[영상] 반도체 소프트에러 테스트 장비 개발 착수한 큐알티 ②
[영상] 반도체 소프트에러 테스트 장비 개발 착수한 큐알티 ②
  • 장현민 PD
  • 승인 2020.09.29 16:32
  • 댓글 0
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<자막 원문>

한: 아니 지금 하늘에 날아다는 비행기가 있지 않습니까? 여객기도 있고 전투기도 있고 한데. 거기도 반도체가 다 들어가잖아요? 거기는 어떻게 해요 그러면? 예를 들어서 하늘로 더 높게 올라가면 더 많이 맞나요? 양이 많잖아요. 그럼 거기도 분명히 그런걸 인지하고 중성자에 대해서 여기는 좀 더 영향을 덜 받게 하기 위해서 테스트도 해야 될 것 같고.

기: 네 맞습니다.

한: 계속 하고 있습니까?

기: 비행기나 우주에 나가는 비행체 그런 것 같은 경우에는 이런 이슈들이 더 심각하니까 사실은 자동차보다 더 오래전부터 이런 것과 관련된 분석이 그동안 쭉 되어 왔습니다. 사실 이런 분석을 처음 시작한 건 자동차가 아니고 비행기나 아니면 우주선 그런 쪽에서의 요구 때문에 먼저 시작이 됐습니다.

한: 어디서 주로 많이 신뢰성 평가하고 테스트는 어디서 했었어요? 본인들이 직접합니까? 비행기를 만드는 회사들이?

기: 아닙니다. 직접하는 경우도 있겠지만 이런 분석을 하는 조그마한 분석 회사들이 있긴 있습니다. 물론 우주 같은 경우에는 가장 많은 빔이 중성자(뉴트론)이 아니고 중이온이라든지 프로톤(양성자)이라든지 이런게 조금 종류가 다르긴 다르지만 어쨌거나 우주에서 오는 빔으로부터 반도체 불량이 생기는 그런 것들에 대한 테스트는 그동안 아주 오래전부터 계속 해왔었습니다.

한: 비행기라든지 우주선을 만드는 쪽에서는 그게 많이. 그런 쪽에도 반도체 공급사들은 다 비슷하게, SK하이닉스 이런데서도 보잉이나 이런데 공급합니까?

기: 사실 그런게 굉장히 사실은 어떻게보면 불량들이 많이 생기기 때문에 그런 불량들을 줄이기 위한 기본적으로 공정이라든지 디자인이라든지 그런 액션들을 하는 반도체를 과거에 비행기나 우주선에서 사용되는 부품을 따로 만들었습니다. 그래서 굉장히 사실은 가격이 비쌉니다. 1000배~2000배 합니다. 근데 이제 워낙 비싸기 때문에 사실은 아무도 쉽게 만들 수가 없었구요. 최근에는 그게 이제 우주선도 요즘 새틀라이트도 굉장히 많고 워낙 가격이 비싸기 때문에 어떻게하면 일반 커머셜 제품으로 일정부분은 대체할 수 없을까 해서 그런 부분들도 미국 우주항공국(NASA) 같은 곳에서는 굉장히 요즘은 많이 스터디도 하고 실제로 사용하고 있는 걸로 알고 있습니다.

한: 얼마 전에 테슬라가 배터리데이를 한 걸 보니까 몇 년도까지 본인들 기준으로 완전자율자동차도 만들어 보겠다고 하고 다른 자동차 메이커들도, 요즘 새로 나온 자동차를 보면 아주 디스플레이부터 전자 장비가 엄청 많이 들어가지 않습니까? 그런데 이제 눈으로 보고 귀로 듣고 하는 이런 편의 장비들은 조금 고장이 나도 목숨하고 상관이 없지만 이런 파워트레인이라든지 구동계 쪽에 붙어 있는 칩에서 문제가 생기면 정말 이제, 특히 자율주행과 관련된 비전(Vision) 센서라든지 라이더(Lidar) 센서에 문제가 생기면 그게 정말 목숨하고도 직접 연관성이 있을 것 같고 하니까 이쪽에 대한 요구가 굉장히 높아질 것 같은데. 그러면 지금 자동차 업계의 반도체라든지 부품 모듈 이런 걸 공급하려는 회사들은 테스트를 어떻게 해요? 소프트 에러에 대한 테스트 같은 것들은.

