보쉬 덴너 회장(가운데)과 크뢰거 이사(오른쪽)

완전 연결, 데이터-기반, 셀프 옵티마이징. 보쉬는 드레스덴(Dresden)에 전 세계적으로 가장 모던한 웨이퍼 팹 중 하나를 오픈했다. 고도의 자동화된, 완전하게 연결된 장비들 및 통합 공정은 AI 방식과 결합돼 드레스덴 공장을 스마트 팩토리 및 인더스트리 4.0의 개척자로 만들어 준다. 

글 | 보쉬





6월 7일, 독일 총리 앙겔라 메르켈(Angela Merkel), EU 집행위 부위원장 마르그레테 베스타거(Margrethe Vestager), 작센(Saxony)주 총리 미하엘 크레치머(Michael Kretschmer)가 참석한 가운데 보쉬의 최첨단 시설이 공식 오픈했다.

베스타거 부위원장은 “드레스덴 웨이퍼 팹에서 선보인 최첨단 기술은 유럽 공공 및 민간 영역이 힘을 합치면 어떤 성과를 거둘 수 있는지를 보여주는 좋은 사례다. 반도체는 유럽이 우수성을 나타내는 운송, 제조, 클린 에너지, 헬스케어 등과 같은 산업 발전에 기여할 것”이라고 말했다.


9월부터 차량용 반도체 생산

보쉬 그룹 폴크마 덴너(Volkmar Denner) 회장은 “보쉬에게 반도체는 핵심 기술이며 이를 자체적으로 개발하고 제조하는 것은 전략적으로 중요하다. 드레스덴에서 AI의 도움으로 우리는 반도체 제조를 다음 단계로 올려 놓을 것”이라며 “이곳은 보쉬의 첫 AIoT 공장으로 처음부터 완전 연결, 데이터-기반, 셀프 옵티마이징 시스템을 구축했다”고 말했다. 

보쉬는 이 최첨단 위치(high-tech location)에 약 10억 유로를 투자하고 있다. 이는 130여 년 보쉬 역사상 단일 투자로는 가장 큰 규모이다. 드레스덴에서 생산은 계획보다 6개월 빠른 7월부터 시작될 예정이다. 
새로운 공장에서 생산되는 반도체는 보쉬 전동공구에 장착된다. 자동차 고객사를 위한 칩 생산은 계획보다 3개월 빠른 9월부터 시작된다. 새로운 공장은 반도체 제조 네트워크의 중요한 부분이 될 것이다. 이를 통해 보쉬는 기술 및 비즈니스 입지로서 독일의 위상을 강화해 줄 것이다. 

“새로운 웨이퍼 팹은 유럽, 독일 그리고 작센(Saxony) 주에게 좋은 일이다. 이는 거대한 성장 산업에서 직간접적으로 새로운 일자리를 많이 창출할 것이다. 10억 유로 투자는 실리콘 작센(Silicon Saxony) 및 전 유럽 반도체 산업을 강화할 것”이라고 작센주 총리 미하엘 크레치머(Michael Kretschmer)는 말했다. 

작센(Saxony)의 주도(state capital)에 72,000 평방미터 연면적 규모로 준공된 웨이퍼 팹에는 이미 250명의 직원이 근무하고 있다. 웨이퍼 팹이 완성되는 시점에는 직원 수가 약 700명으로 늘어난다. 
1950년대 이후 지금까지 다른 어떤 자동차 부품 공급업체도 마이크로일렉트로닉스에 집중하지 않았다. 보쉬는 1958년부터 자체적으로 반도체 부품들을 만들어왔다. 1970년 이후 로이틀링겐(Reutlingen) 공장에서 상업적으로 이용할 수 없는 특수 부품들을 만들어 왔다. 2010년 200 mm 기술이 소개된 이후 보쉬는 로이틀링겐과 드레스덴 웨이퍼 팹에 25억 유로 이상을 투자해왔다. 여기에 더해 마이크로일렉트로닉스 개발에 수십억 유로를 투자해왔다. 이렇게 보쉬는 반도체 개발 및 제조에 있어 성장 전략을 지속적으로 추구하고 있다. 

덴너 회장은 “이러한 전문성은 보쉬가 만드는 수많은 고품질 시스템 솔루션의 핵심”이라고 말했다.


