큐알티, WBGS 2022서 '와이드밴드갭 반도체 신뢰성' 주제 발표

차세대 전력 반도체 수요 증가로 반도체 신뢰성 확보 중요

반도체 및 전자부품 신뢰성 분석 기업 큐알티(QRT)가 '와이드밴드갭 반도체 국제 심포지엄 2022(WBGS 2022)'의 연사로 참여해 '반도체 신뢰성과 수명 평가 및 방사선 시험 주제'로 발표했다.

이번 심포지엄은 부산광역시, 경상북도, 포항시가 주최하고 포항공과대학교 나노융합기술원이 주관한 행사다. 와이드밴드갭 반도체 관련 최신 기술 동향을 소개하고, 산업화 촉진을 위한 방안을 모색했다.

정성수 큐알티 CTO가 ‘와이드밴드갭 반도체 국제 심포지엄 2022’에서 발표하는 모습(사진=큐알티)

차세대 전력반도체로 주목받는 와이드밴드갭 반도체는 기존 실리콘(Si) 반도체 보다 고전압, 고내열, 고집적 등의 우수한 성능을 가지고 있으며, 튼튼한 내구성 덕분에 활용도가 높다. 대표적으로는 SiC(탄화규소), GaN(질화갈륨), Ga2O3(갈륨옥사이드) 등이 있다. 최근 전기차, 신재생에너지 등 시장 활성화로 전력반도체 수요가 증가되면서 와이드밴드갭 반도체의 신뢰성 확보가 중요해졌다.

정성수 큐알티 최고기술책임자(CTO)는 "와이드밴드갭 반도체의 신뢰성 모델링과 수명 평가 방법의 개선이 필요하다"며 "기존에는 반도체 소자의 고유적인 물성을 기반으로 한 테스트가 주로 이루어졌다면, 최근 반도체의 고집적화로 인해 외부 요인에 의해 발생하는 결함이 증가하면서 이에 대한 신뢰성 확보가 중요해지고 있다"고 전했다. 이어 무선통신(RF) 소자에 주로 사용되는 GaN을 예시로 들며 "통신용 반도체 특성을 기반으로 한 정밀한 수명평가도 필요하다"고 강조했다.

외부 요인에 의한 반도체 결함의 대표적 사례로 꼽히는 ‘소프트에러’는 공기 중에 있는 미세한 중성자와 반도체 패키지 재료의 알파 입자가 반도체 미세 회로에 타격을 주면서 일시적 오류를 일으키는 현상이다. 내부의 물리적 구조를 손상하지는 않기 때문에 발견 자체가 어렵다.

반도체가 미세화, 집적화될수록 영향성이 커지나 자율주행차, 무인 드론 등 안전이 중요한 산업에 이러한 첨단 반도체가 탑재되면서 소프트에러에 대한 관심이 전 세계적으로 높아지고 있다.

큐알티는 현재 견고한 반도체 신뢰성 테스트 체계를 구축해 나가기 위해 '소프트에러 검출 상용화 장비'와 '5G 지능형 수명평가 장비'를 국책과제로 개발 중에 있다.

정성수 CTO는 "와이드밴드갭 반도체의 경우, 일반 실리콘 소자와 달리 동작 조건에 따라 중성자와 같은 방사입자 등 외부 영향에 더욱 민감해지기 때문에 '안전 동작 영역'을 파악하는 것이 주요 과제"라며 "큐알티는 SiC 기반 전력반도체에 대한 소프트에러 검출 상용화 장비를 개발 중에 있으며, 이외에도 소프트에러 시험, 고온동작 수명시험(RF-HTOL) 등 여러 평가 방법을 통해 국내 반도체 품질 향상에 기여하고 있다"고 밝혔다.