초록 ▼

● 가중되는 슈퍼컴퓨터의 운영비 부담을 줄이기 위해 저전력 프로세서를 활용한 클러스터 구축연구가 활발히 진행 중.
● 프로세서 제조사가 보장하는 운용환경과 슈퍼컴퓨터 운용환경의 차이로 인해 저전력 프로세서기반 슈퍼컴퓨터는 운용 중 컴퓨팅 성능 저하, 물리적, 기계적 고장 등의 신뢰성 문제가 발생할 확률이 높아 본 연구에서는 이들의 신뢰성 평가를 수행.
● 저전력 프로세서기반 슈퍼컴퓨터의 신뢰성 평가를 위해 먼저 신뢰성 평가 산업표준 및 제조사의 신뢰성시험 현황 조사를 실시하고 슈퍼컴퓨터의 운용 환경조건을 도출.
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● 가중되는 슈퍼컴퓨터의 운영비 부담을 줄이기 위해 저전력 프로세서를 활용한 클러스터 구축연구가 활발히 진행 중.
● 프로세서 제조사가 보장하는 운용환경과 슈퍼컴퓨터 운용환경의 차이로 인해 저전력 프로세서기반 슈퍼컴퓨터는 운용 중 컴퓨팅 성능 저하, 물리적, 기계적 고장 등의 신뢰성 문제가 발생할 확률이 높아 본 연구에서는 이들의 신뢰성 평가를 수행.
● 저전력 프로세서기반 슈퍼컴퓨터의 신뢰성 평가를 위해 먼저 신뢰성 평가 산업표준 및 제조사의 신뢰성시험 현황 조사를 실시하고 슈퍼컴퓨터의 운용 환경조건을 도출.
● 문헌조사와 슈퍼컴퓨터 운용환경을 기반으로 총 11개의 프로세서 고장원인을 파악하고, FMMEA 및 고장위험도 분석을 이용하여 온도 사이클에 의한 솔더조인트 손상, 온도 사이클에 의한 다이(die)손상, 고온에 의한 금속배선의 합선 및 단선으로 총 3개 주요 고장모드 들을 도출하고, 치명적 고장원인으로 온도 사이클 확인.
● 저전력 프로세서 제품을 확보하여, 운영환경에 따른 온도변화 측정을 통해, 저전력 프로세서의 온도 사이클이 유발될 수 있음을 확인.
● 온도 사이클에 따른 전자패키지의 물리모델을 이용하여 냉각조건, 부하량에 따른 기대수명을 예측한 결과 비냉각시 기대수명 대비 약 23~29배 증가를 확인.
● 냉각조건, 부하량 분배를 통한 저전력 프로세서 기반 클러스터의 신뢰성 기반 구축 방안 제시.

Abstract ▼

Ⅳ. Result of the study
● Identified 11 potential failure mechanisms based on literature review and supercomputer use conditions.
● Identified 3 major failure mechanisms: solder joint cracking due to temperature cycling (critical), die cracking due to temperature cycling, and short or open circ

Ⅳ. Result of the study
● Identified 11 potential failure mechanisms based on literature review and supercomputer use conditions.
● Identified 3 major failure mechanisms: solder joint cracking due to temperature cycling (critical), die cracking due to temperature cycling, and short or open circuit of metallization due to high temperature.
● Examined the possibility of temperature cycling on low-power based processors by measuring changes in temperature according to changes in loading condition.
● Predicted 23~29 times increase in expected life under cooling and loading conditions using a physics of failure model for temperature cycling.
● Proposed approaches for reliability-based to build a low-power based supercomputer cluster based on cooling and loading conditions.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• Summary ... 6
• Contents ... 8
• 목차 ... 9
• 표(그림)목차 ... 10
• 제 1장 연구개요 ... 12
• 제 1절 연구 배경 ... 12
• 제 2절 연구 목적 ... 12
• 제 2장 프로세서 신뢰성 평가 현황 ... 13
• 제 1절 프로세서 신뢰성평가 산업표준조사 ... 13
• 제 2절 저전력 프로세서 신뢰성 시험 현황 ... 18
• 제 3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 20
• 제 1절 슈퍼컴퓨터의 운용조건 도출 ... 20
• 제 2절 저전력 프로세서의 구조 및 고장요인 분석 ... 20
• 제 3절 저전력 프로세서의 신뢰성 평가 ... 21
• 제 4장 목표달성도 ... 31
• 제 1절 목표달성도 ... 31
• 제 5장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 32
• 제 1절 프로세서 신뢰성 시험 동향 ... 32
• 참고문헌 ... 33
• [부록 1] RPN 분석 플로우차트 (IEC 60812 발췌) ... 36
• [부록 2] Severity, Occurrence 선정기준 ... 37
• 끝페이지 ... 37