‘시뮬레이션’이란 컴퓨터로 특정 현상을 모형화해 실제 상황을 예측하는 기술로, 반도체 기술 개발이나 제조 단계에서 개선 조건을 찾거나 오류를 잡아내는 역할을 합니다. 최근 반도체 회로 선폭이 점차 미세화 됨에 따라, 아주 작은 단위에서도 분석이 가능한 시뮬레이션 직무의 중요성이 부각되고 있는데요.

‘나는 신입사원입니다!’ 열한 번째 주인공은 삼성전자 반도체 DIT센터의 CSE팀(Computational Science & Engineering Team)에서 CAE(Computer Aided Engineering) 시뮬레이션을 담당하는 김상연 님입니다. CAE시뮬레이션이란 무엇이고, Ep.7에서 다뤘던 설비 시뮬레이션 담당자의 업무와 어떤 차이점이 있는지 함께 알아보겠습니다.

“삼성전자 반도체 안에서도 조직에 따라 시뮬레이션을 적용하는 대상이 조금씩 다릅니다. 얼마 전 소개됐던 설비 시뮬레이션 담당자가 설비 구조 및 열, 유동, 기류, 진동 등을 분석해 실제 제조 현장에서 발생할 수 있는 설비와 공정 기술 상의 오류를 잡아내는 역할을 했다면, 제가 속한 CAE시뮬레이션 직무는 반도체 제품과 관련한 공정, 소자, 소재 전반의 여러 물리적 현상을 다룹니다. 컴퓨터 프로그램으로 제품을 구현해 반도체 공정, 소자, 소재의 특성을 분석하고, 제품 개발 전 과정에서 성능이나 결함 개선 방향을 찾죠.”

“저는 그 중에서도 BEOL(Back end of the line)단의 ‘금속 배선 공정’ 시뮬레이션을 통해, 배선에 필요한 소재를 찾아내는 역할을 담당하고 있는데요. 여기서 금속 배선은 반도체와 연결된 기기에 전기 신호를 전달하는 ‘전기 길’을 의미합니다. 다시 말해, 신호가 잘 전달될 수 있는 배선 소재를 찾는 시뮬레이션이죠.

이를 위해서는 배선 소재를 구성하는 원자나 분자를 컴퓨터로 구현하고 특성을 분석한 뒤, 그 결과값을 반도체 시뮬레이션에 인풋(input) 데이터로 활용해 특정 소재가 반도체에 쓰이기 적합한지 확인해야 합니다. 이후, 실제 제품 구조를 만든 후, 원하는 공정 레시피대로 시뮬레이션을 또 실행하죠.

이렇게 원자, 분자부터 나노 스케일까지 눈에 보이지 않는 단위의 시뮬레이션을 통해 가상으로 반도체 제품을 구현해 낸다는 점에서, 반도체의 ‘아바타’를 만드는 일이라고도 할 수 있죠.”

그렇다면, 상연 님이 삼성전자 반도체의 CAE시뮬레이션에 지원한 이유는 무엇일까요?

“예전부터 물질의 기본적인 원리와 기초 학문에 관심이 많았어요. ‘자연은 무엇으로 이루어져 있을까?’와 같은 궁금증이요. ‘물리학’을 전공하게 된 것도 같은 이유에서 였죠.

졸업 후에도 좀 더 근본적인 분야를 공부하고 싶어, 석사로 입자물리실험을 전공했는데요. 입자 검출 데이터를 분석하기 위해 리눅스 OS 프로그램을 다루기도 하고, 데이터 분석 코딩 과정을 배웠던 게 기억에 남아요. 이후, 유럽입자물리연구소(CERN)의 한국팀에서 대학원 생활을 하며, 물리학 기본 개념을 토대로 시뮬레이션 검증 과정을 심층적으로 파악할 수 있었습니다. 뒤이어 반도체 분야로 취업을 결심하고 나서 인턴으로 근무했던 나노종합기술원에서는 반도체 공정의 전체적인 과정을 경험할 수 있었고요.

