-오랜만에 모셨습니다. 큐알티 이혁재 박사님 다시 모셨습니다. 안녕하십니까.
“반갑습니다. 이렇게 다시 불러주셔서 감사합니다.”
-지난번에 나오셔가지고 QD에 대해서 설명을 아주 자세하게 잘해주셔서 그런 지식을 구하는 분들이 되게 도움을 많이 받은 것 같은데. 오늘은 ESD. 약간 QD하고는 조금 거리가 있어 보이는 느낌이긴 한데. 이에스디ESD에 대해서 오늘 소개를 해주시려고 나오셨습니다. ESD는 뭡니까?
“영어로 풀어서 쓰면 ESD(Electro Static Discharge)라고 그래서 정전기 방출인데. 말 그대로 앞에 Static이라는 단어가 붙었다는 얘기는 움직이지 않는다는 얘기거든요. 그러면은 움직이지 않는 전기가 있으면 반대로 움직이는 전기가 있다는 얘기인데. 바로 우리가 지금 이렇게 쓰고 있는 이런 전기들은 다 전자가 흐르는 거예요. 그래서 다시 얘기하면 동전기여야 되는데 앞에 동자를 빼고 간단하게 전기라고 써요. 그리고 대신에 움직이지 않는 거를 정전기라고 쓰고. 그런 현상들은.”
-동전기, 정전기 써야 되는데 동은 빼버리고 그냥 전기라고 한다.
“전기, 정전기 이렇게 쓰고 있습니다. 그래서 우리가 보통 “만원, 이만원” 이러지 “1만원”이나 “2만원”이라고 안 하잖아요. 그런 것처럼 그렇게 이해하시면 될 것 같아요.”
-정전기. 우리가 겨울에 자동차 문 열라고 이렇게 하면 딱 오는 거.
“가끔 사람끼리도 팁니다.”
-그거는 왜 일어나는 거예요?
“똑같은 현상입니다. 예를 들어서 대표님하고 저하고 전하 차이가 있거나 볼트 차이가 있으면 바로 흘러버리는 거예요. 그런데 왜 그게 겨울에 많이 일어나느냐? 몸이 건조하잖아요. 그러면은 우리 몸에 충전이 잘 돼요.”
-네. 건조하면 충전이 잘 됩니까?
“그래서 가끔 가다 보면 이렇게 스프레이를 뿌리고 나면 온도가 확 떨어집니다. 그래서 여름에는 거의 안 일어나는 이유가 여름에는 우리나라가 습도도 높고 땀도 많이 나잖아요. 그럼 반대로 스페인 마드리드나 이런 데에서는 아마 반대 현상이 일어날 거예요. 여름에 불꽃이 많이 튈 수도 있습니다. 특히 건조하니까.”
-그렇군요.
“그래서 그때 이렇게 심한 경우는 저는 사람 손끝에서 불꽃 튀는 거 봤거든요. 그 정도 되면 동전 놓칩니다.”
-근데 정전기가 발생하는 이유는 뭡니까?
“일단 쉽게 생각해서 구름 같은 거 생각하면 좋은데요. 사실 그런 현상들을 아주 과학적으로 깔끔하게 설명을 못하고 있고 결과만 이야기하고 있어요. 근데 보면 구름 같은 데서도 보면 여러 가지 이론들이 있긴 한데. 구름 자체에서도 구름 알갱이가 그러니까 지상에서는 높지만 저 위에 올라가면 영하 10도에서 50도가 되기 때문에 거의 얼음 알갱이 같은 걸로 존재하거든요. 그러면서 이렇게 그렇게 부딪히면서, 우리도 보면 여러 가지 헝겊이나 이런 데다가 유리를 이렇게 비비게 되면 거기서 전하를 띠듯이 서로 전하가 왔다 갔다 한다는 얘기는 원자에 있던 전자들이 빠져나가는 현상들이 일어나는 건데. 구름에서도 그런 현상들이 일어나서 층 분리가 되듯이 약간 마이너스 전하를 띈 건 아래쪽으로 가고 그다음에 플러스 전하를 띤 거는 약간 위쪽으로 분리되는 현상들이 생겨요. 그렇게 되면 그것들이 구름과 구름끼리 부딪힌다 그러면 구름 간에 방전이 일어나는 게 보이고. 그게 하필 땅이다 그러면 우리가 흔히 보는 낙뢰 또는 번개라는 현상을 볼 수 있죠. 그래서 우리 생활에 어제도 아마 많이 보셨을 것 같아요. 밤새도록 천둥 치고 번개치고. 바로 그게 전형적인 우리가 흔히 생활 속에서 볼 수 있는 정전기 현상이라고 보시면 됩니다. 그렇게 되면 에너지가 높기 때문에 늘 불안하니까 항상 에너지는 높은 데서 낮은 쪽으로 방출해야 돼야 되기 때문에 항상 그런 현상들이 일어나고 있습니다.”
