LG Innotek于本月12日（海外报道日期）首次向媒体公开了公司增长新动力FC-BGA（Flip Chip ball grid Array）生产中心——龟尾"梦想工厂（Dream Factory）"。
LG Innotek曾在2022年宣布进军高附加值半导体基板FC-BGA业务，为此从LG电子收购了龟尾第四工厂并打造"Dream Factory"，从去年2月开始正式投入批量生产。
"Dream Factory"（共26000㎡）被评价为集AI、深度学习、机器人及数字孪生等最新IT技术于一体的业界最高水平的"智能工厂"，将整个工程自动化、信息化和智能化，构建了去除降低生产竞争力的代表性四大因素、实现一级品质的FC-BGA生产基础设施，四大因素包括Man（作业者）、F-cost（失败成本）、BM Loss（事后维修损失）及Accident（安全事故）。
就FC-BGA等需要高难度超微工程的半导体基板产品而言，即使是微小的异物（眉毛、口水等），也会导致品质不良，因此，在生产过程中尽量减少人与产品的接触是关键。
为此，LG Innotek在"Dream Factory"引进了物流全自动化系统。事实上，在"Dream Factory"里很少会遇到人，因为除了设备维护及修理等必需人力之外，包含十余个阶段的FC-BGA工艺流程及物流流程都在走向无人化系统。
与之相反，在"Dream Factory"里可以看到数十台自动机器人（AMR，Autonomous Mobile Robot）通过无人驾驶往返于生产线各处运送材料。如果按照RTS（Real Time Schedule）内输入的顾客交货期自动下达生产订单，AMR就会将原材料运送到工艺设备上。工艺设备自动感应原材料上的条形码，通过RMS（Recipe Management System）自动在设备上设置符合产品规格的工艺配方，产品加工就会正式开始。将工艺流程结束的产品重新装载到跟踪器（Stocker）上也是AMR的任务。
此外，去除面板保护膜（Film Detach）的工艺也将由机器人代替人类，由此可以预防诸如微刮擦或粉尘之类的异物成为不良因素。在整个工艺流程中构建协作机器人这样的非接触式（Non-Touch）生产设备，大幅减少因作业者导致的操作性不良。
在"Dream Factory"里，关于FC-BGA的生产，每天持续生成20万个以上的文件、100GB的数据。LG Innotek通过设置在所有设备上的传感器积累整个生产流程的数据，并将持续学习该大数据的AI应用于不良品预测及检验系统，大幅缩短了因发生不良而导致的Lead time 延期问题 。
除此之外，LG Innotek还在进行良品判定的最重要阶段——AOI（Automated Optical Inspection）流程中，使用了AI深度学习视觉检验系统。如果机器人持续将完成生产的FC-BGA基板产品运送至视觉筛选检验台，学习了数万个FC-BGA不良品与良品数据的AI在30秒内就能感知到用肉眼难以捕捉到的细微的不良情况。
LG Innotek正在进一步升级运营AOI流程。在Line tour中首先可以确认电路不良的AOI设备，设置了比这规模更大的机器人和检验装置。在被称为LQC（Line Quality Control）的这个地方，可以自动检验客户要求的各种产品规格（厚度、大小等）是否得到准确体现，而且检验数据会即时传送到客户手中，从而保障产品品质的透明性，这将直接起到提升客户信赖度的效果。已经升级至业界最高水平的LG Innotek AOI设备，是让来访工厂的全球客户们印象最深刻的部分之一。
由于AI只会识别发生不良的产品，而且通过对所有产品进行工序跟踪的条形码，无需人的介入就可以自动筛选出被判定为不良的产品，所以F-cost（失败成本）最多可以减少50%以上。
此外，在可以事先预防产品不良、设备故障等的数字模拟系统中也采用了AI。此前，人们为了亲自确认产品是否异常并掌握发生不良时哪些设备有问题，以及如何修理等，需要花费很多时间，现在则可大幅改善这些问题。
