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Team NANO · AI Development Lifecycle Hackathon

NANO반도체 제조를 위한 실제 인식형 AI 개발 라이프사이클

무엇을 모르는지 스스로 아는 자율 계측 에이전트. 편향된 시뮬레이션 prior와 희소한 측정으로부터 실제를 추정하고, 어디가 불확실한지 정량화한 뒤, 다음에 측정할 가장 가치 있는 다이를 선택한다.

반도체 AI는 측정한 것에서 배운다 — 실제에서 배우는 것이 아니다 ​

모델은 보유한 데이터에서 좋은 점수를 내면서도 웨이퍼에 대해서는 틀릴 수 있다. 수백만 개 다이를 전수 검사하는 것은 불가능하므로 모든 데이터셋은 표본이고, 모든 표본은 지표에 드러나지 않는 편향을 안고 있다. 높은 정확도는 실제에 대한 신뢰도와 같은 것이 아니다.

제약 01

희소한 검사

측정할 수 있는 다이는 극히 일부다. 나머지는 그렇게 부르든 부르지 않든 추론이다.

제약 02

Sim2Real 불일치

시뮬레이션은 웨이퍼 전체를 덮지만 체계적으로 어긋나 있다. 측정은 정확하지만 거의 아무 곳도 덮지 못한다.

제약 03

국소적 측정 편향

SEM과 TEM은 매우 좁은 시야(FOV)만 보고, 샘플링 계획은 편한 위치를 반복해서 다시 찾는 경향이 있다.

제약 04

결측된 공정 데이터

공정과 계측 테이블은 빈칸을 포함한 채 도착하므로, 피처 공간 자체가 부분적으로만 관측된다.

NANO는 AI 개발 라이프사이클(AI DLC)을 다시 정의한다. 마침 존재하는 데이터로 학습하는 대신, 정해진 측정 예산 안에서 실제를 이해하는 데 필요한 데이터를 능동적으로 획득한다.

측정 한 번당 얻는 실제에 대한 지식을 최대화한다.

에이전트가 보는 것 ​

하나의 웨이퍼, 네 가지 상태

개념 설명용 도식
1 · 편향된 시뮬레이션 prior전 영역에서 매끄럽고 확신에 차 있다. 웨이퍼 edge를 과소예측한다.
2 · 희소한 측정221개 다이 중 10개만 측정했고, 표본은 중앙에 편향돼 있다.
3 · 예측된 실제prior가 실측 근거 쪽으로 당겨졌다. 흰 외곽선은 측정된 다이를 표시한다.
4 · 추천된 다음 다이획득 점수가 가장 높은 곳: 아직 모르고 동시에 prior와 불일치하는 지점.
  • ● 측정된 다이 (관측됨)
  • ○ 측정되지 않은 다이 (에이전트에게 비공개)
  • ▦ prior 스케일 · 바이올렛, 낮음 → 높음
  • ▦ 예측 스케일 · 시안, 낮음 → 높음
  • ▦ 불확실성 스케일 · 앰버, 확실 → 미지
  • ✛ 추천된 다음 측정 지점

도식일 뿐입니다. 이 필드는 루프를 설명하기 위해 이 페이지 안의 결정론적 수식으로 생성한 것입니다. WM-811K 웨이퍼도, 벤치마크 출력도 아닙니다.

루프 ​

관측 → 추정 → 선택 → 측정 → 다시 관측으로. 측정 예산 한 단위마다 한 번씩 돈다.

  1. 01

    관측 (Observe)

    지금까지 확보한 소수의 실측값과, 모든 다이에 대한 시뮬레이션 prior를 함께 읽는다.

  2. 02

    추정 (Estimate)

    실제에 대한 공간 모델을 적합해 예측, 불확실성, prior와 실제의 격차 세 가지 맵을 만든다.

  3. 03

    선택 (Select)

    측정되지 않은 모든 다이를 획득 함수로 채점하고, 최대값을 다음 측정 지점으로 고른다.

  4. 04

    측정 (Measure)

    해당 다이의 숨겨진 실제 값을 확인해 관측 집합에 추가하고, 예산 1단위를 소모한다.

측정 예산이 소진될 때까지 반복한다. 매 반복이 기록되므로 의사결정 경로를 추적할 수 있다.

이 에이전트는 예측만 하지 않는다. 불확실성을 정량화하고 다음에 무엇을 측정해야 하는지 결정한다. 보간이 아니라 그 결정이 이 프로젝트의 기여다.

근거 ​

NANO

0.3479failure probability

± 0.0524

↓ 낮을수록 좋음

전체 예산 소모 후 최종 Balanced MAE

Random 베이스라인

0.3812failure probability

± 0.0527

↓ 낮을수록 좋음

동일한 예산, 동일한 초기 관측

Grid 베이스라인

0.3714failure probability

± 0.0494

↓ 낮을수록 좋음

공간적으로 균일한 선택

제거된 prior 오차

20.5%

편향된 시뮬레이션 prior 대비 보정된 추정

웨이퍼 12개 × 시드 5개 · 측정 예산 60 · Balanced MAE ↓ 낮을수록 좋음 · 생성 출처: results/benchmark_summary.json. 전체 결과 →

95% 신뢰수준에서 Random, Grid와 구분되었다(페어링 에피소드 기준).

직접 실험을 실행해 보기 ​

이 사이트의 모든 숫자는 저장소 안의 단 하나의 결과 파일 — WM-811K 웨이퍼 12장 × 시드 5개 실행 — 에서 생성된다. 페이지에 손으로 써넣은 값은 없으며, 아티팩트가 없는 페이지는 값을 지어내는 대신 없다고 말한다.

저장소를 클론하고 벤치마크를 실행하면 이 사이트의 모든 그림이 다시 생성된다.

직접 실험을 실행해 보기

AI Development Lifecycle Hackathon 출품작입니다. 이 문서는 연구 프로토타입 자료이며 프로덕션 가이드가 아닙니다.