반도체 프로브 카드란 무엇인가? (Probe Card)

웨이퍼에 생산된 반도체를 양품 불량품을 걸러내기 위한 테스트 장비.

ATE(Automatic Test Equipment) 장비에 프로브 카드를 장착 시킨 후 웨이퍼를 장비 위에 올립니다.

그리고 장비를 동작하여 웨이퍼에 생산된 반도체를 하나씩 양품인지 점검을 하는 것이죠.

프로브 카드 모양

번인 테스트 (Burn in Test) : 특정 온도에 정상적으로 동작하는지 확인

전기적 신호 EDS(Electrical Die Sorting Test) : 전기적신호를 보내서 정상적으로 동작하는지 확인

위의 과정을 통해서 불량품을 걸러내고 수율을 측정할 수 있는 장비 입니다.

ATE장비에 프로브 카드를 올린 뒤 웨이퍼를 테스트 물리적인 접촉을 하여 테스트 합니다.

실제 테스트 모습

미국 폼팩터 (FormFactor)

일본 MJC (Micronics Japan Corperation)

국내 업체의 경우 '마이크로2나노' 기업이 알려져 있습니다만 글로얼 업계와 기술격차가 있는 실정입니다.

국내 기업은 낸드플래시 프로브 카드를 제작할 기술은 있지만 그보다 더 어려운 D램, 시스템 반도체 용도 프로브 카드를 만들 기술은 없는 실정입니다.

일반적으로 프로브카드 제품 납기일은 약 3개월 정도. 평균적으로 제작 주문을 하면 3개월 뒤에 장비를 받을 수 있습니다. 국내 업체의 경우 이보다 더 빠르게 납품을 하는 편입니다.

프로브 카드는 낸드플래시, 램, 시스템 반도체(CPU, GPU) 등 폼팩터에 따라서 각각 다른 브로브카드를 설계합니다.

프로브카드의 가운데 부분을 보면 매우 미세한 핀들이 연결되어있는데요. 이런 미세한 핀이 웨이퍼와 접촉을 하면서 테스트를 하는 것이죠.

낸드플래시 메모리는 기술수준이 낮기 때문에 국내 업체들이 국산화 되어있습니다. 프로브 핀 갯수는 2~3만개

D램의 경우 프로브 핀 갯수는 6~8만개 정도 필요.

D램은 파라미터도 필요. 예를 들어서 병렬 데이터 처리 반도체라면 브로브 카드 역시 파라미터를 넣어서 병렬 테스트 할 수 있게 설계를 해야하므로 생산단가는 훨씬 비싼 편입니다.

일반적인 프로브 카드 장비의 가격은 약 1~2억원 정도.

장비가 저렴한 편은 아니므로 최대한 수리를 하여 사용하는 편입니다. 브로브 카드 업체는 CS 서비스가 별도로 있으므로 고장이 날 경우 제조업체에서 수리를 진행합니다.

일반적으로 D램 DDR4 -> DDR5, 낸드플래시 128단 -> 256단 등 새로운 폼팩터로 넘어 갈 때마다 프로브 카드를 새로 만듭니다.

즉, 새로운 공정이 생길 때마다 해당 공정으로 생산된 프로브카드도 따로 제작을 하는 것이죠.

이렇게 반도체 프로브 카드 장비에 대해서 간단하기 정리하였습니다.

혹시 본문과 관련해서 관심있는 분은 아래 내용을 참고하면 좋을 것 같아요~!