PICS
전자전기공학과 심재윤
PICS(POSTECH Integrated Circuits and Systems Lab.) 연구실은 반도체 소자 및 회로, 초저전력 시스템 온 칩(SoC), IoT용 디지털 시스템, 고속 인터페이스, 양자컴퓨팅 하드웨어 등 첨단 전자전기공학 분야의 핵심 기술을 연구하는 국내 최고 수준의 연구실입니다. 본 연구실은 초저전력, 고성능, 고신뢰성 회로 및 시스템 설계에 중점을 두고, 다양한 응용 분야에서 혁신적인 솔루션을 제시하고 있습니다.
특히, IoT 및 웨어러블, 바이오메디컬 기기, 스마트 콘택트렌즈, 무선 바이오 센서 등 차세대 융합 시스템을 위한 초저전력 SoC와 센서 인터페이스, 무선 통신, 데이터 보안 프로세서 등 다양한 IP를 자체 개발하여 실용화하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업계와의 협력 및 국가 대형 프로젝트를 통해 실질적인 사회적, 산업적 가치를 창출하고 있습니다.
또한, PICS 연구실은 양자컴퓨팅 하드웨어 플랫폼 개발에 선도적으로 참여하고 있습니다. 극저온 환경에서 동작하는 크라이오-CMOS 회로, 양자컴퓨터 제어 및 읽기 시스템, 포스트 양자 암호화 프로세서 등 미래 정보통신 및 컴퓨팅 기술의 혁신을 이끌고 있습니다. 국가 양자컴퓨터 기술융합 플랫폼 센터의 주도적 역할을 수행하며, 다수의 국제 학회 발표, 특허, 산학협력 성과를 통해 세계적인 경쟁력을 확보하고 있습니다.
고속 인터페이스 및 반도체 회로 설계 분야에서도 PICS 연구실은 DRAM, SSD, 서버, 모바일 기기 등 다양한 시스템에서 요구되는 고속, 저전력, 저잡음 인터페이스 회로, 신호 무결성 및 크로스토크 저감 기술, 적응형 등화기, 고속 클록 생성 및 동기화 회로 등 다양한 핵심 기술을 보유하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 메모리, 고속 네트워크, 디스플레이, 센서 인터페이스 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다.
PICS 연구실은 다수의 국제 저널 및 학회 논문, 특허, 산학협력 프로젝트를 통해 국내외적으로 인정받고 있으며, 반도체 및 시스템 분야의 미래를 선도하는 연구실로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 첨단 반도체 회로 및 시스템, 양자컴퓨팅, IoT, 바이오메디컬 등 다양한 융합 분야에서 혁신적인 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.
Frequency Acquisition
Adaptive Equalization
Phase-Locked Loop
초저전력 시스템 온 칩(SoC) 및 IoT용 디지털 시스템
PICS 연구실은 초저전력 시스템 온 칩(SoC) 설계와 IoT(사물인터넷)용 디지털 시스템 개발에 중점을 두고 있습니다. 초저전력 SoC는 배터리 수명이 중요한 모바일 및 웨어러블 기기, 센서 네트워크, 임플란터블 의료기기 등 다양한 응용 분야에서 필수적인 기술입니다. 본 연구실은 전력 소모를 극한까지 줄이면서도 고성능을 유지할 수 있는 회로 및 시스템 설계 기법을 연구하고 있습니다.
특히, IoT 환경에서 요구되는 초소형, 저전력, 고신뢰성의 디지털 시스템을 구현하기 위해 다양한 아키텍처와 회로 최적화 기법을 적용합니다. 예를 들어, 저전력 타이머, 센서 인터페이스, 무선 통신 모듈, 데이터 암호화 및 보안 프로세서 등 다양한 IP를 자체 개발하여 SoC에 통합하고 있습니다. 또한, IoT 기기의 에너지 하베스팅, 무선 전력 전송, 실시간 데이터 처리 등 실용적인 문제 해결을 위한 연구도 활발히 진행되고 있습니다.
이러한 연구는 실제 산업계와의 협력 및 다양한 국가 프로젝트를 통해 실용화되고 있으며, 초저전력 SoC 및 IoT 시스템 분야에서 국내외적으로 높은 평가를 받고 있습니다. 연구실의 기술은 스마트 콘택트렌즈, 무선 바이오 센서, 초저전력 의료기기 등 다양한 혁신적 제품에 적용되고 있습니다.
