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1캐리어 산란 메커니즘에 따른 열전반도체의 이론 전자수송 특성 변화

저자 : 김상일 ( Sang-il Kim ) , 김현식 ( Hyun-sik Kim )

발행기관 : 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 간행물 : 대한금속재료학회지 59권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 127-134 (8 pages)

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The widespread application of thermoelectric devices in cooling and waste heat recovery systems will be achieved when materials achieve high thermoelectric performance. However, improving thermoelectric performance is not straightforward because the Seebeck coefficient and electrical conductivity of the materials have opposite trends with varying carrier concentration. Here, we demonstrate that carrier scattering mechanism engineering can improve the power factor, which is the Seebeck coefficient squared multiplied by electrical conductivity, by significantly improving the electrical conductivity with a decreased Seebeck coefficient. The effect of engineering the carrier scattering mechanism was evaluated by comparing the band parameters (density-of-states effective mass, non-degenerate mobility) of Te-doped and Te, transition metal co-doped n-type Mg2Sb3 fitted via the single parabolic band model under different carrier scattering mechanisms. Previously, it was reported that co-doping transition metal with Te only changed the carrier scattering mechanism from ionized impurity scattering to mixed scattering between ionized impurities and acoustic phonons, compared to Te-doped samples. The approximately three times enhancement in the power factor of Te, transition metal co-doped samples reported in the literature have all been attributed to a change in the scattering mechanism. However, here it is demonstrated that Te, transition metal co-doping also increased the density-of-states effective mass. Here, the impact of the scattering mechanism change on the electric transport properties of n-type Mg2Sb3 without an effective mass increase was studied. Even without the effective mass increase, carrier scattering mechanism engineering improved the power factor, and its effect was maximized by appropriate carrier concentration tuning. (Received December 17, 2020; Accepted December 22, 2020)

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2초박형 반도체 패키지의 EMC encapsulation을 위한 경화 공정 개발

저자 : 박성연 ( Seong Yeon Park ) , 온승윤 ( Seung Yoon On ) , 김성수 ( Seong Su Kim )

발행기관 : 한국복합재료학회 간행물 : Composites Research(구 한국복합재료학회지) 34권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 47-50 (4 pages)

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본 연구에서는 면상 발열체인 CNT Heater를 이용한 EMC 패키지 경화 공정 시스템을 개발하기 위하여, 기존 Hot Press 공정과 CNT Heater 공정 시스템을 통해 제작한 EMC/Cu Bi-layer 패키지의 성능을 비교하여 CNT Heater 공정 시스템의 가능성을 확인하였다. CNT Heater 공정의 경화 사이클을 도출하기 위해 Rheometer를 이용해 EMC의 점성을 측정하였다. 앞서 언급한 두 공정에 의해 성형된 EMC/Cu Bi-layer 패키지에서 EMC 내부의 Void를 광학 현미경으로 분석하였다. 또한, C-Scanning Acoustic Microscope와 3D-Digital Image Correlation를 통해 EMC/Cu Bilayer 패키지의 계면 Void와 휨을 분석하였다. 이러한 분석 결과를 기반으로, EMC 내부 및 EMC/Cu Bi-layer의 계면에서 Void가 없음을 확인하였으며, 상온에서의 휨 크기, Zero 휨 온도와 휨 크기 변화에서 차이가 없음을 확인하였다.


In this paper, the Curing process for Epoxy Molding Compound (EMC) Package was developed by comparing the performance of the EMC/Cu Bi-layer package manufactured by the conventional Hot Press process system and Carbon Nanotubes (CNT) Heater process system of the surface heating system. The viscosity of EMC was measured by using a rheometer for the curing cycle of the CNT Heater. In the EMC/Cu Bi-layer Package manufactured through the two process methods by mentioned above, the voids inside the EMC was analyzed using an optical microscope. In addition, the interfacial void and warpage of the EMC/Cu Bi-layer Package were analyzed through C-Scanning Acoustic Microscope and 3D-Digital Image Correlation. According to these experimental results, it was confirmed that there was neither void in the EMC interior nor difference in the warpage at room temperature, the zero-warpage temperature and the change in warpage.