취업을 결심했을 때 4차 산업혁명이 한창 뜨거운 이슈였는데요. 많은 기사들을 통해 반도체 분야의 미래가 밝다는 확신을 갖게 되었습니다. 그리고 반도체 업계의 시뮬레이션 직무는 우리가 눈으로 볼 수 없는 나노 스케일을 다루기 때문에, 제가 배운 입자물리학 지식과 프로그램 활용 능력을 발휘할 수 있는 최적의 직무라고 생각했어요.”

한편, 물리학도였던 상연 님은 입사 후 다양한 전공 지식을 쌓으며, 진정한 제너럴리스트로 거듭나고 있다고 하는데요.

“입사해보니 CAE시뮬레이션은 다양한 현상을 다루는 만큼, 다방면의 전공 지식이 필요했어요. 반도체 공정, 소자의 물리 현상을 분석하는 ‘물리적 지식’ 뿐 아니라 소재를 구성하는 원자를 연구하기 위해 ‘화학적 지식’, 시뮬레이션 프로그램을 다루기 위한 ‘컴퓨터 공학’과 ‘데이터 분석’까지 다양하게 공부해야 했죠.

이를 위해, 논문을 찾아보거나 프로그램을 배우며, 여러 전공 지식들을 배워 나갔습니다. 매일 새로운 내용을 마주해야 한다는 어려운 점이 있지만, 반도체 개발의 최전선에서 프론티어(frontier)로서 도전을 극복해 나간다는 점이 CAE시뮬레이션 직무의 매력이라고 생각해요.”

한편, 상연 님은 CSE팀이 조금 독특한 모습을 띄고 있다고 강조했습니다.

“끊임없이 연구 개발이 이루어져야 하다 보니, 일반적인 회사의 모습보다는 학구적인 연구실에 더 가까워요. 직급과 상관 없이 모두의 의견이 존중 받습니다.

그리고 저희 팀에는 메모리, 로직(파운드리), AI 등 담당 기술에 따라 6개의 Tech Community가 있는데요. 기술별로 다양한 지식을 쌓도록 스터디가 활성화되어 있고, 그룹에 상관없이 원하는 스터디에 참여할 수 있어요. 덕분에 시뮬레이션 직무와 관련 있는 공정 스터디와 기계 해석 스터디에 참석해서 많은 도움을 얻고 있습니다.

아, 그리고 팀내 파트별로 다양한 외국인 임직원들이 있어요. 연구 개발 업무다 보니, 해외 박사 출신 비중이 높기 때문인데요. 사무실에서 영어로 커뮤니케이션하는 경우가 종종 있기 때문에 기본적인 영어 능력이 있는 분들이 업무에 더욱 빠르게 적응할 수 있을 것이라 생각됩니다.”

이어 그는 일과 삶의 균형을 장려하는 팀 문화와 함께 특별한 취미 생활도 공개했습니다.

“저희 팀에서는 열심히 일한 만큼, 워라밸을 보장하는 분위기가 조성되어 있어요. 기혼 선배님들의 경우, 자녀들과 시간을 보낼 수 있도록 장려하는 ‘육아 데이’도 있고, 적어도 월 2회는 조기 퇴근을 장려하는 ‘Empowerment Day’도 운영하고 있습니다. 덕분에 오후 2시에 퇴근할 때도 있죠. 그런데 이러한 제도가 아니더라도 워라밸을 존중하는 조직문화 때문에 늘 만족스럽게 지내고 있어요.

제가 조기 퇴근을 하거나 틈틈이 시간 날 때마다 찾는 곳이 있는데요. 바로, 제가 근무하는 DSR타워 사내 식당 앞에 있는 피아노입니다. 초등학교 때부터 취미로 피아노를 연주해 왔기 때문에, 종종 연주를 통해 저만의 힐링 타임을 갖곤 해요. 회사 생활 속 또 다른 ‘아티스트’ 부캐를 가꿔 나갈 수 있어 좋습니다. (웃음)

상연 님은 마지막으로 CAE시뮬레이션 직무를 꿈꾸는 취업준비생들에게 응원의 한 마디를 전했습니다.

