최근 노후화된 디스플레이 패널 생산라인을 반도체 후공정 공장으로 전환하는 사례가 늘고 있다. 반도체와 달리 디스플레이는 중고 장비 시장이 활성화 되어 있지 않은데, 이를 반도체 후공정 생산라인으로 변경해 기존 설비들을 재활용할 수 있다. 

신규 투자 비용을 절감하면서 신사업 진출도 도모할 수 있다는 점에서 구(舊)세대 디스플레이 라인의 활용 방안으로 부각되고 있다. 

이노룩스 “FO-PLP 기대 매출, LCD의 두 배”

대만 이노룩스는 최근 기관투자자를 대상으로 한 컨퍼런스를 통해 “올해 3분기 ‘칩 퍼스트’ 방식의 FO-PLP(팬아웃-패널레벨패키지)를 양산하겠다”고 밝혔다. FO-PLP는 어드밴스드 패키지 공정 중 하나로, 별도의 패키지 기판 없이도 칩 바깥까지 I/O(입출력) 단자를 확장할 수 있는 기술이다. TSMC의 FO-WLP(팬아웃-웨이퍼레벨패키지)와 비슷하지만, 직사각형 패널 기반으로 생산된다는 점에서 생산성이 더 높다. 

이노룩스측은 “LCD 생산 과정에서 TFT(박막트랜지스터)를 만드는 공정과 FO-PLP 공정은 60% 유사성을 가진다”며 “같은 면적을 생산했을 때 FO-PLP에서 기대할 수 있는 매출이 2배 수준으로 높다”고 설명했다. 

이노룩스는 FO-PLP 사업을 위해 3.5세대(620㎜ × 750㎜) LCD 라인 중 한 곳을 FO-PLP 라인으로 전환했다. 3.5세대 공정은 이미 디스플레이 생산라인으로서는 경쟁력을 상실한 기술이다. 그러나 여기서 사용하던 포토리소그래피 장비들은 FO-PLP 생산에 재활용할 수 있다. FO-PLP와 FO-WLP 공정은 반도체 칩 위로 RDL(재배선층)을 형성해주는 게 핵심이다. 이 RDL을 패터닝하기 위해  LCD 장비들이 사용된다. 

이노룩스의 매출 구조는 ▲커머디티(TV⋅IT⋅태블릿 등) ▲커머셜 ▲디스플레이 외로 나뉘는데, FO-PLP 사업은 ‘디스플레이 외’ 매출로 잡힌다. 지난해 4분기를 기준으로 이 회사의 디스플레이 외 매출은 28%, 금액으로는 148억대만달러(약 6300억원) 수준이다. 아직 해당 부문에서 FO-PLP 비중은 낮을 것으로 추정되며, 대부분은 자동차 전장부품과 X레이 매출이 차지한 것으로 보인다. 

대만 디지타임스는 지난 1월 이노룩스가 네덜란드 NXP로부터 대규모의 FO-PLP 물량을 수주했다고 보도한 바 있다. 해당 보도가 맞다면 오는 3분기부터 FO-PLP 매출이 의미 있는 수준으로 합산될 것으로 예상된다. 

삼성전자, 천안 LCD 라인 C1~C6로 재명명

삼성디스플레이로부터 천안사업장 일부를 인수한 삼성전자는 최근 해당 라인들의 이름을 재명명하고, 반도체 후공정 생산라인으로 변경하고 있다. 삼성전자가 인수한 공장은 구형 LCD 라인인 L3⋅L4⋅L5⋅L6다. 

삼성전자는 L3⋅L4를 C1⋅C2로, L5⋅L6를 C3~C6으로 변경했다. 이 중에 C1⋅C2에는 1~2층을 할애해 FO-PLP와 FO-WLP 라인을 구축했다. FO-PLP는 과거 삼성전기와 공동 운영하다 관련 사업을 넘겨 받으면서 지금은 삼성전자가 단독 운영하고 있다. 현재 갤럭시워치용 AP(애플리케이션프로세서), 픽셀워치용 AP, 픽셀 스마트폰용 PMIC(전력관리반도체)를 이 라인에서 생산하고 있다. 

삼성전자 역시 삼성디스플레이 LCD 설비들을 FO-PLP 생산에 투입함으로써 초기 설비투자 비용을 절감할 수 있었다. 

C1⋅C2 3층에는 HBM(고대역폭메모리) 테스트 라인이 갖춰져 있으며, 이 공간에서 고객사 샘플 제작과 검증을 진행하고 있다. C3~C6은 HBM 양산 라인을 깔기 위해 현재 유틸리티 공사를 진행 중인 것으로 알려졌다. 

일본 디스플레이 공장들도 반도체로 탈바꿈

디스플레이 산업에서 퇴각하면서 사실상 방치됐던 일본 내 노후 디스플레이 라인들도 반도체 관련 사업을 통해 생명을 연장한다. 일본 도판홀딩스는 파산한 JOLED의 이시카와현 노미시 공장을 지난해 연말 인수해 FC-BGA(플립칩-볼그리드어레이) 생산라인을 짓고 있다. FC-BGA는 고성능 반도체를 패키지하는데 사용하는 기판이다. 

최근 반도체 연산능력이 급속히 개선되고, 특히 다양한 이기종 반도체를 한번에 패키지하는 수요가 늘면서 대면적 FC-BGA 시장도 커지고 있다. 도판홀딩스는 FC-BGA 기판 생산능력 증대에 3년간 600억엔(약 5200억원)을 투자할 계획이며, 그 일환으로 JOLED 이시카와현 공장을 인수했다. 이시카와현 공장에는 JOLED가 OLED 생산을 위해 구매한 설비들이 가동을 멈춘채로 창고에 쌓여 있다. 도판홀딩스는 이들 설비를 FC-BGA 생산에 투입하는 방안을 추진하고 있다. 

이 밖에 이달 초 일본 래피더스는 세이코엡손의 홋카이도 치토세 LCD 공장에 2.5D/3D 패키지 R&D 라인을 짓겠다고 발표한 바 있다. 2.5D/3D 패키지는 TSV(실리콘관통전극) 기술을 기반으로 칩과 칩을 고대역폭으로 연결하는 게 골자다. 3D는 수직으로 칩을 적층하는 것이며, 2.5D는 유기 인터포저를 매개로 수평으로 칩을 연결하되 역시 대역폭을 높이는 기술이다. 

래피더스가 세이코엡손 LCD 라인을 사용하다면 우선 클린룸 시설을 재활용 할 수 있고, 인터포저 공정 및 RDL 공정에 종전 LCD 설비들을 활용할 수 있다. 한 반도체 후공정 산업 전문가는 “LCD 설비들을 반도체 전공정에 쓰지는 못하겠지만 후공정에 필요한 L/S(라인앤드스페이스, 배선폭)를 구현하는 것은 가능하다”며 “앞으로도 구형 LCD 라인을 반도체 후공정용으로 전환하는 사례가 계속 나올 것”이라고 말했다.