반도체 제조업에 대한 SCM 적용에서 얻은 교훈:
공정시스템공학적 분석
유 준 형
삼성전자(주) 반도체총괄메모리사업부
445-701 경기도화성시반월동산 16 (2006년 3월 13일접수, 2006년 4월 14일채택)
Lessons learned in Implementing of SCM Principles On Semiconductor Manufacturing Industry: Process Systems Engineering Perspective
Jun-Hyung Ryu
Samsung Electronics Semiconductor Business, San 16, Banwol-dong, Hwasung-city, Kyunggi-do, 445-701, Korea (Received 13 March 2006; accepted 14 April 2006)
요 약
계속변화하는비즈니스환경에서주도권을잡기위한경쟁력확보는모든기업에서가장먼저해결해야할사항이 다. 경쟁력확보를위해서는신제품개발뿐만아니라개별적활동영역들을통합하여전체효율성을높이고최적화를 이루어야한다. 이러한필요성에따라최근학계와산업계에서전체공급및소비사슬망(supply chain management, SCM)에대해주목하고있다. 산업계에서의 SCM에대한관심은복잡한기업활동의다양성을만족하면서전체적효 율성을증대하는전체적최적화를이룰수있는대안으로여겨지기때문이다. 하지만, 이를실제로적용하기위해서는
많은난관에봉착하게되고이들을어떻게해결하여 SCM 체제를구축하는것이기업을성공으로이끄는결정요소
라할수있다. 본연구는국내의대표적반도체제조업체의 SCM 도입, 구축, 안정화과정들을통해얻어진몇가지 교훈들을정리하면서이들을일반적기업의 SCM 체제구축에까지확장하여도움을줄수있는방법은무엇인지그 리고공정시스템공학(process systems engineering)에서는어떻게기여할수있는지에대해논하고자한다.
Abstract −Considerable attention has been given to supply chains and their management in order to increase com- petitiveness in current ever-increasing business environments. The attention is due to the common belief that SCM con- tributes to reducing the redundancy between its supply chain entities and increasing profits correspondingly. However implementing SCM in actual industries involves a large number of difficulties unexpected before. In this paper, expe- riences in implementing SCM in a semiconductor manufacturing enterprise are discussed with some remarks on how process systems engineering can contribute to establishing SCM. It is hoped that the lessons of the specific enterprise can be of good help to others as well.
Key words: SCM, Process, Implementation
1. 서 론
비즈니스환경은언제나변화하며이러한변화속에서기업은살 아남기위한경쟁력을확보하여야한다. 경쟁력확보방안중에서 중요한방안중의하나는기업자체의효율향상에있다. 여기서효 율향상이기업내부의일부개별조직의부분적최적화만을추구 한다면전체적인조화를이루지못하게되고, 일부분의최적을추 구하느라만족시키지못하는다른부분들때문에결국에는잘못된
의사결정을하게된다. 계속해서부분적최적화를추구하는것은전 체적효율성은떨어뜨리며, 잠재적이익획득의기회를상실하게된 다. 반면통합적인관점하에기업전체의효율성을높인다면그러 한잘못된의사결정을피해갈수있고, 더나아가처음부터그러한 문제발생자체를방지할수있다. 즉사전에충분히예상되는불균 형이나부조화를미리찾아내고해결할수능력을기를수있게되 는것이다. 이러한필요성때문에최근학계와산업계에서는자재
구매, 생산, 판매및이송을모두포괄하는생산판매사슬망(supply
chain)을통합적관리하는 supply chain management(SCM)에관심을
끌게되었다.
†To whom correspondence should be addressed.
E-mail: [email protected]
물류및자본의흐름을통해 supply chain이운영되며기업활동이 이루어진다. Supply chain의구분을상위의공급자(supplier)와하위
의소비자(demand)로나누어본다면상위에서의상품이가치가부
여되는공정을거치면서하위의고객에게전달되는공정을거치게 된다. 여기서정보(주문, order)와제품(product, material)의상호교
환(exchange)을통해공급사슬(supply chain)이이루어진다.
