지멘스가 BAE 시스템즈(BAE Systems)와 엔지니어링·제조 기술 혁신을 위한 협약을 체결했다고 발표했다. 이를 기반으로 양사는 디지털 전환을 도입하고 프로그램 수명 주기 전반에 걸쳐 디지털 역량을 활용한다. 이번 5년 협약은 BAE 시스템즈 내 설계, 제조 부문 전반에 걸쳐 미래 엔지니어링과 미래 공장 역량에 대한 전략적 청사진을 모색하고 개발하기 위해 수립됐다. 이는 지멘스 엑셀러레이트(Siemens Xcelerator) 산업용 소프트웨어 포트폴리오의 일부인 제품 엔지니어링용 NX 소프트웨어와 제품 수명 주기 관리(PLM)를 위한 팀센터(Teamcenter) 소프트웨어의 최신 버전을 기반으로 구축되고 활용된다. 에지 컴퓨팅 솔루션과 기술 검증도 여러 캐터펄트(catapult)와 기술 센터에서 사용되고 있다. 이번 협약으로 양사는 지속 가능성, 산업 디지털화, 공급망 현대화 분야에서 국내외적으로 협력해, 기술 개발 및 적응 범위 내에서 BAE 시스템즈의 상용 애플리케이션 이점을 가속하기 위한 프레임워크를 개발할 예정이다. 이 프레임워크는 지멘스와 BAE 시스템즈의 수십 년간 파트너십에 기반한다. 여기에는 지멘스의 다양한 기술 개발과 공급, 엔지니어 간 지식 공유, 업계 포럼에서의 공동 솔루션 쇼케이스가 포함된다. 양사는 기존 이니셔티브를 계속해서 혁신하고 새로운 디지털 제조 접근법을 개발해 BAE 시스템즈의 미래 공장(Factory of the Future) 이니셔티브를 지원할 계획이다.     지멘스 디지털 인더스트리의 브라이언 홀리데이(Brian Holliday) 영국 및 아일랜드 지역 총괄 디렉터는 “이번 협약은 BAE 시스템즈와 지멘스 간 성공적으로 진행됐던 기존 협력을 기반으로 한다. 기술은 제조업을 개선할 수 있는 수많은 기회를 열어주고 있다. BAE 시스템즈와의 협력은 영국에서 4차 산업혁명 발전을 위해 디지털 전환을 어디까지 진행시킬 수 있을지에 대한 진정한 테스트베드를 제공한다”고 말했다. 그는 이어 “이 관계는 고객과의 협력 방식에 대한 지멘스의 광범위한 비전을 보여주는 핵심 사례다.  지멘스의 비전은 현실 세계와 디지털 세계를 연결해 더 나은 결과를 달성하는 데 도움을 주는 것이다. 또한 협업을 통해 보다 쉽고 빠른 대규모 디지털 전환 가속화를 지원하는 글로벌 엑셀러레이트 비즈니스 플랫폼 원칙과도 일치한다”고 덧붙였다. BAE 시스템즈의 이안 민튼(Iain Minton) 기술 역량 제공 책임자는 “양사의 협업은 우리가 디지털 스레드 지원 기술을 보다 통합되고 원활한 방식으로 개발하고 투자할 수 있도록 돕는다. 지멘스는 BAE 시스템즈의 운영 환경 복잡성을 잘 이해하고 있어 아이디어를 구현 단계까지 매우 빠르게 발전시킬 수 있다. 일례로 새로운 엔지니어링, 지원, 제조 기능을 구현, 최적화하고자 할 때를 들 수 있다. 이것이 바로 이 협업의 진정한 가치다. 양사가 함께 구축한 신뢰와 이해가 항공우주 부문의 성과를 이끌어내는 데 강력한 힘을 발휘한다”고 말했다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 벤 시스(Ben Sheath) 영국 및 아일랜드 지역 부사장 겸 매니징 디렉터는 “지멘스와 BAE 시스템즈가 쌓아온 20년이 넘는 관계를 연장해 미래형 공장 구축을 위한 전략적 계획을 지속적으로 이행하게 돼 기쁘다. BAE 시스템즈 팀과 협업하며 4차 산업혁명의 힘을 활용해 BAE 시스템즈의 디지털 전환 목표 달성을 지원할 수 있길 기대한다. 이는 항공우주 분야 선도기업이 지멘스와 파트너십을 맺고 기업 디지털 전환의 근간으로 엑셀러레이터 포트폴리오를 도입한 우수 사례 중 하나”라고 말했다.