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3Smart Factory Big Data를 활용한 공정 이상 탐지 프로세스 적용 사례 연구

저자 : 남현우 ( Hyunwoo Nam )

발행기관 : 한국통계학회 간행물 : 응용통계연구 34권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 99-114 (16 pages)

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반도체 제조 산업에서는 Big Data에 기초한 Smart Factory 도입과 적용이 가시화되면서 생산 공정의 각 단계에서 수집 가능한 다양한 센서(sensor) 데이터를 활용하여 공정 이상 탐지 및 최종 수율 예측 등에 다양한 분석 방법을 시도하고 있다. 현재 반도체 공정은 원료인 잉곳(ingot)에서 패키징(packaging) 작업 이전의 웨이퍼(wafer) 생산까지 500~600개 이상의 세부 공정과 이와 연계된 수천 개의 계측 공정으로 구성된다. 개별 계측 공정 내의 실제 계측 비율은 대상 제품 대비 0.1%에서 최대 5%를 넘지 못하고 계측 시점별로 일정하게 유지할 수 없다. 이러한 이유로 공정 각 단계의 정상 상태를 간접적으로 판단할 수 있는 장비 센서(sensor) 데이터를 활용하여 관리 여부를 판단하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 본 연구에서는 장비 센서 데이터 기반의 공정 이상 탐지 프로세스를 정의하고 현재 적용 되고 있는 기술 통계량 기반 진단 방법의 단점을 보완하기 위해 FDA(Functional Data Analysis)방법을 활용하였다. 실제 현장 사례 데이터에 머신러닝을 이용하여 이상 탐지 정확도 비교를 통해 효과성을 검증하였다.


With the Fourth Industrial Revolution based on new technology, the semiconductor manufacturing industry researches various analysis methods such as detecting process abnormalities and predicting yield based on equipment sensor data generated in the manufacturing process. The semiconductor manufacturing process consists of hundreds of processes and thousands of measurement processes associated with them, each of which has properties that cannot be defined by chemical or physical equations. In the individual measurement process, the actual measurement ratio does not exceed 0.1% to 5% of the target product, and it cannot be kept constant for each measurement point. For this reason, efforts are being made to determine whether to manage by using equipment sensor data that can indirectly determine the normal state of each step of the process. In this study, the Functional Data Analysis (FDA) was proposed to define a process abnormality detection process based on equipment sensor data and compensate for the disadvantages of the currently applied statistics-based diagnosis method. Anomaly detection accuracy was compared using machine learning on actual field case data, and its effectiveness was verified.

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4근적외선 업컨버전 나노입자를 이용한 광촉매 성능 향상

저자 : 박용일 ( Yong Il Park )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 125-131 (7 pages)

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일반적인 반도체 기반의 광촉매는 물질 고유의 밴드갭 때문에 자외선이나 가시광선에 의해서만 활성화될 수 있고, 태양광 에너지의 약 50%를 차지하는 근적외선 영역의 에너지는 활용할 수 없다. 따라서 기존의 반도체 광촉매의 성능을 향상시키기 위해서는 자외선에서 근적외선에 이르는 넓은 영역에서 더 많은 태양광 에너지를 활용할 수 있어야 한다. 태양광의 근적외선 영역을 활용하기 위해 기존 반도체 광촉매를 업컨버전 나노입자와 결합하는 연구들이 수행되고 있다. 업컨버전 나노입자는 근적외선 광자를 여러 개 흡수하여 자외선이나 가시광선으로 변환하여 광촉매를 활성화할 수 있다. 그리고 반도체 광촉매와 업컨버전 나노입자에 플라즈모닉 금속 나노입자를 함께 결합시키면 태양광에 의한 광촉매 활성을 더욱 향상시킬 수 있다. 본 총설은 업컨버전 나노입자를 이용하여 근적외선 영역의 태양광에너지가 광촉매의 성능 향상에 기여할 수 있도록 하는 최근의 연구결과를 바탕으로 서술하였다.


