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서민재 연구실
서울시립대학교 첨단융합학부 서민재 교수
SAR ADC
pipelined-SAR ADC
a-ITZO 셀렉터
연구 영역
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논문·특허
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서민재 연구실

서울시립대학교 첨단융합학부 서민재 교수

서민재 연구실은 서울시립대학교를 기반으로 혼합 신호 집적회로(Mixed-Signal Integrated Circuit) 및 데이터 변환기(ADC/DAC) 설계 분야에서 국내외적으로 우수한 연구 성과를 창출하고 있습니다. 본 연구실은 아날로그와 디지털 신호를 동시에 처리할 수 있는 첨단 회로 기술을 개발하며, 고성능·저전력·고집적도를 동시에 달성할 수 있는 데이터 변환기 구조 및 회로 기법을 연구하고 있습니다. Successive-Approximation-Register(SAR) ADC, 파이프라인 ADC, 플래시 ADC 등 다양한 아키텍처의 아날로그-디지털 변환기 설계와 실제 칩 제작 및 측정을 통해 이론과 실용을 겸비한 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 합성 가능 아날로그 회로 및 초저전력 바이오메디컬 시스템을 위한 데이터 변환기 설계에도 주력하고 있습니다. 디지털 설계 자동화 도구를 활용한 합성 가능 아날로그 회로 설계 방법론을 개발하여, 설계 효율성과 재사용성을 극대화하고 있습니다. 또한, 바이오 신호 측정 및 웨어러블 센서 등에서 요구되는 초저전력, 고정밀, 소형화 특성을 만족하는 회로를 연구하며, 실제 환경에서의 성능 검증과 시스템 통합까지 전 과정을 아우르는 실용적 연구를 지향합니다. 초고속·초고용량 메모리 회로와 미래 통신 시스템을 위한 회로 기술 개발도 연구실의 주요 연구 분야입니다. 3차원 낸드 플래시, 멤리스터, 페이즈 체인지 메모리 등 차세대 메모리 소자와 이를 지원하는 고신뢰성 회로 설계, 그리고 5G 및 차세대 통신 시스템에 적합한 초고속 데이터 변환기 및 송수신 회로, 에너지 효율적인 혼합 신호 집적회로 설계에 집중하고 있습니다. 다양한 정부 및 산업체 과제를 수행하며, 실질적인 기술 이전과 상용화에 기여하고 있습니다. 연구실은 다수의 특허, 국내외 저명 학술지 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 기술적 우수성을 인정받고 있습니다. 또한, 반도체 설계 경진대회, 학회 발표, 산학연 협력 등 다양한 활동을 통해 연구실 구성원들의 역량 강화와 네트워크 확장에도 힘쓰고 있습니다. 최신 반도체 설계 기술을 습득하고 실무 중심의 연구를 통해 차세대 반도체 산업을 선도할 인재 양성에 앞장서고 있습니다. 서민재 연구실은 앞으로도 혼합 신호 집적회로, 데이터 변환기, 차세대 메모리 및 통신 시스템 회로 기술 등 반도체 설계 분야에서 혁신적인 연구를 지속하며, 학계와 산업계에 실질적인 기여를 이어갈 것입니다.

