Single Event Effects(SEE)는 우주선, 알파 입자, 또는 고에너지 이온과 같은 방사선이 소자에 충돌할 때 발생하는 일시적 또는 영구적 이상 현상을 말합니다. SEE는 단일 이벤트 업셋(Single Event Upset, SEU)부터 장치 파괴에 이르는 다양한 형태로 나타날 수 있으며, 그 개념은 20세기 중반부터 점진적으로 형성되어 왔습니다. 이 글에서는 SEE의 형성과 발전 과정, 특히 SEU에 대한 최초의 실험적 증거와 수치를 기반으로 한 역사적 흐름을 기술하였습니다.
1950년대: 최초의 이상 현상 보고
SEE 개념의 기원은 1950년대 미국의 지상 핵실험에까지 거슬러 올라갑니다. 1954년부터 1957년까지 진행된 고출력 핵실험(예: Operation Castle)에서, 폭발과 직접 관련 없는 여러 전자 장비에서 이상 신호가 다수 관찰되었습니다. 이때의 이상 현상들은 방사선에 의한 영향으로 의심되었지만, 당시에는 이들을 체계적으로 분석할 수 있는 도구나 개념이 부족했습니다. 이러한 초기 관찰은 이후 SEE 개념의 정립에 중요한 배경이 되었습니다. 특히 핵실험 당시의 고속 계측 장비들이 soft error를 자주 겪었다는 기록은, 후대 연구에서 SEU 현상의 초기 징후로 해석됩니다.
1960년대: 우주 전자장비에서의 오류 증가
우주 탐사가 본격화되던 1960년대에는, 지구 궤도를 도는 위성과 우주선에 탑재된 전자장비에서 설명되지 않는 오류가 빈번히 발생했습니다. NASA와 Hughes 등 주요 항공우주 기관들은 이러한 오류가 내부 설계 결함인지 외부 입자 영향인지에 대해 분석을 시도했지만, 명확한 원인 분석에는 실패했습니다. 이 시기의 보고된 오류들은 SEU 개념의 등장으로 비로소 과학적으로 설명 가능해졌으며, 후대 연구의 실험적 토대가 되었습니다.
1970년대 ~ 2000년: SEE 개념의 정립과 실험적 기반 확립
1970년대는 단일 이벤트 업셋(SEU)이라는 용어가 처음 등장하고 과학적으로 정립된 시기였습니다. 1972년 휴즈 위성 이상 현상을 계기로 고에너지 입자에 의한 회로 오류가 주목받았고, 1975년 첫 SEU 논문에서 수치적으로 입증되었습니다. 이후 Cray‑1의 지상 오류, α-입자 기인 SEU, 중이온 실험 등을 통해 SEE가 지상에서도 발생함이 확인되었고, ‘SEU’라는 용어가 본격적으로 학계와 산업계에 확산되었습니다.
2000년대 ~: 대규모 시스템과 위성 시대의 SEE 대응 전략
2000년대 이후 대규모 데이터센터의 확산과 메모리 집적도의 증가로 인해 지상 환경에서도 소프트 에러 발생 가능성이 높아졌습니다. 동시에 우주 관측 및 민간 위성 사업의 급증으로, 우주 환경에서의 SEE(단일 이벤트 효과)에 대한 관심이 크게 증가하였습니다. 최근에는 연간 수천 기 이상의 인공위성이 발사되고 있으며, 이에 따라 SEE에 강인한 반도체 소자의 선별과 신뢰성 평가가 핵심 이슈로 부상하고 있습니다 .
View of the damaged Solar Maximum Mission Satellite from the 41-C Challenger
참고문헌
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