본 연구실은 데이터 센터의 고속화와 대용량 데이터 전송 요구에 대응하기 위해 초고속 CMOS 기반 인터페이스 회로 및 광전자 집적회로 설계에 집중하고 있습니다. 데이터 센터 내외부의 서버 간, 랙 간 연결에서 발생하는 대역폭 병목 현상을 해결하기 위해, 25Gbps, 40Gbps, 100Gbps 이상의 속도를 지원하는 송수신 회로, 클럭 및 데이터 복원 회로, 적응형 등화기, 고속 직렬화/역직렬화(SerDes) 등 다양한 고속 I/O 회로를 개발하고 있습니다. 이러한 회로들은 최신 28nm, 14nm CMOS 공정뿐만 아니라 BiCMOS, SOI 등 다양한 반도체 공정 환경에서 구현되고 있으며, 실제 산업용 데이터 센터 환경에서 요구되는 저전력, 고신뢰성, 소형화 특성을 동시에 만족시키는 것이 주요 목표입니다. 특히, 실리콘 포토닉스(Si Photonics) 기술과의 융합을 통해 광-전자 하이브리드 송수신기, VCSEL 드라이버, 광 수신기, WDM(파장분할다중) 송수신기 등 차세대 광통신 인터페이스 회로를 개발하고 있습니다. 이 과정에서 광소자와 전자회로의 집적 설계, 온도 및 공정 변화에 강인한 자동 보정 회로, 고속 PAM4/NRZ 신호처리, 저잡음 PLL 및 CDR, 고효율 전력관리 회로 등 다양한 핵심 기술이 연구되고 있습니다. 또한, 실리콘 기반 광집적회로와 CMOS 드라이버/리시버의 하이브리드 집적을 통해, 기존 전자회로만으로는 달성하기 어려운 초고속, 초저전력, 대용량 데이터 전송을 실현하고 있습니다. 이러한 연구는 삼성전자, 퀄리타스반도체, 국방과학연구소 등 국내외 주요 산업체 및 연구기관과의 산학협력을 통해 실질적인 칩 개발, 양산, 실증까지 이어지고 있습니다. 최근에는 인공지능 및 자동차 SoC용 칩렛 인터페이스, Tbps/mm급 인터페이스 IP, 차세대 DRAM 인터페이스 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있으며, 관련 특허와 논문, 기술이전 실적도 매우 풍부합니다.

연구실은 실리콘 포토닉스(Si Photonics)와 광집적회로(PIC) 기술을 바탕으로, 차세대 광통신 및 이미징 시스템의 핵심 소자와 회로를 개발하고 있습니다. 실리콘 마이크로 링 변조기(Si MRM), Mach-Zehnder 변조기(MZM), 광 스위칭 소자, 광 수신기, 단일광자 아발란치 다이오드(SPAD), Ge/Si 포토다이오드 등 다양한 광전자 소자와 이를 구동하는 CMOS/BiCMOS 회로의 집적 설계 및 최적화가 주요 연구 주제입니다. 특히, 온도 변화와 공정 편차에 강인한 자동 보정 회로, 고선형성 변조기, 저잡음 고감도 광 수신기, WDM 수신기 및 송신기, 광자 기반 뉴로모픽 연산 소자 등 첨단 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다. SPAD 및 APD(아발란치 포토다이오드) 기반 단일광자 검출기, ToF 센서, LiDAR, 바이오 이미징 등 다양한 응용 분야를 위한 고성능 광센서 소자 연구도 활발히 진행되고 있습니다. CMOS 호환 공정에서 제작 가능한 SPAD, APD의 구조 최적화, 저잡음 설계, 고효율 광자 검출, 타이밍 지터 최소화, 후면조사형(BSI) 구조, 가드링 최적화 등 소자 물리와 회로 설계가 유기적으로 결합된 연구가 이루어지고 있습니다. 또한, 딥러닝 기반 레이저 다이오드 파라미터 추출, SPICE/Verilog-A 기반 광소자 모델링, 온칩 온도제어 및 자동 캘리브레이션 회로 등 첨단 시뮬레이션 및 제어 기술도 적극적으로 도입하고 있습니다. 이러한 연구는 KIST, 한국연구재단, 국방과학연구소 등과의 공동연구를 통해 실제 소자 제작, 칩 레벨 실증, 시스템 적용까지 이어지고 있습니다. 최근에는 뉴로모픽 포토닉스, 광자 기반 AI 가속기, 초고속 저전력 광 QPSK 변조기, WDM 필터 및 수신기, 차세대 LiDAR용 SPAD 등 미래 지향적 연구 주제로도 확장되고 있으며, 국내외 학회 및 산업계에서 높은 평가를 받고 있습니다.