SAR ADCpipelined-SAR ADCa-ITZO 셀렉터Memristor crossbar3D NAND
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
단일 증폭기 기반 SAR ADC와 저전력 델타 리드아웃 구조 thumbnail
단일 증폭기 기반 SAR ADC와 저전력 델타 리드아웃 구조
Single-Amplifier SAR ADC and Low-Power Delta-Readout Architecture
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
3
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1
Article
|
·
인용수 12
·
2024
A 1.5-MHz BW 81.2-dB SNDR Dual-Residue Pipeline ADC With a Fully Dynamic Noise-Shaping Interpolating-SAR ADC
Jae Hyun Chung, Ye-Dam Kim, Chang-Un Park, Kun-Woo Park, Dong‐Ryeol Oh, Min-Jae Seo, Seung‐Tak Ryu
IF 5.6 (2024)
IEEE Journal of Solid-State Circuits
This article presents an energy-efficient high-resolution dual-residue (D-R) pipelined-successive approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC), with a backend capacitive interpolating SAR ADC incorporated with noise-shaping (NS) capability. The residue amplifier design could be simplified as the residue is pre-amplified by the amplifier for the kT/-noise cancellation. Moreover, the proposed segmented digital-to-analog converter (DAC) structure overcomes parasitic capacitance limitations in the capacitive interpolation, improving resolution along with the gain-error-free advantage of the D-R structure. Fabricated in a 180-nm CMOS technology, the prototype ADC achieves an 81.2-dB signal-to-noise and distortion ratio (SNDR) and an 89.9-dB spurious-free dynamic range (SFDR) in a 1.5-MHz bandwidth (BW) at an over-sampling ratio (OSR) of 8 with a 170.4-dB SNDR Schreier figure-of-merit (FoM) without any calibration.
https://doi.org/10.1109/jssc.2024.3360944
Spurious-free dynamic range
Successive approximation ADC
Dynamic range
Electronic engineering
Capacitive sensing
Amplifier
CMOS
Figure of merit
Computer science
Physics
2
Article
|
인용수 7
·
2023
Amorphous ITZO-Based Selector Device for Memristor Crossbar Array
Ki Han Kim, Min-Jae Seo, Byung Chul Jang
IF 3 (2023)
Micromachines
In the era of digital transformation, a memristor and memristive circuit can provide an advanced computer architecture that efficiently processes a vast quantity of data. With the unique characteristic of memristor, a memristive crossbar array has been utilized for realization of nonvolatile memory, logic-in-memory circuit, and neuromorphic system. However, the crossbar array architecture suffers from leakage of current, known as the sneak current, which causes a cross-talk interference problem between adjacent memristor devices, leading to an unavoidable operational error and high power consumption. Here, we present an amorphous In-Sn-Zn-O (a-ITZO) oxide semiconductor-based selector device to address the sneak current issue. The a-ITZO-selector device is realized with the back-to-back Schottky diode with nonlinear current-voltage (I-V) characteristics. Its nonlinearity is dependent on the oxygen plasma treatment process which can suppress the surface electron accumulation layer arising on the a-ITZO surface. The a-ITZO-selector device shows reliable characteristics against electrical stress and high temperature. In addition, the selector device allows for a stable read margin over 1 Mbit of memristor crossbar array. The findings may offer a feasible solution for the development of a high-density memristor crossbar array.
https://doi.org/10.3390/mi14030506
Memristor
Crossbar switch
Neuromorphic engineering
Computer science
Materials science
Schottky diode
Resistive random-access memory
Electronic engineering
Optoelectronics
Electrical engineering