실제기업활동에서이러한운영체계는최하위단계인고객소
비량의변화에대응하기위한 supply chain 상위단계의준비량
이더민감하게반응하여상위단계로갈수록실제고객의주문 량보다주문량이더많이증가하거나더많이감소하게된다. 이 를 bullwhip effect(Lee et al., 1997)라고하며처음에 P&G 社의 기저귀제품에대한주문동향을분석할때최종구매자의주문
량형태가실제는적더라도이에대응하는이전단계 - warehouse
및중간소매상 - 및생산자들의주문량변동폭은점차커진다는 현상을발견하였다. Bullwhip effect에 따라부품산업은완성품 제품의시장에더민감하게반응하고있다는것을보여준다. 주문 량의변화를통합적인측면에서관리할필요성이있게된다. 즉 경쟁이심화되면서경쟁력을가지기위해서각기업의전체프로
세스, supply chain에서최대한의효율을이루어야한다. 따라서
전체 supply chain을효과적으로관리할필요성을절실하게느끼
게되었고이러한요구에부응하기위한실제적관리를공급사
슬망관리(supply chain management, SCM)이라한다. 즉강화된
SCM을통하여각부분간의의사소통을원활하게하여불합리성 이나불필요한자원의낭비를막고내외적인변화에효과적으로 대응할수있도록한다는것이다.
기업에서 SCM을제대로활용하기위하여우선적으로하여야하 는일들은기업의개별업무프로세스를재정립하고그정립된프 로세스를최적으로운영할수있는환경-대부분의경우전산시스 템-을갖추는것이다. 최근국내외기업들은앞다투어최신식설 비를도입하고있으며이설비들을통합할수있는시스템구축또 한 IT 기술의발달로인하여상대적으로저렴한가격으로할수있 게되었다. 따라서중요한것은단순히대규모전산설비를도입하 는것이중요한것이아니라이들전산시스템을이용하여효과적 으로기업의업무프로세스를적절하게운영할수있는프로세스를 구축해야한다. 하지만, 대부분의경우에기업활동에필요한부분은 너무도많고다양하고기본적입장이다른여러집단의사정을고 려하여야하기때문에전산시스템은이를전부반영할수없이개 별적인프로세스만반영한독립적인시스템들로구축되어독립되어
운영되는경우가많다. 이들사이의연결(interface)은대부분경험
적가이드라인(heuristics)에의해운영되기도한다. 본연구는국내 의대표적반도체제조업체의 SCM 도입, 구축, 안정화과정들을통 해얻어진몇가지교훈들을정리하면서이들을일반적기업의 SCM
체제구축에까지확장하여도움을줄수있는방법은무엇인지그
실제비즈니스현황을바탕으로하는것이다. 이러한현장에서일 어나는문제들에대한분석은더많이연구되면연구될수록바람직 하다. 즉공정시스템공학에서가장중점을두는것은프로세스에 기반을둔산업의운영, 설계에있어발생하는문제들을컴퓨터를 이용하여해결하고업무효율을높이는것이다. 반도체공정은전 형적인프로세스산업은아니지만반도체를제조하기위한단위공
정들중에는 CVD나 WET CLEANING과같이다수의화학단위
공정들로구성되어있다. 따라서반도체공정의운영에대해프로 세스운영에대한공정시스템공학의지식과경험은상당한공헌이 가능하다고여겨진다. 이러한가능성을실현하기위해서는화학공 학도들에게우선이렇게새로운분야를알릴수있는기회를얻어 야되며그러한목적으로본논문은준비되었다.
