차 반도체 소프트에러 해결법을 위한 전문 콘퍼런스

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2022년 4월 28일 (목)

설명

자율주행차 시대를 여는 키포인트

“외계서 촉발된 중성자가 자율차 소프트에러 유발”

 

우주 공간에는 양성자(陽性子, Proton), 중성자(中性子, Neutron), 중이온(heavy ion) 등 수많은 방사(放射) 입자가 떠다닙니다. 태양, 그리고 초신성 폭발이 이러한 방사 입자를 대량으로 만들어내는 원인입니다. 지구 인근 우주에 떠다니는 방사 입자 다량은 지구 대기 중으로 떨어집니다. 방사 입자, 즉 양성자나 중이온 등은 지구 대기를 뚫고 들어올 때 하늘 위에 떠다니는 질소 혹은 산소 원자와 충돌하고, 이들 산소나 질소 원자 내 원자핵은 충돌로 인한 분해 과정을 거쳐 최종적으로 중성자만 지상에 떨어지게 됩니다.

 

이런 중성자는 우리 삶에 알게 모르게 많은 영향을 미칩니다. 중성자는 전하를 띠지 않은 입자입니다. 그렇기 때문에 아주 밀도가 높은 콘크리트도 상당한 깊이로 뚫고 들어간다 합니다. 전하가 없기 때문에 에너지를 잃는 일이 없기 때문입니다. 이러한 중성자는 뉴욕 해수면 기준 한 시간에 단위 제곱센티미터당(cm2) 13개가 떨어진다고 합니다. 조금 더 높은 곳에 있을수록, 단위 면적이 넓을수록 중성자를 더 많이 맞게 됩니다.

 

이처럼 외계 방사 입자로 촉발된 중성자가 반도체에 닿으면 크나큰 문제를 야기할 수 있습니다. 중성자가 반도체 실리콘과 충돌하면 실리콘 핵이 깨지면서 고에너지 알파 입자 등으로 변이돼 나오게 됩니다. 이 과정에서 전자전공쌍 생성(Electron-Hole Pair Generation)이 일어나게 되고 이때 발생한 전자가 계획하지 않은 이상 동작, 즉 소프트에러를 일으킬 가능성이 생깁니다. 0이 1이 될 수도, 1이 0으로 동작할 수도 있게 되는 것입니다.

 

2009년과 2010년 미국에서 발생한 도요타와 렉서스 차량 급발진 사고 역시 이러한 소프트에러에 의한 것으로 확인됐습니다. 쓰로틀밸브를 닫아야 하는데 소프트에러에 의해 이것을 영구적으로 열어버린 것이 사고로 이어졌던 것입니다. 소프트에러는 물리 고장과 달리 전원을 껐다 켜면 그 증거가 사라지므로 향후 일어날 다양한 사고의 책임소재 역시 가리기가 쉽지 않습니다.

 

차량 전자장치 오류로 인한 사고를 방지하기 위해 2011년 11월에 표준으로 제정된 ISO26262, 그리고 2018년 2월 새롭게 발효된 ISO26262 제2판에선 차 반도체의 소프트에러 평가 규정이 존재합니다. 차량 반도체의 소프트에러율이 어느 정도인지 측정하고, 그 정도에 따라 안전 등급을 매기는 세세한 사항 일체가 정리돼 있습니다. 자동차 반도체의 최고 안전 등급인 ASIL(Automotive Safety Integrity Level) D를 받으려면 10 FITs(Failure-in-Time, 10 FITs는 10억 시간당 10번 고장)의 낮은 소프트에러율을 달성해야만 합니다. 그러나 아직 국내 반도체 업계와 그 주변 생태계에선 차량 반도체 소프트에러에 관한 인식이 낮은 실정입니다. 설계 등 만드는 것도 어렵지만, 만들어진 칩을 어떻게 비용 효율적으로 평가하는 지도 중요합니다.

 

큐알티는 2017년부터 첨단반도체안전혁신콘퍼런스(ASSIC)를 개최해 가까운 미래에 큰 문제가 될 수 있는 차량 반도체 소프트에러 해결방안에 대한 논의를 꾸준히 해 왔습니다.