-반도체에서도 영향을 받죠?
“그렇죠. 반도체는 또 집적회로(IC)잖아요. 또는 VLSI처럼 칩이 작기 때문에 그런 현상들에 굉장히 취약해요. 그러니까 어떤 거냐면 아까 우리가 불꽃이 튀는 정도잖아요. 그 정도면은 정확하게 이야기하긴 어렵지만 보통 30000볼트 정도의 전압이에요. 35000볼트. 굉장히 높은 전압입니다. 그런데 왜 안 죽느냐? 전류가 낮아서예요. 전류가 많이 오르면 바로 죽고 보통 그정도에는 마이크로암페어(μA) 정도. 그러니까 우리 몸에서 30000볼트라 하더라도 마이크로암페어(μA)면 크게 따끔한 정도밖에 안 되기 때문에 문제가 없는데. 근데 그런 정도의 전압이 반도체에 들어가면 반도체는 끝납니다. 홀랑 타버립니다. 이 표현이 강하긴 한데 완전히 타버릴 정도가 되고. 우리가 반도체에서 하는 거는 그정도 전압은 아니고요. 대신에 우리가 보통 몸에 땀이 많은 사람이나 건조한 사람이 약간의 차이가 있긴 한데. 그럴 경우에는 보통 건조한 사람은 몸에 한 200~500볼트 정도의 전압이 있다고 측정해보면 나오고요. 건조한 사람은 1000볼트가 넘어가는 경우도 있어요. 그래서 우리가 보통 반도체 소자에서 ESD 보호회로를 만든다. ESD에 대해서 보안을 한다는 얘기는 그런 경우에 한하는 거지 불꽃이 튀었다? 그거는 못 막습니다.”
-소자에 ESD 보호회로가 다 들어가 있습니까?
“보통 다 들어가 있습니다.”
-다 들어가 있어요?
“그래서 보통 온칩프로텍션(On-Chip ESD Protection)이라는 단어를 쓰고 있거든요. 그렇지만 그거로도 모자라는 경우가 있기 때문에. 아예 반도체 소자 바깥에다가 ESD 전용 칩을 쓰는 경우가 있는데. 우리가 보통 쓰고 있는 D램이나 S램이나 플래시 이런 메모리 같은 경우에는 안에 ESD 보호회로가 들어가 있습니다.”
-보호회로가 다 들어가 있군요.
“보통 우리가 ESD Protection Circuit(ESD 보호회로)이라고 하는데 그게 들어가 있어요.”
-반도체 그 안에서 자기 혼자서 그렇게 정전기가 튀진 않죠?
“안 튀죠. 주로 외부에서 유입이 되는 거죠.”
-이런 기계를 제가 만졌을 때.
“그럴 수도 있고요. 직접 만져서 들어갈 수도 있고요. 왜냐하면 외부에서 반도체 소자로 에너지가 들어가는 거기 때문에 그럼 주로 사람이 많이 만지잖아요. 그렇기 때문에 그런 걸 우리가 보통 휴먼바디모델(HBM)이라고 그래서 인체에서 발생한 전압이 반도체에 어떤 형태로 들어가는지를 옛날에 사람들이 연구를 해가지고 모델링을 해놓은 게 있어요. 그래서 그걸 우리가 보통 휴먼바디모델(HBM)이라고 그러고 또 하나는 옛날에 일본 같은 경우에는 그것이 자동화가 많이 돼 있어 가지고 기계 등에 의해서 반도체 소자에 에너지가 유입되는 경우가 있어서 머신모델(MM)이라는 게 있습니다.”
-사람에 의한 것과 기계에 의한 것.
