반도체 및 전자부품 신뢰성 분석 기업 큐알티(대표 김영부)가 '정전기 방전 보호용 반도체 소자' 개발 기술 특허를 출원했다고 2일 밝혔다.
큐알티가 이번에 출원한 특허는 반도체 ESD(Electro-Static Discharge, 정전기 방전) 에너지를 효율적으로 방출하여 회로를 보호하는 기술이다. 반도체 안에는 미세 정전기 등으로 인한 오류를 방지하기 위해 ‘정전기 방전 보호용 반도체 소자’가 탑재되는데, 큐알티는 고성능의 보호소자를 더 작게 제작해 삽입할 수 있는 기술을 개발했다.
정전기 방전 보호용 반도체 소자 회로도
큐알티의 이번 기술 특허 출원에는 새롭게 도입한 TLP(Transmission Line Pulse) 장비가 중요한 역할을 했다. TLP 장비는 보호회로에서 방출되는 ESD 전압과 방출할 때 견디는 최대 전압, 그리고 방출 속도를 결정하는 저항값 등을 정량적으로 수치화하여 구체적인 데이터 값을 제공한다. 이 데이터를 면밀히 분석하면 고집적회로 반도체의 취약점 및 안정 동작 범위, 미래평가 등도 예측 가능하다. 미래평가는 반도체에 몇 년 뒤 발생할 수 있는 위험 소지 원인을 사전에 파악하는 것을 의미한다.
큐알티는 TLP 장비를 통해 확보한 각종 세부 데이터를 기반으로 MOSFET(산화막 반도체 전기장 효과 트랜지스터)와 SCR(실리콘 제어 정류소자)의 구조를 개선, 작은 크기로도 반도체 정전기 방지 효과가 뛰어난 보호소자를 개발할 수 있게 되었다.
이 기술은 기존의 MOSFET 및 다이오드 구조 대비 3~10배 이상의 고전압, 고전류에서도 작동 가능해, 최근 전력반도체로 각광받는 SiC CMOS를 비롯하여, 차량용 반도체, DRAM, SRAM, CMOS digital 회로, CMOS analog 회로, BCD공정, 디스플레이칩, 플래쉬 메모리 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
TLP 전류전압 특성곡선(Transmission Line Pulse - I-V Curve)
큐알티는 해당 특허 기술을 통해 반도체 ESD 신뢰성 사업 모델을 적극적으로 확대해 나간다는 방침이다. 기존에는 클라이언트의 요청에 따라 공인된 방식으로 ESD 테스트 후 통과 여부를 판정하는 평가 부문에 집중했었다면, 이제는 문제가 된 원인에 대해 체계적으로 분석하고 개선 방향에 대한 기술 자문 및 ESD 보호회로 설계에 대한 종합 컨설팅 서비스와 IP까지 제공할 계획이다.
큐알티 관계자는 "기술이 발전할수록 반도체의 크기는 더 작아지고, 더 많은 기능이 포함되는 고집적화 현상은 가속화될 것"이라며, "반도체는 아주 미세한 정전기로도 칩에 손상이 가거나 사용중인 시스템이 오작동을 일으킬 수 있는 만큼 설계 과정에서부터 안정적이면서도 효율이 높은 정전기 방전 보호 소자를 탑재해야 한다"고 강조했다.
한편, 큐알티는 얼마 전 세계적으로 전기차 보급 및 수요가 급증하고, 핵심 부품인 배터리에 대한 높은 안전성이 요구됨에 따라 2차전지 핵심 소재 특성 분석 서비스로 사업 영역을 확장했다. 전기차 배터리의 안전성 확보와 에너지 밀도, 출력, 수명 등의 전반적 품질 향상을 위해 30여 가지의 자체 특성 분석 솔루션을 활용, 핵심 소재 단위의 세밀한 특성을 파악하고 있다.