 

오는 4월 28일 온라인 콘퍼런스로 개최되는 ASSIC 2022에선 반도체 소프트에러에 관해 다양한 지식과 경험을 갖고 있는 전 세계 반도체 전문가가 나와 평가와 분석에 대한 실무 정보를 제공합니다.

 

카밀레 벨렌저 샴페인(Camille Belanger-Champagne) 캐나다 트라이엄프(TRIUMF) 박사는 양성자 및 중성자 평가 빔 시간을 최대한 활용하는 다양한 노하우를 소개합니다. 트라이엄프는 캐나다의 입자 가속기 센터입니다. 전 세계 유수의 반도체 업체가 수시로 이 센터에 방문해 소프트에러에 관한 평가를 실시하고 있습니다. 보통 칩 하나 평가하는 데 적게는 3일, 많게는 5일 정도가 소요됩니다. 시간당 400~700달러 비용을 줘야하는 시설이기때문에 빔 시간을 최대한 활용하는 것이 매우 중요합니다.

 

대일 맥모로우(Dale McMorrow) 미국해군연구소(Naval Research Lab) 박사는 레이저를 활용한 반도체 소프트에러 평가 방법을 소개합니다. 레이저를 반도체에 쬐면 마치 중성자가 반도체에 닿아 소프트에러를 일으키는 것과 비슷한 환경을 조성할 수 있습니다. 레이저는 에너지의 크기, 위치, 깊이를 조절할 수 있습니다. 따라서 어떤 크기의 에너지가 반도체의 어떤 영역에 소프트에러를 일으킬 수 있는지를 미리 확인할 수 있습니다. 미국해군연구소는 이처럼 레이저를 활용해 반도체 소프트에러를 평가하는 기술을 세계 최초로 개발한 곳입니다.

 

영국 라드테스트(Radtest)는 이처럼 레이저를 활용해 반도체 소프트에러를 평가할 수 있는 장비를 개발한 회사입니다. 리처드 샤프(Richard E. Sharp) 라드테스트 CEO가 직접 나와 관련 시스템을 소개합니다.

 

이외 미국 SK하이닉스 법인의 김장률 팀장은 자동차용 최신 D램과 솔리드스테이트드라이브(SSD)의 기술 개발 방향을 제시합니다. 큐알티에선 기중식 박사가 소프트에러 평가 표준인 JEDEC JESD89B 개정에 따른 변경 사항과 시사점을 정성수 최고기술책임자(CTO)가 큐알티의 첨단 방사선 평가 및 평가 자료 분석 시스템을 소개합니다.

 

자율주행자동차 기술은 눈과 손이 비교적 자유로운 레벨3 시대를 맞이하고 있습니다. 각국의 법 제도 개정 이후 완전한 자율주행차가 열리는 시대도 멀지 않았습니다. 따라서 안전에 대한 중요성은 보다 높아질 수밖에 없겠습니다. 이번 행사를 통해 미래 자동차 반도체의 안전 영향, 그리고 평가 방법에 대한 노하우를 습득하시기 바랍니다.

 

행사 등록 비용은 무료입니다. 해외 연사 발표시 한글 자막도 제공됩니다.

 

◆ 행사개요

– 행사명 : ASSIC 2022(Advanced Semiconductor Safety Innovation Conference)
– 주요 주제 : Advanced Radiation Testing, Data Analysis & Validation Examples
– 행사 날짜 : 2022년 4월 28일 오전 10시부터 오후 5시까지
– 행사 위치 : 온라인 콘퍼런스
– 등록 비용 : 무료

 

◆ ASSIC 행사 문의

– Tel : 010-3125-3188
– Email : qrt.assic@gmail.com

– 세션 소개 –

2022년 4월 28일 (목)

시간주제자료다시보기
10:00~10:10

Conference Opening Announcement

10:10~11:00

S1 Radiation Test Beam Characteristics]

Proton and Neutron Radiation Tests : Making the Most of Your Beam Time

(양성자 및 중성자 방사선 테스트 : 빔 시간을 최대한 활용하는 방법)c

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11:00~11:50

[S1 Radiation Test Beam Characteristics]