차량용 반도체


인더스트리 4.0의 개척자

스스로 생각하는 장비, 9,000 km 떨어진 거리에서도 가능한 유지보수 작업, 빌트인 카메라가 장착된 글래스 등 드레스덴에 건설된 웨이퍼 팹은 전 세계 최고 수준의 최첨단 공장 중 하나이다.

“AI와 사물 인터넷(loT)의 결합을 통해 우리는 데이터에 기반한 지속적인 생산 개선의 토대를 만들어가고 있다”고 보쉬 그룹 회장 덴너(Denner)는 말했다.

구체적으로 설명하자면 장비, 센서, 제품 등 웨이퍼 팹의 모든 데이터는 중앙 데이터베이스에 집결된다. 그 결과 매초 마다 500 페이지 분량의 데이터가 생성된다. 이는 단 하루 만에 4,200만 페이지 이상의 데이터가 생성됨을 뜻한다. 
이 데이터는 AI를 이용해 분석된다. 이 과정에서 셀프 옵티마이징 알고리즘은 데이터에 기반해 어떻게 예측할지를 학습한다. 이러한 방식으로 제조 및 유지보수 공정은 실시간으로 분석된다. 예를 들어, AI 알고리즘은 제품들의 미세한 이상 징후까지도 감지할 수 있다. 이상 징후는 시그니처라고 알려진 특정 에러 패턴의 형태로 웨이퍼 표면에 보인다. 그 원인은 즉시 분석되고 제품의 신뢰성에 영향을 미치기 전에 공정 상의 편차는 즉시 수정된다. 

“높은 수준의 공정 안정성을 달성할 뿐만 아니라 제조 공정 및 반도체 품질을 더욱 개선할 수 있는 비결은 AI”라고 덴너 회장이 말했다. 

즉, 이는 반도체 제품들이 빠르게 생산에 들어갈 수 있게 해주어 자동차 고객사들이 제품을 출시하기 전에 소요되는 테스트 시간을 줄여준다. AI 덕분에 유지보수 작업 또한 최적화 될 수 있다. 알고리즘은 제조 장비 또는 로봇이 언제 유지보수 혹은 수정이 필요한지 정확하게 예측할 수 있다. 다시 말하자면 이는 정해진 일정에 따라 되는 것이 아니라 어떤 문제가 발생하기 전 정확히 필요한 시점에 이뤄진다.


“디지털 트윈”: 공장과 더블(double)

또 다른, 두드러진 특징은 웨이퍼 팹이 한 번은 현실 세계에, 한 번은 디지털 세계에 두 번 존재한다는 것이다. ‘디지털 트윈’이다. 

건설 과정에서 공장의 모든 부분과 모든 건축 데이터들은 전부 디지털로 기록되고 3D 모델로 시각화됐다. 이 트윈은 빌딩, 인프라, 납품 및 폐기 시스템, 케이블 덕트 및 공조 시스템 그리고 장비 및 제조라인 등을 포함해 약 50만 개에 달하는 3D 물체들로 구성돼 있다. 이는 보쉬가 진행 중인 오퍼레이션에 개입하지 않고 공정 최적화 계획과 리노베이션 작업을 시뮬레이션 할 수 있게 해준다. 

드레스덴 공장의 유지보수 작업 또한 최첨단을 활용한다. 데이터 글래스 및 증강현실은 장비에 대한 유지보수 작업을 원격으로 할 수 있다는 것을 의미한다. 다시 말하면 드레스덴의 유지보수 업무를 아시아에 있는 기계공학 회사의 전문가가 드레스덴에 갈 필요 없이 할 수 있다는 것이다. 데이터 글래스에 빌트인 된 카메라 덕에 이미지들이 지구의 반대편으로 전송되면 아시아에 있는 전문가는 드레스덴에 있는 담당자에게 실시간으로 유지보수 과정에 대해 설명해줄 수 있다. 이 기술은 코로나19로 인해 여행이 제한된 상황에서 장비들이 시운전될 수 있도록 하는데 결정적인 역할을 했다.





IoT와 차량용 반도체

마이크로칩 형태의 반도체는 스마트폰, TV, 피트니스용 손목 밴드 등 거의 모든 기기에서 볼 수 있다. 지금은 물론 앞으로도 반도체 없이 자동차는 작동할 수 없다. 