스트라타시스가 치과용 3D 프린팅 제품인 덴타젯 XL(DentaJet XL)을 출시한다고 발표했다. 덴타젯은 더 큰 용량의 레진 카트리지, 대형 프린트 트레이, 초고속 모드, 최소한의 후처리 워크플로를 통해 실험실과 치과기공소의 생산성을 높이고 비용을 절감하도록 설계됐다.   새로운 폴리젯 다중재료 3D 프린터인 덴타젯은 사용자의 개입을 최소화하면서 생산 환경에 작동하도록 설계됐다. 4배 더 큰 레진 카트리지 및 핫스왑으로 대규모의 프린팅 작업에서도 중단 없는 인쇄가 가능하며, 그랩캐드 프린트(GrabCAD Print) 소프트웨어를 통해 인쇄 준비 시간이 대폭 단축되고 장비 관리가 통합된다. 아울러 초고속 모드로 클리어 얼라이너 아치의 생산 속도가 최대 30%까지 향상되었으며, 서포트 제거를 위해 검증된 새로운 고속 대량 배치 후처리 워크플로와 통합할 수 있는 것은 물론 이중 재료 인쇄를 통해 두 가지 재료를 한 번에 인쇄하여 출력량을 늘릴 수 있다.     경제성도 강화됐다. 연구소는 덴타젯 XL의 고급 소프트웨어 프린트 준비 및 프린트 관리 기능과 무인 프린트 및 경화 기능을 통해 인건비를 최대 90%까지 절감할 수 있다. 아울러 새로운 인쇄 모드와 더 큰 카트리지를 도입하여 부품당 비용을 최대 67%까지 절감할 수 있다.   스트라타시스는 덴타젯 XL의 출시에 앞서 제품을 통해 나온 생산 결과를 공개했다. 6시간 30분 만에 최대 16개의 임플란트 케이스(수술 가이드 및 모델) 제작이 가능하며, 4시간 31분 만에 최대 102개의 크라운 및 브릿지 모델 제작, 6시간 37분 만에 최대 28개의 교정 모델 제작, 2시간 14분 만에 최대 36개의 얼라이너(투명교정 장치) 아치 제작이 가능하다.    스트라타시스의 로넨 레비(Ronen Lebi) 치과 부문 부사장은 “이번에 출시한 스트라타시스 덴타젯 XL 솔루션은 품질 저하 없이 대량의 애플리케이션을 제공해야 하는 디지털 치과 기공소를 위해 특별히 설계되었으며, 연관 산업에서 증가하는 시장 수요를 충족하기 위해 필요한 인력을 대체할 수 있도록 도와준다”면서, “이 솔루션은 현재까지 개발된 제품 중 가장 효율적인 생산 솔루션으로, 매우 정확한 크라운 및 브리지, 임플란트, 얼라이너 모델과 수술용 가이드를 대규모로 동시에 생산할 수 있도록 설계됐다”고 전했다.

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 지멘스 엑셀러레이터(Siemens Xcelerator) 포트폴리오의 하나이자 신규 기능으로 강화된 주력 제품 엔지니어링 소프트웨어인 NX의 최신 업데이트를 발표했다. 이를 통해 모든 산업 분야의 설계자와 제조업체가 보다 우수하고 최적화된 제품을 빠르게 시장에 출시할 수 있도록 지원하는 것이 지멘스의 목표다. NX X 소프트웨어는 업계에서 수년 동안 사용해 온 NX 소프트웨어와 동일한 제품으로 클라우드에서 제공되며, 제품 수명주기 관리(PLM)를 위한 팀센터(Teamcenter) 포트폴리오 기반 내장형 데이터 관리 기능으로 더욱 강화된 제품이다. 지멘스의 서비스형 클라우드 소프트웨어 인프라에 정보가 저장돼 더 높은 유연성, 확장성, 협업을 제공하는 NX를 활용할 수 있다. NX X는 강화된 클라우드 기반 제품 엔지니어링으로, 원활한 협업을 위한 안전한 데이터 관리와 함께 데스크톱 설치 또는 아마존 웹 서비스(AWS)를 통한 브라우저 스트리밍을 지원한다. 