“우선 본인이 관심 있는 전공 분야에 최선을 다하며 시야를 조금씩 넓혀 보세요. 다양한 최신 기술을 습득하고 경험하면 CAE시뮬레이션 업무에 필요한 다방면의 지식을 쌓을 수 있을 것입니다.

그리고 이건 저만의 꿀팁인데요. 학창 시절에 공부했던 전공 지식들을 나만의 용어로 정리해 보세요. 저는 ‘전공 지식 노트’를 만들어, 제가 이해할 수 있는 용어로 정리해 왔는데요. 필요할 때마다 언제든지 꺼내 볼 수 있는 든든한 ‘교과서’가 되었답니다! 입사 전부터 미리 전공 지식과 경험을 준비해 나간다면, 기회가 왔을 때 활용할 수 있는 큰 자산이 될 거예요.”

지금까지 원자 단위부터 나노 단위까지의 시뮬레이션을 통해, 반도체 제조 공정의 최적화에 기여하는 김상연 님의 이야기를 들어봤는데요. ‘나는 신입사원입니다’ 다음 시리즈의 주인공은 어떤 이야기를 들려줄지 기대해 주세요!

* 기사에 포함된 사진들은 방역 수칙을 준수하여 촬영하였습니다.

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반도체를 만들기 위해서는 수백 개 이상의 공정을 거쳐야 합니다. 또한 각 공정은 여러 설비들로 구성되어 있는데요. 반도체 제조에는 많은 비용이 들기 때문에, 현장에서 공정이나 설비를 조정하여 진행하는 것은 어렵습니다. 이에 삼성전자 반도체에는 여러 설비를 가상으로 구동해, 실제 제조 현장에서 발생할 수 있는 오류를 미리 잡아내는 특별한 ‘시사회’가 있다고 하는데요.

‘나는 신입사원입니다!’ 일곱 번째 주인공, 삼성전자 반도체 생산기술연구소에서 시뮬레이션 직무를 담당하고 있는 이승희 님을 통해 시사회의 비밀을 파헤쳐 보겠습니다.

이승희 님은 생산기술연구소 스마트설비기술팀에서 각종 시뮬레이션을 통해 설비 기술을 개발하고 반도체 설비에 생긴 문제를 해결하기도 하는 Simulation Lab(시뮬레이션 랩)에 근무하고 있습니다.

“삼성전자 반도체의 연구소는 크게 공정 중심의 ‘반도체연구소’와 설비 중심의 ‘생산기술연구소’로 나뉘는데요. 이를 붕어빵에 비유한다면, 어떻게 하면 더 맛있는 붕어빵을 만들 수 있을지 반죽이나 팥과 같은 속 재료와 레시피를 연구하는 곳이 ‘반도체연구소’, 그리고 더 완벽한 붕어빵 모양을 만들 수 있도록 기계 틀을 연구하는 곳이 ‘생산기술연구소’라 할 수 있어요.

시뮬레이션은 어떠한 현상을 컴퓨터로 모형화하여 가상으로 수행함으로써 실제 상황에서의 결과를 예측하는 기법입니다. 반도체 설비 시뮬레이션에서는 설비 구조 뿐 아니라 열, 유동, 기류, 진동 등 다양한 분야를 분석할 수 있는데요. 제가 분석하는 대상은 ‘분자’입니다. 나노 scale에서 눈에 보이지 않는 미세한 분자의 움직임이나 화학 반응을 분석해, 실제 설비와 공정 기술에 적용하기 전에 결과를 예측할 수 있다는 점에서 시사회 같아요. 방송국에서 프로그램을 최종 방영하기 전, 제작자들이 모여 평가하는 시사회요!”

