한눈에 보기

ArC ONE은 차세대 비휘발성 메모리 크로스바 연구에 최적화된 측정 장비입니다. 저항 변화 메모리 또는 멤리스터(RRAM), 상변화 메모리(PC-RAM), 스핀 전달 토크 자기 메모리(STT-MRAM) 등 다양한 메모리 기술을 지원합니다. 강력한 하드웨어와 직관적인 사용자 인터페이스를 갖춰, 웨이퍼 상태 또는 패키징된 시료에서 단일 소자부터 소자 어레이까지 자유롭게 특성을 분석할 수 있습니다.

상세 설명

ArC ONE은 저항 변화 메모리의 종합적인 특성 분석에 필요한 모든 측정 기능을 갖추고 있습니다. 간결하고 직관적인 사용자 인터페이스로 학부생부터 대학원생, 그 이상의 연구자까지 누구나 손쉽게 사용할 수 있습니다. 책상 위에 올라가는 크기로, 연구 장비로 도입하면 공용 실험실의 장비 부담을 덜고 연구 목표에 도달하기 위한 더 다양한 방법을 확보할 수 있습니다.

현재 세대의 ArC ONE은 I-V 측정과 전류 차단(Current cut-off) 방식의 포밍(Forming) 기능을 제공합니다. 범용 장비와달리, 전용으로 설계된 본 시스템은 최대 20 μs 이내의 전류 차단을 보장하므로 소자에 인가되는 입력을 언제든 정확히 파악할 수 있습니다. 보이는 그대로가 실제 결과입니다. 보드에 탑재된 마스터 마이크로컨트롤러의 단일 스레드 실행 방식으로 펄스 폭과 펄스 간 간격을 10 ns 이내의 정확도로 제어합니다. 최대 ±12 V의 펄스 진폭, 최소 30 ns의 상승/하강 시간, 최소 90 ns의 펄스 폭으로 저항 스위칭에 필요한 모든 조건을 구현할 수 있습니다.

다양한 읽기·쓰기 프로토콜 실행은 물론, 고급 자동화 테스트 모듈도 손쉽게 구현할 수 있습니다. 또한 복잡한 다중 소자 회로 구성도 간편하게 테스트할 수 있으며, 측정 데이터는 실시간으로 표시됩니다.

ArC ONE Software

시스템 사양

읽기(Reading)

• 선형 저항 측정: 100 Ω ~ 100 MΩ (오차 10% 미만), 220 Ω ~ 10 MΩ (오차 5% 미만, 0.5 V 기준)
• 선형 저항 읽기 소요 시간: 20 ms
• 최소 측정 전류: ±1 nA (오차 5% 미만, 0.5 V 기준)
• 최대 측정 전류: ±5 mA (오차 5% 미만, 0.5 V 기준)
• 비선형 저항 최대 읽기 소요 시간: 700 μs ~ 1 ms

쓰기(Writing)

• 최대 펄스 진폭: ±12 V
• 전압 펄스 분해능 (0 ~ ±1 V): 3 mV
• 전압 펄스 분해능 (±1 V ~ ±12 V): 24 mV
• 전류 차단 범위: 10 μA ~ 1,000 μA
• 최소 펄스 폭: 90 ns
• 펄스 폭 분해능: 10 ns
• 최대 소싱/싱킹 전류: 50 mA
• 최소 READ → WRITE 간격: 120 μs
• 최소 WRITE → READ 간격: 100 μs

크로스바 관리

• 최대 32×32 크로스바 지원
• 외부 연결용 2×8 헤더 4개
• 활성/비활성 워드라인 및 비트라인 연결용 BNC 커넥터 4개
• 패키징된 시료를 보드에 장착해 테스트할 수 있는 68핀 PLCC 슬롯
• 능동형 다중 포트 전류 재분배 방식
• V/2 및 V/3 쓰기 방식 지원

사용자 인터페이스

• Python 기반 오픈소스
• Read Single, Read All, Read Stand Alone 기능 지원
• 두 가지 읽기 방식 중 선택 가능
• DUT 크로스바의 저항 맵을 색상으로 표시하며, 모든 동작 후 자동 갱신
• Click-to-pulse: 클릭 한 번으로 단일 전압 펄스 인가 후 읽기 동작 수행
• 저항 변화의 실시간 확인 및 수행한 모든 펄스 인가 이력 표시
• 인터페이스에서 바로 DUT 이력 그래프를 이동·확대하고, 논문 게재 수준의 이미지로 저장 가능
• 적용한 펄스 모듈, 단일 읽기, 단일 펄스 이력을 별도 로그로 기록
• 확장 가능: 새로운 펄스 모듈을 별도의 Python 모듈로 추가 가능

한눈에 보기

ArC TWO는 차세대 메모리 크로스바 어레이는 물론 데이터 컨버터 등 다양한 소자까지 측정할 수 있는 범용 마이크로칩 특성 분석 플랫폼입니다. 총 128개 채널을 갖추고 있으며, 이 중 64개 채널은 최대 ±13.5 V의 완전한 아날로그 기능을 제공하는 독립 SMU(Source Measure Unit)입니다. 이를 통해 1T1R 크로스바 어레이, 최대 128개 패드의 디지털 마이크로칩, 최대 64개 아날로그 패드를 가진 아날로그·혼성 신호(Mixed-signal) 칩을 측정할 수 있습니다.
ArC TWO 보드는 다음과 같이 구성됩니다.

