자유게시판


DRAM과 물리적 한계

2019.05.16 02:40

왕초보 조회:537

마이크로소프트의 빌게이츠가 했다는 (정작 빌게이츠는 자기는 그 말을 한 적이 없다고 -_-;;), 640kByte라는 메모리 크기는 누구에게나 충분한 크기 라는 말이.. 지금은 누구나 비웃는 말이 되어있습니다.


https://quoteinvestigator.com/2011/09/08/640k-enough/


DRAM이 어떤 면에서는 IC기술의 총아이긴 한데요 그래서인지 물리적 한계라는 말이 자주 들먹거려지는 칩이기도 합니다. 오랜 옛날 얘기입니다만, Alpha Particle에 의한 soft error가 문제가 되었을때는 16kbit DRAM (우습게 들리시겠지만)이 물리적 한계라고들 했었습니다. 물리적 한계를 얘기하는게 그리 단순하지는 않은데요, 우선 칩을 무진장 크게 만들수 있다면 이런 문제가 어느 정도는 해결이 될 수도 있지만, 칩 크기도 물리적 한계(!)가 있어서.. 그렇게 할 수도 없지요. 일단 칩 크기가 원가의 큰 부분을 차지하니까요. 제조공정에 따라 다르지만 싸면 평방밀리미터에 대략 2쎈트에서 10쎈트 정도 안쪽에 들어오는게 칩 원가입니다. (여기에 packaging, testing, 수율 등등이 들어가야 실제 원가가 되고 거기에 마진을 붙여야 가격이 되죠) 즉 면적이 곧 돈입니다. -_-;;


Alpha Particle은 처음엔 아 우주에서 날아오는거야 라고만 생각했었는데.. 알고보니 DRAM 칩 (실리콘 조각!)을 싸고 있는 플라스틱에서도 나오더라는게.. 충격이었죠. 원인을 제대로 파악하면 해결은 비교적 간단합니다. 알파파티클이 안나오는 플라스틱을 쓰자..


그러고 수십년이 흘러.. 메가비트 시대와 기가비트 시대를 거쳐 지금은 칩 하나에 몇기가바이트가 들어가는지 물어보지도 않는 시대가 되었습니다. 지금은 옛날에 이리 갈거라고 했던 거의 모든 것들이 다 구현되었습니다. 디램칩을 겹겹이 쌓는 것도 물론 나왔죠. 수백층은 못 쌓습니다만. 필요하면 그것도 할 겁니다.


실리콘 단결정에서 (이 단결정이란게 무서운 넘인데요.. 다음 기회에) 원자와 원자 사이의 거리가 5.5 옹스트롬 정도라고 합니다. 이건 0.55nm 인데요.. 요즘 3 nm 공정을 많이들 얘기하는데, 3nm안에는 실리콘 원자가 대략 5개 정도 들어갑니다. (실제로는 조금 더 들어갑니다. 실리콘 단결정에서의 원자 배열때문에) 이 정도면.. 구멍 숭숭 한쪽에서 저쪽이 훤히 보이는 정도.. ㄷㄷㄷ


Doping이라는건 실생활에선 운동선수들 약물쓰는거에 사용하는 단어인데 반도체에서 doping은 이 단결정에 실리콘이 아닌 다른 원소를 극미량 넣어서 실리콘의 물리적 특성을 바꾸는 것을 의미합니다. 단위가 조금 이상합니다만 10^18 정도 되면 high doping이라고 해서 (이게 농도로는 1/10000도 채 안될겁니다) doping에 의한 부작용이 나타나기 시작하는데요.. 3nm 에서 원자 다섯개가 있는데 한개만 갈아쳐도 20% 농도! 이건 이미 실리콘이 아닌겁니다. 실제로 실리콘 공정에 사용하는 화학물질들의 순도는 실생활과는 완전히 무관한데요.. 99.999999999% (eleven nine 이라고 부릅니다)정도는 되야 쓸만한가 하는 수준입니다. (연변 아닙니다)


