Research

Research Fields

 

집적회로 및 시스템 연구실에서는 디지털회로의 집적이 용이한 CMOS 소자를 이용한 아날로그 회로 설계와 이를 뒷받침하는 DSP기능 구현을 하며 아날로그 회로를 디지털 회로로 대체할 수 있는 회로 구현 방법을 연구한다. 이러한 연구는 CMOS 미세공정에 수반되는 집적회로 설계상의 문제점들과 소자의 Nonidealities 등을 극복하기 위함이다. 구체적인 연구 주제는 다음과 같다.

• LO (Local Oscillator) Clock Generation - Digital PLL(Phase-Locked Loop)

  RF 송수신단에서 up/down conversion을 위해 local oscillator 가 필요하며 software-defined radio에서 요구하는 여러 스탠다드를 지원하기 위해서 기존 아날로그 방식의 PLL 이 아닌 디지털 회로를 접목한 All-Digital Phase-Locked Loop (ADPLL) 회로를 연구한다. 이 방식은 디지털 회로가 programmability 가 용이하다는 장점을 활용한 것으로 디지털 방식의 단점인 discrete 한 주파수 해상도를 극복하고 TDC/DTC의 선형성 개선을 위한 연구가 여러 방면으로 진행되고 있다. 

•  FMCW PLL

  차세대 레이더와 통신 시스템의 핵심 기술인 주파수 합성기를 연구한다. 디지털·아날로그 혼합 회로와 보정 알고리즘을 통해 잡음이 적고 선형성이 뛰어난 주파수 램프를 생성한다. 궁극적으로는 이러한 연구를 바탕으로 더 정밀하고 전력 효율적인 FMCW PLL을 구현하여 실용 레이더와 고속 통신 시스템에 적용하는 것을 목표로 한다. 

• High-Resolution SAR ADC 설계

  SAR ADC는 센서 인터페이스, IoT 디바이스, CIM(Compute-in-Memory), 의료·산업용 계측기, 통신 시스템 등 다양한 분야에서 필수적인 아날로그-디지털 변환기이다. 고해상도 SAR ADC는 일반적으로 PVT(Process, Voltage, Temperature) 변화에 의한 성능 열화와 비선형성 문제를 해결하기 위해 복잡한 보정 회로가 필요하며, 이로 인해 면적 증가와 전력 소모 증가가 발생한다. 이에 보정 회로 없이도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 초소형, 저전력 SAR ADC 구조 연구를 통해 설계 부담을 줄이고, PVT 변화에 강인하며 시스템 통합에 용이한 ADC를 개발하여 차세대 저전력 고성능 시스템에 기여하고자 한다.

• High-Speed ADC 설계

 고속 ADC는 데이터센터와 AI 반도체(GPU, AI 가속기) 내부의 고속 SERDES 링크는 물론, 자율주행·위성·우주 통신 등 다양한 차세대 통신 시스템에서 핵심 역할을 한다. 이러한 고속화는 여러 채널의 ADC를 병렬로 동작시키는 타임 인터리브(Interleaved) 구조를 통해 구현되며, 이를 통해 초고속 샘플링과 대역폭 확장이 가능하다.

 현재 우리 연구실은 단일 채널 ADC의 고속화 및 전력 효율 향상을 위한 회로·아키텍처 연구를 수행하고 있으며, 그 과정에서 발생하는 내부 미스매치에 대한 보정 기법 개발을 목표로 연구를 진행 중이다. 

• TI - ADC 미스매치 보정 알고리즘연구  

  측정 장비 혹은 Optical communication에 필요한 타임 인터리브 ADC(TI-ADC)에서 채널 간 타임 스큐, 게인, 대역폭, 오프셋 등의 다양한 미스매치를 정밀하게 보정하는 알고리즘과 회로 기술을 연구하고 있다. 

•  다중모드 High Speed Serial I/O

         Multi-media환경의 도래와 Social Network의 부흥으로 보다 많은 대역폭의 데이터가 인터넷 그리고 시스템 통해 전달되고 앞으로도 계속 증가할 것이다. 하지만 이러한 데이터 전송속도를 적은 비용으로 구현하기 위해서는 송신기와 수신기가 하나의 칩안에 같이 존재하고 이에 더 나아가 여러개의 high speed I/O를 하나의 칩으로 구현하여 비용을 줄이고 파워 오버헤드를 줄이는 다수의 포트를 지원하는 칩셋을 필요로 한다. 이러한 저비용을 위한 integration 기술과 함께 공정 기술이 발전함에 따라 단위 면적당 소모하는 파워를 줄이는 저전력의 고속 serial I/O의 개발은 필수적이다.

• Temperature sensor

 외부 clock 없이 동작하는 self-referenced, resistor-based temperature sensor를 개발한다. 특히 센서 코어로 swing-boosted RC oscillator (RCOSC) 를 사용해 SoC/IoT에 바로 적용 가능한 작고 저전력 고성능 RMS resolution의 온도 센서를 연구한다.

• Touch pannel

   CMOS 회로 설계와 지능형 신호 처리를 긴밀하게 통합하는 차세대 터치 인터페이스 기술에 중점을 두고 있으며, 사용자의 손가락이나 스타일러스에 의해 발생하는 아주 작은 정전 용량 변화가 현대 고해상도 디스플레이에서 강한 전기적 잡음이 있을 때 어떻게 거칠게 감지될 수 있는지 연구합니다.

이를 달성하기 위해 우리는 프론트엔드 저잡음 터치 판독 IC를 설계하고 딥러닝을 포함한 고급 디지털 알고리즘을 연구합니다. 이 연구는 혼합 신호 집적 회로와 임베디드 딥러닝을 연결하여 차세대 모바일 및 IoT 장치를 위한 얇고 유연하며 신뢰할 수 있는 터치스크린의 길을 열어줍니다.