2. 반도체 제조업의 특성
일반적으로반도체의제작공정은다음의네가지단계를걸치게
된다. - Fabrication, 검사, 조립(패키징을포함) 그리고최종검사-
첫째로천연실리콘웨이퍼가 Fig. 1에서와같이각가지물리화학
적공정을거치는 fab 공정을마치고, 반도체로적합한지에대한전
기적검사를받은후에칩으로만들어진다. 마지막으로패키지로만
들어진제품은재검사를통해완제품이된다. Fig. 1은메모리생산
공정을단계별로설명해준다.
첨단컴퓨터산업의발달과정보지식산업사회의구축에반도 체는중추적역할을하고있다. 전세계적으로반도체시장은 Fig. 2
에서알수있듯이그규모가지속적으로성장하고있다.
따라서전세계적으로수많은기업들이주목하고있지만여러가
지어려운진입장벽을가지고있다. Table 1에서보여주는바와같
이상위 3개사가전체시장규모의 25％밖에차지못할정도로각 업체간경쟁이심하며다양한세부시장분야를가지고있다. 또한,
Fig. 1. Illustration of semiconductor manufacturing processes(http://
infras.com/Tutorial).
Fig. 2에서보여주는지속적인성장세는 Table 1에서각기업별매 출액의급격한증가에서도확인할수있다. 반도체시장이가지고 있는특징으로다음의세가지를지적할수있다.
우선반도체는라이프사이클이짧고제품의시장도입기에서성
숙기에이르러가격이급락하는특성이있다(Fig. 3 참고). 즉제품
을조기개발하여시장형성초기부터공급하지못하면살아남기가 힘들다. 그래서적절한시기에최신기술을개발할수있는능력의 확보는매우중요하다. 전형적인제품의가격대비변동을보여주
는 Fig. 3을통해본다면초기신제품의높은가격이시간이지나면
서급격하게내려가면서나중에는이전제품의가격대와유사하게 안정화되어가는시장상황을볼수있다. 또한, 가격이불규칙적으
로변하는시장상황의한단면을파악할수있다. 예를들어 64 Mb
DRAM(direct random access memory) 메모리 반도체칩의 경우
1997년에는 60불이었지만이후 4년에걸쳐 20불, 10불, 6불그리고
2.5불로감소되었다. 가격이 20불이나 10불일때제품을공급하지 못하고 6불이나 2.5불일때공급해서는살아남을수없다. 시장에서 살아남기위해서는가격이비쌀때제품을다량제공할수있는기 술력및대량생산능력이경쟁력이된다는것이다. 공정시스템공 학측면에서가격의변동폭이클정도로변화가많은시스템을운
영하는데강건한(robust) 계획을수립할수있는일정관리시스템
을구축하는데기여할수있을것이다.
두번째로반도체는시장(market)에서원하는상품들을제조하기
위한신제품개발-대분의경우고집적화-에따른지속적인거액
의설비투자를요구한다. 기술혁신속도가빠르고신기술에바탕을 둔새로운설비로지속적으로교체해야되기때문이다. 투자비용이
크다. 연간웨이퍼 3만장을생산하는새로운 fab 공정을건설하는
데 1.75 billion$ 가량이나필요하다. 경쟁에서살아남기를위해서는
이러한투자가매년지속적으로이루어져야한다. 공정시스템공학 측면에서이러한과도한투자비용문제에대해신규라인증설보
다는기존의 capacity를확장(expansion)하는방안을제시하는측면
에서기여할수있을것이다. 한편, 반도체제조공정이반복공정
(re-iterative)을많이가지고있고 300여공정이나되는복잡한구조
를가지고있기때문에이들을어떻게모델링화하는것은문제를 매우어렵게만드는요소이다.
세번째로전자공학, 화학, 금속, 재료, 기계, 물리학등기초과학 에서생산기술까지첨단기술이고도로집약된산업이다. 예를들 어고집적화를위해먼지수까지도관리하는청정산업이다. 여기서
생산계획수립에서 utility를고려하듯이전체환경조절에대한공
정시스템적분석또한가능하리라판단된다.