기사에선 거의 다 지워졌는데요 최근 우리나라에서 DRAM을 생산/판매하는 S사 (이름은 밝힐 수 없습니다)가 클라우드 사업을 크게 하는 A사에 DRAM 모듈을 공급했다가 불량때문에 엄청난 액수의 보상을 해주게 된 사건이 있었다고 합니다. 실제로 보상을 해주는지, 해 준다면 어떤 형태로 하는지, 액수가 어느 정도인지는 대략은 알지만 밝힐 수는 없고요. 일단 우리나라에서 두번째로 DRAM을 많이 생산하는 다른 S사의 제품으로 교체를 했다는 얘기가 있었습니다. 워낙 큰 뉴스라 그런지 진실은 저 너머에이고, 큰 돈이긴 하지만 그 회사가 쌓아둔 현찰이 많아서 아무 영향이 없을 거라는 얘기도 있습니다. 제 생각은 아무래도 마이너스의 손 때문이라는 결론. 아무 상관없어 보이는 마이너스의 손이 왜 여기 나오냐 하면요.. S사 정도 규모의 회사에 경험많은 엔지니어들이 많은데 이 정도 생각 못해 봤을 리는 없는데 (남들 다 연구하는 것이고요), 그게 뭉게져서 고객 손에서 문제가 터진다는 얘기는 연구개발에 있어서 가장 중요한 아래위 소통이 안되고 있다는 얘기고 그건 전형적인 마이너스의 손 문제거든요. 아마 송사리 (상무 정도 직급이겠죠) 몇 잘리는 선에서 마무리 짓지 않을까 합니다.


A사의 service log를 보면 해당 기간 동안 미쿡 동/서부를 담당하는 서버쪽의 많은 서비스가 중단된 것을 확인할 수 있습니다. 이정도 대형사고에 검색해서 기사 안 나오는건 잘 지웠다는 얘기.


이건 새로운 문제의 발견이라고 보는게 타당한데요.. 칩을 뱅기로 나르면 문제가 생기더라.. 는 겁니다. 사실 이건 올초에 그 S사가 10 nm "대"의 공정을 적용한 DRAM 양산 이라고 발표한 거랑 무관하지 않습니다. (저 "대"가 중요한데 업계에선 저렇게 얘기하면 아하 19 nm 구나 라고 이해합니다. -_-;; 아니 저 위에서 3 nm얘기했는데 DRAM은 왜 이리 구려라고 하실 수도 있는데 여기도 할 말은 많죠. 한 마디로 안 구립니다.. 라고 할 수도 있고 구릴수록 좋은 겁니다 라고 할 수도 있습니다.)


DRAM cell array에 생긴 문제라면 annealing할 수도 있고 redundancy로 해결할 수도 있는데 회로 (peri라고 부르기도 합니다)에 생긴 문제는 답이 안 나옵니다.


지금까지는 이게 구체적으로 어떤 문제인지 정량적으로 밝혀진 것은 없다고 보는게 타당합니다. 학계에서는 몇년째 얘기해온 주제들과 무관하지 않을거라고 하고 있기는 합니다만. 정성적으로는 alpha particle이라기 보다는 공기중에 있는 neutron (중성자) 때문이라는 얘기들이 있습니다. 중성자가 왜 공기중에 있어.. 라고 하시면 정상! 아마 cosmic ray로 인해 2차적으로 발생된 중성자가 칩에 침입해서 생기는 문제가 아닐까 하고 있는데.. 이걸 막는 방법과, 이정도면 괜찮지 않을까 하고 설계/테스트할 방법까지 나와야 답이 나온 것이라.. 현재는 10 nm 대의 DRAM은 일단 피해야 하는게 아닌가 하고 있습니다.


우리나라 안에서는 뱅기에 실어 공수할 일이 없으므로 무방할듯 하기도 하고요.


뱀발: 저는 양 S사 메모리 관련자 중에 잘아는 사람들이 주왁 깔려있지만 여기 내용은 그 사람들에게서 들은 것이 아닙니다. 물론 저는 저 두 회사랑 현재는 아무 상관이 없습니다.

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