김: 지금까지 테스트 같은 경우에는 몇몇 아까 박사님이 말씀하신 것처럼 조그마한 회사에 의뢰를 해서 테스트를 해왔는데. 조그마한 회사가 제품에 대해서, 제품의 사양은 계속 바뀌고 있잖아요. 제품의 사양은 계속 바뀌고 있는데 거기에 익숙하지는 않은 거죠. 근데 그 회사들은 아까 가속 조건에 대해선 익숙한거구요. 근데 우리나라 같은 경우 메모리 회사 SK하이닉스나 삼성. 국내 굴지에 반도체 회사 같은 경우에는 반도체 개발에는 유익한데 가속 조건, 그 시설에 대한 정보 그다음에 얘네들이 어떻게 생기는지에 대해서 정보가 약간 부족한 상황인 거구요. 그래서 저희들이 생각한 건 뭐냐면 사실은 이게 저는 아까 제일 처음에 표현한게 “숨는 거군요”라고 표현 하셨잖아요? 바꿔 얘기하면 코로나19도 제일 위험한게 무증상자잖아요. 그러면 얘를 갖다가 검사하는 그 기술이 가장 중요한거고 우리가 그 부분에 강한건 진단키트를 만들었다고 볼 수있는거고. 지금 저희들이 하려고 하는게 그 진단키트를 만드는 겁니다. 소프트 에러를 평가할 수 있는 장치를 만드는데 이 진단키트 자체가 사람마다 다를 거고 미국 사람, 한국 사람 다 거기에 따라서 나타나는 현상이 바뀔 거니까. 그렇다고 하면 저희들이 해야되는 건 이걸 표현하면 반도체는 D램도 있고 플래시메모리도 있고 아까 말씀하신 전력반도체, 시스템반도체, SoC 같은게 있는데 행동하는 게 다릅니다. 예를 들어서 D램 같은 경우에는 비트당 소프트 에러율은 계속 감소하는 추세예요. 왜냐하면 걔는 캡을 잡고 있기 때문에 근데 댄서티가 증가하니까 일정한 소프트 에러 테크놀로지가 감소함에 따라서 일정한 비트 에러율, 소프트 에러율의 감소를 유지하고 있는 반면에 S램 같은 경우에는 비트 에러율은 똑같아요. 근데 얘네들은 댄서티가 증가하면 오히려 증가하는 추세. 그럼 바꿔 말씀드리면 제품에 따라서 소프트 에러가 달라요. 그리고 이 소프트 에러를 평가해야되는 가속조건. 40개 밖에 안되니까 가속조건을 써야 되는데. 이 가속조건은 시설을 가야되고 국내에는 없습니다. 그럼 여러 나라가 쫓아다녀야 되거든요. 여러 나라에서 다 적용할 수 있는 만국 공통의 장비를 만들어야 되는게 숙제입니다. 가속 시설도 잘 알아야되고 제품마다 다른 소프트 에러 특성도 잘 파악해야되고 그다음에 이 가속 조건의 다름에 따라서 얘가 거리를 띄워야 되고 그래서 평가조건이 다 바뀌거든요. 그럼 제품의 평가도 잘 알아야되는 삼박자가 맞아야 되는 겁니다. 그래서 이번에 저희가 하려고 하는 것은 그 진단키트, 바꿔 얘기해서 평가장치를 갖다가 이 삼박자를 다 갖춰서 개발하는게 이번 저희들이 하려고 하는 추진 과제입니다.

한: 평가 장치만 있으면 중성자를 그 장치 안에서 쏘는 겁니까? 아니면 그건 어떻게 하는거예요? 그 장치 안에서 쏠 수 있는 겁니까?