Semiconductor-based photocatalysts can only be activated with ultraviolet or visible light due to their intrinsic bandgap, and they cannot use the energy in the near-infrared region, which accounts for about 50% of solar energy. Therefore, in order to improve the performance of the semiconductor photocatalyst, it is necessary to utilize more solar energy in a broad band ranging from ultraviolet to near-infrared. Combining upconversion nanoparticles with semiconductor photocatalysts for near-infrared absorption have thus been reported. Upconversion nanoparticles can sequentially absorb multiple near-infrared photons and convert them into ultraviolet or visible to activate photocatalysts. In addition, by coupling the semiconductor photocatalyst and the upconversion nanoparticles with the plasmonic metal nanoparticles, the photocatalytic activity can be further improved. This review summarizes the recent studies on improving the photocatalytic performance with near-infrared absorption by using upconversion nanoparticles.

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5반도체 EDS 검사 공정의 설비 용량 계획에 관한 최적화 모델

저자 : 김해중 ( Hae Joong Kim ) , 임대은 ( Dae-eun Lim )

발행기관 : 대한설비관리학회 간행물 : 대한설비관리학회지 26권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 41-52 (12 pages)

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In this paper, a mixed-integer programming (MIP) based capacity planning model for the electrical die sorting (EDS) process where probe cards are used as consumables in semiconductor facilities is presented. The model is designed to satisfy the demand while maximizing the utilization of testers and probe cards in hand. As a result, the level of resource procurement can stay at the minimum level in which directly can be translated into positive profitability. This research employs the decomposition methodology to convert the MIP formulation into a “solver recognizable” format. By doing so, the decomposed model can provide near-optimal solutions instantaneously for practical application and the positive outcome is projected to be over several million dollars.

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6전송 게이트가 내장된 Gate/Body-Tied P-Channel Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor 구조 광 검출기를 이용한 감도 가변형 능동 화소 센서

저자 : 장준영 ( Juneyoung Jang ) , 이제원 ( Jewon Lee ) , 권현우 ( Hyeunwoo Kwen ) , 서상호 ( Sang-ho Seo ) , 최평 ( Pyung Choi ) , 신장규 ( Jang-kyoo Shin )

발행기관 : 한국센서학회 간행물 : 센서학회지 30권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 114-118 (5 pages)

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In this study, the sensitivity of an active pixel sensor (APS) was adjusted by employing a gate/body-tied (GBT) p-channel metal-oxide semiconductor field-effect transistor (PMOSFET)-type photodetector with a transfer gate. A GBT PMOSFET-type photodetector can amplify the photocurrent generated by light. Consequently, APSs that incorporate GBT PMOSFET-type photodetectors are more sensitive than those APSs that are based on p-n junctions. In this study, a transfer gate was added to the conventional GBT PMOSFET-type photodetector. Such a photodetector can adjust the sensitivity of the APS by controlling the amount of charge transmitted from the drain to the floating diffusion node according to the voltage of the transfer gate. The results obtained from conducted simulations and measurements corroborate that, the sensitivity of an APS, which incorporates a GBT PMOSFET-type photodetector with a built-in transfer gate, can be adjusted according to the voltage of the transfer gate. Furthermore, the chip was fabricated by employing the standard 0.35 μm complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technology, and the variable sensitivity of the APS was thereby experimentally verified.

