이번 파견은 BK사업단(단장 이왕상 전자공학부 교수)의 국외 인턴십 지원으로 진행된다.
정연수 씨는 전기공학과 김정식 교수 연구팀의 인공지능반도체모델링신뢰성(ASMR) 연구실 소속이다.
인공위성과 우주 탐사 장비에 쓰이는 반도체는 감마선과 중이온 같은 우주 방사선에 그대로 노출된다.
반도체 회로가 미세해질수록 방사선에 더 민감해지는 것이 문제다. 저궤도 위성, 우주 통신 시스템, 우주 데이터센터의 인공지능(AI) 반도체 등에서 초미세 공정 활용이 늘면서, 소자가 작동하는지 확인하는 수준을 넘어 운용 기간의 성능 저하와 임무 수명까지 예측하는 기술이 필요해졌다.
정연수 씨의 파견 주제는 '초미세 공정(UDSM, Ultra-Deep Submicron) 기술에 대한 방사선 영향의 TCAD 모델링'이다.
imec 연구진과 함께 유럽우주국(ESA) 지원으로 제작된 테스트 칩의 방사선 조사 데이터를 활용해, 첨단 파운드리 공정으로 만든 반도체 소자가 방사선에 어떻게 열화되는지 분석한다.
주요 연구 대상은 TSMC 7나노미터(nm) FinFET과 22nm FD-SOI 공정 기반 소자다. 우주 방사선 환경에서 나타나는 총이온화선량(TID)과 단일사건효과(SEE)의 영향을 중심으로 살펴본다.
방사선 조사 전후의 전기적 특성 변화를 바탕으로 회로 수준 평가도 병행한다.
소자에서 생긴 열화가 실제 회로 동작에 어떤 영향을 주는지 분석해, 우주용 반도체의 수명을 예측하는 절차를 만드는 것이 목표다.
이번 선발은 ASMR 연구실에서 쌓은 연구 역량이 밑바탕이 됐다. 정연수 씨는 7nm FinFET과 SiC MOSFET에 감마선과 양성자를 쬐어 전기적 특성 변화를 평가하는 연구에 참여했다.
이 경험을 imec에서 수행할 실측 데이터 기반 모델링 연구로 확장한다.
정연수 씨는 “세계적인 반도체 연구기관인 imec에서 ESA 프로젝트와 연계된 연구에 참여하게 되어 매우 뜻깊다”라며 “이번 인턴십을 통해 실측 데이터 기반 TCAD 모델링과 SPICE 시뮬레이션을 통한 회로 수준 신뢰성 평가 역량을 한층 확장하고, 향후 우주·항공·방산 및 차량용 반도체 신뢰성 분야에 기여하고 싶다”라고 말했다.
지도교수인 김정식 교수는 “학생 개인의 국제 공동연구 역량을 키우는 것은 물론, 경상국립대의 반도체 신뢰성·우주 전자 분야 연구 경쟁력을 높이는 계기가 될 것”이라며 “앞으로도 학생들이 세계적인 연구 현장을 경험할 수 있도록 지원하겠다”라고 말했다.
한편, 벨기에 루벤에 위치한 imec은 첨단 반도체 공정, 차세대 메모리, 인공지능 반도체, 우주·차량용 고신뢰성 반도체 기술 등 다양한 분야에서 글로벌 기업 및 연구기관과 협력하는 세계 최고 수준의 반도체 연구기관이다.
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