또한 팀센터 X(Teamcenter X) 소프트웨어가 NX에 빌트인돼 데이터 관리 기능을 강화해 사용자에게 향상된 유연성과 기본 협업 기능을 제공하고 IT 관리에 낭비되는 시간을 줄여준다. 또한 유연하고 확장 가능한 라이선스를 통해 고객이 NX 기본 기능 외 애드온(Add-on) 모듈과 고급 NX 기능에 액세스할 수 있는 탄력적이고 비용 효율적인 방법도 제공한다. 110개 이상의 제품을 사용할 수 있으므로 고객의 워크플로에 가장 적합한 애드온을 탐색해 프로젝트의 요구 사항에 따라 유연하게 맞춤화할 수 있다. NX X는 새로 발표된 젤 X(Zel X) 소프트웨어와 연동해 사용할 수 있다. NX와 동일한 아키텍처를 기반으로 하는 젤 X는 지멘스의 차세대 브라우저 기반 엔지니어링 앱으로, NX 등 기타 엑셀러레이터 솔루션과 통합돼 제조 공정과 현장 운영을 간소화한다.     NX 이머시브 익스플로러(NX Immersive Explorer)는 데스크톱과 가상 현실 모두에서 높은 사실감으로 설계 검토, 가상 커미셔닝, 이해관계자 승인에 게이밍 수준의 환경을 제공한다. 2024년 12월에 출시되는 NX 이머시브 익스플로러는 주요 HMD 하드웨어 옵션을 지원하며, 사용자는 상호 작용 가능한 몰입형 포토리얼리즘으로 설계 프로세스 초기에 귀중한 인사이트를 얻을 수 있어 실제 프로토타입 제작에 드는 비용을 절감할 수 있다. 전체 어셈블리 관점에서 특정 부품에 집중하고, 개별 구성 요소를 검토하고, 마크업과 메모를 추가해 설계 검토 결과를 문서화할 수 있는 기능을 통해 완전히 새로운 관점에서 설계 프로세스를 수행할 수 있다. 한편, 지멘스는 NX의 AI 지원 설계 도구로 프로세스를 개선하고 가속할 수 있다고 소개했다. 토폴로지 최적화, 퍼포먼스 프레딕터(Performance Predictor), 자이로이드 모델링을 비롯한 새로운 AI 지원 도구가 명령 예측, 선택 예측 등 기존 도구와 결합돼 효율성을 높인다. 퍼포먼스 프레딕터는 개별 부품의 재질 선택에 의한 구조적 해석 결과에 중점을 둔 AI 기반 설계 시뮬레이션 도구이다. 설계자의 설계 변경에 의한 실시간 해석 결과를 통해 설계를 검증해 비용이 많이 드는 오류를 사전에 제거함으로써 혁신 프로세스의 속도를 높일 수 있도록 지원한다. AI 기반 토폴로지 최적화, 새로운 자이로이드 격자 기능을 활용한 내부 채우기 설계 기능과 2023년 도입된 디자인 스페이스 익스플로러(Design Space Explorer) 기능을 결합하면 설계자는 필요에 따라 성능을 발휘하는 최적의 부품을 만들 수 있다. 더불어 경량화 연구를 수행하고 적절한 경우 적층 제조를 활용할 수 있다. 이외에도 지멘스는 ▲정밀한 공구 경로 제어를 제공해 최적화된 가공과 우수한 표면 마감을 지원하는 고급 홀메이킹(holemaking)을 비롯해 부품 제조 속도와 제어 극대화를 위한 NX CAM 및 NX 에디티브 매뉴팩처링(AM) ▲NX, 캐피탈(Capital), 익스페디션(Xpedition), 팀센터를 통합해 전자와 기구 설계 팀 간 원활한 데이터 흐름과 협업을 가능케 하는 Managed Environment for Electronics Design을 비롯해 전기, 반도체 산업을 위한 향상된 기능 ▲건축, 엔지니어링, 건설(AEC) 워크플로를 위한 단일 다분야 플랫폼을 지원하는 종합적인 건설 정보 모델링(BIM) 도구 세트를 제공하는 NX BIM 기능 등의 업데이트를 소개했다.

