큐알티(QRT)가 전력반도체(PMIC)의 절연막(게이트옥사이드) 불량을 조기에 확인할 수 있는 TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown of Ultra-Thin Gate Dielectrics) 수명평가 서비스를 시작한다고 20일 밝혔다.

큐알티의 TDDB 수명평가 서비스는 국제반도체표준협의기구(JEDEC)에서 제정한 절연막 신뢰성 평가표준인 ‘JESD 92’에 맞춰 설계됐다. JESD 92는 주로 초박형 게이트 산화물의 마모(Wear Out) 또는 시간종속절연항복특성(TDDB)의 가속도 매개변수를 추정하기 위해 규정됐다.

전류 방향과 전력 변환 제어를 위해 핵심 역할을 하는 전력반도체(PMIC)는 전기차, 전자제품, 5G 장비 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 

실리콘카바이드(SiC)의 경우 일반 실리콘(Si) 대비 전력밀도가 높고 열전도도 또한 3배 가량 높아 전장부품, 항공우주 소재로 주목받고 있다. 빠르게 보급이 확산되고 있는 전기차(EV)에 배터리-모터를 연결하는 인버터 핵심소자로 도입되고 있다.

실리콘카바이드(SiC)는 절연막 형성 시 순수 실리콘(Si)과 달리 카본 클러스터에 의해 계면 포획 특성이 좋지 않고, 내부 결정이 복잡해 결함을 찾기가 어렵다. 제조 과정에서 결정 결함이 발생하면 절연막에 전자가 형성돼 누설전류(Leakage Current) 증가와 전력손실을 유발할 수도 있다.

큐알티는 TDDB 수명평가 서비스를 통해 일정 수준 이상의 고압과 고온 환경에서 PMIC가 견딜 수 있는지 확인하기 위해 50V 전압과 120도 이상의 열 조건이 충족된 가속화된 시험환경을 구축했다고 설명했다. 

한 번에 36개의 PMIC를 동시에 테스트할 수 있고 누설 전류를 실시간으로 파악해 일정 수준을 초과하면 불량 판단한다.

테스트 중 불량이 발생하면 신속하게 원인을 분석하고 성능을 개선할 수 있도록 불량 위치를 판별하는 분석 서비스도 연계했다. SiC, MOSFET, IGBT 등 다양한 칩을 지원한다.

김기석 큐알티 기술연구소장은 “친환경 정책으로 EV에 대한 수요가 늘면서 PMIC에 대한 안전성 평가가 반도체 산업의 이슈로 부상했다”며 “구동 과정에서 인버터 내 문제가 발생하지 않도록 신뢰성 테스트를 기반으로 한 철저한 사전 예방이 필요하다”고 강조했다.