“그리고 또 하나는 요즘에 보면 옛날에 VLSI는 칩이 굉장히 작았는데. 요즘에 CPU나 이런 거 보면 거진 이만큼 커지거든요. 그럼 이렇게 커지는 거에도 사실 표면에 부도체가 돼 있기 때문에 전자나 전하가 거기에 쌓여 있습니다. 그래서 그런 것들이 반도체 내에 들어갈 수가 있어요. 그런 거를 간단하게 모델링한 게 차지드디바이스모델(CDM)이라고 그래서 일단 정전기 보호회로를 할 때는 크게 세 가지를 이용합니다. 그런데 이 머신모델(MM) 같은 경우에는 제가 반도체 일을 했었을 때는 휴먼바디모델(HBM)과 머신모델(MM)이 메인이었고 차지드디바이스모델(CDM)이 상대적으로 마이너였었어요. 그런데 머신모델(MM) 같은 경우에는 일본에서 많이 밀었었거든요. 그래서 그 당시에 일본이 반도체 굉장히 잘했기 때문에. 그런데 사실 이런 것들이 표준이라는 게 국가나 국가 간의 파워 싸움도 되는 경우가 많이 있는데. 그렇지만 지금 같은 경우에는 일본이 반도체에 대해서 많이 내려가 있는 상태이기 때문에. 머신모델(MM) 같은 경우에는 지금 현재 메인으로 측정하지는 않습니다. 그래서 휴먼바디모델(HBM)이나 차지드디바이스모델(CDM). 그래서 두 가지 모델을 인더스트리 필드에서 가장 많이 채택하고 사용하고 있습니다.”
-그러면 그 보호회로들이 다 들어가 있으면 큰 문제 없는 겁니까?
“그렇죠. 없어야 되죠.”
-없어야 됩니까?
“없어야 되죠. 그런데 실제적으로 그런 문제들이 생겨요. 그럼 왜 생기냐 하면 ESD 보호회로를 만들 때 우리가 들어가는 에너지의 한계들이 보통 있거든요. 그래서 회사나 공정 기술에 따라서 똑같이 만약에 내가 레이아웃을 한다 하더라도 공정이나 기술에 따라서 한계가 조금씩 달라요. 그렇기 때문에 1기가 D램 기술이라든지 아니면 요즘에 많이 나오는 3나노냐 5나노냐 7나노냐. 이런 기술에 따라서 똑같은 레이아웃을 적용하더라도 이 반도체에서 소화할 수 있는 용량의 차이가 생깁니다. 왜냐하면 정션 깊이도 다를 수가 있고 그다음에 농도도 다를 수가 있고 열공정 여러 가지 다른 요소들에 의해서 다를 수 있기 때문에. 그렇게 될 경우에는 보통 같은 레이아웃을 쓰더라도 특성이 바뀔 수가 있어요. 그렇기 때문에 항상 매 제품이나 매 기술마다 그 검사를 해야 돼요.”
-전수조사를 해야 된다는 얘기입니까?
“샘플링을 해가지고. 전수조사하면 죽으면 안 되니까. 왜냐하면 우리가 보통 반도체는 일반 테스트는 전수조사하는데 그건 테스트를 해도 살아남거든요. 근데 ESD 전수조사하면 만약에 죽으면 어떻게 하려고요. 안 되죠. 그래서 그건 샘플링해서 이게 통과되면 “OK. 이 제품들은 다 문제가 없어”라고 확인할 수 있죠.”
-그 용량을 넘어가면 문제가 된다라는 얘기죠?
“그렇죠. 용량이라는 게 우리가 보통 표준을 만든다 그러면 기준을 만든다는 얘기거든요. 그래서 휴먼바디모델(HBM) 같은 경우에는 2000볼트까지는 견뎌줘야 되는 거죠. 그러니까 1900볼트에서 죽었다? 그건 페일이에요. 1999볼트에서 죽었다? 페일이에요. 무조건 2000볼트 넘겨야 돼요. 그리고 차지드디바이스모델(CDM)은 처음에 90년대까지만 하더라도 여러 가지 방법이 나와가지고 중구난방이었는데. 지금은 딱 방법이 하나로 픽스가 되면서 500볼트.”
-500볼트? 그건 상대적으로 낮네요.
“낮지만 이게 아까 말씀드렸지만 ESD(Electro Static Discharge)라고 그랬잖아요. 그 기준이 한 150나노 이내에서 액션이 일어나면 Static이라고 보는 거예요.”
-150나노라는 게 시간을.
“시간. 에너지 방출되는 시간이 파형이라든가 이런 것들이 한 150나노 정도 이내에 들어오면은 Static이라고 정의를 한 거예요. 그런데 차지드디바이스모델(CDM)은 10피코초(ps)밖에 안 돼요. 굉장히 짧은 시간에 하기 때문에 어떤 경우에는 ESD 보호회로 트랜지스터들이 동작도 하기 전에 내부회로로 들어가는 경우가 많아요. 그렇기 때문에 휴먼바디모델(HBM에 의해서 페일 나는 경우하고 차지드디바이스모델(CDM)에 의해서 페일 나는 경우하고. 페일 양상이 완전히 다른 경우가 많아요.”
