회로설계 및 시스템 연구실
전자전기공학부 백광현
회로설계 및 시스템 연구실은 혼성 신호 집적회로(Mixed Signal Integrated Circuit) 설계 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구 역량을 보유하고 있습니다. 본 연구실은 아날로그와 디지털 신호를 동시에 처리할 수 있는 고성능 회로 기술을 개발하며, 아날로그-디지털 변환기(ADC), 디지털-아날로그 변환기(DAC), 주파수 합성기(PLL, DDS), 고속 인터페이스 회로(CDR, SerDes) 등 다양한 응용 분야에 적용되는 핵심 회로 설계에 집중하고 있습니다.
특히, 데이터 컨버터와 주파수 합성기 분야에서는 고속, 고정밀, 저전력 특성을 동시에 만족시키는 첨단 회로 구조와 보정 기법을 개발하고 있습니다. 시간 인터리브 SAR ADC, 노이즈 셰이핑 SAR ADC, 멀티채널 DAC 등 차세대 데이터 컨버터 기술을 선도적으로 연구하며, 위상고정루프(PLL)와 직접 디지털 주파수 합성기(DDS) 등 다양한 주파수 합성기 구조를 통해 무선통신, 센서 네트워크, 클록 생성 등 다양한 산업 분야에 기여하고 있습니다.
전력관리 IC(PMIC) 및 초저전력 VLSI 설계 분야에서도 본 연구실은 DC-DC 컨버터, 배터리 관리 IC, 에너지 하베스팅 회로 등 고효율 전력관리 솔루션을 개발하고 있습니다. 인덕턴스 변화에 강인한 벅 컨버터, 다중 출력 SIMO DC-DC 컨버터, Near Threshold-Voltage(NTV) 회로 등 혁신적인 설계 기법을 통해 모바일, IoT, 웨어러블, 전기자동차 등 에너지 효율이 중요한 시스템에 최적화된 회로를 제공합니다.
이외에도 본 연구실은 대형 국가 R&D 과제 및 산학협력 프로젝트를 활발히 수행하며, 실리콘 검증 및 시스템 레벨 평가를 통해 실제 산업 현장에서 요구되는 신뢰성과 성능을 확보하고 있습니다. 또한, 다수의 특허와 국제 학술지 논문 발표를 통해 학문적·산업적 가치를 창출하고 있으며, 관련 분야의 전문 인력 양성에도 힘쓰고 있습니다.
회로설계 및 시스템 연구실은 앞으로도 혼성 신호 집적회로, 데이터 컨버터, 주파수 합성기, 전력관리 IC, 초저전력 VLSI 등 첨단 반도체 회로 설계 분야에서 혁신적인 연구를 지속하며, 차세대 정보통신, 자동차, 바이오, 에너지 등 다양한 산업의 발전에 기여할 것입니다.
ADC
ADC
Frequency Synthesizer
혼성 신호 집적회로(Mixed Signal Integrated Circuit) 설계
혼성 신호 집적회로(Mixed Signal Integrated Circuit, MSIC) 설계는 아날로그와 디지털 신호를 동시에 처리할 수 있는 회로를 개발하는 분야로, 본 연구실의 핵심 연구 영역 중 하나입니다. 아날로그-디지털 변환기(ADC), 디지털-아날로그 변환기(DAC), 주파수 합성기(PLL, DDS), 고속 인터페이스 회로(CDR, SerDes) 등 다양한 응용 분야에 적용되는 고성능 회로 설계 기술을 집중적으로 연구하고 있습니다. 이러한 회로들은 통신, 센서, 전력관리, 신호처리 등 다양한 시스템의 핵심 부품으로 활용됩니다.
본 연구실은 저전력, 고속, 고정밀 특성을 동시에 만족시키는 혼성 신호 집적회로 설계에 주력하고 있습니다. 이를 위해 최신 CMOS 공정 기술을 활용하며, 회로의 잡음 저감, 전력 효율 향상, 소형화 및 집적화 등 다양한 설계 기법을 개발하고 있습니다. 또한, 실리콘 검증 및 시스템 레벨 평가를 통해 실제 산업 현장에서 요구되는 신뢰성과 성능을 확보하고 있습니다.
이러한 연구는 차세대 반도체, IoT, 모바일, 자동차, 바이오메디컬 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 고성능 시스템 구현에 필수적입니다. 본 연구실은 국내외 산학협력 및 대형 국가 R&D 과제 수행을 통해 혼성 신호 집적회로 분야의 선도적 연구 역량을 지속적으로 강화하고 있으며, 관련 특허와 논문 발표를 통해 학문적·산업적 가치를 창출하고 있습니다.
