OHT는 왜 항상 부족할까

반도체 Fab 물류 병목의 진짜 이유

반도체 Fab을 처음 보는 사람들은 종종 이렇게 말한다.

“천장에 자동 물류 시스템이 있는데 왜 병목이 생기지?”

하지만 Fab을 조금만 깊이 들여다보면
이 질문이 얼마나 단순한 가정인지 금방 알게 된다.

Fab에서 물류 문제는
장비 속도 문제가 아니라 흐름 문제다.

---

Fab 생산은 직선이 아니다

일반 공장은 보통 이런 구조다.

 

공정1 → 공정2 → 공정3 → 공정4

 

하지만 반도체 Fab은 다르다.

실제 흐름은 이렇게 생겼다.

 

Lithography
↓
Etch
↓
Deposition
↓
Lithography (재진입)
↓
CMP
↓
Lithography (또 재진입)

 

한 웨이퍼는
수백 번 장비 사이를 이동한다.

예를 들어 5nm 공정 기준:

• 총 공정 단계: 약 1000~1500 step
• 평균 이동 횟수: 500~800회
• 평균 이동 거리: 20~50m

즉 웨이퍼 하나가 Fab 안에서 이동하는 총 거리는

10~30km

에 달한다.

이 이동을 모두 담당하는 것이 바로 OHT다.

---

OHT가 부족해지는 순간

OHT는 단순히 많다고 해결되지 않는다.

Fab에서는 보통

• OHT 수량: 300 ~ 700대
• 평균 속도: 2~3 m/s
• FOUP 적재: 1 lot

하지만 문제는 Traffic density다.

Fab의 특정 공정에서는
웨이퍼 이동이 폭발적으로 증가한다.

대표적인 예가 Lithography cluster다.

EUV 장비 주변에서는

• 한 장비당 시간당 20~30 lot 이동
• 동일 구간에 수십 대 OHT 집중

이 순간

물류 시스템은 고속도로가 아니라
출근 시간 강남대로가 된다.

---

병목은 장비가 아니라 교차로에서 발생한다

Fab 물류에서 가장 위험한 지점은

교차 노드 (junction) 이다.

예를 들어

 

Litho area
│
│
Etch ── Deposition
│
│
CMP

 

이 구조에서 특정 공정이 바빠지면

• OHT 대기 발생
• FOUP queue 증가
• 장비 starvation 발생

결국 장비가 놀게 된다.

---

OHT 병목이 생산량에 미치는 영향

여러 Fab 시뮬레이션 연구에서 공통적으로 나타나는 결과가 있다.

OHT utilization이

• 60% 이하 → 안정적
• 70% 이상 → 대기 발생
• 80% 이상 → 생산량 급감

특히 80%를 넘어가면

생산량이 10~20% 감소하기도 한다.

이것이 Fab 설계에서
물류가 공정보다 먼저 고려되는 이유다.

---

그래서 Fab은 계속 재설계된다

HBM 시대에는 문제가 더 커진다.

이유는 단순하다.

HBM 공정 특징

• TSV 공정
• Hybrid bonding
• 재진입 공정 증가
• 공정 cluster 집중

결과

물류 이동 횟수 증가

그래서 최근 Fab 설계에서는

다음 전략이 등장한다.

1️⃣ OHT rail 분산 설계
2️⃣ 공정 cluster zoning
3️⃣ 물류 buffer station
4️⃣ AMR hybrid 물류

---

자동화는 기계가 아니라 흐름이다

많은 사람들이 자동화를 이렇게 생각한다.

로봇을 많이 넣으면 생산성이 올라간다

하지만 Fab에서는 반대다.

흐름이 먼저고, 자동화는 그 다음이다.

Fab 자동화의 본질은

“얼마나 빠르게 움직이느냐”가 아니라
“얼마나 막히지 않게 흐르게 하느냐”

다.

그리고 이 질문은
HBM 시대에 더 중요해지고 있다.