김: 평가 장치를 저희들이 개발하게 되면 사실은 크게 두 가지가 있습니다. 일반적으로 보게 되면 현재 국내에는 중성자 장치가 부족하고 시설이 부족하기 때문에 해외의 미국 로스앨러모스나 캐나타 트라이엄프(TRIUMF) 그다음에 러시아의 PNPI 등등을 들고 다니면서 이 장치가 거기에 다 적합하게 제작이 되어 있어야 되요. 그래서 여러 군데를 다니면서 할 수가 있구요. 이 장치의 또 하나의 목표는 국내에는 양성자 가속기는 있습니다. 그래서 아까 저희 CTO님이 말씀하신 것처럼 그 장치 중에서 국내에서도 제품을 개발할 때마다 수시로 양성자 가속기를 이용해 가지고 사전에 얘가 소프트 에러에 취약 여부에 대해서 편단해 줄수 있는 기능까지 할 수 있죠.

한: 이건 정부과제를 얼마 전에 받으신 거죠?

김: 맞습니다.

한: 언제까지 개발하는 걸로 되어 있습니까?

김: 2022년 12월까지 하는 걸로 되어 있습니다.

한: 그때까지 하드웨어도 만들어야되고 제품별로 소프트웨어도 다 달라야 될 것 같고 그런 평가를 하는 방법론도 다 만드신다는 거죠?

김: 산업부 차세대지능형반도체기술개발 사업과제로 지원으로해서 진행되고 있습니다.

한: 지금 큐알티 말고도 다른 수요기업들, 여러 기업들이 들어와 있는 거죠?

김: 그렇습니다. 현재 수요기업으로는 SK하이닉스와 동부하이텍이 들어와 있구요. 그다음에 예스파워테크닉스. 전력반도체, 메모리반도체, SoC가 다 들어와 있는 상황이구요. 그다음에 공동개발하는 쪽에는 SoC 쪽에서는 전자부품연구원이 참여기업으로 들어와 계시고 그다음에 전력반도체 쪽에서는 예스파워테크닉스 그다음에 메모리 테스트 쪽에는 유니테스트에서 메모리 테스트를 지원해주고 있는 과제입니다.

한: 그럼 이제 지금 2022년 12월이 되고나면 장비 하나로 나와서 일부 예를 들어서 자동차 반도체를 만들고 어떤 자동차 회사에 팔려고 하는 회사들이 장비만 가져오면 내부에서 테스트를 하게 될 수 있는 겁니까? 아니면 어떻게 되는 겁니까?

김: 사실 저희들이 개발하는 것은 아까 말씀드린 것처럼 알파, 중성자부터 모든 소스를 다 테스트할 수 있는 장치에다가 그다음에 D램이든 플래시 메모리든 SoC든 전력반도체든 얘네들을 모듈형으로 개발하려고 하고 있습니다. 예를 들어서 전력반도체를 개발하는 회사에서 필요하다면 그 전력반도체 모듈을 갖다가 저희들한테 구매해서 본인들이 스스로 가져가서 테스트할 수 있으면 되는거구요. 메모리 회사에서는 메모리 모듈을 사가지고 가서 테스트할 수 있게 되는 거죠.

한: 지금 그러면 자동차 반도체를 하는 회사들은 아까 말씀하신대로 뭐가 될 때마다 자꾸 해외에 나가서 테스트를 받고 오는 거예요?

정: 대부분의 경우는 자기네들이 가지고 있던 자료가 없었으면 새 제품인 경우에는 의뢰를 하던지 직접 자기들이 가지고 나가서 표준에 정한대로 해서 평가를 하고 표준에 정한대로 분석을 한 자료를 보내야 되는거죠.

한: 고객사에?

정: 고객사에 보내는데 그게 주로 산업부에서 얘기하는 인증된 방법으로 평가한 소프트 에러율을 제공하는 거죠.

한: 그건 어디 국가에 있어요?

정: 근데 이제 그 방법이 예를 들면 최근 같은 경우에는 지상에 나오는 빔이 주로 이제 열중성자에서부터 기가일렉트론볼트까지 분포가 되어 있거든요. 근데 1기가일렉트론볼트의 중성자를 생산하는 설비를 만들려면 한국 돈으로 약 1조원 정도 들거든요. 그래서 이제 부자 나라에서 주로 하고 있고 짓는 것도 그렇게 쉬운 건 아니거든요. 미국은 옛날에서부터 가지고 있었죠. 왜냐하면 혼자 개발하면서부터 시작했던 프로그램 안에 시설이 있었고. 일본은 좀 못 미치는 파워를 가진게 있고 얼마 전에 중국도 해서 시운전을 하기 시작을 했고 그다음에 캐나다는 옛날부터 가지고 있던 장비였는데 미국이 가지고 있는 것과 거의 비슷한 걸 가지고 있고 영국에도 가지고 있고.

