"상용으로 판매되는 512MB SD램 메모리는 대략 3000원~2만5000원 정도면 구매할 수 있습니다. 그러나 동일 사양 우주 반도체는 하나 사는데 개당 300만원~1000만원 정도로 비쌉니다."
이우준 한국항공우주연구원 선임연구원이 15일 <Y일렉> 인사이트 강연에서 소개한 이야기다. 우주 반도체는 일반 상용 제품과 달리 고온과 저온, 강력한 충격, 우주 방사선이라는 혹독한 환경을 버티면서도 제 할일을 제대로 해 내야 한다. 신뢰성을 검증하기 위한 다양한 시험 과정도 거친다. 판매 수량도 많지 않아 일반 상용 반도체와 비교했을 때 최대 1000배 가량 비쌀 수 밖에 없다고 이 연구원은 설명했다.
그간 많지 않았던 '우주 부품'에 대해 세간에 관심이 높아지고 있다. 2021년 6월 한국형 발사체 누리호에 이어 2022년 8월 국내 최초 달 탐사선 다누리호 발사에 성공하면서다. 윤석열 대통령은 작년 11월 우주경제 로드맵을 발표하면서 5년 내 달까지 갈 수 있는 발사체 엔진 개발, 2032년 달 착륙 및 자원 채굴, 2045년에는 화성까지 갈 수 있는 기술을 개발할 것이란 포부를 밝히기도 했다. 대선 공약인 우주항공청 설립도 가시화되고 있다. 추후 우주 정책이 각론으로 들어가면 핵심 부품, 특히 우주용 반도체에 관한 논의가 이뤄질 수 밖에 없다. 이 연구원에 따르면 국내 우주용 반도체 생태계는 전무한 실정이다. 먼 미래 우주 강국이 되기 위해서는 이제라도 관심도를 높여나가야 한다고 그는 강조했다.
우주 반도체는 일반 반도체 대비 신뢰성이 큰 폭으로 높아야 위성 등 우주선에 채택될 수 있다. 우선 초저온, 초고온에서 버틸 수 있어야 한다. 위성은 태양 빛을 바로 받을 때 초고온, 지구 뒤에서 태양 빛을 피할 때 초저온 환경에 놓이기 때문이다.
강한 진동 및 충격에도 버틸 수 있어야 한다. 인공위성 등 우주선은 로켓에 실어 우주로 보낸다. 이 과정에서 페어링을 분리할 때 특정 부위만 폭발시키는 파이로테크닉(Pyrotechnic) 기술을 쓴다. 이 때 발생하는 충격이나 진동이 상당히 크다. 이 연구원은 "알루미늄 덩어리를 우그러뜨릴 정도로 폭발 충격이 크다"면서 "우주 반도체는 이런 종류의 진동 충격에 견딜 수 있도록 내구성을 가져야 한다"고 했다.
우주 방사선에 의한 내성도 필요하다. 태양 폭발, 외계에서 일어나는 초신성 폭발은 양성자, 중성자, 중이온 등 방사 입자를 야기한다. 이러한 방사 입자는 반도체에 닿았을 때 심각한 문제를 초래한다. 이렇다보니 우주용 반도체는 일반 상용 제품이 나온 후 10년간 각종 보완 설계와 신뢰성 검사를 거친 뒤에 우주선에 탑재된다.
일반 상용 반도체와 차량용, 우주용 반도체의 요구 사양 비교표. 품질, 신뢰성 모두 우주용 반도체가 월등히 높은 조건을 요구한다. 가격도 물론 상당히 높다.
이 연구원은 "QML V-RHA는 방사선에도 강인함이 증빙된 제품에 붙는 우주용 반도체 인증"이라면서 "14나노 상업용 프로그래머블반도체(FPGA) 제품이 2015년에 나왔는데, 당시 우주용으로는 130나노 제품이 나왔을 정도의 시간 격차가 있다"고 했다.
그는 테슬라와 스페이스X 창업자인 일론 머스크 덕에 우주용 반도체 시장도 향후에는 폭증하게 될 것이라고 전망했다. 이 연구원은 "우주 반도체가 비싼 가장 큰 이유는 판매 수량이 작기 때문"이라면서 "그러나 미국 스페이스X가 스타링크 프로젝트를 수행하면서 이 회사 한 곳에서만 수천개의 위성을 쏘는 환경이 만들어졌고, 이런 게 결국 향후 수요 폭증으로 이어지게 될 것"이라고 했다.
- 행사 알림 -
오는 5월 25일 국내 최대 반도체 신뢰성 평가 기업 큐알티가 주최하는 첨단반도체안전혁신콘퍼런스(ASSIC) 2023에선 자율주행, 우주용 반도체의 신뢰성 평가 방법론과 시장 및 기술 개발 동향을 소개합니다. 자율주행과 우주 반도체 분야 소프트에러에 관한 다양한 지식과 경험을 갖고 있는 전 세계 반도체 전문가가 나와 평가와 분석에 대한 실무 정보를 제공합니다.
행사 참가비는 무료입니다. 해외 연사 발표시 한글 자막도 제공됩니다. 이번 행사를 통해 미래 자동차 반도체와 우주용 반도체의 안전 영향, 그리고 평가 방법에 대한 노하우를 습득하시기 바랍니다.
◆ 행사개요
– 행사명 : ASSIC 2023(Advanced Semiconductor Safety Innovation Conference)
– 주요 주제 : ASSIC 2023 “Single Event Effect Testing: Growing Needs & Timely Solutions” 단일 이벤트 영향 평가: 늘어나는 요구에 때 맞는 해결책
– 행사 위치 : 온라인 웨비나
– 등록 비용 : 무료