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, 지멘스 EDA 사업부는 집적회로(IC) 설계 팀이 대상 공정 기술에 관계없이 차세대 IC 설계의 복잡성 증가로 인해 발생하는 정전기 방전(ESD) 문제를 신속하게 식별하고 해결할 수 있는 자동화 솔루션을 발표했다. 지멘스는 Calibre PERC 소프트웨어의 성능과 AI 기반 지능형 IC 설계 검증 플랫폼인 솔리도 시뮬레이션 제품군(Solido Simulation Suite)의 SPICE 정확도를 결합하여 IC 설계의 모든 단계에 걸쳐 파운드리 룰 이행 여부를 빠르고 정확하게 확인할 수 있는 방법을 제공한다. 전체 칩 레벨 검증을 지원하는 이 솔루션은 엔지니어링 팀이 기존 및 신규 공정 노드 모두에서 설계 및 제조 과제를 더 잘 관리할 수 있도록 지원한다. 상황인지형 검사(context-aware checks)를 통해 결과의 정확성을 개선하는 동시에 물리적, 회로, 전기 및 신뢰성 IC 설계 검증에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 이 솔루션의 상황인지 검사 기능을 통해 설계 팀은 ESD 경로를 신속하게 검증하여 파운드리 룰 면제를 확보함으로써 다이 크기를 줄이고 설계를 최적화할 수 있으며, 궁극적으로 설계 팀이 기존 방식보다 8배 더 빠르게 데이터 기반 의사 결정에 도달할 수 있도록 지원한다.     파운드리 ESD 룰은 전 세계 팹리스 기업의 다양한 설계 스타일을 수용하면서 ESD 오류를 방지하도록 설계되었다. 그러나 이러한 룰은 특정 설계 스타일과 미션 프로파일에 대해 지나치게 보수적일 수 있다. 지멘스의 새로운 소프트웨어는 상세한 트랜지스터 수준 고장 모델을 통해 파운드리 룰에 위배될 수 있는 ESD 경로를 신속하게 식별하고 시뮬레이션함으로써, 위험 경로를 SPICE 수준의 정밀도로 식별하여 신속하고 타깃화된 자동 수정을 가능하게 한다. 지멘스는 자동화된 상황인지 IC 설계 검증이 모범 사례가 됨으로써 안정적이고 시기적절한 IC 칩을 신속하게 시장에 출시할 수 있다고 설명했다. 자동 전압 전파, 전압 인식(Voltage-aware) DRC, 로직 기반 레이아웃 프레임워크 내 물리적 및 전기적 정보 통합과 같은 기능을 갖추고 있어 촉박한 일정에 맞춰 작업하는 설계 팀에 도움이 된다는 것이다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 마이클 뷜러-가르시아(Michael Buehler-Garcia) 캘리버 제품 관리 담당 부사장은 “이 통합은 솔리도의 동적 시뮬레이션과 Calibre PERC의 사인 오프 레벨 ESD 검증의 강점을 결합한 것이다. 이 통합 솔루션은 검증 프로세스의 속도를 높이는 동시에 IC 설계의 신뢰성을 보장하여 고객이 보다 효율적으로 목표를 달성할 수 있도록 지원한다. 이 솔루션은 전체 설계 주기 시간을 단축하기 위해 소프트웨어 포트폴리오의 다양한 요소에서 제공하는 제품을 활용하여 지멘스가 제공할 계획인 일련의 솔루션 중 첫 번째 솔루션”이라고 전했다.

이에이트는 글로벌 이차전지 기업과 중요 생산 공정에 대한 시뮬레이션 적용 확대를 위한 검증을 성공적으로 완료했다고 밝혔다. 이에이트는 2023년 이차전지 제조공정에 시뮬레이션을 적용하였고, 올해는 적용 범위 및 수주 규모를 확대하여 솔루션을 납품하게 된다. 이에이트는 배터리 제조 관련 연구개발을 위해 다중 유체의 거동, 농도 확산에 의한 공침 현상을 해석하여 이차전지 품질 최적화 솔루션을 도출하였다. 이에이트의 입자 기반 시뮬레이션 소프트웨어인 NFLOW LBM(Lattice Boltzmann Method)을 통해 시간에 따른 유동장, 농도장, 화학 반응을 모사하는 거시적 솔루션을 얻을 수 있으며, 침전물의 핵 생성, 이동, 성장, 응집 모사 등 미시적 솔루션도 가능하다. 이에이트는 “기존의 수치해석 솔루션은 2~3개 화학종의 농도, 유동 해석에 국한되어 있었지만, 이에이트의 이차전지 시뮬레이션 솔루션은 4개 이상의 화학종을 다룬다. 