It 업계의 명언과 관련된 논문

Saracen

2025.03.17 01:20

5,675

If it works, don't touch it

이게 IT업계의 명언이라는데, 맞는 말입니다. 실제로, Power cycle즉 전원을 껐다 켰다 하는데 반도체에 심각한 스트레스가 갑니다. 차 엔진의 마모도, 엔진을 켤때 제일 심하다고 하죠. 반도체도 마찬가지입니다. 그 내부 메카니즘은 상당히 복잡해서, 현직자들도 잘 모르고 넘어갑니다.

인피니온은 PCB상의 여러 스트레스 요인에 대한 논문을 썼는데, 그걸 정리한 기사입니다. 2024년 11월 별로 오래 안되었어요.

https://www.powerelectronicsnews.com/how-infineon-is-augmenting-power-cycling-capability-of-latest-semiconductors/

여러가지 이야기가 있는데, 밑의 예시는 전기차 충전용 회로나, Solar Invertor, ESS장비등, 초기에 Load condition이 정상 작동시의 2배 이상이 되는, 초기에 많은 스트레스가 가해지는 환경을 이야기 하고 있습니다.

위의 예시는 PCB에서 칩이 부착되는 방식을 설명하고, 전기가 on/off됨에 따라 전력 소모/저항때문에 열이 발생하는데, 그 열 전달을 개선시켜 수명을 증가시킨다는 예시입니다.

For example, with, T_jmax=175°C, t_on=2 sec, the standard technology allows for ~ 10,000 cycles. At the same conditions but with T_jmax=200°C, the new technology will deliver a significantly higher number of cycles, ~ 225,000! Furthermore, the old technology cannot handle DT=125°C and 200°C maximum unless Tj is sufficiently derated, but the new one permits 130,000 cycles to be achieved. With the use of aluminum nitride (AlN) as substrate, it is expected that a further improvement by a factor of 1.6 will be possible for alumina (Al₂O₃).

기존 기술로 power cycling을 만번 정도 할수 있었는데, 개선된 기술로는 22만 5천번까지 가능하다 뭐 이런것입니다. 한국 같은 경우는 특히 계절따라 기후 변화가 크기 때문에 어떤 장비, 무한대의 수명을 가질 것으로 기대되는 전자 장비까지 열팽창으로 인한 스트레스가 큰 편입니다.

위의 강좌에는 이 납땜 부위가 그 온도 변화가 100도씨 이상이 되면 미세 크랙이 크게 증가한다는 설명입니다.

칩 내부에서도 큰 온도 변화에 따른 채널 스트레스가 생기고, 또한 전원을 끄고 다시 인가했을때, 사람이 느끼기에는 순간적으로 모든 부분에 전원이 인가되는 것처럼 느껴지나, 칩 내부의 트랜지스터 차원에서는 전원이 트랜지스터 하나 하나 다른 순간 (수 ms)에 들어갑니다. 따라서 일부분은 전원이 있고 다른 부분은 없으므로, 회로가 비 정상 동작을 하게 됩니다. 아주 짧은 순간. 리셋신호도 연결된 회로의 전원이 인가되지 않았으므로 리셋 신호도 제대로 전달이 안됩니다. CMOS는 1과 0의 한 상태만을 가지게 되어 있는데, 비정상 동작을 하므로, 전원과 GND가 연결된 상태가 생겨, 조그만 (nm)크기의 트랜지스터에 과도한 전류가 흘러 조금씩 망가집니다.

Power cycle즉 전원을 끄고 켜는데에 가장 스트레스가 크므로, 오래된 장비의 경우, 전원을 껐을때 다시 켜질수 있을지 장담을 못하는 것이 당연한 것으로 설명이 됩니다.

69명

댓글 26 / 1 페이지

음악매거진편집좀

01:29

첫 사회생활 IT회사 다녔어요. 도보로 5분 소요되는 거리인데 스토리지 서버장비 옮긴 후 전원을 켰더니 os가 안올라와서 1시간 이내 끝날 작업을 6시간 소요되었던 악몽이 떠오릅니다.

Hans45

01:32

“한번 껐다가 다시 켜보셨나요?” - 라는 말을 가장 많이 듣기도 하죠.

Saracen

01:34

@Hans45님에게 답글 그러다 망가지면 당신이 책임질래요? 도 반드시 해야 되는 질문이라고 배웠습니다.

sooo

08:20

@Hans45님에게 답글 이미 동작 안하니...더 손해는 없다라는 전제로 다 해봅시다...ㅋ

김재귀

01:34

맥북같은 경우 sleep보다는 화면만 꺼두는게 나을까요?

Saracen

01:34

@김재귀님에게 답글 아뇨 슬립은 괜찮습니다. sleep -> wake은 반도체가 정상동작하는 상태입니다. off -> wake이 안 좋아요.

좀더 자세히 설명하자면, sleep을 지원하는 시스템이라면 전력 상태 변환을 관장하는 회로가 있습니다. 이 회로가 시스템이 이상 상황에 빠지지 않도록 (제대로 설계했다면) 막아줍니다. 근데 이 전력 관리 회로마저 꺼진 상태가 off이고 이게 안 좋습니다. 핸드폰의 경우, 전원을 끄더라도, 이 회로까지 꺼지지는 않아요. 그래서 수명이 괜찮은 편이죠. 근데 배터리를 제거하면 완전히 꺼집니다. 회로를 어떻게 설계했냐에 따라 배터리를 제거해도 괜찮을 수 있는데, 이 문제에 대해 잘 알고 있는 사람들이 극히 드뭅니다. 따라서 잘 못 설계가 되었을수도 있죠.

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