-페일이 나면 아예 반도체가 죽어버리는 겁니까?
“죽어버리는 겁니다.”
-그다음부터는 못 씁니까?
“못 씁니다.”
-그냥 타서 없어진다?
“쉽게 얘기해서 ESD 보호회로가 오동작을 하게 되면 안에 있는 회로는 멀쩡하다 하더라도 여기 들어가 있는데 I/O나 이런 데 입력단의 회로가 고장이 나면 시그널이 안으로 제대로 못 들어가기 때문에 안 되는 거죠.”
-아니 근데 저희가 전자기기 많이 쓰지 않습니까? 노트북도 쓰고 핸드폰도 쓰고 여러 가지 옛날 전자기기들, 차에도 많이 쓰고 하는데. 말씀하신대로 그게 검사를 100% 다 확실하게 할 수는 없어서 시중에 나온 것 중의 일부는 그 문제가 생길 수 있는 소지가 있는 소자들도 분명히 밖에 나와 있을 텐데. 제가 그냥 경험할 때는 그렇게 죽은 경우는 별로... 별로가 아니고 없는 것 같거든요.
“일반 소비자는 사실 잘 몰라요. 무슨 얘기냐 하면 예를 들어서 일단은 사고 있는 제품들이 다 우리가 모르지만 일단 고급이고요. 그다음에 우리가 반도체 칩을 직접 만지는 경우는 거의 없잖아요.”
-그렇죠. 케이스를 만지고 있죠.
“그래서 아까 말씀드렸던 것처럼 ESD(Electro Static Discharge)라고 얘기하는 건 아까 150나노 정도에서 모든 액션이 일어나는데. 이런 것들이 만약에 대표님께서 다른 전자 제품을 만지잖아요. 그럼 이 전자가 흘러가면서 굉장히 늘어져요. 그리고 낮아져요. 그래서 실제 반도체 쪽으로 갔을 때는 이미 크게 문제가 없는 정도로 내려가는 경우가 많아요. 단 저희 큐알티 같은 경우에서 페일 나서 분석 들어오는 경우가 많이 있거든요. 그런 경우를 보면 실제 제품 안에서 죽은 경우가 꽤 많아요. 그건 거의 90% 이상 ESD나 관련된 문제라고 보시면 돼요. 실제적으로 필드에서는 그런 것들이 들어와요.”
-필드에서 그런 것도 들어오는 게 컨슈머 디바이스입니까? 아니면 디바이스가 자체로 들어오는 거예요? 아니면 칩이 들어오는 거예요?
“커스터머가 의뢰를 하면 PCB 상태에서 오는 경우도 있고. 그다음에 반도체 칩 자체로 오는 경우도 있고 다양하게 옵니다.”
-그들은 그러니까 컨슈머 디바이스에 탑재가 되는 제품들 안에 들어간 보드나 칩들이라는 거죠?
“맞습니다. 간단한 가전제품은 아니고 실제 자동차나 이런 파워디바이스 관련된 쪽에서는 특별히 그런 의뢰들이 많이 들어옵니다. 그래서 분석해 보면 거의 ESD에 관련된 현상이 굉장히 많이 일어나고 있습니다.”
-그렇군요.
“그래서 되게 중요해요. 이런 거 분석을 잘 해야 되고 서비스를 잘 해야 되는 부분들이 굉장히 중요합니다. 그리고 나름대로 노하우를 갖고 있어야 돼요. 이거 딱 보고 이게 어떤 문제라는 걸 바로 알 수 있을 정도의 능력들은 있어야 됩니다.”
-만약에 차에 들어가 있는 반도체 소자가 어떤 이유에서 ESD 문제로 인해서 칩이 죽어버렸다. 그러면 큰 사고가 날 수도 있는 겁니까?
“치명적이죠. 그렇기 때문에 그런 데 들어가는 건 또 더 강화돼 있고 외부에서 따로 보호할 수 있는 것들을 준비합니다.”
-준비가 돼 있어요?
“왜냐하면 거기에 들어가는 뒤처리할 때 들어가는 비용이 너무 크기 때문에 그런 부분들은 따로 준비하고 있어서 크게 문제는 없습니다.”
-그럼 전수조사가 아니라 샘플링 조사라고 하면 모든 소자 기업들이 다 합니까?
“기본적으로 합니다.”
-기본적으로 해요?
