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이형민 연구실
고려대학교 전기전자공학부
이형민 교수
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이형민 연구실

고려대학교 전기전자공학부 이형민 교수

이형민 연구실은 아날로그 집적회로 설계를 중심으로 전력관리 IC, 센서·디스플레이 구동 회로, 삽입형 바이오메디컬 시스템, 무선 전력·데이터 전송, 전자약, 그리고 뉴로모픽·인메모리 컴퓨팅용 시냅스 소자와 회로-알고리즘 공동 최적화 기술을 연구하며, 저전력·고집적 반도체를 실제 의료 및 차세대 AI 하드웨어 응용으로 확장하는 융합 연구를 수행하고 있다.

대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
아날로그 집적회로 및 전력변환 회로 설계 thumbnail
아날로그 집적회로 및 전력변환 회로 설계
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
gold
·
인용수 10
·
2024
Retention-aware zero-shifting technique for Tiki-Taka algorithm-based analog deep learning accelerator
Kyungmi Noh, Hyunjeong Kwak, Jeonghoon Son, Seungkun Kim, Seungkun Kim, Minseong Um, Minil Kang, Doyoon Kim, Wonjae Ji, Jun-Yong Lee, HwiJeong Jo, Jiyong Woo, Hyung‐Min Lee, Seyoung Kim, Seyoung Kim
IF 12.5
Science Advances
We present the fabrication of 4 K-scale electrochemical random-access memory (ECRAM) cross-point arrays for analog neural network training accelerator and an electrical characteristic of an 8 × 8 ECRAM array with a 100% yield, showing excellent switching characteristics, low cycle-to-cycle, and device-to-device variations. Leveraging the advances of the ECRAM array, we showcase its efficacy in neural network training using the Tiki-Taka version 2 algorithm (TTv2) tailored for non-ideal analog memory devices. Through an experimental study using ECRAM devices, we investigate the influence of retention characteristics on the training performance of TTv2, revealing that the relative location of the retention convergence point critically determines the available weight range and, consequently, affects the training accuracy. We propose a retention-aware zero-shifting technique designed to optimize neural network training performance, particularly in scenarios involving cross-point devices with limited retention times. This technique ensures robust and efficient analog neural network training despite the practical constraints posed by analog cross-point devices.
https://doi.org/10.1126/sciadv.adl3350
Computer science
Artificial neural network
Algorithm
Convergence (economics)
Analogue electronics
Artificial intelligence
Electrical engineering
Electronic circuit
Engineering
2
article
|
gold
·
인용수 22
·
2023
Device‐Algorithm Co‐Optimization for an On‐Chip Trainable Capacitor‐Based Synaptic Device with IGZO TFT and Retention‐Centric Tiki‐Taka Algorithm
Jongun Won, Jaehyeon Kang, Sangjun Hong, Narae Han, Minseung Kang, Yeaji Park, Youngchae Roh, Hyeong Jun Seo, Changhoon Joe, Ung Cho, Minil Kang, Minseong Um, Kwanghee Lee, Jee‐Eun Yang, Moonil Jung, Hyung‐Min Lee, Saeroonter Oh, Sang‐Wook Kim, Sang‐Bum Kim
IF 14.1
Advanced Science
Analog in-memory computing synaptic devices are widely studied for efficient implementation of deep learning. However, synaptic devices based on resistive memory have difficulties implementing on-chip training due to the lack of means to control the amount of resistance change and large device variations. To overcome these shortcomings, silicon complementary metal-oxide semiconductor (Si-CMOS) and capacitor-based charge storage synapses are proposed, but it is difficult to obtain sufficient retention time due to Si-CMOS leakage currents, resulting in a deterioration of training accuracy. Here, a novel 6T1C synaptic device using only n-type indium gaIlium zinc oxide thin film transistor (IGZO TFT) with low leakage current and a capacitor is proposed, allowing not only linear and symmetric weight update but also sufficient retention time and parallel on-chip training operations. In addition, an efficient and realistic training algorithm to compensate for any remaining device non-idealities such as drifting references and long-term retention loss is proposed, demonstrating the importance of device-algorithm co-optimization.