2-1.반도체제조업에서 SCM도입의필요성
메모리반도체는 300여가지의공정을걸쳐생산되며때로는반 복적으로같은공정을반복하기때문에일반적으로칩하나는 600여 단계이상을걸쳐야완성된다. 제조공정은극도의정확성과오염 되지않은환경을가진최대로청정한곳에서생산되어야한다. 대 부분의단계가자동화된첨단기기에의해서조작되지만여전히인 력에의해서도운영이좌우되기도한다. 일반적으로 FAB 공정은 40 Fig. 2. World semiconductor market forecast (Referece: American
Semiconductor Industry Association, 2005.11).
Table 1. Top 10 semiconductor chip manufacturer according to gartner
2004 rank (forecast) 2003 rank Company 2004 sales (forecast) Market share ％ 2003 sales ％ change
1 1 Intel $30,509 M 13.7％1 $27,103 M 12.6％
2 2 Samsung $15,640 M 7.0％ $10,502 M 48.9％
3 4 Texas Instr. $9,714 M 4.4％ $7,410 M 31.1％
4 7 Infineon $8,903 M 4.0％ $6,864 M 29.7％
5= 3 Renesas $8,849 M 4.0％ $7,936 M 11.5％
5= 5 Toshiba $8,849 M 4.0％ $7,180 M 20.3％
7 6 STMicro $8,752 M 3.9％ $7,180 M 21.9％
8 8 NEC $6,750 M 3.0％ $5,845 M 15.5％
9 10 Philips $5,720 M 2.6％ $4,512 M 26.8％
10 9 Freescale $5,697 M 2.6％ $4,628 M 23.1％
-- -- Others $109,087 M 49.9％0 $87,706 M 24.4％
-- -- Total $218,470 M 100.0％10 $177,042 M 23.4％
Source: Gartner Inc. December 21, 2004
Fig. 3. An illustration of semiconductor price variation.
해이루어지며이는수익성창출에매우중요하다고말할수있다.
2-2.기업적용예(illustration)
SCM의실제산업에도입경과에대하여어느반도체제조업체
의경우를들어설명하고자한다. 일반적으로새로운개념을기업 에도입한후에이의성공여부에대하여정확한판단을내리는것 은상당한시간지난후에그기업과주변환경에대한포괄적정 보를바탕으로한뒤에야가능할것이다. 하지만, 그러한정보를얻 는것은어려운일이기에열람가능한정보를바탕으로하여이를 토론해보고자한다. 본논문에서언급하는반도체업체의경우
1998년부터 SCM 구축을위한비즈니스분석을통해부분별세분
실천항목들을정했고이에따른각부분의전산화및시스템구
축이후통합화를통하여 SCM 시스템과프로세스를도입하였다.
더자세한정보는최근에출판된연구를참조하길바란다(Chang
and Kang, 2004).
Bullwhip effect와같은시장변동상황에서부품업체혹은재료
제공업체의바람직한 SCM 전략으로다음의두가지를언급하고자 한다. 첫째로는생산제품품종의다양화를통한전체적매출및순 익규모의변동을최소화시키고자한다. 즉단순히한가지제품만 을생산하는것이아니라현재사용하는공정을기본으로유사한
공정을이용하는다른제품시장을새롭게개척하여 synergy 효과
를얻고자하였다. 최근반도체제품의고객은전통적인 PC 제조
업체에서확대되어휴대용단말기기(telecommunication device, 예
를들어휴대폰)와산업용반도체, 가전제품등으로다변화되었다. 즉 한가지시장상황이안좋더라도다른분야에서이를만회할정도 의수익성을창출할수있다면안정적성장세를확보하여그렇지 않은업체에대비하여경쟁력우위를가진다. 물론이와관계없이 남들보다불확실한시장상황을빨리파악할수있어야한다는것
과긴생산공기(lead time)를어떻게단축시키느냐에달려있다.
