• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권4호
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• pp.60-70
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• 2000

시스템 설계의 각 단계에서 저전력 설계기법을 적용하여 8×8＋20비트의 MAC을 설계하였다. 알고리듬레벨에서는 MAC의 중요한 명령어 중의 하나인 승/감산연산을 위한 하드웨어의 설계에서 기존의 방식에 비하여 트랜지스터를 감소할 수 있는 새로운 기법을 제안하였으며, 회로 레벨에서는 동일한 로직을 CMOS로 구현한 경우보다 PDP(power-delay-product) 측면에서 우수한 성능을 가지는 NMOS pass-transistor 로직으로 구성된 새로운 Booth 셀렉터 회로를 제안하였다. 구조 레벨에서 최종단 덧셈기는 전력소모, 동작속도, 면적, 설계 규칙성 측면에서 가장 우수한 ELM 덧셈기를 사용하였고, 레지스터는 비트당 트랜지스터의 수가 적은 동적 CMOS 단일모서리 천이 플립플롭을 적용하였다. 동작속도를 높이기 위한 방법으로는 2단 파이프라인 구조를 적용했으며, Wallace 트리 블록에 고속 4：2 압축기를 이용하였다. 0.6㎛ 단일폴리, 삼중금속 CMOS 공정으로 설계된 MAC은 모의실험 결과 곱셈 연산시 최대 200㎒ 3.3V에서 35㎽의 전력을 소모하였고, MAC 연산시 최대 100㎒에서 29㎽의 전력을 소모하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1107-1113
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• 2009

본 논문에서는 K-Band에서 동작하는 1/2 주파수 분배기를 130 nm CMOS 공정을 이용하여 설계하고 제작한 결과를 보인다. 피드백 방식의 밀러 주파수 분배기는 20~25 GHz에서 동작하며 바이어스 전압 1.2 V에서 7.2 mW의 전력을 소모하고 코어 회로의 레이아웃 크기는 $315{\times}246\;um^2$이다. 밀러 주파수 분배기의 출력 신호를 2분 주시키기 위한 CML(Current Mode Logic) 주파수 분배기는 8.5~13 GHz에서 동작하며 5.7 mW의 전력을 소모하고, 코어 회로의 레이아웃 크기는 $91{\times}98\;um^2$이다. 또한 두 주파수 분배기를 결합하여 20~25 GHz의 입력 신호가 4분주되어 출력됨을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권12호
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• pp.80-86
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• 2009

전하펌프의 성능은 공급전압에 의해 크게 영향을 받는다. 본 논문에서는 표준 twin-well CMOS 로직 공정으로 제작 가능하며, 낮은 공급전압에서도 높은 효율을 갖는 새로운 전하펌프 회로를 제안하고 검증하였다. 제안한 전하펌프는 이중의 전하 전달 경로와 간단한 2-phase 클락을 사용한다. 한 주기의 펌핑 사이클 동안 각 펌핑 단에서 입력전압을 2배로 승압하며, 상보적으로 연결된 PMOS 트랜지스터를 전달 스위치로 사용하여 트랜지스터의 문턱전압에 의한 전압강하 없이 승압된 전압을 다음 승압 단으로 전달한다. 시뮬레이션과 측정을 통해 제안한 전하펌프를 검증하였으며, 동일한 공정조건에서 제작 가능한 기존 전하펌프들 보다 높은 출력전압과 큰 전류 구동능력 그리고 더 높은 전력효율을 가진다는 것을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권10호
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• pp.79-85
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• 2009

본 논문은 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 3.2 Gb/s serial link receiver를 설계하였다. High-speed links의 performance를 제한하는 가장 큰 요소는 transmission channel bandwidth, timing uncertainty가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 multi-level signaling(4-PAM)을 이용하였다. 추가적으로 전송속도를 높이고 BER를 낮추기 위한 방법으로 current-mode amplifier, CML sampling latch를 사용하였다. 4-PAM receiver의 최대 데이터 전송속도는 3.2 Gb/s이다. BER은 $1.0{\times}10^{-12}$ 이하이며 chip size는 $0.5\;{\times}\;0.6\;mm^2$이고 1.8 V supply voltage에서 49mA current를 소모한다.

• 한국컴퓨터산업학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.219-228
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• 2001

본 본문은 NOMS 와 CMOS 집적회로에서 발생 가능한 물리적 결점에 의한 결함에 대해서 Fail-safe 시스템에서 사용할 목적이며, 첫 번째 VLSI 회로 상에서 다양한 물리적 결점을 반영할 수 있는 PLA에 대한 결함 모델을 제시한다. PLA에 근거한 설계 이유는 VLSI칩에서의 물리적 결점을 세부적으로 분식하는 것이 너무 복잡하기 때문이다. 두 번째 본문에서는 2단 AND-OR 또는 NOR-NOR 회로로 구현한 설계가 최적의 크기를 갖는다는 것을 보여준다. 또한 NOR-NOR PLA로 구현한 비교기가 제시한 단일 결함 모델에 대해서 자체시험성을 갖는다는 것을 증명한다. 최종적으로 Fail-safe 가산기에 대해 빌딩블럭으로 자체시험 비교기의 적용을 논한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제23권8호
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• pp.2064-2071
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• 1998

