증된 제품

긴 수명

고객사 맞춤 제조 가능

다품종 소량 생산 (비메모리 반도체에 사용)

리노공업

단점

솔더볼 손상 위험

고주파에 취약(전파손실)

(2) 실리콘 러버 타입 소켓

메모리용과 비메모리용이 따로 있음.

장점

접촉면적이 넓어 전기신호가 원활하게 이동

접촉 안정성 높음

칩 손상 위험 낮음

고속 테스트 원가경쟁력 우위

대량생산 용이

단점

짧은 수명 미세 검사가 포고 대비 어려움

서버 CPU, GPU 등 신시장(비메모리) 적용 확대

ISC, 티에스이, 티에프이 테스트

반도체 테스트 소켓 시장의 변화

1) 기술 한계 극복을 통해 대면적 서버 CPU용 테스트 소켓 시장을 실리콘 러버 소켓이 침투율 높이는 중

2) 서버 CPU용 테스트 소켓은 다른 비메모리 반도체 소켓 대비 단가가 비싼 고마진 시장.

3) 기존 메모리향으로만 납품하던 업체들의 비메모리 시장 진출에 따른 밸류업 가능성

4) 러버 소켓 으로의 전환 가속화 기존에는 포고소켓이 비메모리 비중이 컸으나 최근 러버소켓이 비메모리 소켓으로 인정받는중.(ISC - 고속 테스트, 대면적화 기술 과제 해결)

칩렛/2.5D 패키징의 중요성은 AI붐으로 더욱 가속화되고 있는데(CoWoS 쇼티지가 반증) 이때 사용되는 FC-BGA의 대면적 특성상 러버 소켓의 중요성은 더 증가할 것으로 판단된다. 실제로 패키징 테스트 소켓 시장 규모는 2020년 기준, 약 1조 1천억이고 포고소켓 규모는 약 70%, 러버소켓은 15~20%정도였으나 BGA패키징의 수요증가 및 대면적화 그리고 비메모리사들의 수요 증가로 러버 소켓으로의 전환이 이뤄지고 있는중이다.(*ISC IR에 의하면, 라인 교체 비용 및 사용 용도가 달라 전면교체는 사실상 불가하지만 글로벌 업체로의 대표업체들이 먼저 도입을 늘리고 있는 추세고 실제로 체감이 되고있다고 한다).

반도체 테스트 소켓 전망

1) 미세화ㆍ고성능화

미세화, 고성능화(Advanced packaging)로 반도체 테스트의 중요성 증가 (미세화ㆍ첨단패키징 - 테스트 공정이 추가됨)

5G, 차량용 반도체, AI, XR 등 신규 적용분야 증가로 테스트 총량 증가 (데이터센터, 5G/전장 - 생산량 증가 함)

CPU/GPU 테스트 소켓 시장 CAGR +19.3% 성장

AP 테스트 소켓 시장 CAGR +21.5% 성장

-> 소켓시장은 계속 성장

-> 미세화로 솔더볼 개수 증가로 단가(P) 상승, 신규 적용 분야 증가(Q) 증가

2) 신규 고객사 증가

애플, 구글, 테슬라 등 자체 칩 설계 메이저 고객사가 증가 샘플용 소켓 매출처 -> 양산용 소켓 매출

구글, 테슬라, 아마존 포고소켓, 실리콘 러버 소켓 모두 테스트 중

3) DDR5 전환으로 테스트 소켓 ASP 30% 증가

DDR5 칩 사이즈가 DDR5 대비 15% 큼.

테스트용 소켓 ASP 30% 증가

반도체 테스트 소켓 관련주

(1) 리노공업

검사용 프로브와 반도체 테스트 소켓을 개발

초음파 진단기 등 의료기기 부품을 제조 및 판매

40년 이상의 업력과 축적 노하우로 다품종 소량생산에 특화

포고타입 70%, 러버타입 30% 소켓시장 1위

영업이익률 30~40%

시가총액 2조 5,180억원 PEE 25.46배

(2) ISC

후공정 테스트 소켓 생산

반도체 테스트용 실리콘 러버 소켓 글로벌 시장 약 90% 점유

mmWave(28GHz) 5G 안테나용 FCCL 제조를 위한 신사업 추진 중

실리콘 러버타입, 규격화 대량 생산, 가격이 저렴 디램에 적합

프로웰 인수를 통해 포고 소켓 경쟁력 강화

비메모리쪽 실리콘 러버타입 매출 비중 증가(실리콘 러버타입 재조명)

시가총액 1조 6,129억원 PER 39.28배

(3) 티에스이

워이퍼 상태를 테스트하기 위한 프로브 카드(낸드). 인터페이스 보드(PCB). OLED/LED 검사장비.

실리콘러버타입 테스트 소켓. ISC 특허소송에서 패함.

시가총액 5,210억원 PER 18.39배

(4) 티에프이

테스트보드 47% 소켓 21% C.O.K (소모품) 32%

비메모리쪽으로 사업 확장

시가총액 2,612억 원 PER 31.88배

삼성향 경쟁구도 변화

ISC(삼성향 메모리 200~300억원)의 SKC 인수로 티에스이와 티에프이가 수혜가 예상

증권사 리포트 - ISC

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