또한 별도의 시드 포인트(seed point) 설정이 필요 없이 침전물이 생성되고 성장하는 양상을 자유롭게 모사할 수 있다”고 설명했다. 그리고 “LBM 기반의 유체 해석은 시스템의 규모가 증가해도 계산량을 줄이면서 정확한 결과를 도출할 수 있어 기존 솔루션들보다 뛰어난 성능을 보였다”고 덧붙였다.     이에이트는 이 솔루션에 대한 특허를 출원하여 지적재산권을 강화하였다. 이에이트 LBM 연구팀은 앞서 출원한 이차전지 시뮬레이션 기술의 연계법 등을 추가로 연구해 고도화된 시뮬레이션 기술을 후속 특허로 준비하고 있다. 또한 최근에는 적용 가능성 확대를 위하여 다상 유동의 시뮬레이션 안정성을 증대시킬 수 있는 연구를 수행하였다. 이 연구를 통해 다상 유동을 보다 안정적으로 해석하고 계산 비용 또한 절감할 수 있게 되었다. 이를 통해 냉난방 장치 내부 상변화, 시추에서 LNG/응축물 거동과 같은 현상을 보다 안정적으로 해석할 수 있으며, SCIE 저널인 Journal of Statistical Physics에 게재가 결정되었다. 이에이트의 김진현 대표는 “이차전지 분야 진출을 통해 입자 시뮬레이션의 확장성을 입증할 수 있었다. 이차전지는 성장성이 무한한 산업으로 실제 다수의 이차전지 제조기업으로부터 관련 문의를 접하고 있다. 또한 화학, 식품, 화장품, 제약 등 다양한 제조분야 산업 군에서 시뮬레이션 기술 문의가 이어지고 있다. 당사의 기술을 통해 제조 효율성과 품질을 개선함으로써, 고객사들이 더욱 경쟁력 있는 기업으로 거듭날 수 있도록 지원하겠다”고 전했다.

  지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, 지멘스 EDA 사업부는 진보된 최신 반도체 패키징 2.5D 및 3D 기술과 기판을 사용하여 ASIC 및 칩렛의 계획 및 이기종 통합을 위한 빠르고 예측 가능한 경로를 제공하는 소프트웨어인 이노베이터3D IC (Innovator3D IC)를 발표했다.  지멘스의 Innovator3D IC는 설계 계획, 프로토타이핑 및 예측 분석을 위한 통합 데이터 모델을 갖춘 전체 반도체 패키지 어셈블리의 디지털 트윈을 구축하기 위한 통합 콕핏(consolidated cockpit)을 제공한다. 이 콕핏은 물리적 설계, 다중 물리 분석, 기구 설계, 테스트, 사인오프, 제조 출시까지 모든 과정을 지원한다. 지멘스의 Innovator3D IC는 전력과 신호, 열, 기계적 응력 분석 도구를 통합함으로써 세부 설계 구현 전에 문제를 식별, 방지, 해결하는 동시에 신속한 '가정(what-if)' 탐색을 가능하게 한다. 이러한 전환적 접근 방식은 비용과 시간이 많이 소요되는 다운스트림 재작업이나 최적이 아닌 결과를 방지할 수 있다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 AJ 인코르바이아(AJ Incorvaia)전자 보드 시스템(Electronic Board Systems) 부문 수석 부사장은 "지멘스는 이미 지멘스 엑셀러레이터의 일부로 가장 포괄적인 반도체 패키징 관련 기술 포트폴리오를 보유하고 있었다"라고 말하며, "이러한 기술을 Innovator3D IC와 결합함으로써 고객은 무어(Moore) 이상을 실현할 수 있다"라고 말했다. Innovator3D IC는 지멘스의 Aprisa 소프트웨어 디지털 IC 배치 및 경로 기술, XpeditionPackage Designer 소프트웨어, Calibre 3DThermal 소프트웨어, 기구 설계용 NX™ 소프트웨어, Tessent 테스트 소프트웨어, 인터칩렛 DRC, LVS 및 테이프아웃 사인오프용 Calibre 3DSTACK 소프트웨어를 사용하여 ASIC, 칩렛 및 인터포저(Interposer) 구현을 지원한다. Innovator3D IC는 계층적 디바이스 계획 방식을 사용하여 수백만 개의 핀이 포함된 고급 2.5D/3D 통합 설계의 엄청난 복잡성을 처리한다. 