초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 방사선 입자 주입 방식을 활용하여 High-Bandwidth Memory (HBM)와 Optane 메모리의 열화를 가속화 하는 시뮬레이션을 하고, 그에 따라 발생하는 메모리 특성의 열화 및 신뢰성 문제 연구를 목표로 하였다.
HBM과 Optane은 DDRx로 대표되는 메모리 인터페이스의 한계를 뛰어넘을 대안으로 떠오르며, 인공지능 (AI) 이나 빅데이터 솔루션, 데이터 센터 등에서 대규모로 쓰이고 있기 때문에 높은 신뢰성이 요구된다. 그러나 이들 메모리의 신뢰성 및 특성 열화 등은 아직 밝혀지지 않

□ 연구개요
본 연구는 방사선 입자 주입 방식을 활용하여 High-Bandwidth Memory (HBM)와 Optane 메모리의 열화를 가속화 하는 시뮬레이션을 하고, 그에 따라 발생하는 메모리 특성의 열화 및 신뢰성 문제 연구를 목표로 하였다.
HBM과 Optane은 DDRx로 대표되는 메모리 인터페이스의 한계를 뛰어넘을 대안으로 떠오르며, 인공지능 (AI) 이나 빅데이터 솔루션, 데이터 센터 등에서 대규모로 쓰이고 있기 때문에 높은 신뢰성이 요구된다. 그러나 이들 메모리의 신뢰성 및 특성 열화 등은 아직 밝혀지지 않은 부분이 많은데, 시스템 제조사나 최종 사용자가 이에 대한 테스트 및 분석을 직접 하기에는 많은 어려움이 따른다.
이러한 문제를 해결하고자 본 연구는 방사선 입자 주입 방식을 활용하여 차세대 메모리의 열화 수준을 예측하였고, 신뢰성 높은 수명 모델을 제시 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 연구 대상 메모리에 대한 cell 모델링, 핵반응 시뮬레이션, 메모리 구조 모델링을 통하여 메모리 특성의 열화 수준을 예측하고, 그에 따른 신뢰성 문제를 연구하는 것이다. 그로 인한 결과를 전문 학술지에 게재하고, 연구 대상 메모리의 신뢰성 문제에 대하여 국내외의 기업들과 산학 협력 및 연계 활동을 목표로 하였다.
세부 연구 결과로는 아래와 같다.
- Geant4 툴을 이용한 반도체에 대한 핵반응 시뮬레이션 분석
- TCAD 툴을 이용한 메모리 구조 모델링 및 열화로 인한 특성 변화 시뮬레이션 분석
- HBM 3D 구조에 따른 온도 특성과 열 지역성 측정을 위한 열 분포 평가 방법 개발
- HBM 메모리 cell 특성 분석을 위한 DRAM의 방사선 조사 및 메모리 cell 특성 변화 분석
- 열화 가속화 방법과 Fault 모델 및 메모리 테스트를 위한 알고리즘 구현
- SCI급 전문 학술지에 다수의 논문 게재

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구개발결과의 중요성과 기대효과는 다음과 같다. 1)HBM과 Optane 의 차세대 메모리에 대하여 각 메모리의 신뢰성 특성의 변화에 대한 파악이 가능. 2)목표 메모리에 대한 구조 모델링을 통하여 메모리 특성의 열화 수준 예측 가능. 3)목표 메모리에 대한 특성 테스트 및 결과를 분석함으로써 차세대 메모리가 갖추어야 할 신뢰성 기준 제시 가능. 4)열화 과정을 통하여 제품 출시 이전에 메모리에 발생할 수 있는 고장을 예측함으로써, 이에 대한 선제적인 조치 및 경제적 손실 방지. 5)신뢰성이 높은 메모리를 확보함에 따라 세계시장에서 경쟁우위 선점 및 시장점유율의 확대 가능.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구 개발 목적 ... 4
• 1.2. 연구 개발의 필요성 ... 4
• 1.3. 연구 최종목표 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2.1. Geant4, TCAD을 활용한 메모리 cell 모델링 및 시뮬레이션 ... 6
• 2.2. 3D 구조에 따른 메모리의 온도 특성과 열 지역성 측정 및 분포 평가 방법 ... 6
• 2.3. 열화 가속화 방법과 Fault 모델 및 메모리 테스트를 위한 알고리즘 구현 ... 7
• 2.4. HBM의 시스템 레벨 테스트 및 검증 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 3.1. 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 3.2. 세부 정량적 연구개발성과 ... 8
• 3.3. 목표 달성 수준 ... 8
• 3.4. 목표 미달 시 원인 분석 ... 8
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 8
• 4.1. 경제적/사회적 의미 및 중요성 ... 9
• 4.2. 학문적 의미 및 중요성 ... 9
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 10
• 5.1. 활용분야 및 방안 ... 10
• 5.2. 추가 연구의 필요성 ... 10
• 6. 참고문헌 ... 10
• 붙임1 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 12
• 끝페이지 ... 19