System IC Design Laboratory (SIDLAB)
전자공학부
김종석
System IC Design Laboratory(SIDLAB)는 고성능 반도체 집적회로 및 시스템의 핵심 기술 실현을 목표로 하는 연구실입니다. 본 연구실은 디스플레이 회로, 전력 관리 회로, 바이오메디컬 회로, 박막 트랜지스터(TFT) 회로, 센서 회로 등 다양한 분야의 회로 및 시스템 설계에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 차세대 디스플레이 및 센서 응용을 위한 초고해상도, 저전력, 고신뢰성 회로 기술 개발에 주력하고 있습니다.
디스플레이 회로 분야에서는 OLED-on-Silicon(OLEDoS) 기반의 AR/VR 마이크로디스플레이용 소스 드라이버 IC, 게이트 드라이버, 터치 및 이미지 센서 회로 등 다양한 디스플레이 구동 회로를 설계하고 있습니다. 65nm, 180nm, 350nm 등 다양한 CMOS 공정을 활용하여 실제 칩 설계 및 측정까지 전 과정을 수행하며, ISSCC, SID 등 세계 최고 수준의 학회에서 연구 성과를 발표하고 있습니다.
전력 관리 회로 분야에서는 IoT, 자동차, 메모리 등 다양한 응용을 위한 고효율 스위치 모드 전력 변환기, 저전압 강하 레귤레이터(LDO), 차지 펌프 등 첨단 전력 회로를 개발하고 있습니다. 이러한 회로는 에너지 효율성, 소형화, 신뢰성 향상에 기여하며, 산업계와의 협력을 통해 상용화 및 기술 이전도 활발히 이루어지고 있습니다.
바이오메디컬 및 센서 회로 분야에서는 비침습적 뇌자극 회로, 인공 신경 촉각 센서, 고정밀 저항형 센서 어레이 판독 회로 등 미래 의료 및 헬스케어 산업에 적용 가능한 회로 기술을 연구하고 있습니다. Nature Electronics, IEEE Sensors Journal 등 국제 저널에 다수의 논문이 게재되었으며, 다양한 특허 출원 및 등록을 통해 독창적인 기술력을 확보하고 있습니다.
SIDLAB는 집적회로 설계의 기초부터 시스템 아키텍처, 실리콘 구현, 측정까지 전 과정을 아우르는 연구 역량을 바탕으로, 반도체 및 시스템 분야의 혁신적인 솔루션을 지속적으로 제시하고 있습니다. 앞으로도 차세대 반도체 및 시스템 기술의 발전을 선도하며, 산업 및 학계에 기여하는 연구실로 성장해 나가고자 합니다.
OLED-on-Silicon
Brain Stimulation Circuits
CMOS Image Sensor
디스플레이 회로 및 OLED-on-Silicon (OLEDoS) 소스 드라이버 IC
디스플레이 회로 분야는 차세대 디스플레이 기술의 핵심 요소로, 고해상도, 고화질, 저전력 구동을 실현하기 위한 다양한 회로 설계 기법을 연구합니다. 본 연구실에서는 특히 OLED-on-Silicon(OLEDoS) 기반의 AR/VR 디스플레이용 소스 드라이버 IC 설계에 주력하고 있습니다. 6285 PPI 이상의 초고해상도 마이크로디스플레이를 위한 소형화, 고속화, 저전력화 회로 기술을 개발하며, 자동 오프셋 보정, 슬루율 향상 증폭기 등 혁신적인 아날로그 회로 설계 기법을 도입하고 있습니다.
이러한 연구는 실제로 ISSCC, SID 등 세계 최고 수준의 회로 및 디스플레이 학회에서 다수의 논문이 발표되고 있으며, 산업계와의 협력을 통해 상용화 기술로도 이어지고 있습니다. 또한, 다양한 특허 출원 및 등록을 통해 회로의 신뢰성, 균일성, 효율성 향상에 기여하고 있습니다. OLEDoS 디스플레이 회로는 AR/VR, 웨어러블, 모바일 기기 등 미래 디스플레이 시장에서 필수적인 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다.
연구실은 디스플레이 회로의 집적도와 성능을 극대화하기 위해 65nm, 180nm, 350nm CMOS 공정 등 다양한 반도체 공정을 활용하며, 실제 칩 설계 및 측정까지 전 과정을 수행합니다. 이를 통해 차세대 디스플레이의 요구 조건을 만족하는 혁신적인 회로 솔루션을 지속적으로 제시하고 있습니다.