데이터 컨버터(ADC, DAC) 및 주파수 합성기(PLL, DDS) 기술
데이터 컨버터(ADC, DAC)와 주파수 합성기(PLL, DDS)는 디지털과 아날로그 신호 간의 변환 및 신호 생성에 필수적인 핵심 회로입니다. 본 연구실은 고속, 고정밀, 저전력 특성을 갖는 다양한 구조의 ADC와 DAC를 설계하고, 이를 기반으로 통신, 센서, 디스플레이, 에너지 하베스팅 등 다양한 응용 시스템에 적용하고 있습니다. 특히, 시간 인터리브(Time-Interleaved) SAR ADC, 노이즈 셰이핑(Noise-Shaping) SAR ADC, 멀티채널 DAC 등 첨단 데이터 컨버터 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다.
주파수 합성기 분야에서는 위상고정루프(PLL)와 직접 디지털 주파수 합성기(DDS) 등 다양한 구조의 주파수 합성기를 연구하고 있습니다. 저잡음, 고속, 저전력 특성을 동시에 만족시키는 회로 구조와 보정 기법을 개발하여, 무선통신, 클록 생성, 센서 네트워크 등 다양한 분야에 적용하고 있습니다. 또한, 회로의 공정, 전압, 온도(PVT) 변화에 강인한 설계 기법과 실시간 보정 알고리즘을 연구하여, 실질적인 산업 적용성을 높이고 있습니다.
이러한 데이터 컨버터 및 주파수 합성기 기술은 차세대 정보통신, 자동차, 바이오, 에너지 등 다양한 첨단 산업에서 핵심적인 역할을 하며, 본 연구실은 관련 특허와 국제 학술지 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 세계적 수준의 연구 성과를 지속적으로 창출하고 있습니다.
전력관리 IC(PMIC) 및 초저전력 VLSI 설계
전력관리 IC(Power Management IC, PMIC)와 초저전력 VLSI 설계는 모바일, IoT, 웨어러블, 전기자동차 등 에너지 효율이 중요한 시스템에서 필수적인 기술입니다. 본 연구실은 DC-DC 컨버터, 배터리 관리 IC, 에너지 하베스팅용 회로 등 다양한 전력관리 솔루션을 개발하고 있습니다. 특히, 고속 응답 및 고효율 스위칭 기술, 인덕턴스 변화에 강인한 벅 컨버터, 다중 출력 SIMO DC-DC 컨버터 등 차별화된 회로 구조를 연구하고 있습니다.
초저전력 VLSI 설계 분야에서는 Near Threshold-Voltage(NTV) 회로, 저전압 동작 ADC/DAC, 초소형 센서 인터페이스 등 극한의 저전력 환경에서도 안정적으로 동작하는 회로를 개발합니다. 이를 위해 공정 변화에 강인한 설계, 저잡음 및 고신뢰성 회로 구조, 에너지 최적화 알고리즘 등을 적용하고 있습니다. 또한, 웨어러블 디바이스, 바이오 신호 측정, 스마트 센서 등 다양한 응용 분야에 맞춘 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
이러한 연구는 차세대 모바일, IoT, 에너지 하베스팅, 바이오메디컬 등 미래 지향적 산업의 발전에 핵심적인 역할을 하며, 본 연구실은 국내외 대형 프로젝트와 산학협력을 통해 전력관리 및 초저전력 회로 분야의 혁신을 선도하고 있습니다.
1
A Comparator-Less Buck Converter with Fast Transient Response Using a Reactive Ramp Generator
Energies, 2025
2
An 11-Bit Single-Slope/Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converters with On-Chip Fine Step Range Calibration for CMOS Image Sensors
Electronics, 2024
3
An Inductance-Variation-Insensitive Buck Converter Using a Dynamic Ramp Compensation With Slope Sensing Technique
IEEE Transactions on Circuits and Systems II, 2024
1
1차) 모바일기기 보드에 내장되는 GaN 단일칩 배터리 충전기 IC 개발
2
1차) 액티브 셀 밸런싱이 가능하고 무선 제어를 지원하는 전기자동차용 배터리 관리 반도체 설계 기술 개발
3
민간 1차) 액티브 셀 밸런싱이 가능하고 무선 제어를 지원하는 전기자동차용 배터리 관리 반도체 설계 기술 개발(민간)
