KAIST 혼합 신호 집적회로 연구실(MSICL)은 아날로그 및 혼합 신호 집적회로(Analog/Mixed-Signal IC) 설계 분야에서 세계적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 아날로그 신호와 디지털 신호의 경계를 넘나드는 회로 설계는 현대 전자 시스템의 핵심 요소로, 센서, 통신, 의료, 자동차 등 다양한 응용 분야에서 필수적입니다. 본 연구실은 특히 데이터 컨버터(ADC, DAC) 설계에 중점을 두고, 고성능, 저전력, 고집적화된 회로를 개발하고 있습니다. 아날로그 회로 설계는 신호의 왜곡과 잡음을 최소화하면서도 높은 정확도와 속도를 달성해야 하므로, 고도의 전문성과 창의적인 설계 기법이 요구됩니다. MSICL은 배경 커패시터 트리밍, 오퍼앰프 재사용, 레퍼런스 프리 파이프라인 구조, 복제 구동 기법 등 다양한 혁신적인 설계 방법론을 개발하여, 고정밀 및 저전력 데이터 컨버터를 구현하고 있습니다. 이러한 기술들은 차세대 반도체 및 시스템온칩(SoC) 설계에 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 또한, 본 연구실은 아날로그 회로 설계의 자동화 및 합성 가능 설계 방법론에도 집중하고 있습니다. 이는 설계 효율성과 재사용성을 극대화하여, 산업계와 학계 모두에서 활용도가 높은 연구 성과로 이어지고 있습니다. MSICL의 연구는 아날로그 회로 설계 인력 부족 문제를 해결하고, 미래 반도체 산업의 경쟁력을 강화하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

데이터 컨버터는 아날로그 신호와 디지털 신호를 상호 변환하는 핵심 회로로, 모든 전자 시스템의 인터페이스 역할을 담당합니다. MSICL은 고성능 파이프라인 ADC, SAR ADC, 플래시 ADC, 하이브리드 ADC 등 다양한 아키텍처의 데이터 컨버터를 연구하며, 저전력·고속·고정밀 특성을 동시에 달성하기 위한 설계 기법을 선도적으로 개발하고 있습니다. 예를 들어, 배경 보정, 디지털 오류 보정, 타이밍 스큐 캘리브레이션 등 첨단 보정 기술을 적용하여, 실제 환경에서 발생할 수 있는 다양한 오차와 불일치를 효과적으로 극복하고 있습니다. 특히, MSICL은 시간 인터리브(Time-Interleaved) 구조, 멀티스테이지 ADC, 노이즈 셰이핑(Noise Shaping) 등 첨단 회로 구조를 활용하여, 데이터 컨버터의 속도와 해상도를 극대화하고 있습니다. 또한, 바이오 신호 획득, 위성 및 우주 응용, 이미지 센서 등 다양한 응용 분야에 최적화된 맞춤형 데이터 컨버터 설계도 활발히 진행 중입니다. 최근에는 위성용 고전압 DAC, 바이오 센서용 초저전력 ADC, CMOS 이미지 센서용 다중 컬럼 병렬 ADC 등 실질적인 산업 응용을 위한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이와 더불어, MSICL은 데이터 컨버터의 설계 자동화와 합성 가능 아키텍처 개발에도 힘쓰고 있습니다. 이는 대규모 시스템온칩(SoC) 설계에서 데이터 컨버터의 신속한 통합과 최적화를 가능하게 하여, 차세대 반도체 산업의 혁신을 이끌고 있습니다. 이러한 연구 성과는 국내외 주요 학술지 및 국제 학회에서 꾸준히 발표되고 있으며, 산업계와의 협력을 통해 실제 제품화로도 이어지고 있습니다.

MSICL은 CMOS 이미지 센서와 차세대 메모리(예: PC-RAM, MLC PCM)용 리드아웃 회로 설계 분야에서도 탁월한 연구 역량을 보유하고 있습니다. CMOS 이미지 센서는 모바일, 자동차, 의료 등 다양한 분야에서 핵심 부품으로 사용되며, 저전력·고속·고해상도 특성이 요구됩니다. 본 연구실은 이미지 특성에 기반한 델타 리드아웃(Delta-Readout) 기법, 다중 컬럼 병렬 구조, 노이즈 셰이핑 ADC 등 혁신적인 회로 설계를 통해, 전력 소모를 최소화하면서도 우수한 신호 품질을 확보하는 기술을 개발하고 있습니다. 차세대 메모리용 리드아웃 회로는 높은 집적도와 빠른 데이터 접근 속도가 필수적입니다. MSICL은 로그형 투스텝 ADC, 협폭 컬럼 병렬 구조, 온칩 보정 및 캘리브레이션 기법 등 다양한 첨단 기술을 적용하여, PC-RAM, MLC PCM 등 신개념 메모리의 성능을 극대화하는 회로를 연구하고 있습니다. 이러한 기술은 대용량 데이터 저장 및 고속 처리 시대에 필수적인 기반 기술로 평가받고 있습니다. 또한, 바이오 센서, 터치 스크린, 디스플레이 드라이버 등 다양한 응용 분야에 맞춘 맞춤형 리드아웃 회로 설계도 활발히 진행 중입니다. MSICL의 연구는 차세대 센서 및 메모리 시스템의 혁신을 주도하며, 국내외 산업계와의 긴밀한 협력을 통해 실제 제품화 및 상용화로 이어지고 있습니다.