“대기업 같은 경우에는 자체적으로 하고 있고요. 자체적으로 할 때 개발할 때 보통 개발단에서 개발을 해서 초창기에 지금부터 처음에 우리나라가 반도체 개발할 때는 그 개념이 없었어요. 그래서 그냥 회로 동작만 잘 되면 좋고 다 박수 쳤는데.”
-지금은.
“칩이 다 죽어. 이렇게 돼서 지금은 아예 개발 단계부터 공정 기술에 따라서 여러 가지 관련된 ESD 레이아웃 같은 거를 라이브러리나 풀로 갖고 있어서 그때마다 해서 지금은 아마 개발과 동시에 양산에 들어가면 크게 ESD 문제는 없는데. 특히 파운드리 같은 경우나 이런 회사 같은 경우에는 파운드리 회사에서 그런 ESD 보호회로를 제공해 주는 걸 써요.”
-IP가 있나 보죠?
“그런데 설계한 회사에서는 그 공정에 대해서 정확하게 모르잖아요. 그래서 그게 특성이 어떻게 바뀌는지 잘 모르기 때문에 변화가 있을 수 있고. 그래서 그런 부분들에 대해서는 큐알티나 이런 쪽에 전문기관에 의뢰를 해서 실제 어느 정도 수준이 되는지를 판정을 받습니다.”
-그럼 파운드리에서 나온 걸 팹아웃된 거 받아 갖고 보내면 큐알티 안에서 그거를 테스트해서.
“JEDEC이나 이런 데에서 요구하는 조건에 따라서 ESD 검사를 실시해서 페일이다 패스다라는 판정을 해줍니다.”
-검사는 어떻게 하죠? 자꾸 정전기를 넣어보는 겁니까?
“그런 장비가 있어요. 장비가 있어서 휴먼바디모델(HBM)에 나오는 파형이 있고 그다음에 차지드디바이스모델(CDM)에 나오는 다양한 파형들이 있는데. 그 파형이 규격이 돼 있습니다. 그래서 그거에 맞는 파형을 디바이스에 계속 인젝션을 해가지고 페일 여부를 판정하기 때문에 그것은 굉장히 공정하게 진행을 하고 있습니다.”
-그 안에 환경은 대기 환경에서 습도도 왔다 갔다 하고 이렇게 되는 겁니까?
“습도 조절합니다. 온도와 습도 조절 다 합니다.”
-온도와 습도를 조절해가면서.
“온도와 습도가 달라지면 아까 말씀드렸던 것처럼 건조한 사람하고 손에 물기가 많은 사람하고 전압이 다른 것처럼 대기의 습도에 따라서도 판정을 받기 때문에. 측정하는 분위기는 항상 일정하게 항온·항습 조정하고 있습니다.”
-그러면 주로 팹리스나 이런 쪽에서 많이 의뢰할 것 같다는 생각이 드네요. 그건 장비가 장비나 그런 노하우가 없으면 측정 못 하는 거 아닙니까?
“그렇죠. 장비도 일단 컨펌받은 장비가 있어야 되고요. 그래서 큐알티 같은 경우에는 그런 장비를 다양하게 적어도 네다섯 종류를 보유하고 있어가지고 목적에 맞게 그다음에 커스터머가 많이 의뢰할 경우에는 스루풋에 문제가 없도록 조절을 하면서 측정한 결과를 리포트해 드리고 있습니다.”
-페일이 나면 어떻게 됩니까? 리포트 해 줍니까? “잘못 만들어서 다시 만드셔야 될 것 같습니다.”
“일단은 두 가지 방법이 있는데 판정을 해주는 서비스가 있어요. 그러니까 인증하는 서비스가 있고 그다음에 거기에서 커스터머가 더 요청할 경우에는 “어디가 문제에 있다”라고 얘기할 수 있고. “그럼 이거 어떻게 해결해야 되는데?”라는 경우에 또 서비스를 따로 해주고요. 왜냐하면 그게 커스터머가 원하지 않는 경우도 있거든요. “우리는 그냥 페일과 패스만 보고 싶어” 하는 경우가 있고. 그런 경우에는 이제 엔드유저인 경우죠. 그렇지만 이제 중간에 납품해야 되는 데는 “이게 어느 정도인데 뭐가 문제가 있어” 이 정도를 알아야지 나중에 할 수가 있고 그다음에 마지막 경우에는 진짜 개선을 해야 되는데. 그 파운드리나 이런 데에서는 기술 제공을 안 하고 그렇지만 커스터머 클레임이 들어와가지고 개선을 해야 된다. 어디 납품을 해야 된다. 이럴 경우에는 분석 서비스하고 어떻게 해서 개선을 할 수 있는지 이런 거에 대한 서비스를 요청하는 경우도 있습니다.”
