백상현 연구실
전자공학부
백상현
백상현 연구실은 전자공학부를 기반으로 반도체 메모리 신뢰성, 방사선 내성, 고집적 패키지 결함 진단, 첨단 메모리 테스트 알고리즘 등 반도체 시스템의 핵심 신뢰성 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 연구실은 DRAM, SRAM 등 다양한 메모리 소자의 신뢰성 저하 원인과 방사선 환경에서의 동작 특성을 실험적·이론적으로 분석하며, 실제 방사선 테스트 플랫폼을 구축하여 소프트 에러, 멀티플 셀 업셋, 싱글 이벤트 업셋 등 다양한 신뢰성 문제를 체계적으로 규명하고 있습니다.
특히, 고에너지 입자(알파, 중이온, 중성자, 양성자 등)에 의한 소프트 에러 특성 분석과 더불어, 신뢰성 향상을 위한 회로 설계 기법(Quatro, DICE, 인터리빙 등)과 에러 검출·정정 알고리즘(ECC, 패리티 코드 등)을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 우주, 항공, 의료, 국방 등 방사선 환경에 노출되는 시스템의 신뢰성 확보에 필수적이며, 차세대 고신뢰성 반도체 메모리 개발에 중요한 기여를 하고 있습니다.
또한, 고집적 반도체 패키지(BGA, FBGA, TSV 등)에서 발생하는 다양한 인터커넥션 결함(솔더볼 크랙, 오픈, 핀홀 등)에 대한 진단 및 분석 기술을 중점적으로 연구합니다. 실제 패키지 구조에서 발생하는 결함의 전기적·물리적 특성을 실험적으로 규명하고, 이를 모사하는 테스트 회로 및 시뮬레이션 기법을 개발하며, 결함 진단을 위한 새로운 테스트 패턴, 신호 분석 방법, 내결함성 설계 기법을 제안하고 있습니다.
메모리 반도체의 결함 검출 성능을 극대화하기 위한 테스트 알고리즘 개발과 결함 커버리지 평가에 대한 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 물리적 결함 모델을 반영한 결함 시뮬레이션, 다양한 테스트 알고리즘의 결함 커버리지 분석, 방사선 주입 실험을 통한 실제 결함 데이터베이스 구축 등 첨단 연구를 수행하고 있습니다.
연구실은 산업통상자원부, 과학기술정보통신부 등 정부 부처 및 주요 반도체 기업과의 산학협력을 통해 실질적인 기술 확산과 산업적 파급 효과를 창출하고 있으며, 국내외 주요 학회 및 저널에 다수의 논문을 발표하고, 다양한 특허 출원을 통해 연구 성과를 공고히 하고 있습니다. 이러한 연구 역량을 바탕으로 차세대 반도체 산업의 신뢰성 및 품질 향상에 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다.
High-Speed Memory Testing
Radiation Effects on Semiconductors
Reliability in Extreme Environments
반도체 메모리 신뢰성 및 방사선 내성 연구
본 연구실은 반도체 메모리, 특히 DRAM과 SRAM 등 다양한 메모리 소자의 신뢰성 향상 및 방사선 내성 확보를 위한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 최근 반도체 공정의 미세화와 집적도의 증가로 인해 소프트 에러, 멀티플 셀 업셋(MCU), 싱글 이벤트 업셋(SEU) 등 다양한 신뢰성 문제가 대두되고 있습니다. 이에 따라 연구실에서는 방사선 환경에서의 메모리 동작 특성, 결함 발생 메커니즘, 그리고 신뢰성 저하 요인에 대한 실험적·이론적 분석을 병행하고 있습니다.
특히, 고에너지 입자(알파, 중이온, 중성자, 양성자 등)에 의한 소프트 에러 특성 분석과 더불어, 다양한 방사선 테스트 플랫폼을 구축하여 실제 반도체 소자의 내방사선 특성을 평가하고, 결함 발생 시나리오를 체계적으로 규명합니다. 또한, 실험 결과를 바탕으로 신뢰성 향상을 위한 회로 설계 기법(예: Quatro, DICE, 인터리빙 등)과 에러 검출·정정 알고리즘(ECC, 패리티 코드 등)을 개발하고 있습니다.