학부에서 생명화학공학을, 대학원에서는 분자 시뮬레이션을 전공한 승희 님. 학창 시절부터 화학을 좋아해 화학과로 진학했지만, 이후 화학공학과로 전과를 하게 되었다고 합니다.

“화학과에서는 원론적인 공부를 많이 하더라고요. 저는 원론적인 개념에서 더 나아가 화학 관련 메커니즘을 직접 풀어나갈 수 있는 응용 학문에 매력을 느꼈어요. 그리고 그 중에서도 눈에 보이지 않는 작은 분자의 움직임을 미리 예측할 수 있다는 점에 매력을 느껴 분자 시뮬레이션과 관련된 석사 과정을 밟게 되었습니다.

생각보다 시뮬레이션을 독립적인 팀으로 운영하는 회사가 많지 않아요. 그런데 삼성전자 반도체는 한 파트/Lab 전체가 시뮬레이션 인력으로만 구성되어 있다는 점에서 전문성을 발휘할 수 있겠다고 판단했어요. 이것이 제가 삼성전자 반도체에 입사를 결심하게 된 계기이자 저희 부서만의 매력 포인트라고 생각합니다.”

승희 님은 입사한 이후, 반도체 업계에서 분자 시뮬레이션의 중요성을 한층 더 느낄 수 있었다고 합니다.

“7나노, 5나노 등 점점 더 미세한 나노 단위의 반도체가 개발되면서, 완성도 높은 설비 활용을 위한 정밀한 분석이 더욱 중요해지고 있어요. 시뮬레이션 업무는 상당히 경쟁력이 있다고 생각합니다.”

그렇다면, 공정 설비를 가상으로 구동하는 시뮬레이션은 어떤 과정으로 이루어질까요?

“설비에 오류가 발생하거나 새로운 설비 개발이 필요하면 저희 부서에 의뢰가 들어오는데요. 그럼 Fab 내부에 있는 설비 구조와 외부 환경 등 시뮬레이션을 하기 위한 모든 요소를 측정합니다. 그런 다음, CAD 프로그램을 활용해 해당 설비 환경과 동일한 도면을 설계해요. 여기까지가 시뮬레이션을 하기 위한 준비 단계입니다.

이후 준비된 도면을 바탕으로 시뮬레이션 전용 프로그램을 활용해 본격적인 작업에 들어가는데요. 원하는 결과가 나올 때까지 온도, 압력, 원자와 원자 사이의 힘 등 설비에 영향을 미치는 여러 환경 조건을 계속 조정해 나갑니다. 마침내 성공적으로 시뮬레이션이 완료되면, 해당 조건들을 실제 설비에 적용하죠.”

“저희 랩의 업무는 특정 설비나 공정에 국한되지 않기 때문에 시뮬레이션 담당자는 기본적으로 반도체의 모든 공정을 파악하고 있어야 해요. 전반적인 지식이 있어야 조건을 설계하고 시뮬레이션을 진행할 수 있기 때문입니다. 이렇게 다양한 반도체 공정과 설비에 대해 깊게 파고들어 다방면으로 지식을 넓힐 수 있다는 것은 저희 랩의 장점입니다.

공부하는 과정에서 모르는 부분은 틈틈이 논문들을 찾아보기도 하고 스터디를 진행하기도 합니다. 부서 내 멘토님께 업무와 관련된 크고 작은 도움들도 많이 받고 있고요.”

이승희 님은 시뮬레이션 직무에 필요한 역량으로 ‘꼼꼼하고 끈기 있는 성격’을 꼽았는데요.

“꼼꼼함이 필요해요. 공정 설비에 영향을 미치는 input을 하나하나 면밀하게 살펴야 하는데요, 하나라도 잘못 들어가면 실제 설비에서 오류로 이어질 수 있기 때문입니다. 그리고 원하는 결과가 나올 때까지 조건을 조정해가면서 계속해서 시도해야 하기 때문에 끈기 역시 중요합니다. 실제로 선배님들을 보면 하루 종일 한자리에 앉아 논문도 읽고 여러 조건을 맞춰가며 결국 오류의 원인을 찾아내시더라고요.

