기능 안전(Functional Safety)은 안전이 최우선인 자동차의 개발에서 가장 중요한 요소인데 운전자 보조 혹은 자동 운전 시스템이 도입됨에 따라 그 중요성이 더욱 커졌다. 이에 따라 자동차의 전기 전자 시스템의 기능 안전에 대한 국제 표준인 ISO26262가 2011년 처음 제정 되었다. 이후 전세계 주요 OEM들의 자동차 개발에 적용되어 오면서 기존 표준에 추가적인 기술 특성들을 반영해 달라는 시장의 요구가 많이 제기되었다. 특히 반도체 업체들이 자동차 기능 안전에 대하여 잘 이해를 하지 못하여 표준을 반도체 부품 개발에 적용하는데 많은 어려움이 있었다. 이러한 상황을 해결하기 위하여 4년 간의 작업 끝에 2018년 말 개정안이 공표되었다.

이번 발표에서는 ISO26262 2nd edition에서 변화된 내용을 소개하고 그 의미를 살펴보고자 한다. 특히 이번 edition에는 “Guidelines on application of ISO26262 to semiconductors” 라는 제목의 내용이 Part 11로 추가되었다. 이 새로운 Part에 기술된, 기능 안전을 고려하며 반도체 부품을 개발하는데 필요한 개념, Safety Analysis, Failure Mode, Failure Rate Estimation 등에 대하여 소개하고 의미, 예상되는 Issue들에 대하여 논의하고자 한다.

신훈규 교수님은 1993년, 1995년, 1999년 동아대학교, 부산대학교에서 전기공학으로 학사, 석사, 박사 학위를 받았습니다. 각각 그 후 1997년부터 1999년까지 일본 AIST의 전기기술연구소와 1999년부터 2006년까지 한국 동아대학교의 CIPMS, 2005년부터 2006년까지 미국 휴스턴 대학교의 화학부에서 연구원으로 근무했습니다.. 2006년에는 2017년부터 나노용합기술원 교수, 대학원 첨단재료과학부 교수로 재직했습니다. 2016년부터 포항공과대학교 나노융합기술원, 2016년부터 포스텍-프라운호퍼 IISB 공동연구소(GRDC)의 부원장에 겸임하고 있습니다. 그의 현재 연구 관심사는 분자 전자공학, 분자 규모에서의 유기적 무기 인터페이스 현상과 함께 스캐닝 프로브 현미경, 자가 조립 단층기, LB 필름, 플렉시블 OLED와 SiC 재료 및 장치 등이며, 저서 5권, 저널 95편, 및 230회 이상의 컨퍼런스 발표 등을 수행했습니다.

1. FINFET은 소비전력이 낮고 성능이 뛰어나기 때문에 전자업계에서 소비자 애플리케이션에서 기존의 평면형 MOSFET를 빠르게 대체하고 있습니다. 몇몇 연구에서는 게이트에 의한 뛰어난 정전기 제어로 인해 매립된 산화물(BOX)에서의 전하 트랩의 영향이 미미하기 때문에 FINFET이 총 이온화 선량(TID) 효과에 대해 더 높은 내성을 보일 수 있음을 보여 주었습니다. 또한, FINFET은 얇은 몸체에 의해 충전 수집이 감소하기 때문에 단일 이벤트 효과(SEE)를 감소시킬 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 FINFET의 좁은 지느러미를 구조를 가지고 있더라도 단채널 구조에 TID 효과에 대한 심각성이 보고되고 있습니다. 또한 바디가 floating 된 SOI FINFET의 경우, 에너지 입자의 이온화 전류로 인해 기생 양극 증폭 현상으로 발생되는 단일 사건 과도현상(SET)이 주요 관심사입니다.

2. 본 컨퍼런스에서는 γ선 조사가 FINFET 단채널 효과(SCE)에 미치는 영향은 다양한 핀 폭과 채널 길이에 대해 실험하고NMOS와 PMOS 기기에서 다른 효과의 동작은 3차원(3-D) TCAD 시뮬레이션을 사용하여 분석한 결과를 공유하고 FINFET에서 전리방사선이 SCE에 미치는 영향에 대한 물리적 해석을 연구하고 FinFET에 대한 TID 영향의 기초 물리학과 기생 BJT에 의해 증폭된 이온화 전류의 물리적 모델을 사용하여 SET에 대한 내성을 가진 회로 설계를 통찰하고 신뢰할 수 있는 회로 작동을 보장할 수 있는 방안을 논의합니다.

우주방사선의 소스가 되는 GCR, SPE, Van allen belt에 대해서 소개하고, 우주 방사선 환경을 예측하는 방법을 소개한다. 그리고 우주방사선을 모사하여 지상에서 소프트에러를 시험하는 방법을 소개한다. 이 때 사용하는 시험 방법은 국제규격을 참조한다. 그리고 우주환경, 지상시험의 결과 및 대상 부품의 특성을 조합하여 실제 우주환경에서 소프트에러 발생빈도가 계산되는 과정을 보인다. 마지막으로 상기 과정을 적용하여 실제 지상 시험 사례들을 소개한다.

<주요 내용>

• 우주방사선 환경 예측
• 우주방사선 모사 지상 소프트에러 시험
• 우주환경/지상시험결과/부품특성을 조합한 소프트에러 발생빈도 계산
• 우주용 반도체의 소프트에러 지상 시험 사례

2017년 5월부터 대한민국 큐알티㈜의 기술연구소를 이끌고 있는 정성수 CTO (겸 연구소장)는 자동차 기능안전 표준인 ISO 26262에 대한 새로운 솔루션 개발 및 기술적 마케팅을 통해 신규 시장을 창출하고 있습니다.

미국 실리콘밸리에서 35년 이상의 업무 경험을 보유하고 있으며 큐알티㈜에 합류하기 이전 14년간 Cisco System에서 회사 전반적으로 SEU (Single Event Upset) 완화 프로세스 수립 및 ASIC DFT 그룹의 관리를 수행하며 다양한 DFT 기술을 개발하였습니다. 이 중 AC JTAG 기술은 ‘IEEE Std. 1149.6 – Boundary-Scan Testing of Advanced Digital Networks’ 표준으로 등재되어 있습니다. 또한 IEEE와 JEDEC의 워킹 그룹 멤버로써 다양한 테스트와 SEU 표준 제정 활동에 참여하고 있습니다.

미국 플로리다 공과대학 전기전자 석사 학위를 취득하였으며, DFT (Design for Test), Boundary-Scan, BIST 및 SEU 분야에 대한 40개가 넘는 기술 논문 및 문헌들을 발행하였습니다. 또한 미국 및 한국에 관련 분야에 대한 14개의 특허를 보유하고 있습니다. IEEE에서 해당 기술에 공헌한 회원에게 수여하는 평생 회원 자격(Life member)을 보유하고 있으며, 지금은 한국에 거주하고 영어와 한국어 모두 능통합니다.