초록 ▼

□ 연구개요
차량에 탑재되는 반도체는 가정용, 산업용 대비 온도, 습도 등의 조건이 매우 열악하며, 필요수명, 허용 불량률, 재고 보유 기간 등의 요구 조건이 더욱 엄격하다. 이러한 요구 조건을 만족시키려면 높은 신뢰성을 제공하는 내장형 메모리 설계가 필수적이다. 본 연구자는 내장형 메모리의 신뢰성을 대폭 향상하려면 소프트에러 극복 기술, 트랜지스터 노화 대처를 위한 기술, 기존보다 더욱 강화된 공정, 온도, 전압 변이에 대한 내성 설계 기술이 반드시 필요하다고 생각하였다. 그리고 향후 자동차에 더욱 많은 반도체들이 탑재될 경

□ 연구개요
차량에 탑재되는 반도체는 가정용, 산업용 대비 온도, 습도 등의 조건이 매우 열악하며, 필요수명, 허용 불량률, 재고 보유 기간 등의 요구 조건이 더욱 엄격하다. 이러한 요구 조건을 만족시키려면 높은 신뢰성을 제공하는 내장형 메모리 설계가 필수적이다. 본 연구자는 내장형 메모리의 신뢰성을 대폭 향상하려면 소프트에러 극복 기술, 트랜지스터 노화 대처를 위한 기술, 기존보다 더욱 강화된 공정, 온도, 전압 변이에 대한 내성 설계 기술이 반드시 필요하다고 생각하였다. 그리고 향후 자동차에 더욱 많은 반도체들이 탑재될 경우, 전력 소모량이 문제가 될 개연성을 고려하여 저전력 설계가 중요할 것으로 예측하였다. 이를 개선하고자 본 연구기간인 총 3년에 걸쳐 칩을 제작하고 실험 및 검증을 통하여 국내 특허 및 논문 게재를 진행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도) 설계 요소 기술 연구 및 개발
미세화 공정에 따라 전력 효율성 또한 중요해지고 1V이하의 낮은 공급전압에서도 동작 가능한 저전력 내장형 메모리 설계 기술을 개발하여 동작의 안정성을 입증하였다.
2차년도) 내장형 메모리 시스템 테스트칩 구현
IDEC에서 주최하는 MPW를 통해 테스트칩을 제작하였다. 기존 계획대로 32KB 내장형 메모리 테스트칩을 개발하였으며 패키지칩 동작을 확인하기위해 PCB를 설계 및 soldering 작업 후 칩 동작을 확인함으로서 측정 환경을 구축하였다.
3차년도) 테스트칩 실험 검증 및 보완 기술 연구
현 연구실의 특허 기술을 이용하여 여러 온도, 전압 등의 환경 요소들에 따른 SRAM 메모리의 특성 변화를 검증하였다. 또한 항공기의 운송 과정에서 메모리에 악영향을 미치는 중성자에 대한 연구가 중요해짐에 따라 DRAM의 Soft Error와 Hard Error 연구를 추가적으로 진행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
고집적 공정일수록 공정변이, 온도, 전압 변이에 대한 트랜지스터의 민감도가 더욱 증가한다. 게다가 자동차에서 발생하는 열로 인하여 차량용 반도체들은 가정용, 산업용 대비 더욱 극심한 온도 변이에 노출될 수 밖에 없다. 하지만 이번 연구기간 동안 설계한 메모리는 이러한 문제점을 기존 메모리와 비교했을 때 온도, 공정변이, 저전력 측면에서 뛰어난 결과를 보여주었다. 이번 결과를 바탕으로 고집적 차량용에 사용되는 고속 메모리의 한가지 중요한 해결책으로서 제시될 수 있었다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. 차량용 반도체 고속 메모리 설계(we-Quatro) ... 6
• 나. 온도에 따른 6T-SRAM, Quatro, we-Quatro SRAM cell의 Read/Write 기능 검증 ... 7
• 다. 중성자가 28nm SOI SRAM cell 및 DDR4 SDRAM 미치는 영향 분석(추가연구 포함) ... 8
• 라. TID가 28nm SOI 공정에 미치는 영향 분석 ... 10
• 마. 소프트에러 내성 Test-chip 측정 결과 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 가. 차세대 DRAM 설계의 방향성 제시 ... 14
• 나. 자동차관련 반도체 설계의 경쟁력 강화 ... 14
• 다. 의료기기용 반도체 설계에 적용 가능 ... 14
• 라. 원전해체 기술에 적용 가능성 ... 14
• 마. 한층 더 내방사선 성능이 강화된 Flip-flop 기술의 제안 ... 14
• 바. TID 손상 정도 파악 및 보상 회로 개발 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 26