OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test)

OSAT가 하는 일

OSAT는 ‘Outsourced Semiconductor Assembly and Test’의 약자다.

한국어로는 흔히 ‘후공정 외주 전문 기업’이라고 부른다.

파운드리에서 가져온 웨이퍼는 그 자체로는 동작하는 칩이 아니다.

다이싱(절단), 다이 어태치, 인터커넥션(와이어 본딩 또는 플립칩 범프), 몰딩, 솔더볼 부착, 마킹, 그리고 테스트까지 거쳐야 비로소 PCB 위에 올릴 수 있는 ‘완성된 부품’이 된다.

이 후공정 단계를 전문화한 사업자가 OSAT다.

Flip-chip bonder 장비 · 이미지 출처: NIST

글로벌 OSAT 산업 구조

글로벌 OSAT 산업은 대만·중국 중심으로 형성됐다. 1위는 대만의 ASE(2018년 SPIL 인수, 시그마 합병)로 매출 점유율이 25% 이상이다.

그 뒤를 Amkor(미국), JCET(중국), Powertech(대만), 통푸 마이크로일렉트로닉스(중국), 화천 테크놀로지(중국), SPIL(ASE 자회사) 등이 잇는다.

한국에는 SFA반도체, 하나마이크론, LB세미콘, 시그네틱스, ATPP, ISC 등이 있고, 메모리·디스플레이 구동 IC·자동차 칩 후공정에서 활동한다.

산업 자체가 노동 집약적인 면이 남아 있어서 인건비·전력비 차이가 사업 경쟁력에 직접 영향을 미친다.

Wire bonder 장비 · 이미지 출처: NIST

와이어 본딩·플립칩·WLP·SiP — 패키지 유형

패키지 유형은 매우 다양하다.

가장 전통적인 것은 와이어 본딩 기반의 QFN·BGA·LGA로, 저가·중저성능 칩에 폭넓게 사용된다.

플립칩 기반의 FC-BGA는 CPU·GPU·서버 칩처럼 IO 수가 많고 발열·신호 무결성이 중요한 칩에 사용된다.

WLP(Wafer-Level Packaging)와 팬아웃 WLP(FOWLP)는 패키지를 웨이퍼 단계에서 끝내거나, 다이 주변으로 RDL(재배선)을 확장해 IO를 늘리는 방식으로, 모바일 AP·전력 칩 등에 자리를 잡았다.

SiP(System in Package)는 여러 다이와 수동 부품을 한 패키지에 넣는 통합 패키지로, 스마트워치·이어버드·자동차 모듈에서 흔히 쓰인다.

첨단 패키징 시대의 변화

첨단 패키징 시대로 넘어오면 OSAT의 영역과 파운드리의 영역이 겹치기 시작한다.

TSMC의 CoWoS, 삼성의 I-Cube, 인텔의 EMIB·Foveros는 ‘웨이퍼 위에 칩을 본딩하고, 인터포저나 브리지로 연결한 뒤, 큰 기판에 올리는’ 흐름을 통합한다.

이 작업은 일부는 파운드리가, 일부는 OSAT가 맡는 형태로 분업이 일어난다.

예컨대 CoWoS의 핵심 단계인 ‘CoW(Chip on Wafer)’는 TSMC가 직접 수행하고, 후속 ‘oS(on Substrate)’ 단계는 OSAT 또는 파운드리 내 후공정 라인이 처리한다.

AI 가속기 양산 병목이 ‘CoWoS 캐파’라고 보도되는 이유는, 이 첨단 패키징의 처리량이 곧 NVIDIA·AMD 칩 출하량을 결정하기 때문이다.

한국 OSAT의 위치

한국 OSAT의 위치는 두 가지 흐름으로 정리할 수 있다.

첫째, 메모리 후공정 위탁을 일정 부분 받는 흐름이다.

삼성전자·SK하이닉스가 자기 후공정을 운영하지만, 일부 어셈블리·테스트는 외주를 준다.

둘째, 디스플레이 구동 IC, 자동차용 MCU·전력반도체, MCP·SiP 같은 비메모리 영역이다.

한미반도체 같은 후공정 장비 회사는 HBM TC(Thermal Compression) 본더, MUF, MR-MUF 라인업으로 글로벌 메모리 회사에 장비를 공급하며 ‘후공정 장비’ 영역에서도 한국의 입지를 키우고 있다.

테스트(EDS·FT)와 OSAT의 관계

테스트와 OSAT의 관계도 중요하다.

전공정에서 끝나는 EDS(Electrical Die Sorting)는 보통 IDM·파운드리가 자체 라인에서 수행하지만, 패키지 후 진행되는 FT(Final Test)는 OSAT가 운영하는 경우가 많다.

테스트는 단순한 ‘불량 탐지’가 아니라, 제품 빈(bin) 분류, 품질 보증, 자동차용 칩의 ESD/HTOL/HAST 같은 신뢰성 시험까지 포함한다.

그래서 OSAT의 테스트 인프라(테스터 종류, 핸들러, 프로브 카드 협력사 네트워크)도 경쟁력의 큰 축이다.