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미래기술집적회로 연구실 [Integrated Circuits for Advanced Technology(ICAT) Lab]
정보통신공학과
홍종필 교수
Analog Design
Digital Design
RF
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미래기술집적회로 연구실 [Integrated Circuits for Advanced Technology(ICAT) Lab]

정보통신공학과 홍종필 교수

홍종필 교수의 ICAT Lab은 반도체 집적회로(IC) 설계 기술을 기반으로 보안(Information Security), 전력전자(Power Electronics), 자율주행 및 IoT 시스템(AI Mobility, Smart Grid) 등 다양한 융합 응용 분야를 연구하는 연구실입니다. 핵심 목표는 “복제 불가능하고 안전하며, 저전력으로 동작하는 반도체 보안 시스템 구현”입니다. ICAT Lab은 반도체 PUF(Physically Unclonable Function) 기반의 보안 SoC 개발을 중심으로, 자율주행차·전력망 보안 칩, 전기차 절연 감시장치, 경량 IoT 보안 SoC, 양자내성 암호 하드웨어 등 미래 핵심 기술을 연구합니다. 이 연구실은 회로설계·암호이론·신호처리를 아우르는 SoC 통합 연구를 통해 실용성과 학문적 완성도를 동시에 추구하며, 삼성전자·LS일렉트릭·한국전력공사 등 산업체와 협력하여 실제 칩 제작 및 상용화를 진행하고 있습니다. 국내외 특허 45건 이상, 국제 논문 다수, 그리고 삼성 28nm 및 TSMC 180nm 공정을 활용한 칩 개발 경험을 보유하고 있으며, “보안이 내장된 반도체, 안전이 보장된 에너지, 신뢰 가능한 자율시스템”을 구현하는 것을 비전으로 삼고 있습니다.