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7중국 반도체 산업의 기술혁신 성과 분석-파운드리 기업 SMIC의 특허 분석을 중심으로-

저자 : 이찬우 ( Lee Chan-woo )

발행기관 : 중국학연구회 간행물 : 중국학연구 93권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 175-208 (34 pages)

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최근 중국은 ‘반도체 굴기’라는 정부 차원의 반도체 산업 육성 정책에 나서고 있다. 이 논문은 중국내 최대 파운드리 반도체 기업인 SMIC의 특허를 TSMC(台湾积体电路制造股份有限公司)와 삼성전자와 비교하여 기술 혁신 성과를 분석하였다. 연구 방법으로 SMIC를 포함한 파운드리 3개사의 2010년부터 2019년까지 10년간 미국 특허청(USPTO)에 출원ㆍ공개된 특허를 기초 데이터로 하여 특허영향력지수(PII)와 시장확보지수(FPS) 두 가지 특허정량지표를 이용하여 이들 기업의 기술 혁신 성과를 비교ㆍ분석하였다. 분석 결과 SMIC는 특허의 양적인 측면에서 세계 선도기업과는 현저한 차이를 보이고 있고 특히 미국의 특허 출원에는 상대적으로 소극적인 점을 알 수 있었다. 다만 SMIC는 2015년 이후 5년간의 특허 수가 2010년 이후 5년간 특허 수보다 2배 이상 증가하는 점을 고려할 때 중국 정부의 반도체 지원 정책과 R&D 투자 확대 등을 통해 활발한 기술 혁신 과정 중에 있음을 시사하고 있다. 특허영향력지수(PII)로 분석한 SMIC의 기술적 수준은 G11C(정적기억) 제외한 6개 기술 분야에서 파운드리 반도체 분야의 경쟁사인 TSMC와 삼성전자에 비해 열위의 수준에 그치는 것으로 나타났다. 또한 시장확보지수 (FPS)로 평가한 SMIC의 기술 혁신 성과에서도 타 파운드리 반도체 기업에 비해 7개 IPC 전 분야에서 낮은 시장확보지수를 기록하고 있었다. 중국 정부의 대대적인 반도체 산업 지원정책과 중국내 수요 증가에도 불구하고 SMIC의 기술 혁신 성과는 세계 선도기업과 비교할 때 상대적으로 미흡한 것으로 분석되었다.


This study analyzes the technological innovation performance of SMIC, the largest foundry semiconductor company in China, by comparing with that of TSMC and Samsung electronics. In order to analyze two aspects of the technical level and marketability of the patent, patent impact index(PII) and family patent size(FPS) are used as an analysis method. The results are as follows. First, SMIC is relatively low compared to the world’s leading companies in terms of the quantity of patents. However, considering that the number of patents for five years since 2015 has more than 2 times compared to the number of patents for five years since 2010, We can assume SMIC is actively participating in the process of technological innovation. Second, the PII of SMIC was inferior to that of competitors TSMC and Samsung Electronics in six technology fields except G11C(static stores) and SMIC’s marketability of the patent, which was evaluated by the FPS, recorded a low level in all seven IPC sectors. These results implies that despite the Chinese government’s large-scale semiconductor industry support policy and increasing demand in China, SMIC has limitations as a latecomer in terms of technological innovation performance. On the other hand, considering SMIC’s rising trend in the technological innovation performance and the accumulation of technology across the Chinese semiconductor industry, China could catch up with leading countries in semiconductor industrial sector. This suggests that Korea, which is competing for the world market with China, needs more efforts to protect overseas markets through the development of leading core technologies.

8고농도 질소함유 반도체 폐수의 생물학적 탈질

저자 : 박영호 ( Youngho Park ) , 조성완 ( Sungwan Cho ) , 이관용 ( Kwanyong Lee ) , 박기영 ( Ki-young Park )

발행기관 : 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 간행물 : 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 2019권 0호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 97-97 (1 pages)