-그렇게 페일이 났는데 아까 말씀하신 1999볼트 정도 나왔을때 “이 정도면 그냥 공급해도 되겠지” 하는 그런 기업은 없을 것 같기는 한데 만약에.
“그렇게까지는 안 하고요. 보통 1900~2000볼트 이렇게 하죠. 1999까지는 안 하고. 아까 제가 말씀드렸던 것은 스펙의 중요성을 말씀드리기 위해서 그런 거고. 실제로는 100 단위로 측정하든가 50 단위로 측정을 합니다.”
-페일이 나서 예를 들어서 1900이나 1800이 돼서 미치지 못했단 말이죠. 샘플링 조사를 했는데 그러면 다시 뭘 좀 해야 될 거 아닙니까? 내부에서 갖고 와 갖고 보완을 할 거 아니에요. 시간이나 비용도 꽤 나오겠네요?
“그렇죠. 페일이 나면 의뢰한 쪽에서는 여러 가지 수고를 아끼면 안 되는 문제가 생기죠.”
-넘어가면 그냥 어차피 다 “우리가 다 여기서 테스트해봤더니 잘 넘어갔어” 라는 게 자료가 나오는 거고. 많이 합니까?
“꽤 많이 의뢰를 하고 있고. 우리가 말하면 알만한 중대기업이라고 그럴까요. 중견기업보다 크고 대기업보다는 약간 작은 그런 쪽에서도 꽤 의뢰가 들어오고 있고. 저희가 그거에 맞춰서 판정을 해드리고 있습니다.”
-소자가 하나 이렇게 들어오면 보통 테스트 하는 데 시간이 얼마나 걸립니까?
“시간은 생각보다 많이 걸리지 않아요. 사전 준비 같은 걸 해야 되기 때문에. 그전에 핀의 컨디션이 어떤지, 칩이 어느 기술을 썼는지. 이런 거에 대한 데이터 정리를 하고 어떻게 분석을 하고 어떻게 측정할지 그런 시간이 많이 걸리고. 실제적으로 테스트하는 시간은 아마 대표님이 생각하는 것보다는 시간이 짧게 걸립니다. 왜냐하면 그 장비들이 굉장히 자동화가 되어 있고 그다음에 인젝션 하는 것들이 굉장히, 왜냐하면 1500볼트나 2000볼트를 한꺼번에 빠른 시간 내에 전압을 높이는 게 쉽지 않거든요. 그런 장비들이 굉장히 스테이블하고 안정적인 장비를 갖고 있기 때문에. 측정 시간은 오래 걸리지 않습니다.”
-1년에 몇 종류 정도나 하세요? 이런 거 물어봐도 됩니까?
“굉장히 다양해요. VLSI 칩부터 디스크리트 트랜지스터까지 다양하게. 여기서 말한 디스크리트 트랜지스터는 하나 있는 게 아니라 그러니까 RFIC 같은 경우에는 굉장히 회로가 간단하거든요. 그런 게 아주 다양하게 들어오고 있습니다.”
-그것도 뭔가 뭐랄까요. 새로운 자동차에 반도체가 많이 탑재되는 흐름이라든지 앞으로 우주에 나간다든지. 이런 우리가 반도체를 쓰는 최종 제품들이 굉장히 다양하게 변하고 있지 않습니까? 그럴 때마다 그런 기준들도 새로 계속 만들어지는 거예요?
“그렇죠. 좋은 질문해 주셨는데요. 그 기준은 사실은 크게 안 바뀌었었어요. 그런데 반도체가 계속 작아져가지고 지금은 나노테크놀로지 이러잖아요. 그래서 ESD 같은 경우에는 한 2010년경에 휴먼바디모델(HBM)의 기준이 약간 낮아졌어요. 왜냐면 아무리 만들어도 안 되면 방법이 그다음의 방법은 스펙을 바꾸는 겁니다. 그래서 휴먼바디모델(HBM) 같은 경우에는 정확하지는 않지만, ESD 관련된 협회에서 2010년경에 2000볼트에서 1000볼트로 낮췄습니다.”
-낮춘 이유는 뭡니까? 뭔가 회로가 작아지고 더 많아지고 하니까 2000볼트까지 우리가 달성하기는 쉽지 않다?
