단일 이벤트 효과와 반도체 소프트 오류의 평가

CONTENTS
그림 · 14
표 · 16
공식 · 17
이 책의 개요 · 19
이 책의 구성 · 21
제1장. 방사선의 유래와 방사선이 반도체에 미치는 영향
1. 단원 개관 · 27
2. 소프트 오류는 무엇인가? · 28
a. 소프트 오류란? · 28
b. 오류와 소프트 오류 · 28
c. 소프트 오류의 원인 · 29
d. 소프트 오류와 관련된 용어들 · 30
e. 방사선 입자에 의한 고정 오류 · 30
3. 방사선 입자와 단일 이벤트 효과 · 31
a. 대기 중성자와 단일 이벤트 효과 · 31
b. 우주 방사선 · 32
c. 은하계 우주선 · 33
d. 우주 및 대기 방사선 환경 · 33
e. 태양 에너지 입자 · 34
f. 지구의 자기장과 방사선대의 관계 · 37
g. 밴 앨런대 · 38
h. 남대서양 이상 현상 · 39
4. 대기 중성자의 생성 · 41
a. 양성자 캐스터이드와 중성자 생성 · 41
b. 습도 및 건물에 의한 영향 · 45
c. 대기 중성자의 선속 변화 · 45
5. 대단원 정리 · 46
6. 대단원 평가 · 49
제2장. 대기 중성자에 의한 소프트 오류
1. 단원 개관 · 53
2. 소프트 오류의 역사 · 53
a. 용어 등장 및 사용 · 53
b. 소프트 오류와 단일 이벤트 효과 · 54
3. 단일 이벤트 효과와 업셋의 발생 · 55
a. 양자 역학의 발전과 입자의 발견 · 55
b. 원자의 구조와 입자의 종류 · 56
c. 반도체 소자에 이르는 우주선 입자의 여정 · 59
d. 입자들에 의한 반도체 소자들의 반응 · 60
e. 고에너지 중성자의 반응 · 62
f. 이온화 현상 · 63
4. 단일 이벤트 효과의 유형과 정의 · 63
a. 이온화 현상에 의한 소프트 오류 · 63
b. 단일 이벤트 효과의 종류 · 64
c. 단일 사건 효과의 오류별 체계도 · 70
d. 이온화에 의한 영향: 점진적 효과 · 71
e. 단일 이벤트 효과의 반응별 분류 체계도(Taxonomy) · 72
f. 본질적 결함 및 외부적 결함과 신뢰성 · 73
5. 소프트 오류에 의한 참사 · 75
a. 에어버스 A330-303(콴타스 72편) 사고 · 75
b. 자동차 급발진 · 76
6. 반도체 미세화와 소프트 오류 · 78
a. 반도체 미세화 효과 · 78
b. 항공 및 우주 비행선 산업의 성장 · 78
c. 기능 안전과 4차 산업혁명 · 78
7. 대단원 정리 · 79
8. 대단원 평가 · 81
제3장. 반도체와 방사선 입자의 반응
1. 단원 개관 · 85
2. 입자와 물질의 반응 · 85
a. 방사선 물질의 상호 작용 · 85
b. 에너지 단면(Cross-Section) · 86
c. 단일 이벤트 업셋과 소프트 오류 단면 · 87
d. 소프트 오류율 · 88
3. 이온과 이온화 에너지 전이 · 89
a. 이온과 이온화 현상 · 89
b. 선형 에너지 전이 · 90
c. 하전된 입자의 에너지 전이 · 91
d. 반도체 소자의 밴드갭 · 92
e. 반도체 소자의 전자-정공 쌍 생성 및 재결합 · 93
f. 선형 에너지 전이의 입자에 따른 특성 · 94
g. 에너지 전이와 전하 캐리어의 수집 과정 · 95
h. 탄력성 반응과 비탄력성 반응 · 98
4. 하전 입자 이온화와 입자 비정의 물리적 기초 · 99
a. 하전 입자의 물질과의 반응 · 99
b. 에너지 전이 메커니즘의 해석 · 100
c. 중하전 입자의 에너지 전이 · 102
d. 선형 에너지 전이를 이용한 소프트 오류율 시뮬레이션 · 102
e. 방사선에 의한 반도체의 다양한 현상들 · 104
5. 방사선 입자의 특성 · 106
a. 하전 입자의 종류와 특성 · 106
b. 중성자의 특성 · 107
c. 중성자와 원자핵과의 반응 · 109
d. 광자의 특성 · 110
e. 방사선 에너지 전이의 비교 · 111
f. 산란에 의한 에너지 전이의 특성 · 113
g. 총 이온화 선량 효과의 에너지 전이 특성 · 113
h. 입자와 에너지 전이의 비교 · 114
i. 선형 에너지 전이와 총 이온화 선량 효과의 비교 · 115
j. 감마선과 총 이온화 선량 효과 유무 관계도 · 116
k. 입자와 가속 평가를 위한 에너지 대역 · 116
l. 각 이온별 평가 결과의 호환성 · 117
6. 단일 이벤트 업셋과 반도체 소자 · 118
7. 대단원 정리 · 120
8. 대단원 평가 · 121
제4장. 소프트 오류의 평가 방법
1. 단원 개관 · 127
2. 반도체와 단일 이벤트 효과 · 128
a. 고정 오류와 소프트 오류의 차이 · 128
b. 총 이온화 선량 효과 · 129
c. 소자 유형별 단일 이벤트 효과와 영향 · 129
3. 소프트 오류 평가의 목적 · 130
a. 실제 운용 환경의 모사 · 130
b. 소프트 오류 평가와 오류율 · 133
c. 평균 고장 시 간격 예측 · 134
d. 가속 평가를 위한 가속기의 기원 · 135
e. 소프트 오류 경화 및 내성 기술 개발 · 136
f. 오류 검출 및 수정 기술 개발 · 138
