본 논문은 110 nm CMOS 이미지 센서 기술을 이용하여 효율적인 에지 검출을 수행하는 누설 적분 및 발화(leaky integrate-and-fire, LIF) 모델 기반 단일광자 애벌랜치 다이오드(SPAD) 이미지 센서의 설계를 제시한다. SPAD의 디지털 펄스 출력 신호를 효과적으로 처리하기 위해 LIF 모델을 도입하였다. LIF 모델은 비동기 이벤트 기반 정보 처리를 통해 실시간 분석을 가능하게 하면서, 온칩 에지 검출 처리의 활용을 통해 계산적 중복성과 전력 소모를 동시에 최적화한다. 제안된 시스템은 각각의 단위에 대해 $16\times 16$ 크기의 SPAD 어레이와 LIF 모델을 사용하여 최종적으로 $16\times 16$ 해상도의 2-D 이미지를 출력하고 $8\times 8$ 해상도의 에지 이미지를 출력한다. 에지의 모든 유형(수평, 수직, 대각)을 구분하기 위해 LIF 모델 기반 시냅스 제어 방식과 함께 6종의 $2\times 2$ 시냅스 에지 마스크를 설계하였다. 제작된 칩은 동작 전력을 8.1 mW 이하로 낮추면서도 92%의 정확도로 효율적인 에지 검출을 보여주어, 제안된 구조의 타당성을 확인하였다.

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