https://doi.org/10.1002/advs.202303018
Algorithm
Computer science
Capacitor
Thin-film transistor
Optimization algorithm
Materials science
Electrical engineering
Voltage
Nanotechnology
Mathematics
3
article
|
인용수 22
·
2019
An Area and Power Efficient Interpolation Scheme Using Variable Current Control for 10-Bit Data Drivers in Mobile Active-Matrix LCDs
Hyung‐Min Lee, Yong‐Joon Jeon, Sung‐Woo Lee, Byunghun Lee, Gyu‐Hyeong Cho
IF 10.9
IEEE Transactions on Consumer Electronics
This paper presents an area and power efficient interpolation scheme using variable current control (VCC) for 10-bit data drivers in mobile active-matrix LCDs. The VCC interpolation can be embedded in buffer amplifiers as sub-digital-to-analog converters (DACs), reducing the DAC area without requiring additional power and conversion time. Moreover, interpolation errors due to transistor nonlinearity can be compensated through delicate current ratio control, optimizing both accuracy and area efficiency of the high-resolution data driver. The prototype 10-bit data driver with a 6-bit resistor DAC and a 4-bit interpolation sub-DAC occupies the chip area of 460 μm × 14 μm per channel, which is 10.7% smaller than the conventional 8-bit data driver. The data driver consumes static current of 1 μA/channel without dissipating additional power for interpolation. The measured integral nonlinearity and differential nonlinearity are 0.4 LSB and 0.7 LSB, respectively. The proposed scheme has competitive performance in terms of driving accuracy, chip size shrinkage, and static power consumption for high-resolution data drivers.
https://doi.org/10.1109/tce.2019.2900512
Differential nonlinearity
Integral nonlinearity
Least significant bit
Interpolation (computer graphics)
Computer science
Electronic engineering
Chip
Amplifier
CMOS
Converters
정부 과제
25
과제 전체보기
1
2024년 3월-2028년 12월
|338,000,000
두개외 장기간 발작 뇌파 측정 및 다지점 동시 간섭자극이 가능한 최소침습 on-chip closed-loop 분산형 뇌심부 자극 기술 개발 및 뇌전증 치료 효과 검증
(최종목표) 두개외 장기간 발작 뇌파 측정 및 다지점 동시 간섭자극이 가능한 최소침습 on-chip closed-loop 분산형 뇌심부 자극 기술 개발 및 뇌전증 치료 효과 검증(세부목표1-시스템온칩) On-chip closed-loop 뇌심부 자극을 위한 두개외 발작 뇌파 측정/분석/조절 시스템온칩 개발 - 저잡음 고정밀 아티팩트-프리 두개외 발작 뇌파...
뇌심부 자극
온칩 폐루프
최소침습
간섭자극
두개외 뇌파 측정
2
2023년 3월-2027년 12월
|519,313,000
티키타카 알고리즘과 고성능 시냅스 소자의 co-optimization을 통한 뉴로모픽/인메모리 연산칩 구현기술 개발
o 시냅스 소자 개발 - tiki-taka 알고리즘 구현에 적합한 소자 조합 특성에 맞추어 최적화된 ECRAM, RRAM, 커패시터 기반 전하 저장형 시냅스 소자 3종을 연구 개발. o 시냅스 소자 모델링 - tiki-taka 알고리즘 구현에 적합한 후보 소자인 ECRAM, RRAM, IGZO TFT와 커패시터 기반 전하 저장형 시냅스 소자에 ...
뉴로모픽 컴퓨팅
시냅스 소자
차세대 메모리
딥 러닝
아날로그 메모리
3
주관|
2023년 3월-2027년 12월
|496,840,000
티키타카 알고리즘과 고성능 시냅스 소자의 co-optimization을 통한 뉴로모픽/인메모리 연산칩 구현기술 개발
본 과제는 뉴로모픽 컴퓨팅을 위해 시냅스 소자와 주변 회로를 맞춰, 인공지능 연산을 더 적은 전력으로 수행하는 기반 기술을 개발하는 연구임. 연구 목표는 tiki-taka 알고리즘 구현에 적합한 ECRAM, RRAM, 커패시터 기반 전하 저장형 시냅스 소자 3종 최적화와 물리 시뮬레이션 기반 컴팩 모델 확보, 다중 시냅스 어레이 지원 저전력·저면적 CMOS 뉴런 회로 및 소자 비이상적 갱신 특성까지 고려한 학습 알고리즘 개발임. 기대 효과는 로직-메모리 통합형 차세대 뉴로모픽 시스템 및 평가 기준 정립, 저전력 고성능 인공지능 연산 가속과 메모리·로직 반도체 원천기술 확보, 라이브러리화·통합 설계 IP 사업화임.
뉴로모픽 컴퓨팅
시냅스 소자
차세대 메모리
딥 러닝
아날로그 메모리
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2024아날로그 뉴로모픽 시스템에서의 가변 비트 적응적 센싱 회로 시스템1020240135318
공개2024단일-입력 다중-출력 공진 조정 정류기1020240032569
등록2023공진 조정 정류기1020230137743
전체 특허

아날로그 뉴로모픽 시스템에서의 가변 비트 적응적 센싱 회로 시스템

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240135318

단일-입력 다중-출력 공진 조정 정류기

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240032569

공진 조정 정류기

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230137743