Fundamentals of the Pulsed-Laser Technique for Single-Event Effects Testing

(단일 이벤트 효과 테스트를 위한 펄스 레이저 기법의 기초)

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11:50~12:50

Lunch Break

12:50~13:40

[S2 Laser Based Radiation Effect Test & Application]

Femto-second Laser System for General Purpose Radiation Test and Analysis

(범용 방사선 평가 및 분석을 위한 펨토-초 레이저 시스템)

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13:40~14:30

[S2 Laser Based Radiation Effect Test & Application]

Advance DRAM & SSD for Automotive Applications

(자동차 어플리케이션을 위한 최신 DRAM과 SSD)

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14:30~14:50

Break Time

14:50~15:40

[S3 Advanced Test System & Data Analysis]

New JEDEC JESD89B Standard and lts Practical Impact on Radiation Test

(새로운 JEDEC JESD89B 표준과 방사선 테스트에 미치는 실질적인 영향)

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15:40~16:30

[S3 Advanced Test System & Data Analysis]

Introduction to QRT’s Advanced Radition Test & Data Analysis System

(큐알티의 첨단 방사선 평가 및 평가자료 분석 시스템 소개)

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16:30~16:40

Conference Closing & Adjournment

– 연사 소개 –

프로필소개

Camille Belanger-Champagne PhD., | Triumf, Canada

Camille Bélanger-Champagne은 박사 학위를 받았습니다. 스위스 CERN의 ATLAS 실험과 미국 Fermilab의 DZero 실험에 대한 연구로 스웨덴 웁살라 대학에서 실험적 고에너지 물리학을 전공했습니다. McGill University의 박사후 연구원으로서 그녀는 헬싱키 물리학 연구소에 합류하기 전에 ATLAS 실험에 계속 기여했습니다. 그곳에서 그녀는 핵 안전 장치에 적용하기 위한 탐지기의 설계 및 테스트를 담당했습니다. 2018년부터 그녀는 TRUMF 방사선 조사시설 PIF 및 NIF의 코디네이터입니다. 그 역할에서 그녀는 검출기 시스템에 대한 전문 지식과 입자 빔 사용자로 서의 자신의 경험을 사용하여 방문사용자 팀을 지원하여 TRUMF 양성자 및 중성자 빔을 사용한 방사선 신뢰성 테스트의 모든 측면을 지원합니다. 그녀는 또한 고해상도 및 빠른 선량 측정과 관련된 다양한 연구 주제에 관심이 있습니다.

Dale McMorrow PhD., | Naval Research Lab., USA

1979년 Spring Hill College, Mobile, AL에서 화학 학위 및 Ph.D. 1984년 탤러해시에 있는 플로리다 주립 대학에서 물리 화학 학위를 받았습니다. 캐나다 온타리오주 토론토에 있는 토론토 대학에서 박사후 과정을 마친 후 1988년 12월부터 워싱턴 DC에 있는 해군 연구소의 기술직원과 함께 일하고 있습니다.
그의 현재 연구 관심 분야에는 액체, 용액 및 유리의 분자간 역학 및 여기 상태 광물리 과정의 세부 사항을 조사하기 위한 초고속 비선형 광학 분광 기술의 사용, 시뮬레이션을 위한 레이저 기반 방법론의 개발, 특성화 및 적용이 포함됩니다. 마이크로 전자 장치 및 복잡한 집적 회로의 단일 이벤트 현상. 최근 강조점은 주기율표 III-V에 속한 반도체 소자의 단일 이벤트 응답을 담당하는 물리적 메커니즘의 특성화와 단일 이벤트 현상을 조사하기 위한 도구로서 2광자 흡수의 개발입니다.
그는 400개 이상의 관련 저널에 논문의 저자입니다. McMorrow 박사는 단일 이벤트 효과 심포지엄의 기술 의장과 IEEE NSREC(원자력 및 우주 방사선 효과 회의) 세션 의장을 역임했습니다. 구성 요소 및 시스템 회의에 미치는 영향 및 단일 이벤트 효과 심포지엄. 그는 미국 화학 학회, 미국 광학 학회 및 과학 진흥 협회의 회원입니다. 2003년 NSREC에서 최우수논문을 수상했습니다.

