인하대학교 컴퓨테이셔널 일렉트로닉스 센터(Computational Electronics Center·센터장 원태영 전자전기공학부 교수)는 반도체와 초소형 정밀 멤스(MEMS) 소자를 설계하는 것은 물론 소자가 작동하는 일련의 과정을 컴퓨터에서 모두 해결하기 위해 지난 2000년 8월 설립됐다.
이 센터는 무엇보다 적은 연구개발 비용으로 이른 시간 내에 새로운 개념의 소자를 개발하고 이에 대한 설계 및 생산 과정을 최적화하기 위해서 CAD·CAM 기술 활용에 중점을 두고 있다.
전자전기공학부 원태영 교수를 연구센터장으로 기계공학부 조종두 교수, 전자전기공학부 이천 교수, 이석현 교수 및 홍진기 교수, 중앙대학교 전자전기공학부 황호정 교수, 한양대학교 물리학과 오혜근 교수 등 8명의 교수진과 48명의 석·박사급 연구원 및 업체 연구원이 참여해 모범적인 학제간 연구활동을 보여주고 있다.
센터는 차세대 반도체 집적회로, 소자, 공정 설계용 시뮬레이터, LCD 및 PDP 소자 설계용 시뮬레이터, 초소형 정밀 멤스 소자 설계용 시뮬레이터 등 서로 다른 기술을 통합해 CAD·CAM 툴을 국산화하는 것을 최종 목표로 하고 있다.
이를 위해 총 4개 연도별 목표를 설정하고 각 단계에 맞는 소프트웨어를 구현해 CAD 환경을 구축할 계획이다.
이들 과제는 △진공울트라바이올렛(VUV) 리소그래피 공정설계 CAD모듈 △원자 단위 반도체 공정 설계 CAD 모듈 △TFT LCD 패널설계 CAD 모듈 △멤스 해석 CAD 모듈 △반도체 직접회로 해석 CAD 모듈 △반도체 직접회로 해석 CAD 모듈 △플라즈마 디스플레이 패널 설계 CAD 모듈 등 6개의 과제로 최종적으로 이들 과제를 통합한 CAD·CAM을 구축하게 된다.
진공울트라바이올렛 리소그래피 공정설계 CAD 모듈 연구는 노광변수 추출 알고리듬 개발을 1차연도 목표로 PEB변수 추출 알고리듬 개발, 현상 변수 추출 알고리듬 개발, 리소그래피 CAD 모듈 벤치 마킹을 각각 다음 단계로 하고 있다.
원자단위 반도체 공정설계 CAD 모듈 연구분야는 컴퓨터 계산을 통한 효율적인 분자 동역학 이온 주입 CAD 모델이 개발됐으며 원자단위 확산공정 및 증착공정 CAD 모델 개발이 다음 단계로 진행된다.
TFT LCD 패널설계 CAD 모듈 연구는 LCD셀 전압 응답 특성 해석기 개발이 진행중이며 액정 셀과 광투과 특성 해석기, LCD 패널 시그널 응답 특성 해석기 및 이미지 구현 특성 해석기 개발이 추진되고 있다.
멤스 해석 CAD 모듈 연구는 기계적 특성을 해석해 CAD 모델을 개발하고 전자기 및 열해석 모델과 기계나 전자기 복합장을 해석한 후 통합 멤스 CAD 모듈을 최종 목표로 한다.
반도체 집적회로 해석 CAD 모듈 연구 분야에서 센터는 풀칩(full Chip) 수동소자 모델링 알고리듬 개발을 1차 목표로 디바이스 패러미터 추출 모델링 알고리듬, 풀침 3차원 등가회로 생성 CAD 모듈, 시간 및 주파수 영역 시뮬레이션 CAD 모듈 개발이 계획돼 있다.
액정분자거동 유한요소의 수치해석 프로그램을 개발해 연구에 탄력을 받고 있는 플라즈마 디스플레이 패널 설계 CAD모듈 연구 과제는 2차 과제인 단위 셀 방전 및 방출 광 모사 프로그램 개발과 2·3차원 구조의 단위 셀 방전 및 방출 광 모사 프로그램 개발이 단계적으로 추진된다.