a) 빠르게 시작할 수 있는 직관적이고 확장 가능한 사용자 인터페이스
b) 사용자 맞춤형 PCB를 ArC 인프라에 결합할 수 있는 착탈식 도터보드(Daughterboard) 슬롯
c) 고급 사용자를 위한 오픈소스 API

상세 설명

ArC TWO는 완전 병렬 방식의 장비로, 128개 단자를 동시에, 그리고 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 설계되었습니다. 덕분에 차세대 메모리용 1T1R 크로스바 어레이(예: 아날로그 워드라인 32개 + 아날로그 비트라인 32개 + 디지털 제어 라인 32개)를 구동하거나, 데이터 컨버터 칩과 같은 범용 IC의 특성을 분석하는 등 폭넓은 작업이 가능합니다. 인터페이스는 간결하면서도 확장성이 뛰어나 비전문가도 최소한의 교육만으로 기본 기능을 활용할 수 있습니다. 또한 장비 전체가 책상 위에 올라가는 크기로, 다른 연구실과의 교차 실험을 위해 손쉽게 옮길 수도 있습니다.

현재 버전의 ArC TWO는 I-V 측정, 전류 컴플라이언스 조건에서의 전압 바이어싱, 다양한 자동화 테스트 등 ArC ONE의 모든 기능을 그대로 계승합니다. 여기에 세밀한 직렬 저항 설정(0~1 kΩ, 1,000단계)을 통한 바이어싱, 고속 펄스(최소 40 ns), 그리고 복잡한 회로나 어레이의 완전 병렬 바이어싱 등 강력한 신규 기능이 더해졌습니다.
ArC ONE과 마찬가지로 자동화 테스트 기능을 통해 다양한 마이크로칩 테스트를 손쉽게 수행할 수 있으며, 결과는 실시간으로 확인할 수 있습니다. 아울러 고객 요구에 맞춘 테스트 모듈 개발은 물론, 원하는 테스트 칩이나 커넥터(프로브 카드 등 타 시스템 연결용)를 장착할 수 있는 도터보드 개발 서비스도 제공합니다. 모듈, 도터보드, 프로브 카드와 관련해 구체적인 요구 사항이 있으시면 문의해 주시기 바랍니다. 자세히 상담해 드리겠습니다.

전류 측정

• 정확도: 1% (16 nA 초과 시), 10% (1.6 nA 초과 시)
• 최소 측정 전류: ±200 pA
• 최대 측정 전류: ±10 mA
• 전류 측정 분해능: 2.6 pA
• 전류 측정 시간: 1.5 ms

전압 측정

• 정확도: 1% (20 mV 초과 시), 10% (2 mV 초과 시)
• 최소 측정 전압: ±200 μV
• 최대 측정 전압: ±10 V
• 전압 측정 분해능: 77 μV
• 전압 측정 시간: 10 μs (단일 샘플), 320 μs (평균)

프로그래밍 동작

• 최대 바이어스 전압: ±13.5 V
• 바이어스 전압 분해능: 305 μV (±10 V 범위), 610 μV (±13.5 V 범위)
• 바이어스 전류 제한: 10 mA (전 채널 합계 200 mA)
• 바이어스 전압 슬루율: 400 mV/μs
• 임의 펄스 발생기 전압: ±13.5 V
• 임의 펄스 발생기 펄스 폭: 40 ns ~ 무제한
• 임의 펄스 발생기 시간 분해능: 10 ns
• 임의 펄스 발생기 전류 제한: 10 mA
• 최소 READ → WRITE 간격: 20 μs
• 최소 WRITE → READ 간격: 150 μs

프로그래머블 I/O

• 펄스 발생기를 내장하고 통합 전류원을 사용할 수 있는 완전 독립 SMU 채널 64개
• High/Low 레벨을 ±13.5 V 범위에서 임의 설정 가능한 디지털 출력 32개
• High 레벨을 1.8~5.5 V 범위에서 임의 설정 가능한 디지털 I/O 32개
• ±13.5 V, ±100 mA 임의 전원 4개

확장성

• 132핀 메자닌 커넥터를 통해 ArC TWO의 모든 아날로그·디지털 핀을 사용할 수 있어 완전 맞춤형 도터보드 구성 가능 — 직접 설계한 회로를 연결해 보세요!

소프트웨어 구성

• 바로 사용 가능한 Python 기반 오픈소스 제어 패널: ArC TWO Control
• Read Single, Read All, Read Stand Alone 기능 지원
• Click-to-pulse: 클릭 한 번으로 단일 전압 펄스 인가 (필요 시 읽기 동작 연속 수행)
• 저항 변화의 실시간 확인 및 모든 펄스 인가 이력 기록
• 확장 API: 새로운 실험을 Python 모듈 형태로 설계·개발 가능
• 완전 맞춤형 스크립트 및 프로그램 개발을 위한 오픈소스 Python 라이브러리(pyarc2)
• 미션 크리티컬 애플리케이션을 위해 명령어 파이프라이닝 수준까지 하드웨어 기능을 모두 제공하는 오픈소스 저수준 API(libarc2)
• HDF5 기반 구조화 파일 포맷 — HDF5를 지원하는 모든 소프트웨어에서 열 수 있어, 기존 분석 도구를 그대로 활용할 수 있습니다!
• 모든 소프트웨어는 64비트 Windows 10 이상 및 Linux 지원 (glibc 2.14 이상의 glibc 기반 배포판만 지원, musl 기반 시스템 미지원)