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반도체 제조공정에서 사용되는 용수는 초순수임에도 제조공정 중에서 다양한 유해화학물질이 사용되고, 여러 공정을 거치면서 F-, N, P 등의 고농도 오염물질이 발생되기 때문에 폐수를 방류하기 전에 반드시 안전하게 처리해야 한다. 폐수 내 오염물질을 생물학적 방법을 통해 효율적으로 처리하기 위해 탈질조와 질산화조를 이용하는 생물학적 고도처리 공법을 이용한다. 반도체 폐수에는 탄소원이 충분하지 않기 때문에 탈질조에서 고농도 질소를 제거하기 위해 부족한 유기탄소원의 보충을 위해 메탄올이 사용되었지만, 이는 인화성, 폭발성 등의 단점이 있어 사용이 제한됨에 따라 새로운 외부탄소원의 개발이 필요가 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 서울시 A물재생센터 A2O공법의 슬러지와 B전자 반도체 공정 반송슬러지와 폐수를 사용하였다. 연속식 실험전 회분식 실험을 통해 17개의 탄소원 중 질소 제거 효율이 높은 탄소원 2가지와 대조군으로 메탄올을 선정해 연속식 실험을 진행하였다. 회분식 실험에서는 Jar tester를 이용해 진행하였으며, 50 rpm으로 교반해주었다. COD/NO3-N ratio를 3으로 맞춰주고, 30분 간격으로 샘플링을 하여 NO3-N과 COD를 HACH DR 2500 (HACH, USA)를 이용해 분석해주었다. 연속식 실험에서는 주문제작한 2 L 반응조를 사용했으며, HRT를 6 hr 으로 설정하였다. COD/NO3-N ratio 4를 기준으로 외부탄소원을 투입하였다. 10일 동안 실험을 진행하였으며, 하루 3번샘플링을 하여 위와 마찬가지로 NO3-N과 COD를 HACH DR 2500 (HACH, USA)를 이용해 분석해주었다. 실험이 종료 된 이후로 회분식 실험에 사용된 A물재생센터 A2O공법의 슬러지와 B전자 반도체공정 반송슬러지의 미생물 분석을 실시하였다. 분석결과 두 슬러지의 탈질 미생물의 군집 차이가 있음을 확인하였다. 회분식 실험결과 질소 제거 효율이 높은 탄소원 2개를 선정해 연속식 실험을 돌린 결과 대조군인 메탄올과 유사한 질소 제거 효율을 나타내는 것으로 확인 되었다. 이는 메탄올을 대체할 탄소원으로 사용될 수 있음으로 판단된다.

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9글로벌 반도체장비 기업들의 리스크관리 메커니즘 에 대한 사례연구: Applied Materials, ASML과 Tokyo Electron을 중심으로

저자 : 권영화 ( Young-hwa Kwun ) , 엄재근 ( Jae-gun Eom )

발행기관 : 한국전문경영인학회 간행물 : 전문경영인연구 21권 4호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 259-279 (21 pages)

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최근 반도체산업은 4차 산업의 새로운 출현과 함께 많은 주목을 받고 있다. 그리고 4차산업 발전의 영향으로 반도체 수요의 확대와 반도체장비 기업들의 성장도 크게 기대되고 있다. 그동안 리스크 관리에 대한 다양한 분야의 연구가 진행되어 오고 있으나 반도체기업들을 대상으로 연구한 논문은 지금까지 많이 부족하였다. 특히, 반도체기업의 사례를 대상으로 연구를 진행한 논문은 거의 전무하였다. 따라서 본 연구에서는 혁신적 글로벌 반도체장비 기업들을 대상으로 리스크 관리에 대한 사례연구를 진행하도록 한다. 나아가 최근 기업에 대한 단편적 분석보다는 복합적 분석으로 ser-M 관점에서 분석하고 있다. 그 이유는 혁신적 글로벌 반도체장비 기업들의 사례는 국내 반도체기업들에 줄 수 있는 시사점이 크다고 보았기 때문이다. 한편, 본 연구결과를 통하여 글로벌 반도체장비 기업들의 리스크 관리 메커니즘을 발견할 수 있다. 본 연구결과를 바탕으로 국내 반도체기업들의 리스크 관리에 도움이 되는 전략적 시사점을 제공하고 있다.