설계는 정교함과 구현 방법을 제어하는 속성을 가진 기하학적으로 분할된 영역으로 표현된다. 이를 통해 중요한 업데이트를 신속하게 구현하는 동시에 특정 영역에 분석 기법을 일치시켜 실행 시간이 지나치게 길어지는 것을 방지할 수 있다. 계층적 인터페이스 배선 경로 계획은 칩렛 인터페이스와 핀 할당을 더욱 최적화한다. Innovator3D IC는 산업용 소프트웨어인 지멘스 엑셀러레이터 포트폴리오와 통합되어 있지만 개방형 아키텍처를 통해 타사 포인트 솔루션과의 통합도 지원한다. Innovator3D IC의 핵심 요소는 3Dblox, LEF/DEF, Oasis 및 인터페이스 IP 프로토콜(예: UCIe 및 BoW)과 같은 산업 표준 형식을 지원한다. ‘Open Compute Projects Chiplet Design Exchange’ 워킹 그룹(OCP CDX)에 적극적으로 참여하여 새로운 상용 칩렛 에코시스템에서 제공할 표준화된 칩렛 모델을 직접 사용할 수 있다. Innovator3D IC는 2.5D 및 3D 통합에 국한되지 않고 인터포저(유기, 실리콘 또는 유리), ABF 빌드업, RDL 기반의 칩 퍼스트 또는 라스트 등 모든 선도적이고 새로운 반도체 통합 방법론과 플랫폼을 계획하고 프로토타입을 제작할 수 있으며, ‘Deca Technologies’ 회사의 적응형 패터닝 프로세스(adaptive patterning process)에 대한 지원도 포함한다. 또한 패널 레벨 패키징(PLP), 임베디드 또는 레이즈드 실리콘 브리지, 시스템 인 패키지(SiP) 및 모듈에 대한 인증도 받았다.   Innovator3D IC 솔루션은 IMEC가 개발한 시스템 기술 공동 최적화(STCO) 방법론 프로세스를 기반으로 설계되었으며 프로토타이핑 및 계획, 설계, 승인/제조 핸드오프 전반에 걸쳐 활용되며 종합적인 검증 및 신뢰성 평가로 마무리된다. 지멘스는 5백만 개 이상의 핀 설계에서 최적의 용량과 성능을 달성하기 위해 광범위한 멀티스레딩 및 멀티코어 기능을 사용하는 차세대 전자 시스템 설계(NGESD) AI 기반 사용자 경험(UX) 기술을 사용하여 Innovator3D IC를 개발했다. 인텔 파운드리의 석 리(Suk Lee) 에코시스템 기술실(Ecosystem Technology Office) 부사장 겸 GM은 "EMIB와 같은 고급 이기종 통합 플랫폼의 경우 예측 분석 기능을 갖춘 통합 플로어플래닝 및 프로토타이핑 콕핏이 필수적이다"라고 말하며, "지멘스 EDA와의 협력을 통해 우리는 Innovator3D IC를 고급 통합 플랫폼의 중요한 설계 기술 구성 요소로 보고 있다"라고 말했다. Innovator3D IC는 2024년 후반에 출시될 예정이다. 지멘스의 Innovator3D IC 소프트웨어에 대한 자세한 내용은 홈페이지에서 확인할 수 있다.

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, 지멘스 EDA 사업부는 고객이 차세대 아날로그, 혼합 신호 및 맞춤형 IC 설계를 위한 중요한 설계 및 검증 작업을 획기적으로 가속화할 수 있도록 설계된 AI 가속 SPICE, Fast SPICE 및 혼합 신호 시뮬레이터의 통합 제품군인 ‘솔리도 시뮬레이션 스위트 소프트웨어(Solido Simulation Suite software, 솔리도 심)’를 출시했다. 지멘스의 파운드리 인증 아날로그 FastSPICE(패스트스파이스 : AFS) 플랫폼을 기반으로 구축된 솔리도 심은 솔리도 SPICE 소프트웨어(Solido SPICE software), 솔리도 패스트스파이스 소프트웨어(Solido FastSPICE software) 및 솔리도 리브스파이스 소프트웨어(Solido LibSPICE software), 지멘스의 AFS 플랫폼인 엘도(ELDO) 소프트웨어와 심포니(Symphony) 소프트웨어 등 세 가지의 새로운 시뮬레이터를 통합한다.  솔리도 심은 IC 설계 팀이 점점 더 엄격해지는 사양, 검증 커버리지 지표, 시장 출시 시간 요건을 충족할 수 있도록 설계되었다. 