한: 선진국들만 갖고 있네요.

정: 아시겠지만 러시아도 가지고 있습니다. 그런데 유일하게 가지고 있는 보유국 중에서 외국 기업이나 연구소가 아닌데서 가서 평가를 할 수있도록 허락해주는 곳은 세네군데 밖에 없습니다. 일본도 우리가 가서 할 수없고 중국도 할 수없고 미국은 로스앨러모스라는 곳에 가서 할 수가 있고 미리 예약을 하고 가야되고 한 6개월에서 1년 전에 예약을 하고 준비해서 가야되고 상당히 까다로운 과정을 거쳐서 가야 됩니다. 왜냐하면 그쪽에서 백그라운드까지 다 체크를 하게 되죠. 참가하는 사람들을. 그래서 이게 점점 평가가 많아지면 빔을 예약하기도 힘들어지죠.

한: 돈도 많이 들겠는데요.

정: 돈도 많이 들죠. 그래서 한 제품당 5만불에서 10만불 정도 든다고 생각하시면 됩니다.

한: 5000만원에서 1억원 정도. 근데 그게 돈도 돈이지만 시간도.

정: 시간이죠. 그래서 대부분의 경우는 한 번가면 밤낮을 가리지 않고 24시간 많은 시간을 할애받아서 많은 평가를 할 수있도록 준비해서 가는게 대부분의 경우죠. 왜냐하면 1시간당 빔 값이 엄청나게 점점 올라가고 있는 거죠.

한: 지금 큐알티에서 하고 계신 그 국책과제를 잡아서 다 성공하게 되면 국내에서도 그런 부분이 다 해소될 수 있습니까?

정: 국내에서는 표준에서 평가하고 그다음에 평가 성적서를 받는 사람들이 로스앨러모스와 같이 1기가까지 나오는 빔에서 평가를 하는 걸 선호하기 때문에. 낮은 곳에서하면 “이게 아닌데... 1기가가 되는대서 자료를 뽑아오세요”라고 요구할 가능성이 많습니다. 그런 것 때문에 에너지가 너무 낮아도 좋지 않고 그다음에 에너지가 표준에 나와 있는 범주에 들 수 있어야되고 국제적으로 평판이 있고 잘 준비된 사이트가 아니면 하기 힘들죠 그래서 한국에서 개발하게 되면 국제사회의 평판을 받기 위해서 논문을 쓴다거나 평가한 자료를 발표한다거나 하는 그런 과정을 거쳐야 되는 것도 과제 중에 하나라고 저는 생각합니다.

한: 그럼 그 장비만 있어서 되는 건 아니고 뭔가 가속 인프라 환경도 있어야 된다는 얘기인데. 지금 말씀하신 정도에 인프라를 하려면 조단위 이상의 돈이 들어가야 된다는 얘기입니까?

정: 인프라는 조단위 정도의 돈이 들어가야되죠. 그래서 이제 그걸 준비하고 노력하는 과정이 한 기업이 할 수 있는게 하는게 아니고 정부 차원에서 해야되고 그게 반도체 산업이나 반도체의 계속적인 발전을 위해서 아주 중요하고 필요한 부분 중에 하나죠. 물론 반도체만 쓰는게 아니고 생화학 쪽도 그렇고 그 물성 쪽도 그렇고 여러 가지로 활용할 수가 있는데 그중에서 저희들이 보는 입장으로 봐서는 자동차나 이런 기능 안전면에서는 중성자가 가져다주는 평가 성능과 평가 기술이 아주 중요한 역할을 하게 되죠.

한: 그러면 지금 큐알티에서 만드는 그 장비는 어떤 기업이 사면 그걸 들고 미국까지 가야되는 거죠?

정: 그렇죠. 그래서 이제 가속 중성자가 나오는데서 그 중성자를 이용해서 평가를 할 수 있는 모든 소프트웨어, 하드웨어를 만드는 거죠.