두번째로생각할수있는것은증가된상위층생산자에게로의파 동이큰주문량의변화를가능한한적게만드는것이다. 이를위해 각 SCM에참여한서로상이한업체들이정보를상호교환하는것 은좋은방도이다. 여기서서로상호간의신뢰를어떻게확립, 유지,
혹은확산시키는것이실제비즈니스에서매우중요한이슈가된다.
3. SCM 도입을 통해 얻어진 교훈들
이러한두가지전략들을구현하는 SCM 활동을통하여다음의
몇가지교훈을얻게되었다.
첫째, SCM 도입을통한효과를보기위해서는일회성이아니고
끊임없는관심을가지고있어야한다.
학계의논문이한가지문제에대해집중하여접근하는것과달 리기업활동은연속성에그근본적차이를찾을수있다. 기업활
작업들의성능개선을통하여보다더큰이익의확대를기대할수 있게된다. 공정시스템측면에서는업무들중의 bottleneck이되는 부분을지속적으로찾아이를단축시키고향상시키는노력이필요 하다.
두번째로일단구축된시스템은꾸준히업데이트되어야한다.
주변비즈니스상황은계속변화하기때문에한번구축된시스템 이언제까지나완벽하게효과를볼수는없다. 즉지속적으로진단 되고개선되어야한다. 이러한관심은최고지도층의관심이있을 때에만가능하고이를실천으로옮기기위한모든관계자들의교육 이필요하다. 이러한교육이효과를보기위해서는모든사람들의 공감대가형성되어야한다.
세번째로기업규모의확대로인하여시스템위주로의기업활 동이보편화되어간다. 이와동시에시스템이제대로작동되지않 았을경우또한고려되어야한다. 즉개별전산시스템이각각의역 할을수행하고있지만원활한 SCM은이모든것들을효과적으로상
호연계(integration)시켜야한다. 한편으로비상시의계획(contingency
plan) 또한수립되고연습되어야한다. 과거의수작업으로수행되
는기업운영의경우에인력에의존하는경우가많아변화된환경
에적응할수있는근로자의신축성에의해조업항상성(continuity)
을기대할수있지만시스템에기반을둔최근의자동화된기업생 산및경영활동에는비상시에대비할수있는제2, 제3의준비가 필요하다. 그렇지않을경우기업의매출액이크면클수록, 관여하 는비즈니스범위가크면클수록준비되지않은예상치못한시스 템의고장및프로세스의부재로인하여심각한피해를유발한다.
9.11 테러로건물은부서졌지만곧바로영업을계속한금융업체들
의준비성은오늘날한국의기업들에게많은시사점을준다고할 수있겠다.
네번째로참여구성원들의적절한교육및합리적개인별업적 평가지표(key performance indicator, KPI) 또한개발되어야한다. 위 에서언급한대로 SCM의이용은일회성작업이나기업의한부서 에서만수행된다기보다는하나의문화이면서전략으로개별기업 내부뿐만이아니라관여하는협력회사들까지참여하는통합적인 체계이다. 구성원들의전체적공감대가형성되어야하며이를위해 적절한교육이필요하다. 대학교육및기존교육제도가여기까지 관여한다면기업이나중에소비해야하는금전적, 시간적, 기회적 비용의절약은매우크다고할수있다. 즉기업이필요로하는교 육및개념에대한교육을인력들의기업활동전단계에서파악하 고실시한다는것은그사회및국가의전체적경쟁력을높일수있 는것이다.
다섯째로현실적솔루션 시스템의구현(implementation)이다.
SCM을구현하기위해실제기존공정을프로세스로정의내리고 전체최적화를이루기위한공정결과를얻기위하여문제해결을 주기적으로시도하는데시스템으로유사하게구현할수있어야하
지만구성된시스템및프로세스가한편으로공정결과가합리적인 시간내에결과를얻을수있어야한다. 이에수반하여사용된기본 이되는제품정보를효과적으로관리할수있어야한다.