3
Article
|
·
인용수 36
·
2022
A 7-Bit Two-Step Flash ADC With Sample-and-Hold Sharing Technique
Dong‐Ryeol Oh, Min-Jae Seo, Seung‐Tak Ryu
IF 5.4 (2022)
IEEE Journal of Solid-State Circuits
A 7-bit 3 GS/s two-channel time-interleaved two-step flash analog-to-digital converter (ADC) with 7-GHz effective resolution bandwidth (ERBW) is presented. A reference-embedding flash ADC for a fine stage having only a single capacitive digital-to-analog converter improves the power efficiency and area efficiency as well as the input bandwidth. The proposed sample-and-hold sharing structure not only improves the input bandwidth by removing the effect of the input capacitance of the fine ADC (FADC) but also eliminates the gain error between the coarse ADC and the FADC. The advanced sequential slope-matching offset calibration technique in the eight-time interpolated FADC improves the gain of the voltage-to-time converter and the interpolation linearity. A prototype ADC implemented in a 40-nm CMOS process occupies 0.03 mm2, including offset calibration circuitry. The measured peak differential non-linearity (DNL) and integral non-linearity (INL) after calibration are 0.53 and 0.47 LSB, respectively. With a 1.49-GHz input, the measured signal-to-noise and distortion ratio (SNDR) and spurious-free dynamic range (SFDR) are 39.94 and 55.78 dB, respectively. The ERBW without and with time skew calibration is 4.8 and 7 GHz, respectively. The power consumption is 6.8 mW under a supply voltage of 0.9 V, leading to a figure of merit (FoM) of 28 fJ/conversion-step at 3 GS/s.
https://doi.org/10.1109/jssc.2022.3159569
Spurious-free dynamic range
Flash ADC
Integral nonlinearity
Linearity
Differential nonlinearity
Electronic engineering
12-bit
Analog-to-digital converter
Dynamic range
Least significant bit
최신 정부 과제
6
과제 전체보기
1
2025년 4월-2029년 12월
|240,140,000
넓은 온도 범위 보상이 가능한 32 레벨 3D NAND 소자-Cell 알고리즘-설계-시스템 통합 솔루션 핵심 요소기술 개발
넓은 온도 범위에서 보상 가능한 32레벨 3D NAND 소자-알고리즘-설계-시스템 통합 솔루션 핵심 요소기술 개발 및 반도체 분야 석·박사급 고급 인력 양성
3D 낸드 플래시
온도 보상
신뢰성 모델링
소재 기술
멀티 비트 기술
2
2022년 9월-2025년 2월
|31,461,000
고속 유무선 통신 시스템을 위한 합성 가능 아날로그-디지털 변환기 IP 개발
본 과제는 5G, 6G 및 Serdes용 차세대 유/무선 통신에서 요구되는 광대역, 고해상도, 저전력 ADC를 구현하기 위한 연구임. 연구 목표는 12-bit 300MS/s single channel과 12-bit 2.4GS/s multi channel ADC 구현 및 SNDR, 전력, clock skew 성능 확보에 있음. 핵심 연구 내용은 저전력 입력 네트워크와 고속용 용량성 DAC 축소 구조, background calibration 기반 timing skew 보정, ADC 특화 synthesizable topology 및 Auto P&R methodology 수립임. 기대 효과는 5G 한계 극복, 초고속 유선 통신 대응, 국내외 최고 성능 ADC 설계 기법 확보, IP 경쟁력 및 전문 인력 양성임.
혼성신호집적회로
아날로그-디지털 변환기
유무선 통신 시스템
파이프라인-축차근사 ADC
합성 가능한 ADC
3
2022년 9월-2025년 2월
|25,169,000
고속 유무선 통신 시스템을 위한 합성 가능 아날로그-디지털 변환기 IP 개발
본 연구의 궁극적인 목표는 “5G, 6G 그리고 Serdes 등 차세대 유/무선 통신을 위한 광대역, 고해상도, 저전력 ADC 구현”으로 세부 목표는 다음과 같다. 약 3년간의 연구 기간 동안 제안 구조 및 기법의 효과 검증을 위한 behavioral modeling 수립부터 실물 평가를 위한 칩 제작까지 포함한다. - Single channel (1/2...
혼성신호집적회로
아날로그-디지털 변환기
유무선 통신 시스템
파이프라인-축차근사 ADC
합성 가능한 ADC
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2019파이프라인 변환 회로를 포함하는 전자 회로1020190021821
전체 특허

파이프라인 변환 회로를 포함하는 전자 회로

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190021821
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
고성능ADC
세계 최고 수준의 고성능 데이터 변환기(ADC) 기술
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설계자동화
아날로그 회로 설계의 패러다임 전환, 합성 가능 ADC
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초저전력
나노와트(nW)급 초저전력 바이오메디컬 ADC 솔루션
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차세대메모리
3D 낸드·PRAM을 위한 차세대 메모리 회로 기술
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