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대표 연구 분야
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반도체 기반 하드웨어 보안 시스템 thumbnail
반도체 기반 하드웨어 보안 시스템
Semiconductor Hardware Security Systems
주요 논문
3
논문 전체보기
1
article
|
인용수 5
·
2025
A Lightweight ECC-Compatible End-to-End Security Protocol Using CRP-PUF and TRNG for IoT Devices
S. Tran, Chi Trung Ngo, Van Khanh Pham, Jong-Phil Hong
IF 8.9
IEEE Internet of Things Journal
This paper presents a lightweight and secure data communication protocol tailored for resource-constrained IoT environments. The proposed method integrates Challenge-Response Pair (CRP) Physically Unclonable Functions (PUFs) and a True Random Number Generator (TRNG) to eliminate the need for non-volatile key storage, thereby significantly enhancing resistance against physical attacks and key extraction threats. In contrast to conventional public key authentication methods such as those employed in Pretty Good Privacy (PGP), the protocol replaces asymmetric key operations with CRP-PUFs and hash-based message authentication codes (HMACs), effectively removing the need for key pair generation, key distribution, and private key encryption. To ensure stability in PUF responses under environmental variations, the protocol applies majority voting and BCH error correction codes. It further leverages a large CRP space and incorporates dynamic CRP updates to ensure backward secrecy. In addition, elliptic curve cryptography (ECC) point validation is used to defend against fault injection attacks, collectively offering strong resistance against cloning, brute-force, and implementation-level attacks. While preserving the core cryptographic functions of PGP—such as session key wrapping, ECDSA-based digital signatures, and AES encryption—the proposed protocol dynamically derives all secret keys from hardware-based entropy sources. As a result, it achieves comprehensive security guarantees including authentication, integrity, confidentiality, and non-repudiation, while significantly reducing computational complexity and authentication latency compared to conventional ECC-based schemes. The protocol’s correctness and security are formally verified using ProVerif and Mao-Boyd logic, and its practical feasibility is demonstrated through a compact single-chip implementation, making it highly suitable for real-world industrial IoT deployments.
https://doi.org/10.1109/jiot.2025.3594949
End-to-end principle
Computer science
Protocol (science)
Computer network
Internet of Things
Embedded system
2
article
|
인용수 0
·
2025
High-Power 270-GHz Oscillator With Harmonic Output Power Optimization Using Series Resonance Feedback
Abdul Qahir, Kyung‐Sik Choi, Jong-Phil Hong, Sang‐Gug Lee
IF 4.9
IEEE Transactions on Circuits & Systems II Express Briefs
This brief proposes a high-power harmonic oscillator topology that adopts a series LC resonant feedback network to minimize the effective parasitic capacitance of the oscillator at the fundamental frequency while increasing the output power at the second harmonic by enabling a larger transistor size and minimizing the common-mode output conductance. Implemented in the 28-nm CMOS technology, the proposed 270-GHz oscillator achieves a peak output power of −3.2 dBm, a peak dc-to-RF efficiency of 0.81% and phase noise values of −56.8, −84.68 and −90.12 dBc/Hz at 100 kHz, 1 MHz and 10 MHz offsets, respectively.
https://doi.org/10.1109/tcsii.2025.3550870
Series (stratigraphy)
Power (physics)
Harmonic
Resonance (particle physics)
Harmonic oscillator
Electrical engineering
Electronic engineering
Computer science
Physics
Engineering
3
article
|
인용수 1
·
2023
High-Speed Light Detection Sensor for Hardware Security in Standard CMOS Technology
D. H. Kim, Jong-Phil Hong, Jiwon Lee, Jae-Won Nam
IF 4.9
IEEE Transactions on Circuits & Systems II Express Briefs