Richard Sharp PhD., | Radtest CEO, United Kingdom

Richard Sharp (IEEE 선임 멤버)는 1986년 영국 엑서터 대학교에서 수학과 물리학 학사 학위를 받았고 2003년 영국 사우스햄튼 대학교에서 양극성 트랜지스터의 복사 효과에 관한 박사 학위를 받았습니다.
우주, 핵, 의료 및 고에너지 물리학 응용 분야 전반에 걸쳐 방사선 효과에 대한 30년 이상의 경험을 가진 Dr Sharp는 최근 문제에 직면해야 하는 모든 사용자에게 독립적인 방사선 테스트 조언 및 서비스를 제공하기 위해 현재 Radtest Ltd를 설립했습니다. 전리방사선에 의해 발생. SEREEL2는 Radtest Ltd에서 개발 및 판매하는 레이저 단일 이벤트 효과 테스트 시스템의 브랜드입니다. 품질과 신뢰성이 SEREEL2의 핵심 기능으로, 반도체에 대한 입자 방사선의 영향을 시뮬레이션하기 위한 신뢰할 수 있는 장비에 대한 새로운 벤치마크를 설정했습니다.

Keith Kim., | SK Hynix San Jose, USA

김장률 이사는 SK 하이닉스 아메리카 DRAM 테크놀로지 그룹의 DRAM 기술 마케팅 이사/팀장입니다. SK하이닉스에서 15년 동안 근무했으며 DRAM 설계, 테스트 엔지니어링 및 제품 기획 경험이 있습니다. 6년 동안 SK 하이닉스 JEDEC 메모리 사양을 이끌었고 JEDEC 위원회, DRAM 기능 및 기능 의장을 역임했습니다. 그의 현재 초점은 DDR/ LPDDR/GDDR/HBM 메모리 평가 및 설계/경로 찾기 미래 메모리 개념, Post DDRx, LPDDRx, HBMx 및 CXL Type3 메모리 확장과 같은 기술입니다.

Joong sik Kih PhD., | QRT Korea Inc., Korea

기중식은 서울대학교 전자공학과에서 학사, 석사, 박사 학위를 각각 1981년, 1983년, 1994년에 취득하였다. 그는 1983년부터 2009년까지 지금의 SK하이닉스에 근무하면서 DRAM 개발 업무를 수행하였으며 DRAM 개발본부장과 DRAM 디자인 사업부장을 역임하였다. 이후 한양대학교에서 연구교수, 서울시립대학교에서 산학협력교수로 재직하면서 여러 국책과제를 수행하였다. 현재는 큐알티에서 단일 이벤트 효과 시험 및 분석 기술에 대한 개발 업무에 참여하고 있습니다.

Sung Chung PhD., | QRT Korea Inc., Korea

정성수(IEEE Life Member~2018년)는 1978년 성균관대학교 전자공학과 졸업 학사 학위를 받았고 석사는 1984년 미국플로리다주 멜번의 플로리다 공과대학에서 취득했습니다. 마지막 직장인 시스코 시스템즈에서는 10년 넘게 ASIC DFT 팀을 관리하였고 그곳에서 15년 이상을 근무하였습니다. 그는 방사선 유발 소프트 오류를 완화하기 위해 업계 최초의 전사적 SEU 테스트 및 완화 프로세스를 시스코 시스템즈에서 개발하고 운용하였습니다.
그는 2013년 7월부터 2016년 7월까지 한국의 한양대학교 연구교수로 잠시 합류하여 한국 정부의 두뇌 스카우트 프로그램의 일환으로 강의 및 연구를 수행했습니다. 정성수씨는 현재 큐알티 코리아에서 CTO로 근무하면서 단일 이벤트 효과 평가 및 분석 기술에 대한 R&D 활동을 이끌고 있습니다. 그는 17개의 미국 및 한국 특허를 보유하고 있으며 ASIC 평가기술, Design-for-Test 기술, 소프트 에러 평가 및 SEU 완화, 오류주입기술에서 60개 이상의 기술 논문 발표 및 학회 활동에 참여하고 있습니다.