전력 관리 회로(PMIC) 및 고효율 전력 변환기
전력 관리 회로(Power Management IC, PMIC)는 모바일, IoT, 자동차, 메모리 등 다양한 전자 시스템에서 필수적인 역할을 합니다. 본 연구실은 단일 칩 GaN 드라이버, 스위치 모드 전력 변환기, 3D NAND 플래시 메모리용 차지 펌프, 저전압 강하 레귤레이터(LDO) 등 다양한 전력 관리 회로를 연구 및 개발하고 있습니다. 특히, 고효율, 저리플, 소형화된 전력 변환기 설계에 중점을 두고 있으며, 실제 제품에 적용 가능한 회로 솔루션을 제시하고 있습니다.
연구실은 IoT 및 자동차 응용을 위한 고효율 버크, 버크-부스트 컨버터, 캡리스 LDO 등 다양한 회로 구조를 개발하여, 에너지 효율성과 시스템 신뢰성을 동시에 확보하고 있습니다. 이러한 연구 결과는 IEEE Transactions on Power Electronics, Sensors 등 국제 저널에 다수 게재되었으며, 국내외 특허로도 보호받고 있습니다. 또한, 산업통상자원부, 한국연구재단 등과의 산학협력을 통해 실질적인 산업 적용 및 기술 이전을 활발히 추진하고 있습니다.
전력 관리 회로 연구는 차세대 반도체 및 시스템의 에너지 절감, 소형화, 고신뢰성 실현에 필수적입니다. 본 연구실은 다양한 공정과 회로 토폴로지, 시스템 아키텍처를 융합하여, 미래 전자기기의 핵심 전력 솔루션을 선도적으로 개발하고 있습니다.
바이오메디컬 및 센서 회로 설계
바이오메디컬 회로와 센서 회로 분야는 인간의 건강과 삶의 질 향상을 위한 핵심 기술로, 본 연구실은 비침습적 뇌자극 회로, 인공 신경 촉각 센서, 고정밀 저항형 센서 어레이 판독 회로 등 다양한 바이오 및 센서 응용 회로를 연구하고 있습니다. 특히, 인공 피부와 같은 바이오 센서 시스템을 위한 멀티-TIS 드라이버 IC, 저전력 고정밀 판독 회로, 압력 및 터치 센서용 집적 회로 등 혁신적인 기술을 개발하고 있습니다.
이러한 연구는 Nature Electronics, IEEE Sensors Journal 등 세계적 저널에 다수의 논문이 게재되었으며, 실제 의료 및 웨어러블 디바이스에 적용 가능한 수준의 회로 기술을 확보하고 있습니다. 또한, 다양한 특허 출원 및 등록을 통해 회로의 정확도, 신뢰성, 소형화 등에서 독창적인 솔루션을 제시하고 있습니다. 바이오메디컬 회로 연구는 전자약, 뇌자극, 인공 촉각 등 미래 의료기기 및 헬스케어 산업에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
연구실은 센서 회로의 집적화 및 고해상도 구현을 위해 능동 매트릭스 구조, 추가 피드백 경로, 오프셋 보정 등 첨단 회로 설계 기법을 도입하고 있습니다. 이를 통해 고정밀, 고신뢰성, 저전력 센서 시스템을 실현하며, 차세대 바이오 및 센서 응용 분야를 선도하고 있습니다.
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Seongro's work on a readout circuit for the active-matrix sensor has been published in the IEEE Sensors Journal.
Seongro
IEEE Sensors Journal, 2023
2
Prof. Kim's work on a Low-ripple high-efficiency PFM buck converter is published in IEEE Trans. on Power Electronics.
Prof. Kim
IEEE Trans. on Power Electronics, 2022
3
Capacitive and Inductive Hybrid (Inductive-Inductive and Capacitive, LLC) Touch Sensor for Large-Area Bottom-Emission OLED Displays
Myungcheol Hyun, Seong-Ro Lee, Jae-Ha Lee, Jae-Sung Ahn, Jae-Hun Ye, Duhyun Jeon, Jong-Seok Kim*
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1
차세대 OLED 산업원천기술개발, 산업통상자원부 (24.07~26.12)
2
비침습적 뇌자극 회로 및 시스템 개발, 한국연구재단 (23.06~26.02)
3
CMOS 이미지 센서용 아날로그IP 설계, 민간 (23.05~24.04)