양자컴퓨팅 및 극저온 CMOS 회로 설계
PICS 연구실은 차세대 컴퓨팅 패러다임인 양자컴퓨팅을 위한 하드웨어 플랫폼 개발에 선도적인 역할을 하고 있습니다. 특히, 극저온 환경에서 동작하는 CMOS 회로(크라이오-CMOS)와 양자컴퓨터 제어용 시스템 온 칩(SoC) 설계에 집중하고 있습니다. 양자컴퓨터의 신뢰성 있는 동작을 위해서는 극저온에서 동작 가능한 고성능, 저잡음, 저전력 회로가 필수적입니다.
본 연구실은 초전도 큐비트, 이온 트랩 등 다양한 양자 하드웨어 플랫폼에 적용 가능한 제어 및 읽기 회로, 고정밀 신호 발생기, 고속 데이터 변환기 등을 개발하고 있습니다. 또한, 양자컴퓨터의 확장성과 신뢰성을 높이기 위한 멀티채널 제어 IC, DRAG 펄스 생성기, 온칩 학습형 뉴로모픽 프로세서 등 혁신적인 회로 기술을 연구합니다. 최근에는 양자내성 암호 프로세서, 포스트 양자 암호화 기술 등 보안 분야와의 융합 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 국가 양자컴퓨터 기술융합 플랫폼 센터의 주도적 역할, 다수의 국제 학회 발표 및 특허 출원, 산업체와의 협력 등으로 이어지고 있습니다. PICS 연구실은 양자컴퓨팅 하드웨어 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖추고 있으며, 미래 정보통신 및 컴퓨팅 기술의 혁신을 이끌고 있습니다.
고속 인터페이스 및 반도체 회로 설계
PICS 연구실은 고속 데이터 전송을 위한 인터페이스 회로 및 반도체 소자/회로 설계 분야에서도 탁월한 연구 성과를 내고 있습니다. DRAM, SSD, 모바일 기기, 서버 등 다양한 시스템에서 요구되는 고속, 저전력, 저잡음 인터페이스 회로를 개발하고 있으며, 신호 무결성, 크로스토크 저감, 적응형 등화기, 고속 클록 생성 및 동기화 회로 등 다양한 핵심 기술을 보유하고 있습니다.
특히, 단일 종단 및 차동 신호 전송, 멀티드롭 메모리 인터페이스, TSV(Through-Silicon Via) 기반 3D 집적회로, 실리콘 인터포저 채널 등 첨단 패키징 및 시스템 환경에 최적화된 회로 설계 기법을 연구합니다. 또한, 고속 ADC/DAC, PLL, DLL, CDR 등 아날로그 및 혼합신호 회로 설계에도 강점을 가지고 있습니다. 이러한 기술은 차세대 메모리, 고속 네트워크, 디스플레이, 센서 인터페이스 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다.
연구실은 다수의 국제 저널 및 학회 논문, 특허, 산학협력 프로젝트를 통해 고속 인터페이스 및 반도체 회로 설계 분야에서 국내외적으로 인정받고 있습니다. 이러한 연구는 반도체 산업의 경쟁력 강화와 차세대 정보통신 인프라 구축에 크게 기여하고 있습니다.
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A 1.43-nW 1.3-kHz Resistor-less Relaxation Oscillator with 67.3-ppm/°C Stability
Jiho Lee, Jae-Yoon Sim
IEEE Access, 2025
2
A 20-Gb/s/Line Single-Ended Transceiver With Coupling-Balanced Crosstalk-Cancellation for Shield-Less 1.5-μm-Pitch Interconnect
Jaeho Lee, Kyongsu Lee, Jae-Yoon Sim, Seon-Kyoo Lee
IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC), 2025
3
A Fully Differential Distributed RC Oscillator With a Suppression of Noise and Temperature Sensitivities
Jahyun Koo, Cheonhoo Jeon, Jae-Yoon Sim
IEEE Transactions on Circuits and Systems II (TCAS-II), 2025
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(문한결 국외연수)동적 정밀도 및 희소성 인식을 통한 신경망 학습 프로세
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초저전력 구동 마이크로 펌프를 이용한 안구건조증 치료용 스마트 콘텍트 렌
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2024 KQIC 포닥 펠로우십 2기 양자분야 박사후연구원 양성