회로 및 시스템 온 칩(SoC) 검증 기능으로 포괄적인 애플리케이션 범위를 제공한다. AI 기술을 기반으로 하는 솔리도 심은 차세대 공정 기술과 복잡한 집적 회로(IC) 구조를 염두에 두고 개발되어 정확한 신호 및 전력 무결성 목표를 달성하는 데 필요한 도구 세트와 기능을 제공한다.     솔리도 SPICE는 지멘스의 차세대 SPICE 시뮬레이션 기술로 아날로그, 혼합 신호, RF 및 3D IC 검증에 2배~30배의 속도 향상을 제공한다. 최신 컨버전스, 캐시 효율적 알고리즘, 높은 멀티코어 확장성을 갖춘 솔리도 SPICE는 대규모 레이아웃 전후 설계에 성능 향상을 제공한다.  솔리도 패스트스파이스는 SoC, 메모리 및 아날로그 기능 검증에서 속도 향상을 제공하는 지멘스의 최첨단 Fast SPICE 시뮬레이션 기술이다. 이 솔루션은 SPICE-to-Fast SPICE 확장을 위한 동적 사용 모델을 제공하여 예측 가능한 정확도로 속도에 대한 목표를 달성할 수 있도록 확장 가능한 인터페이스를 제공한다.  솔리도 리브스파이스는 소형 설계를 위해 제작된 지멘스의 목적별 배치 솔버 기술로, 라이브러리(Library) IP 애플리케이션에 최적화된 런타임을 제공한다. 세 가지 새로운 솔버를 구동하는 것은 지멘스의 AI 가속 시뮬레이션 기술의 최신 버전인 솔리도 심 AI(Solido Sim AI)다. 솔리도 심 AI를 사용하면 자체 검증 및 SPICE 정확도에 맞게 조정된 알고리즘을 통해 회로 시뮬레이션이 한 단계 더 발전하여 기존 파운드리 인증 디바이스 모델을 변경 없이 사용하여 수십 배 향상된 가속도를 제공한다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 마이클 엘로우(Michael Ellow) 실리콘 시스템 부문 CEO는 “AI 가속 SPICE 및 FastSPICE 엔진을 탑재한 솔리도 시뮬레이션 스위트는 칩 설계 및 검증 엔지니어에게 탁월한 정확성과 효율성을 제공하는 맞춤형 IC 시뮬레이션 기술의 획기적인 도약을 의미한다”면서, “솔리도 심의 초기 고객은 여러 공정 기술 플랫폼에서 괄목할 만한 성공을 거두었으며, 더 빠른 런타임과 차세대 아날로그, RF, 혼합 신호 및 라이브러리 IP 설계를 위한 매력적인 새로운 기능을 구현할 수 있었다”고 말했다.

앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공 사례   이번 호에서는 태성에스엔이의 자회사로 적층제조(AM) 전문 CAE 기업인 원에이엠이 한국항공우주연구원 우주발사체 엔진의 개폐밸브 하우징에 대한 L-PBF 방식 금속 적층제조 공정 중 발생한 과열 문제를 앤시스 워크벤치 애디티브(Ansys Workbench Additive)를 통해 검토하고 해결한 사례를 소개하고자 한다.   ■ 김재은 원에이엠 DfAM팀의 선임연구원으로 Ansys Additive 라이선스 및 다양한 적층제조 관련 교육을 담당하고 있으며, 적층제조 특화 설계를 통한 성공사례를 만들어가고 있다. 홈페이지 | www.oneam.co.kr   금속 적층제조 공정은 상대적으로 높은 설계 자유도 및 공정 자유도에 의해 항공우주, 모빌리티 등의 산업에서 고부가가치 제품의 생산 또는 개발 단계의 성능 검증과 제품 제작에 많이 이용된다. 특히 L-PBF(Laser-Powder Bed Fusion) 방식이 가장 널리 쓰이는데, L-PBF 방식의 금속 적층제조는 금속분말이 얇게 도포된 베드 위에 레이저로 고밀도의 에너지를 조사함으로써 제품을 생산하는 방법을 일컫는다. 균일한 두께로 얇게 도포된 금속 분말은 레이저에 의해 용융되고, 고화 및 분말 도포 과정이 반복되며 층별로 쌓임으로써 제품 형상을 구현한다. 이러한 생산 방식으로 인해 L-PBF 방식 금속 적층제조 공정에서는 필연적으로 열이 발생한다. 이 열을 안정적으로 해소하지 못한 경우 제품의 변형, 크랙(갈라짐) 등이 발생할 가능성이 높아지고, 심각한 경우 공정을 중단하는 사태에 이르게 될 수 있다. 