단일제품을반영하는제조업이라도관여된여러가지공정을거 쳐가기때문에다양한제품분류를사용하게되고이에따라사용
되는기준정보(master data)의전체양또한많아진다. 즉많은코
드를사용하게된다. 기업의규모가커지면서이들기준정보를관
리하는 MDM(master data management)의중요성또한커지고있
는사실은이를증명해준다고할수있다. 학계의연구가최적화 및최상의효과를얻기위해수학적방식을사용하는데치중한반 면실제기업활동에서는전체기업활동전반을동시에해결해야 하며이는또한고차원적인의사결정에기반을두고전략적으로 해야한다. 부분혹은실제적으로적용하는데시스템으로구현되 지못해단계적으로시행되는경우가많다. 이경우참여구성원,
시스템과프로세스의세가지를어떻게조화롭게 사용하는운영 의묘가중요하다.
3-1.토론(discussion)
본논문에서제기하는 SCM의이슈들은반도체제조업뿐만아니
라일반업계의 SCM 적용에도활용될수있다. 어떻게하면이들
이슈를해결할수있을까하는고민은공정시스템공학이새롭게 기여할수있는영역이라생각된다. 이에대해지금까지의공정시 스템공학관련연구들은수학적인모델을바탕으로그모델의해를
특정상황(데이터 set)에대해서구하는것에집중해왔다. 즉목적
함수와이목적함수에영향을주는제약조건으로모델을구성하 고여기서그모델을시스템으로구축하여자동으로단시간안에 해결하는것이주요형태이다. 본논문에서강조하는부분은이러 한모델링과문제해결기법을위해다른여러가지일들이실제로 필요하다는것이다.
SCM 시스템을도입함으로하여얼마만큼의효과를거두었다는 것에대한구체적근거를기반으로한분석은상당히어려운일이
다. 비록 SCM 시스템을도입함으로하여몇％만큼의효과를보았
다고말할수는있지만, 그수치적성과가단순히 SCM의기업적 용에따른성과측면에따른것이며다른요소들에영향을받은결 과라고단언한다는것이정확하지않을수도있다. 하지만, SCM
체계를구축하는것이그렇지않은경우보다얻어지는장점은더
크며이를어떻게지속시킬것이변화관리(change management)측
면에서중요하다고할수있다. 4. 결 어
기업은기업자신을아는데서그쳐서는안된다. 치열한세계경
쟁시장에서성공하기위해서기업은자사의전체경제사슬(entire
economic chain) 상에서발생하는모든비용을파악해야하고경제
사슬상의다른구성원들과협력하여그비용을관리해야한다. 이 에따라기업은개별적으로발생하는비용만을계산하던데에서확 장하여전체경제사슬의총비용을계산하고관리하는쪽으로바뀌 어야한다. 이러한현상은 ‘원가기준의가격책정방식’이라는전략 이 ‘가격기준의원가책정방식’이라는도구로바뀌어감으로써촉 진되고있다. 적을알고나를알면싸움에서패하지않는다는고사 성어는상대공급망에대한분석뿐만아니라자체공급망의발생 비용을최소화하는의미에서현대기업운영을위해서도금과옥조 로삼을수있을것이다.
참고문헌
1. Chang, J. and Kang, M., Supply Chain Solution Implementation, Optimizing Supply Chain in Samsung Memory Division, Evolu- ation of Supply Chain Management: Symbiosis of Adaptive Value Networks and ICT, Y. Chang, H. C. Makatsoris and H. D.
Richards Eds., Kluwer Academic Publishers, 105-134(2004).
2. Lee, H. L., Padmanabhan, V. and Whang, S., Information Distor- tion in a Supply Chain: The Bullwhip Effect, Management Sciecne,
43(4), 546-558(1997).