4. 단일 이벤트 업셋 평가 방법 · 139
a. 가속 평가 정확도의 필요성 · 139
b. 가속 평가의 방법 · 140
c. 실시간 소프트 오류 평가 · 141
5. 대기 방사선 평가 항목 · 142
a. 가속 중성자 평가 · 142
b. 가속 열 중성자 평가 · 142
c. 가속 알파 입자 평가 · 143
6. 우주 방사선 평가 항목 · 144
a. 양성자 및 중이온 가속 평가 · 144
b. 감마선 총 이온화 선량 효과 평가 · 145
7. 대단원 정리 · 146
8. 대단원 평가 · 148
제5장. 평가 장비와 평가 자료 분석
1. 단원 개관 · 153
2. 범용 방사선 가속 평가 장비의 특성 · 154
a. 평가 하드웨어 · 154
b. 시스템 운용 소프트웨어 · 156
c. 평가 알고리즘 · 159
d. 메모리 평가 알고리즘 · 159
e. 평가 운용 프로그램 · 162
f. 평가 알고리즘과 운용 프로그램의 조합 · 163
g. 표준 시료와 선량계 · 165
h. 정확성, 정밀성 그리고 재현성 · 166
i. 선량과 선속 · 168
3. 소프트 오류 단면과 소프트 오류율 · 168
a. 결함과 오류와 고장의 관계 · 168
b. 소프트 오류율 · 170
4. 평가 자료 분석 · 171
a. 소프트 오류 단면 및 평가 자료 분석 · 171
b. 전압, 온도, 롯트별 의존도 · 173
c. 빔의 시간별, 위치별 비균일성 · 173
d. 단일 및 다수 오류 · 174
e. 오류 선량 및 오류 시간 분석 · 174
f. 평가 자료 분석 · 175
g. SEFI, SEL, SEBO 그리고 SEGR의 분석 · 176
h. 신뢰 수준 분석 · 177
5. 소프트 오류와 반도체 기능과의 관계와 추세 · 178
a. 추세의 상관 관계 · 178
b. 회로 유형에 대한 SEE의 적용 가능성 · 179
6. 대단원 정리 · 180
7. 대단원 평가 · 181
제6장. 평가와 분석의 모범 사례
1. 단원 개관 · 185
2. 평가와 분석의 모범 사례 · 185
a. 빔 종류와 빔 설비 간 보정 · 186
b. 빔 프로파일 보정 · 188
c. 선량 분포와 평가 거리의 보정 · 189
d. 표준 시료를 이용한 선량 보정 · 190
e. 오류 개수와 단일 이벤트 개수의 분류 · 190
f. 활성 시간과 비활성 시간의 계산 · 192
g. 단위 면적과 소자 면적에 따른 보정 · 192
h. 이벤트 발생 시간, 이벤트 간 시간 그리고 이벤트 위치의 분석 · 194
3. 대단원 정리 · 197
4. 대단원 평가 · 198
단원별 요약 · 201
1. 제1장: 단일 이벤트 효과와 소프트 오류의 평가 · 202
2. 제2장: 대기 중성자에 의한 소프트 오류 · 204
3. 제3장: 반도체와 방사선 입자의 반응 · 206
4. 제4장: 소프트 오류의 평가 방법 · 208
5. 제5장: 평가 장비와 평가 자료 분석 · 210
6. 제6장: 평가와 분석의 모범 사례 · 212
대단원 평가 정답 및 해설 · 215
1. 단일 이벤트 효과와 소프트 오류의 평가 · 216
2. 대기 중성자에 의한 소프트 오류 · 218
3. 반도체와 방사선 입자의 반응 · 220
4. 소프트 오류의 평가 방법 · 222
5. 평가 장비와 평가 자료 분석 · 224
6. 평가와 분석의 모범 사례 · 226
자료 출처 · 230
A. 참고 서적 · 230
B. 웹사이트 · 230
1. 소프트 오류 관련 위키 · 230
2. 우주 기상(Space Weather) · 230
3. NASA Electronic Parts and Packaging Program - 홈페이지 · 231
4. NASA Electronic Parts and Packaging Program - 자료실 · 231
5. EAS The European Space Agency - 홈페이지 · 231
C. 단일 이벤트 현상에 대한 학회 및 컨퍼런스 · 231
1. ASSIC - Advanced Semiconductor Safety Innovation Conference · 231
2. IEEE Nuclear & Space Radiation Effects Conference · 231
3. The RADiation and its Effects on Components and Systems Conference
(RADECS) · 231
4. IEEE - IRPS - International Reliability Physics Symposium · 231
D. 평가 표준 · 231
1. JEDEC 표준 · 231
2. AEC 표준 · 232
3. 미국 표준 · 232
4. 유럽 연방 표준 · 232
색인 · 233

"반도체의 신뢰성 중 단일 이벤트 효과에 의한 분석은 가장 어려운 분야이다.
그러나 더 나은 평가와 분석 기술은 단일 이벤트 효과를 줄이고 더 나아가 극복하는 기반이 된다."

"고에너지 중성자의 선속은 비행기의 순항 고도에서 최고점에 이르며, 이는 항공 전자 기기에 심각한 위협을 미친다."