따라서 제품의 개발 비용 손실 최소화 및 성능 만족 측면에서 적층제조 공정 중 문제를 일으킬 가능성이 높은 열 문제를 반드시 검토하고 해결해야 한다.    발사체 엔진 개폐밸브 하우징의 과열 탐색 필요성 한국항공우주연구원은 대한민국 항공우주 분야의 중심 연구기관으로, 항공기·인공위성·우주발사체의 종합 시스템 및 핵심 기술 연구 개발을 수행하고 있다. 최근에는 우리나라 최초의 달 궤도선 다누리의 개발과 국내 독자 기술로 개발한 한국형 발사체 누리호의 개발에 성공하였으며, 차세대 발사체 개발에 박차를 가하고 있다. 이러한 우주발사체의 추진력은 엔진의 점화와 연소 중단을 통해 얻는데, 이때 연소기 내에서 산화제(산소)와 연료의 공급/차단이 원활히 이루어지도록 하는 것이 개폐밸브이다.  개폐밸브는 액체산소(LOX)가 산화제로 사용되기 때문에 -183℃의 극저온 환경에서 안정적으로 작동하여야 하며 기밀, 열림 압력, 내구성 등 밸브 성능에 높은 신뢰성이 요구된다. 또한 밸브 크기 및 무게의 제한으로 인해 개발 요구조건 난이도가 높다. 이러한 개발 요구조건을 만족시키기 위해 개폐밸브 작동조건 및 환경을 고려한 설계와 함께, 극저온 취성을 포함한 우수한 성질의 소재로 제작하는 것이 필요하다.  앞선 요구조건을 만족하도록 연구개발 및 해석을 통해 개폐밸브 하우징은 위상최적화 기법을 도입하여 설계되었고(그림 1) 위상 구조가 복잡해짐에 따라 L-PBF 방식의 금속 적층제조 공정으로 제작이 결정되었다.   그림 1. 한국항공우주연구원의 개폐밸브 하우징   L-PBF 방식의 금속 적층제조 공정은 얇은 금속 분말 층을 레이저로 용융한 뒤 고화시키는 과정을 반복하여 쌓음으로써 제품을 생산한다. 때문에 금속 적층제조 공정 중에 필연적으로 열이 발생한다. 이렇게 발생된 열의 대부분은 전도를 통해 제품의 하단, 즉 베이스플레이트 쪽으로 이동하며 배출된다. 그런데, 이때 열을 충분히 해소시키지 못하는 경우 과열 문제가 발생할 가능성이 높다. 주로 베이스플레이트 쪽으로 열을 전도시키는 매개체가 부족하거나, 제품의 단면적 변화가 급격하여 열 전달의 병목 구간이 존재하는 경우 나타난다. 이러한 과열 및 적층 레이어 간의 높은 열 구배는 잔류응력을 유발하는데, 이는 제품의 과도한 변형 및 크랙(갈라짐)을 일으키거나 제조 공정이 중단되는 사태에 이르게 될 수 있다. 따라서, 금속 적층제조 공정에 들어가기 앞서 문제를 초래할 가능성이 있는 과열 영역에 대해 사전 검토가 필요하다.   그림 2. 과열에 의한 파트 변형 예   추가로, 금속 적층제조 공정에서 열 전도도가 낮아 열 배출이 용이하지 않은 소재를 사용할 경우 과열에 더 유의해야 한다. 대표적으로 철 합금, 니켈 합금, 티타늄 합금 등이 있는데, 이 소재들은 고강도, 극저온, 인체 적합성 등 특수한 사용 환경 및 조건에 의해 항공우주, 모빌리티, 의료 등의 분야에서 활용도가 높다.    그림 3. Ansys Additive Manufacturing Materials의 열전도도 비교   한국항공우주연구원의 개폐밸브 하우징도 마찬가지로 -183℃의 액체산소(LOX) 산화제를 사용하고 내압, 진동, 열변형을 견뎌야 한다는 운용 환경에 의해, 니켈 합금인 Inconel 소재로 금속 적층제조 공정을 수행하게 되었다. 따라서, 위상최적설계를 통해 형상 복잡도가 높아 열 배출이 어려워진 것에 더해, 열전도도가 낮은 Inconel 소재 적용으로 과열에 대한 위험성이 높아졌다. 또한 제품의 크기가 커서 대형 장비로 제작해야 되기 때문에, 소형 대비 제작 실패 시 발생 비용이 높다. 그러므로 개폐밸브 하우징은 금속 적층제조 공정 제작 난이도가 매우 높고 제작 실패 시 발생 비용이 크기 때문에, 사전 검토 단계에서 과열 영역 탐색을 도입하고 문제 발생 가능성이 높은 부분에 대해 예방할 필요가 있다. 따라서 이번 호에서는 앤시스 워크벤치 애디티브를 활용하여 해석적으로 과열 영역을 확인하고, 실제 제작된 제품과 비교함으로써 신뢰성을 확보하고자 하였다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.