Recently, semiconductor industry is growing due to the development of the 4th industry. And the demand of semiconductor equipment is also expected to grow due to increasing demand of semiconductor. Meanwhile, it has been done many studies regarding risk management in various fields, but there is almost no case study regarding the semiconductor companies. Therefore, this study executed a case study on the mechanism of risk management from global semiconductor equipment companies. In addition, we are analyzing the companies with a ser-M perspective rather than the simple analysis. Consequently, this study showed that global semiconductor equipment companies are implementing risk management aggressively and systematically, so that they could have competitive advantage continuously. Lastly, this study suggested some implications in risk management to other semiconductor companies.

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10반도체 패권을 둘러싼 한국ㆍ중국ㆍ미국간 경쟁 양상에 대한 연구 : 국제정치 및 경제 이론 활용

저자 : 허성무 ( Seongmoo Heo )

발행기관 : 한국통상정보학회 간행물 : 통상정보연구 20권 4호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 229-261 (33 pages)

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4차 산업혁명의 핵심인 반도체 산업에서 한국은 메모리반도체 강자로 자리잡았다. 메모리반도체 시장에서의 패권 다툼은 신흥 도전국의 시장 진입 시도와 이를 억제하려는 패권국의 노력이 다양한 형태로 나타나고 있다. 국가안보와 연계된 반도체 산업의 특성상 기업간 경쟁 차원을 넘어, 각국 정부는 전략적으로 개입하여 산업정책과 무역정책을 구사하고 있다. 한국이 메모리반도체 패권을 유지하는 데 필요한 실질적인 전략수립을 위해, 본고에서는 세력전이 이론, 동맹전이 이론, 헤게모니 쇠퇴 이론, 전략무역 이론에 입각하여 메모리반도체 시장에서의 시장 지배자와 시장 진입자간 패권경쟁 양태를 살펴본다. 경제 이론과 국제정치 이론을 접목시켜 볼 때, 현상 유지를 원하는 시장 지배자인 패권국은 후발주자 진입 억제를 위해 무역제재, 인수합병 저지, 배타적 가격 전략, 사다리 걷어차기 등 전략을 구사한다. 현상 타파를 원하는 시장 진입자인 신흥 도전국은 자국 산업 경쟁력 제고를 위한 세제 지원, 보조금 지급, 무역 보복, 인재 스카웃, 인수합병, 동맹 참여 등을 시도한다. 시장 환경이 결코 한국의 메모리반도체 패권유지에 유리한 방향으로 순조롭게 흘러가지 않는 국면에서, 국가안보를 확보하기 위한 정부의 외교적 노력의 필요함을 주장했다.


Korea has been a dominating presence in the memory semiconductor industry which has played a key role in the 4th Industry Revolution Era. There are many forms of competition for hegemony, such as the attempts of new challengers to enter the market and the efforts of super powers to deter them. Semiconductor industry is not just a matter of economy, but a matter of national security, which leads to government engagement in trade and industrial policy. This research is written in order to offer ideas for an adequate action plan that the Korean semiconductor industry needs to implement. This research focuses on hegemony competition in the memory semiconductor market between dominant firms and market entering firms using recent examples, and is based on the power transition theory, alliance transition theory, hegemonic decline theory and strategic trade theory. According to economic and international political theories, dominant firms - as super powers - want status quo. So they block exporting important semiconductors to competitors, stop M&A's by competitors, use limit pricing strategy and kick away the ladder, which can deter challengers from entering their market. Challengers want to change the regime. As a result, they reduce corporate taxes, offer subsidies for firms, implement retaliation on trade, scout for top talented engineers and scientists, try to merge other firms and join alliances in order to enhance their competitiveness in the market. Under the unfavorable circumstances for Korean firms to maintain dominance, this research emphasizes the importance of diplomatic efforts to guarantee national security.

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