반도체 기술의 발전은 경이적인 발명이라고 할 수 있는 마이크로컴퓨터를 탄생시켰고 계속된 발달은 소자의 집적밀도를 더욱 더 높여 단일칩 마이크로컴퓨터까지도 저렴한 가격으로 공급 가능하게 하고 있다는 점은 너무나도 잘 아는 사실이다. 본문에서는 단일칩 마이크로컴퓨터들의 일반적인 구성과 특징을 분석, 소개하여 이들을 원활히 활용하는데 다소나마 도움이 되고자 한다.
본 논문에서는 광통신용 광모듈 송수신부에 내장하기 위한 155.52 Mbps 단일 칩 및 2 칩에 의한 트랜시버 ASIC을 설계 제작한 다음 전기적 특성을 서로 비교 분석하였다. 단일 칩에서는 트랜스미터와 리시버를 하나의 실리콘 기판에 집적하여 트랜시버를 구현하기 위하여 잡음 및 상호 간섭 현상을 방지하기 위한 배치 상의 소자 격리 방법뿐만 아니라, 전원분리, 가드링, 격리장벽 등을 레이아웃 설계에 적용하였다. 각각의 칩을 사용하여 제작된 두 종류의 광모듈 특성을 서로 비교해 본 결과 단일 칩의 특성도 2 칩 버전에 비해 잡음 발생을 비롯한 전기적 특성 면에서 크게 손색이 없음을 확인할 수 있었다.
여러기능들이 복합적으로 통합되고 있는 단일칩시스템을 설계하는데 있어 소프트웨어와 하드웨어를 가능한 일찍 통합하여 검증하는 것이 무엇보다 중요하다. 이러한 조기 통합검증에 필요한 것이 가상프로토타입(Virtual-Prototype) 이다. 본 고에서는 IP(Intellectual Property) 와 단일칩시스템(SoC : System-on-a-Chip) 설계 및 검증에서 가상프로토타입의 필요성과 역할 그리고 이에 관련된 기술들에 대해 정리하고, 프로세싱 코어가 있는 단일칩시스템을 SystemC로 가상프로토타이핑한 사례를 통해 그 유용성을 설명한다.
여러기능들이 복합적으로 통합되고 있는 단일칩시스템을 설계하는데 있어 소프트웨어와 하드웨어를 가능한 일찍 통합하여 검증하는 것이 무엇보다 중요하다. 이러한 조기 통합검증에 필요한 것이 가상프로토타입(Virtual-Prototype) 이다. 본 고에서는 IP(Intellectual Property) 와 단일칩시스템(SoC : System-on-a-Chip) 설계 및 검증에서 가상프로토타입의 필요성과 역할 그리고 이에 관련된 기술들에 대해 정리하고, 프로세싱 코어가 있는 단일칩시스템을 SystemC로 가상프로토타이핑한 사례를 통해 그 유용성을 설명한다.
본 논문에서는 RESO(REcomputation with Shifted Operands)와 같은 시간 결함허용 기법을 이용한 단일칩 컴퓨터의 결함허용성을 평가하기 위한 분석 및 시뮬레이션 모델을 제안한다. 단일칩으로 들어오는 모든 작업은 이중화 처리된다고 가정하고 1차 작업과 2차 작업의 효율적인 처리를 위한 세가지 스케쥴링 방법들을 제안하고 분석한다. 고안된 스케쥴링 방법들은 결함과 결함허용으로 인한 응답시간 지연이 시스템의 비용에 미치는 영향을 단일칩의 부하와 결함발생율에 따라서 평가한다. 제안된 모델을 사용하면 비용, 단일칩의 부하 및 결함발생율과 같은 실험 파라미터에 기초한 최적 지연($\kappa$)를 가지는 결함허용 스케쥴을 구할 수 있다.
단일 칩 다중 프로세서의 경우 표준화된 병렬 프로그래밍 방법이 없는데 OpenMP를 사용하면 병렬 프로그래밍이 쉬우므로 OpenMP는 단일 칩 다중 프로세서를 위한 매력적인 병렬 프로그래밍 모델이다. 그런데 단일 칩 다중 프로세서 시스템의 구조는 대상 응용 프로그램에 따라 다양할 수 있다. 따라서 각 시스템마다 다른 방식으로 OpenMP를 구현해야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 운영체제를 사용하지 않는 단일 칩 다중 프로세서를 위한 OpenMP 구현과 주요 디렉티브의 효과적인 변환을 제안하여 특수한 하드웨어에 의존하지 않고 OpenMP 디렉티브의 추가적인 확장 없이 성능을 향상 시킬 수 있게 한다. 실험은 대상 플랫폼인 CT3400에서 수행하고 그 결과를 제시한다.
본 논문에서는 RF와 마이크로파 응용을 위한 MEMS 수동 소자에 대한 내용이다. 이 수동 소자들을 만들기 위해서 개발된 3타원 MEMS공정은 기존의 실리콘 공정과 완전한 호환성을 가지고 한 칩으로 집적화 시킬 수 있는 공정이다. 이 3차원 MEMS 공정은 기존 실리콘 긍정이 가지고 있는 한계를 극복하기 위한 방법으로써 개발되었다. 개발된 공정을 이용하여 실리콘 공정에서 구현할 수 없었던 좋은 성능의 인덕터, 트랜스포머 및 전송선을 RF와 마이크로파 응용을 위해서 구현하였다. 저 전압, 높은 차단율을 위한 push-pull 개념을 도입한 MEMS 스위치를 구현하였다. 또한 높은 Q를 갖는 MEMS 인덕터를 최초로 CMOS 칩과 집적화에 성공하여 600kHz 옵셋 주파수에서 -122 dBc/Hz의 특성을 갖는 2.6 GHz 전압 제어 발진기를 제작하였다.
전력선 통신의 경우 X-10, LonWorks, CEBus, iCAL PLX 등의 가정자동화 네트워크를 위한 프로토콜이 있으며 이와 함께 Philips사(社)의 TDA5051AT, ST사(社)의 ST7537HS1 그리고 National Semiconductor사(社)의 LM1893/LM2893의 단일 칩 전력선 모뎀이 있다. 이러한 단일 칩 전력선 모뎀은 간단한 주변회로 및 컨트롤러만으로 가정기기의 제어 시스템을 구성할 수 있으므로 개발이 용이하고 비용이 저렴하다는 등의 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 단일 칩 전력선 모델의 중에서 ST사(社)의 ST7S37HS1, Philips사(社)의 TDAS051AT를 선정하여 가정 내에서의 통신에 대하여 성능을 비교, 검토하였다. 성능의 비교, 검토는 가정 내의 AC 220V, 60Hz 전원 전압의 영 전위 및 최대 전위 지점에서 데이터를 전송할 경우에 나타나는 에러의 수로 확인하였다.
본 고에서는 차세대 무선통신용 초소형 단말기 구현에서 RF 시스템의 성능 개선에 크게 기여하게 될 RF 집적형 안테나 기술 현황과 향후 발전 방향이 제시된다. 고성능을 유지하면서 초소형 RF 전치단을 실현하기 위한 능동소자와 안테나가 결합하여 복합 기능을 하는 능동 집적 안테나(AIA, Active Integrated Antenna) 기술 현황, RF 시스템 단일 패키지(RF-SOP, System On Package) 형태에 집적 가능한 안테나 및 미래의 꿈인 RF 시스템 단일 칩 (RF-SOC, System On Chip)을 향한 단일 칩 안테나 (AOC, antenna on chip) 기술 동향 등이 기술된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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