“진짜 이유는 그거고요. 진짜 이유는 그거고. 그럼 왜 1000볼트냐. 저도 궁금해서 여러 나라에 습도를 한번 다 조사해 봤었어요. 그러니까 인터넷 치면 나오니까요. 그래서 한국은 봤더니 평균 습도가 평균 65%예요. 그래서 “OK. 한국은 크게 문제가 없겠네” 하고 이제 기흥 쪽하고 이천 쪽 하고 봤더니 이천이 약간 2~3% 낮더라고요. 그러면 ESD 더 취약할 수도 있겠다라는 생각을 잠깐 해봤고요. 그다음에 LA 쪽을 가봤죠. LA 쪽은 반대거든요. 우리는 여름에 습도가 높지만 그쪽은 겨울의 습도가 높아요. 그래서 봤더니 거기도 “평균 습도가 57%니까 크게 문제가 없겠네” 하고 “OK. 그럼 마지막으로 마드리드를 보자” 했더니 마드리드는 평균 습도가 30%까지 내려가더라고요. 그래서 왜 이걸 계속 따졌냐 하면 보통 우리가 일반적인 상태에서 습도가 50% 정도가 되면 우리가 몸에 갖고 있는 전하량이 500볼트 정도밖에 안 돼요. 그러니까 1000볼트면 크게 문제가 없는 거예요. 실제적으로 물론 테크놀로지가 다운되면서 스펙을 줄였는데 1000볼트가 되더라도 일상생활에서 쓰는 데는 크게 문제가 없는 정도예요. 단 마드리드 같은 경우에는 조심해야죠.”
-건조하니까.
“32%까지 내려가기 때문에 그정도면 아마 1000볼트 넘을 거예요. 그래서 그런 경우 그 습도랑 굉장히 관련이 있어요.”
-우리가 마드리드에서 그런 조사가 있는지 모르겠지만 그렇게 건조한 나라에서 뭔가 전자제품 문제가 많이 생기는 거라고 그런 보도가 나온 건 없지만.
“없기 때문에 단정적으로 얘기할 수는 없는데 제가 ESD 측면에서 한번 습도별로 왜냐하면 습도가 낮을수록 체내에 갖고 있는 전압이 꽤 높아지거든요. 습도가 한 20% 미만이 되면 아마 2000~3000볼트까지 몸에 있는 전하량이 올라갈 거예요. 그래서 40~50% 정도면 그래도 1000볼트면 괜찮은데. 30% 정도까지 되면 1000볼트도 위험할 수 있어요. 그렇지만 우리가 흔히 일반적으로 생활할 때는 1000볼트 정도면 크게 문제가 없는 값인데. 테크놀로지가 계속 개발되고 있잖아요. 그래서 3나노, 7나노까지 가면 제가 다시 자료를 조사해 봤더니 2025년 정도 되면 그 기준에서 또 내려갈 것 같아요.”
-또 500볼트로 내려야 된다?
“그럴 것 같아요. 왜냐하면 너무 기술이 타이트해지고 이러면 들어가는 전압이나 이런 것들을 감당해낼 수 있는 한계를 넘어갈 수 있거든요. 사실은 그전에 2000볼트를 유지할 때도 ESD 보호회로 그러니까 입력단에 들어가는 본딩 패드가 연결되는 쪽에 ESD 보호회로만 갖고도 프로텍션을 했었는데. 나중에는 그것도 잘 안 되니까. 전원단에서 ESD 보호회로를 공통으로 쓰는 방법도 많이 개발이 됐습니다. 그래서 그래도 안 되니까 스펙을 건드리기 시작하는 거죠.”
-기준을 낮춰버리는 거군요. 참 어렵네요.
“쉽지 않습니다.”
-3나노나 5나노 만드는 것도 어려운데. 만들고 나서 ESD 이런 것들에 대해서도 기존에 2000볼트로는 잘 안 된다 그러니까 낮췄다라는 얘기인 거군요.
“일부 논문에서 발표되는 건 그러함에도 불구하고 충분히 잘 만들 수 있다라고 이야기하는 것들은 학술지에 이런 게 많이 나오고 있는데. 그거는 굉장히 특별한 기술을 많이 사용한 경우이고 보통 기업체나 이런 데에서는 일반적인 기술을 쓰면서도 퍼포먼스를 내고 싶어 하기 때문에 그런 거에 대한 간극은 있을 수 있습니다.”
-그렇죠. 볼륨베이스로 양산을 하느냐. 아까 말씀하신 논문에 쓰는 어떤 특별한 용도냐에 따라서 기준이 너무 높아버리면 사실 양산화가 어려우니까 그럴 수도 있겠네요. 아무튼 ESD에 대한 것은 일반 사람들은 잘 모르지만, 반도체 업계에서는 기준도 이렇게 낮추고 이런 걸 보면 한동안 상당히 좀 안에서는 이슈가 됐었겠네요.