6개 과제는 모두 사용자가 쉽게 접근할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스와 공정이나 소자 시뮬레이션 결과를 비주얼라이제이션하는 툴로 개발된다.
컴퓨테이셔널 일렉트로닉스 센터는 이미 1차연도부터 정보통신소자 특성 해석 및 설계를 위한 CAD 모듈에 대한 산업화를 추진해 왔다.
지난해에는 센터가 개발한 메시 생성기술을 바탕으로 정보통신 소자 시뮬레이션을 위한 메시 생성 부분 개발도 시작됐다. 이를 바탕으로 센터는 이미 국내 반도체 및 디스플레이 제조사인 하이닉스, 삼성전자, LG필립스에 정보통신 소자 시뮬레이션용 CAD 모듈 베타버전을 제공해 성능 검증 작업에 들어갔다고 밝혔다.
올해는 특히 유한 요소 수치해석 기술과 그래픽 인터페이스 기술 등 CAD 툴 전반에 관한 기술이전 및 기술 협력을 할 예정이다.
무엇보다 센터는 관련 산업 네트워크 구축을 중점적으로 추진해 세미나와 기술회의, 초청 강연 등 행사를 개최하고 신규 기술과 CAD 모듈화 가능성, 제품 생산의 핵심 기술과 연관성 등을 판단한다는 계획이다.
또 물적, 인적 기술 교류 협력 대상을 확대해 반도체 생산 기업과 소프트웨어 개발 업체, 국내외 연구소 대학 등으로 교류 협력 대상을 확대할 예정이다.
컴퓨테이셔널 일렉트로닉스 센터는 그동안 ‘3차원 구조 편집기술’과 ‘회로 CAD 모델 기술’ ‘TFT LCD 패널 액정 분자 배열 해석 기술’ 등 총 6건의 기술을 완성했으며 이들 기술을 산업화하려는 기업에 이전할 계획이다.
센터를 통해 개발된 CAD 툴 중 일부는 이 센터의 연구원이 주축이 돼 2002년 1월 설립된 사나이시스템을 통해 상용화될 예정이다.
센터는 그동안 SCI(Scientific Citation Index)에 논문 37편을 포함해 저널에 44편, 국내외 학술회의에 91편의 논문을 발표하는 성과를 올렸다.
또 99년에는 대한전자공학회 학술상, 2000년 제1회 한국반도체기술개발경진대회 연구부문 한국반도체산업협회장상, 2002년 1월 서울에서 개최된 ‘제 2회 국제 디스플레이 매뉴팩처링 콘퍼런스 (IDMC 2002)’에서 최고의 포스터 상을 수상하는 등 연구의 가치와 실용성을 인정받고 있다.
원태영 센터장은 “연구개발에 몰두하는 연구원들의 얼굴에서 전문 CAD·CAM 연구센터로서 국내외에 우뚝 설 것으로 기대되며, 1∼2년 내에 CAD 소프트웨어의 국산화 자립능력을 확보하고 ECAD, TCAD, 멤스CAD, 디스플레이CAD 시장으로 진출 가능성을 조기 확보할 수 있을 것”이라고 말했다.
그는 또 “국산 모델링 CAD 기술확보로 국내 반도체 제조기술이 외국 CAD 벤더를 통해 유출되는 것을 방지하고 개발된 CAD 제품을 정보통신 부품 관련 제조사의 설계자들이 사용해 국내 반도체 기술 발전에 지대한 파급 효과를 창출할 것”이라고 덧붙였다.
<김인순기자 insoon@etnews.co.kr>
사진;인하대 컴퓨테이셔널 일렉트로닉스 센터 연구원들이 플라즈마 디스플레이 패널 설계 CAD 모듈로 액정분자 거동 유한 요소의 수치를 해석하고 있다.