그리고 각종 프로그램을 다루는 능력도 갖추면 좋아요! 앞서 도면 작업을 할 때 CAD를 활용한다고 말씀드렸는데, 저는 입사 전까지 한 번도 CAD를 다뤄본 적이 없어서 관련 프로그램을 빠르게 익히느라 고생했던 기억이 납니다. 학부 때 프로그래밍 기초 수업으로 MATLAB이나 파이썬 등의 코딩 수업을 들었는데, 대량의 시뮬레이션을 자동화해 진행하거나 결과 데이터의 시각화, 후처리 등을 편하게 하는 등 실제 업무에 도움이 많이 되고 있습니다.”

작년 3월에 입사해 1년이 지난 지금, 신입사원의 회사 생활은 어떨까요?

“삼성전자 반도체는 자율출퇴근제라 본인의 스케줄에 맞춰 유동적으로 근무가 가능해요. 게다가 저희 팀은 자체적으로 한 달에 한 번 4시간만 근무하면 바로 퇴근할 수 있는 ‘스마트 데이’ 시스템을 운영하고 있습니다. 사전에 부서 조직문화 담당자에게만 알리고 자유롭게 퇴근할 수 있는 제도인데요, 저는 대전에 있는 본가에 가는 날 적극 활용하고 있어요.”

한편, 최근 다이어트를 시작한 승희 씨는 가장 만족하는 회사 복지로 사내식당을 꼽았습니다.

“하루 세 끼를 모두 무료로 제공하는 것뿐만 아니라 맛과 영양을 모두 고려한 식단으로 구성되어 있어요. 특히 저 같은 다이어터들은 직접 채소나 단백질 식품을 준비해서 먹으려면 신경 쓸 것이 정말 많은데요. 매일 다이어트식 메뉴가 별도로 마련되어 있고, 헬스팩이나 닭가슴살칩 등 다양한 건강식 메뉴를 테이크아웃으로 즐길 수도 있어요. 최근엔 복날을 기념해 특별식과 아이스크림과 같은 스페셜 메뉴가 나오기도 했고요.”

이제는 어엿한 시뮬레이션 담당자로 성장하고 있는 이승희 님, 삼성전자 반도체에 취업을 준비하고 있는 취준생들에게 꼭 하고 싶은 말이 있다는데요.

“제가 담당하고 있는 시뮬레이션 업무를 취준생들에게 추천하고 싶어요. 눈에 보이지 않는 메커니즘을 예측하고, 또 다양하게 조건을 바꿔가며 시뮬레이션 해봄으로써 더 발전된 기술을 찾아나가는 희열이 있습니다. 그리고, 삼성전자 반도체 취업을 희망하는 화학공학과 학생이 있다면 유체역학, 열역학 이외에도 반도체 소재 관련 강의를 들어보는 것을 추천합니다.

그리고, 취업 박람회에 많이 다녀보는 것을 추천드려요. 저는 취준생 시절에 우연히 갔던 박람회에서 ‘화학공학과도 반도체 회사에 입사할 수 있다’는 사실을 알게 되어 지원했고, 지금 이 자리에 있게 되었어요. 자신의 학부와 수행할 수 있는 직무 범위에 너무 제한을 두지 말고 폭넓게 가능성을 열어 두신다면 새로운 기회가 언제든지 찾아올 것이라고 생각합니다.”

지금까지 분자의 세계를 탐구해 완벽한 반도체 설비 기술을 구현하는 승희 님의 이야기를 들어봤는데요. 다음 신입사원은 어떤 이야기들을 들려줄지 많은 기대해 주세요.

* 기사에 포함된 사진들은 방역 수칙을 준수하여 촬영하였습니다.

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