“그리고 실제 측정할 때도 보면 우리가 손으로 못 대게 해요. 항상 그 가드링 같은 거 껴가지고 몸에 있는 차지를 다 빼놓고 만져야 되고. 여러 가지 작업들이 굉장히 정교한 작업들이 많이 일어나고 있어요.”
-ESD 테스트는 국내에서는 큐알티 말고도?
“큐알티 말고 하는 데가 있는 걸로 알고 있는데 정확하게 모르고요. 큐알티만큼 신뢰성을 갖고 그다음에 분석까지 해주면서 서비스하는 곳은 없습니다. 물론 간간히 개인이 ESD 기술을 갖고 컨설팅 해주는 경우는 있습니다. 그렇지만 회사 차원에서 그 측정 장비를 갖고 테스트해주고 인증해주고 그리고 분석하고 이런 경우는 큐알티 말고는 없다고 보시는 게 무리가 없습니다.”
-이건 언제부터 하셨던 겁니까? ESD에 대한 신뢰성 테스트 이런 건 언제부터 하셨던 겁니까?
“서비스는 회사 처음 생길 때부터 같이 시작을 했었고요.”
-매출은 계속 올라가는 추세입니까?
“올라가고 있다가 올해는 약간 덜 올라갔죠.”
-여러 가지 이제 주변 환경적인 요소 때문에.
“환경적인 요소가 있습니다.”
-파운드리 쇼티지도 있고 이러니까.
“안정적으로 성장하고 있다고 보시면 될 것 같습니다.”
-ESD 관련해서는 이렇게 테스트하는 곳이 있다고 한다면 큐알티가 갖고 있는 기술적인 강점이 있습니까?
“장비에 대한 디펜던스도 크거든요. 그래서 얼마나 신뢰성 있는 장비로 얼마나 정확하게 측정할 수 있느냐가 중요한데 그런 부분에서는 저희는 장비 회사에서 나오는 굉장히 신뢰성 있는 장비를 사용하고 있는 게 큰 강점이고요. 그다음에 그것뿐만 아니라 ESD 펄스를 가하면 결과만 알 수 있어요. 그런데 TLP라고 TLP(트랜스미션 라인 펄스)라는 걸 이용하게 되면 ESD 전압에 대해서 어느 정도 나올 거라고 추정할 수가 있고. 그다음에 이 방법을 쓰게 되면 ESD 보호회로가 어디가 취약하다라는 걸 그 특성 커브를 보고 판단할 수가 있어요. 그리고 이 정도가 되면 어느 정도에서 ESD 결과가 나오겠다라고 판정할 수 있는 기술이 있는데. 그걸 갖고 있어요.”
-다른 데는 없습니까?
“그 장비가 학교에서 연구용으로 쓸 수 있겠지만, 저희처럼 상업 서비스 하는 데는 없습니다.”
-어디 장비입니까?
“독일 장비인데요.”
-비싸요?
“기본적으로 다 억대가 넘어가기 때문에 싸다고 할 수는 없습니다. 그러니까 장비가 있고 측정 시스템을 꾸미고 이러면 이제 꽤 비싸죠.”
-그게 5대?
“그건 1대가 있고요. 그거보다 ESD 측정 장비는 그것보다 훨씬 비싸요. 적어도 5배 내지 10배 비싸요.”
-ESD 장비가 여러 대를 지금 보여주는.
“그러니까 ESD 측정하는 장비가 사실은 훨씬 비쌉니다. 이게 회사의 독점성도 있긴 하지만, 아까 말씀드렸던 것처럼 전압을 발생시키고 안정적으로 전압 발생을 시키는 장치가 굉장히 어려운 기술이라고 그러더라고요.”
-그 장치의 가동률은 어느 정도나 됩니까?
“가동률은 컴퍼니 컴피덴셜이어서 말씀드리긴 어려운데.”
-100~120%는 돌려야 회사에서 돈도 많이 버는 거 아닌가요?
“그 얘기는 이제 24시간 기준으로 할 때고 8시간으로 환산하면 그 정도 나올 것 같습니다.”
-사람이 하긴 있어야 되는 거죠?
“네.”
-저희도 이 스튜디오 가동률 120%까지 올려야 되는데.
“120%나 되나요?”
-아니요. 올려야 된다고요. 하여튼 박사님 오늘 말씀해 주셔서 고맙습니다.
“감사합니다.”