This brief presents a triple-times-sensitive light detection sensor. The proposed sensor performs faster initialization starting from a power-up sequence, caused by the additional delay-cell logic. Furthermore, the finger- and well-type photodiodes detect light more quickly than a conventional structure while occupying the same active area of <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$50\times 50\,\,\mu { {m}} {^{\mathrm{ 2}}}$ </tex-math></inline-formula>. The finger-type structure photodiode demonstrates an external quantum efficiency (EQE) of 76%, responsivity (<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${R}$ </tex-math></inline-formula>) of 0.336 A/W, specific detectivity <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$({D}^{*})$ </tex-math></inline-formula> of <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$5.814\times 10^{11}$ </tex-math></inline-formula> Jones, and noise equivalent power (NEP) of <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$8.599\times 10^{-17}$ </tex-math></inline-formula> W with under 550 nm illumination at reverse bias of 1.8 V, which are derived from TCAD simulation results. Both prototype light detection sensor with finger- and well-type photodiodes are implemented in a 180 nm standard CMOS technology (1P6M) and achieved about 3 and 1.3 times faster light detection speed than the conventional structure in optical experiment.
http://dx.doi.org/10.1109/tcsii.2023.3289407
Notation
Algorithm
Mathematics
Discrete mathematics
Computer science
Arithmetic
정부 과제
12
과제 전체보기
1
2021년 2월-2026년 2월
|179,174,000
반도체 물리적 복제 불가능 회로를 이용한 하드웨어 기반 경량 인증 정보보안 SoC 개발
반도체 공정을 이용하여 경량, 저전력의 물리적 복제 불가능 [Physically Unclonable Functions (PUF)] 보안 회로, 경량 Cryptography(암호화 방식) 로직 회로, 부채널 공격 감지 및 방어 회로를 개발하고, 이를 적용한 하드웨어 기반 새로운 경량 기기 보안 인증 프로토콜 및 시스템 구조를 제안하며, 최종적으로 원칩회된 S...
반도체
물리적 복제 불가능
인증
정보보안
경량
시스템 온 칩
암호화
2
2021년 2월-2026년 2월
|199,082,000
반도체 물리적 복제 불가능 회로를 이용한 하드웨어 기반 경량 인증 정보보안 SoC 개발
반도체 공정을 이용하여 경량, 저전력의 물리적 복제 불가능 [Physically Unclonable Functions (PUF)] 보안 회로, 경량 Cryptography(암호화 방식) 로직 회로, 부채널 공격 감지 및 방어 회로를 개발하고, 이를 적용한 하드웨어 기반 새로운 경량 기기 보안 인증 프로토콜 및 시스템 구조를 제안하며, 최종적으로 원칩회된 S...
반도체
물리적 복제 불가능
인증
정보보안
경량
3
주관|
2021년 2월-2026년 2월
|173,498,000
반도체 물리적 복제 불가능 회로를 이용한 하드웨어 기반 경량 인증 정보보안 SoC 개발
1차년도 : 자연난수생성 (TRNG) 및 다수개의 CRP를 갖는 반도체 PUF 회로 개발 ― 저가, 경량, 저전력의 CMOS 공정을 사용한 반도체 집적회로 기반 랜덤 자연난수생성 PUF를 개발. 반도체 공정을 이용한 새로운 구조의 경량 CRP PUF 회로를 개발하고 보안성을 높이기 위해 CRP(입출력쌍)의 개수를 늘리는 연구를 진행. 2차년도 : 경량 Cryptographic 알고리즘 개발 및 로직 구현 ― 기존 Cryptographic 알고리즘을 분석하고 정보보안 SoC에도 집적화가 가능한 경량 알고리즘을 제안. 사용자 인증(Entity Authentication), 메시지 인증 (Message Authentication) 정보보안 SoC 구현을 위한 경량 알고리즘을 개발. 3차년도 : 경량 기기용 PUF 기반 인증 정보보안 프로토콜 연구 ― 1~2차년도에 개발한 자연난수생성 PUF, CRP PUF, 경량 Cryptography 로직을 적용하여 복제가 불가능한 새로운 정보보안 인증 프로토콜 제안 및 최적화 연구. 4차년도 : 부채널 공격 매커니즘 연구 및 감지/방어회로 개발 ― 3차년도까지 개발된 PUF, Cryptographic 알고리즘, 경량 기기용 인증 정보보안 프로토콜의 부채널 공격에 대한 안전설계 여부 및 관련 취약점 검증. 제안하는 구조에 있어서 취약한 부채널 공격을 감지하고 이를 방어할 수 있는 회로 개발. 5차년도 : PUF 기반 경량 SoC 인증 정보보안 칩 개발 ― 제안된 자연난수생성 PUF, CRP PUF, 경량 Cryptographic 로직, 부채널 공격 감지/방어 회로가 모두 하나의 칩으로 집적화된 경량, 저전력 기기용 SoC 인증 정보보안 칩 개발. 개발된 경량 SoC 인증 정보보안 칩 동작여부를 확인하고 제안 프로토콜의 동작 검증을 위한 데모시스템을 구축.
반도체
물리적 복제 불가능
인증
정보보안
경량
시스템 온 칩
암호화
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2025퍼프(PUF) 기반의 암호 키 공유 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치1020250027400
등록2024빠른 응답시간의 절연 감시 장치 및 그 제어 방법1020240168658
공개2024소수 생성 장치 및 방법1020240124547
전체 특허

퍼프(PUF) 기반의 암호 키 공유 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치

상태
공개
출원연도
2025
출원번호
1020250027400

빠른 응답시간의 절연 감시 장치 및 그 제어 방법

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240168658

소수 생성 장치 및 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240124547
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
독보적기술
복제 불가능한 반도체 지문, PUF 기반 하드웨어 보안
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기업협력
현대차·한국전력이 선택한 산업 맞춤형 보안 SoC
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세계수준
CMOS 한계를 넘는 서브-테라헤르츠(Sub-THz) 신호원 기술
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상용화역량
아이디어에서 실제 칩까지, ISSCC가 인정한 설계 역량
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미래기술
양자컴퓨팅 시대의 방패, 양자내성암호(PQC) 하드웨어
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연구자역량
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