레이저를 활용한 SEE(단일 이벤트 효과) 평가는 반도체의 방사선 내성을 분석하는 데 있어 중이온 빔을 대체할 수 있는 유용한 대체 평가 방법입니다. 현재 미국, 중국, 러시아 등 여러 국가에서 활발히 활용되고 있으며, 그중에서 미국의 적용 사례를 보겠습니다. 미국의 경우, NASA 산하 연구소에서 레이저를 활용해서 다양한 방사선 평가를 수행하고 있으며, 레이저 기반 SEE 시험은 빠른 시험 속도와 정밀한 취약점 탐지가 가능하다는 점에서 주목받고 있습니다. 레이저를 이용하면 회로 내 민감한 영역을 정밀하게 조사할 수 있으며, 설계 초기 단계에서 SEE 취약점을 조기에 식별할 수 있는 장점이 있습니다.
NASA/TM–20205011579 문서는 NASA 임무에서 COTS EEE parts(상용 전자 부품)를 사용할 때의 권장사항을 기술한 공식 지침입니다. COTS에 대한 SEE(단일 이벤트 효과) 평가 시 Laser 평가를 주요 평가 방법 중 하나로 명시하고 있습니다. 해당 문서에서는 SEE 평가 항목으로 피코초 레이저 평가, 중이온 및 양성자 평가, 그리고 Cf-252 스크리닝 등을 제시하고 있으며, Laser를 활용한 방사선 내성 평가는 방사선 소스들 보다 앞서서 기술 될 정도로 COTS를 평가하는 데 있어서 효율적인 평가 방법 중 하나 입니다.
Recommendations on Use of
Commercial-Off-The-Shelf (COTS)
Electrical,
Electronic, and Electromechanical (EEE) Parts
for NASA Missions
참고문헌[NASA Engineering and Safety Center. (2020). Recommendations on use of commercial-off-the-shelf (COTS) electrical, electronic, and electromechanical (EEE) parts for NASA missions (NASA/TM–20205011579, NESC-RP-19-01490). Langley Research Center.]
또, MEAL(Mission, Environment, Application, Lifetime) 가이드라인(NASA/TM–2018-220074)에서도 Radiation Test 항목 중 하나로 레이저 기반 SEE(단일 이벤트 효과) 평가가 기술되어 있음을 확인 할 수 있습니다.
해당 가이드라인에서는 레이저 평가는 양성자나 중이온 빔 시험에 비해 비용이 저렴하고 평가 시간도 짧아 실용적이다고 소개합니다. 특히, 중이온 빔 시험과는 상호 보완적인 정보를 제공합니다.
레이저 평가는 초기 분석 단계에서 회로의 취약성을 빠르게 식별하는 데 매우 효과적이며, SEE 내성 설계(Hardening) 연구나 회로가 복잡한 고집적 부품 평가에도 적합한 방법으로 권장되고 있습니다.
QRT에서는 이런 국제적인 동향에 근거하여 레이저 평가기술을 개발 하고 있습니다. 레이저 에너지와 LET(선형 에너지 전달) 간의 상관관계를 분석함으로써, 레이저 시험 결과를 기반으로 중이온 시험 결과를 예측하고 하는 평가와 부품 내 SEE(단일 이벤트 효과) 취약점을 보다 정밀하게 식별 하는 평가를 수행하고 있습니다.
Guidelines for Verification Strategies to
Minimize RISK Based On
Mission Environment, -Application and –Lifetime (MEAL)
참고문헌[NASA, Guidelines for Verification Strategies to Minimize RISK Based On Mission Environment, Application and Lifetime (MEAL), NASA/TM–2018-220074, June 2018.]
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