2016년, 전 세계 모든 신차에 평균 9개 이상의 보쉬 칩이 에어백 컨트롤 유닛, 제동 시스템, 주차 보조 시스템 등에 탑재됐다.  2019년, 그 숫자는 이미 17개 이상으로 증가했다. 즉, 이 숫자는 몇 년 사이에 약 두 배로 증가했다. 앞으로 수년 동안 전문가들은 주행 보조 시스템, 인포테인먼트, 파워트레인 전기화에서 가장 큰 성장을 볼 수 있을 것으로 기대한다. 

보쉬는 드레스덴의 웨이퍼 팹으로 증가하는 반도체 수요에 대응하고 있다.

“반도체는 발전의 토대이다. 드레스덴에서 생산된 칩을 장착한 전자부품들은 가능한 최고 수준의 탑승자 보호는 물론 자동화 및 자원-보존(resource-conserving) 주행을 가능하게 해 줄 것”이라고 보쉬 이사회 멤버 하랄드 크뢰거(Harald Kroeger)는 말했다. 

조사 결과는 이러한 수요 증가를 확인해 주고 있다. ZVEI(독일전자산업협회)에 따르면, 1998년 신차 내 마이크로일렉트로닉스의 가치는 120유로였다. 2018년, 이 가치는 500유로로 증가했고 2023년에는 600유로를 넘어설 것으로 기대되고 있다. 이는 보쉬에게도 반도체는 성장 분야임을 의미한다.


경쟁 우위로서의 반도체 전문성

크뢰거 이사는 “차량용 칩은 반도체 기술에 있어 최고의 수련이다. 자동차 내에서 이 작은 구성요소들이 특히 강력해야 하기 때문”이라고 말했다. 

자동차 사용기간 동안 칩들은 강한 진동 및 영하부터 물이 끓는 온도 이상 범위의 극한의 온도에 노출된다. 다시 말하자면 칩들은 더 높은 신뢰도 기준을 충족해야 한다. 이는 차량용 반도체 개발이 다른 적용 분야보다 더 복잡하다는 것을 의미한다. 이는 전문가의 전문 지식(specialist expertise)을 필요로 하는데 보쉬는 지난 수십 년 동안 이 전문성을 축적해왔다. 보쉬의 개발자들과 엔지니어들은 마이크로일렉트로닉 자동차 부품들의 물리적 원칙을 이해한다. 이는 사고를 방지하고 환경을 보호하는 완전한 시스템의 가능성을 열었으며 보쉬는 이러한 시스템의 개발 및 제조를 위한 원-스톱 샵(one-stop shop)이다. 

크뢰거 이사는 “칩과 시스템 전문성의 결합이라는 이러한 듀얼(dual) 강점은 보쉬에게 전략적으로 중요하다”고 말했다. 

또한, 보쉬는 자사의 반도체 개발 및 제조 분야의 강점을 전자 공학 및 소프트웨어의 시스템 전문성으로 보완할 수 있다. 이는 제품 품질을 보장하고 지속적으로 개선하고 비용 절감을 가능하게 한다.

“실리콘 작센(Silicon Saxony)”: 
유럽 최대의 마이크로 일렉트로닉스 

보쉬는 전 세계 여러 후보지들을 비교 후 작센(Saxony)의 드레스덴을 웨이퍼 팹의 장소로 결정했다. 

“실리콘 작센”은 유럽 최대의 마이크로일렉스로닉스 지역이며 전 세계에서 다섯 번째로 크다. 유럽에서 생산되는 모든 칩들의 3분의 1이 드레스덴에서 생산된다. 이 지역은 이를 위한 완벽한 조건들을 제공한다. 

작센주의 크레치머 총리는 “장소 선정과 공장의 건설은 경험과 역량을 갖춘 전문가들과 수십 년 동안 형성된 타의 추종을 불허하는 네트워크를 갖춘 첨단 기술의 장소로서 작센(Saxony)주가 얼마나 높은 신뢰를 갖고 있는지는 보여주는 것”이라고 말했다. 

이어 그는 접근 용이성, 교통망 등 드레스덴의 인프라가 우수하다고 말했다. 이는 자동차 부품, 서비스 및 그 외 산업 분야의 회사들 그리고 기술적 전문성을 제공하는 대학들 및 연구 기관들을 포함한다. 

크뢰거 이사는 “드레스덴에는 모던 기업가 정신, 학문적 우수성, 미래를 내다볼 줄 아는 산업 정책이 함께 하고 있다. 이는 보쉬의 130여 년 역사상 최대 규모의 단일 투자를 이곳에 하기로 결정하게 해주었다”고 말했다.

AEM_Automotive Electronics Magazine