LG Innotek计划截止到2026年，引进实时感知及分析生产流程中发生的品质异常并自动修正的工艺流程智能化系统（i-QMS,intelligent-Quality Management System）。由此实现FC-BGA整个生产流程的自动化，尤其是开发适用数字孪生技术的平台，实时与客户共享从产品开发到生产的所有流程，强化客户应对能力。
即使是非常细微部分的"变数"，也可能会导致FC-BGA的性能不良。因此，不仅要有适合生产良品的最佳设备，还要具备设定为完美值的工艺配方及生产环境等，才能提升收益率。
"Dream Factory"里构建的FC-BGA工艺设备通过数字孪生（Digital Twin）被设置为最佳条件。此前，为了找到最佳FC-BGA工艺条件，需要投入大量时间和费用、经过数百次测试，但现在LG Innotek在设置设备之前，先在虚拟空间利用3D模型进行"工厂模拟"，可以事先掌握最初设置的FC-BGA工艺设备的问题所在。由于可对设备内液体、热及空气流动等很难实测的具体条件进行优化后设置设备，使得Ramp-up（通过提升量产初期收益率来扩大生产能力）时间比原来缩短了近一半。
不仅如此，数字孪生技术还被应用于能够实时监控生产现状的Line Monitoring System（LMS）。在设置LMS的综合管制室大屏幕上，通过实时监控系统，能够一目了然地监控目前正在运行的生产线和产品移动、库存情况、设备有无异常、产品生产业绩及品质现状等，如果出现异常，可以立即采取应对措施。
LG Innotek通过持续50年的基板材料零部件业务，积累了超微电路、高集成·高多层基板整合（准确、均匀地堆叠多个基板层）技术等高附加值半导体基板核心技术。
基于上述经验，LG Innotek继去年年末正式批量生产面向北美Big Tech客户的PC用FC-BGA后，最近又成功获取了全球Big Tech客户。今年的目标是进入PC CPU用FC-BGA市场，最快将于2026年进入服务器用FC-BGA市场，阶段性进军High-end级FC-BGA市场。为此，LG Innotek已完成防止粉尘发生的"Edge Coating"等服务器用FC-BGA产品工艺流程必需设备的引进。
在此目标下，LG Innotek与全球Big Tech客户合作，加快新一代基板技术的先行开发。计划到2027年为止，实现将微电路图形直接刻制在基板上的"重布线层（RDL，Re-Distribution Layer）技术"、将元件内置于基板并使电力损失最小化的"元件嵌入（Embedding）技术"、防止大面积基板弯曲现象的"多层芯（MLC，Multi-Layer Core）技术"及"玻璃芯（Glass Core，玻璃基板）技术"等技术的内化。尤其是玻璃基板，LG Innotek正在加强与全球客户公司合作，持续进行宣传活动。
基板材料业务部长（副社长） 姜旻锡 表示："LG Innotek将基于最尖端'Dream Factory'，持续扩大提供差异化顾客价值的FC-BGA生产，截止到2030年，将FC-BGA业务打造成万亿级业务。"
此外，据富士嵌合体综合研究所预测，全球FC-BGA市场规模将从2022年的80亿美元（约11.6912万亿韩元）增长到2030年的164亿美元（约23.9669万亿韩元），增长高达一倍以上。
[术语解析]
FC-BGA（Flip Chip Ball Grid Array）：半导体用基板，广泛适用于包含执行各种运算功能的半导体芯片（CPU、GPU及AI芯片等）的电子设备。随着数据处理量增加、半导体处理速度增加及低功率半导体需求扩大，高配置半导体基板的需求呈激增趋势。据悉，FC-BGA的面积比现有半导体基板大，层数增多也是因为这个原因，要想实现这一点，需要顶级水平的设备和技术，因此，FC-BGA的市场进入门槛非常高。
检验产品是否按照客户要求规格（厚度、大小等）实现的LQC（Line Quality Control）流程。检验结果数据会即时发送给客户，无法作假。这种品质透明性是全球客户最重视的因素之一。
稿源：美通社