이러한 연구는 우주, 항공, 의료, 국방 등 방사선 환경에 노출되는 시스템의 신뢰성 확보에 필수적이며, 차세대 고신뢰성 반도체 메모리 개발에 중요한 기여를 하고 있습니다. 더불어, 국내외 주요 학회 및 저널에 다수의 논문을 발표하며, 산업체와의 협력 연구 및 특허 출원을 통해 실질적인 기술 확산에도 앞장서고 있습니다.
고집적 패키지 및 인터커넥션 결함 진단 기술
연구실은 고집적 반도체 패키지(BGA, FBGA, TSV 등)에서 발생하는 다양한 인터커넥션 결함(솔더볼 크랙, 오픈, 핀홀 등)에 대한 진단 및 분석 기술을 중점적으로 연구합니다. 최근 메모리 및 시스템 반도체의 고속화, 고집적화와 더불어 2.5D/3D 적층 패키지, TSV(Through-Silicon Via) 기반 구조가 확대됨에 따라, 미세 결함이 시스템 신뢰성에 미치는 영향이 더욱 커지고 있습니다.
연구실에서는 실제 패키지 구조에서 발생하는 솔더볼 크랙, 인터커넥션 오픈, TSV 핀홀 등 다양한 결함의 전기적·물리적 특성을 실험적으로 규명하고, 이를 모사하는 테스트 회로 및 시뮬레이션 기법을 개발하고 있습니다. 또한, 결함 진단을 위한 새로운 테스트 패턴, 신호 분석 방법, 내결함성 설계 기법을 제안하며, 결함 위치 및 크기 추정, 시스템 레벨 신뢰성 평가 등 실질적인 진단 솔루션을 제공합니다.
이러한 연구는 차세대 고대역폭 메모리(HBM), SiP(System-in-Package), 고속 인터커넥트 등 첨단 반도체 패키지의 신뢰성 확보에 필수적입니다. 연구실은 관련 특허 출원과 더불어, 산업체와의 공동 연구 및 정부 과제 수행을 통해 실제 반도체 산업 현장에 적용 가능한 진단 및 분석 기술을 지속적으로 개발하고 있습니다.
메모리 테스트 알고리즘 및 결함 커버리지 향상 연구
본 연구실은 메모리 반도체의 결함 검출 성능을 극대화하기 위한 테스트 알고리즘 개발과 결함 커버리지 평가에 대한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 메모리 소자의 고속화, 고집적화에 따라 기존의 단순 테스트 패턴만으로는 현장에서 발생하는 다양한 결함을 완벽히 검출하기 어렵기 때문에, 실제 동작 환경을 반영한 고도화된 테스트 방법론이 요구되고 있습니다.
연구실에서는 물리적 결함 모델(전기적 마스킹, 어드레스 스크램블링, 이웃 셀 간의 상호작용 등)을 반영한 결함 시뮬레이션과, 다양한 테스트 알고리즘(March, 패턴 기반, 랜덤/결정적 혼합 등)의 결함 커버리지 분석을 수행합니다. 또한, 방사선 주입 실험을 통한 실제 결함 데이터베이스를 구축하고, 이를 기반으로 결함 커버리지가 높은 새로운 테스트 패턴 및 알고리즘을 개발합니다. 이 과정에서 시스템 레벨에서의 결함 검출, ECC 및 에러 정정 메커니즘과의 연계, 대규모 서버 및 데이터센터 환경에서의 실증 연구도 병행하고 있습니다.
이러한 연구는 메모리 제조 공정의 수율 향상, 현장 불량률 저감, 시스템 신뢰성 확보에 직접적으로 기여하며, 국내외 반도체 기업 및 연구기관과의 협력을 통해 실질적인 산업적 파급 효과를 창출하고 있습니다.
1
Dose Measurements and Effects in DRAMs During PCB Inspections Using X-rays
백상현
NSREC - IEEE Nuclear & Space Radiation Effects Conference, 2024
2
Total-Ionizing Dose Damage from X-Ray PCB Inspection Systems
백상현
International Reliability Physics Symposium(IRPS) 2024, 2024
3
Write Recovery Time Degradation by Thermal Neutrons in DDR4 DRAM Components
백상현
IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS), 2023
1
2025년 차세대시스템반도체설계 전문인력양성 IDEC 캠퍼스 용역
2
결함 기반 데이터베이스 연계 시스템 메모리 지능형 테스트 플랫폼 개발