기: 기본적으로 소프트 에러 테스트를 하려면 빔이 있어야 됩니다. 빔은 여러 가지 종류가 있죠. 중성자가 있고 처음에 말씀하신 알파 파티클이 있고 또 다른 빔인데, 양성자라는게 또 있습니다. 그것이 단순히 꼭 필요하고 그걸 쐬면서 실제로 반도체를 동작시키고 거기서 불량이 나는지 테스트를 하는 테스트 장비가 있어야 됩니다. 국내에는 중성자 빔이 없습니다. 그래서 중성자 테스트를 하려면 해외 시설로 가서 테스트를 해야 되고 그리고 국내에서는 지금 사용할 수 있는 빔이 양성자만 있습니다. 물론 양성자도 에너지가 얼마인가에 따라서 그게 유용한지 아니면 부족한지를 얘기할 수있는데. 지금 현재 국내에 있는 것은 100메가 일렉트론볼트 정도까지 가능한데 그걸로는 좀 부족합니다. 그래서 최근에 그걸 좀 더 높은 에너지로 높이는 그런걸 하기 위해서 여러 가지 작업들이 진행 중에 있고. 물론 저희들이 직접하는 건 아니고 빔 시설이 있는 쪽에서 하는 겁니다. 그리고 그것 외에 알파 파티클은 그건 쉽게 저희들이 확보할 수가 있습니다. 알파 파티클 테스트는 시설 내에서 가능합니다.

한: 장기적으로는 그런 가속 인프라도 한국에 있으면 이쪽 전반적으로 그쪽 산업이 발전하는데 굉장히 기여를 많이 할 수 있겠네요. 돈이 많이 들긴 하겠지만.

기: 사실은 그게 필요한게 지금 현재 우리가 사용할 수 있는 빔이 미국이랑 캐나다 정도가 있는데. 거기는 사용할 수 있는 시간이 굉장히 제한되어 있습니다. 기본적으로 미국 시설들도 자기들 군사용이 가장 우선이고 나머지 시간 중에 일부를 분배를 해서 사용해야 되는데. 사용하려고 하는 회사들이 많기 때문에 저희들이 사실은 배당받을 수 있는 시간이 굉장히 적을 수밖에 없습니다.

한: 지금 개발 연구·장비 연구를 하시면서도 계속 하셔야 되겠네요. 그쪽 가서도 한번 해보고 하셔야 되겠네요.

기: 사실 지금 장비가 다 나오기 전에 아니면 일부 초기 제품을 가지고 테스트 하기 위해서 지금 예약까지 해놓은 상태입니다.

한: 그럼에도 불구하고 가속 인프라 안에서 이렇게 뭔가 이런 장비를 갖고 하는 그런 장비는 지금까지 나온 적이 없죠? 뭔가 범용이라고 얘기하는게 맞습니까? 그런 범용 장비들. 메모리, 낸드, D램, SoC, 로직, 파워 이런 쪽에 딱 맞춰서 갖다 놓으면 할 수 있는 범용 장비는 여태까지 없었던 거죠?

기: 없었습니다.

한: 일단 그것부터 하고 인프라도 되면 굉장히 좋게 될 수 있겠네요.

기: 사실 우리 과제중에 큰 것중에 하나가 지금 국내에서는 중성자 시설을 사용하기가 불가능하기 때문에 그러면 혹시 다른 빔으로 비슷한 평가를 할 수 없을까해서 우리 과제중에 포함되어 있는게 양성자로 테스트를 해서 중성자랑 결과 차이가 얼마나 차이가 나는지를 비교분석해서 그 결과가 선형적인 관계를 유지를 한다면 그걸로 양성자로 인증 할 수가 없겠지만 그 결과를 가지고 분석을 하고 그다음에 제품을 개선시키는데는 충분히 활용할 수가 있기 때문에. 중성자로 동일한 테스트를 해서 비슷한 결과들을 확인할 수 있는 그런 부분들도 저희들 과제 내에 이번에 포함이 되어 있습니다.

한: 오늘 큐알티 박사님 세 분을 모시고 소프트 에러 관련해서 얘기를 한번 나눠봤습니다. 다음에 또 좋은 정보로 찾아 뵙겠습니다. 고맙습니다.



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