휴대용 기기에서 자체 발진하여 클럭원으로 사용되는 TCXO의 출력과 같은 작은 진폭(400mV)의 정현파 입력을 내부 논리회로의 클럭원으로 사용하기 위한 파형정형 및 50%의 듀티 비(duty ratio)의 출력을 가지는 새로운 디지털 클럭레벨 변환기를 설계, 개발 하였다. 정, 부 두 개의 비교기, RS 래치, 차아지 펌프, 기준 전압 발생기로 구성된 새로운 신호 변환회로는 출력파형의 펄스 폭을 감지하고, 이 결과를 궤환루프로 구성하여 입력 비교기 기준 전압단자로 궤환시킴으로서 다지털 신호레벨의 정확한 50%의 듀티 비를 가진 출력을 생성할 수 있다. 개발한 레벨변환기는 ADC등의 샘플링 클럭원, PLL 또는 신호 합성기의 클럭원으로 사용할 수가 있다. 설계는 $0.8\mu\textrm{m}$ double metal double poly analog CMOS 공정을 사용하고, BSIM3 model을 사용하였으며, 실험결과 370mV의 정현파 입력율 50 + 3%의 듀티 비를 가진 안정된 논리레벨 출력 동작특성을 얻을 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.291-298
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• 2023

SRAM 기반 인 메모리 컴퓨팅은 폰 노이만 구조의 병목 현상을 해결하는 기술 중 하나이다. SRAM 기반의 인 메모리 컴퓨팅을 구현하기 위해서는 효율적인 SRAM 비트 셀 설계가 필수적이다. 본 논문에서는 전력 소모를 감소시키고 회로 성능을 개선시키는 저 전력 차동 감지 8+T SRAM 비트 셀을 제안한다. 제안하는 8+T SRAM 비트 셀은 SRAM 읽기와 비트 연산을 동시에 수행하고 각 논리 연산을 병렬로 수행하는 리플 캐리 가산기에 적용한다. 제안하는 8+T SRAM 기반 리플 캐리 가산기는 기존 구조와 비교 하여 전력 소모는 11.53% 감소하였지만, 전파 지연 시간은 6.36% 증가하였다. 또한 이 가산기는 PDP(: Power Delay Product)가 5.90% 감소, EDP(: Energy Delay Product)가 0.08% 증가하였다. 제안한 회로는 TSMC 65nm CMOS 공정을 이용하여 설계하였으며, SPECTRE 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하였다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.29-37
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• 2024

본 논문에서는 환자와 같은 특정 객체의 움직임을 감지하고 추적하기 위한 효율적인 영상처리 시스템을 제안한다. 이진화된 차 영상에서 객체의 윤곽선추출을 위하여 기존 알고리즘대비 대비 정밀한 감지가 가능하고 혼성모드설계에 용이한 세선화 알고리즘을 적용하여 영역을 추출한다. 연산량이 많은 이진화와 세선화 단계를 RTL(Register Transfer Level) 기반으로 설계하여 논리회로 합성을 거쳐 최적화된 하드웨어 블록으로 대체된다. 설계된 이진화 및 세선화 블록은 표준 180n CMOS 라이브러리를 이용하여 논리회로로 합성한 후 시뮬레이션을 통하여 동작을 검증하였다. 소프트웨어기반의 성능비교를 위해 32bit FPGA 임베디드시스템 환경에서 640 × 360 해상도의 샘플 영상을 적용하여 이진 및 세선화 연산에 대한 성능분석도 실시하였다. 검증결과 혼성모드 설계가 이전의 소프트웨어로만 이루어지는 처리속도에서 이진 및 세선화 단계에서 93.8% 향상될 수 있음을 확인하였다. 제안된 객체인식을 위한 혼성모드 시스템은 인공지능 네트워크가 적용되지 않는 엣지 컴퓨팅 환경에서도 환자의 움직임을 효율적으로 감시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제26권10호
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• pp.1275-1283
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• 1999

본 논문은 CMOS 디지털 회로에서의 전력 소모의 주원인인 신호의 천이중에서 회로의 동작에 직접적인 영향을 미치지 않는 불필요한 신호의 천이인 글리치를 줄이기 위한 효율적인 알고리즘을 제시한다. 제안된 알고리즘은 회로의 지연 증가 없이 게이트 사이징과 버퍼 삽입에 의해 경로 균등(path balancing)을 이룸으로써 글리치를 감소시킨다. 경로 균등화를 위하여 먼저 게이트 사이징을 통해 글리치의 감소와 동시에, 게이트 크기의 최적화를 통해 회로 전체의 캐패시턴스까지 줄일 수 있으며, 게이트 사이징 만으로 경로 균등화가 이루어지지 않을 경우 버퍼 삽입으로 경로 균등화를 이루게 된다. 버퍼 자체에 의한 전력 소모 증가보다 글리치 감소에 의한 전력 감소가 큰 버퍼를 선택하여 삽입한다. 이때 버퍼 삽입에 의한 전력 감소는 다른 버퍼의 삽입 상태에 따라 크게 달라질 수 있어 ILP (Integer Linear Program)를 이용하여 적은 버퍼 삽입으로 전력 감소를 최대화 할 수 있는 저전력 설계 시스템을 구현하였다. 제안된 알고리즘은 LGSynth91 벤치마크 회로에 대한 테스트 결과 회로의 지연 증가 없이 평균적으로 30.4%의 전력 감소를 얻을 수 있었다.Abstract This paper presents an efficient algorithm for reducing glitches caused by spurious transitions in CMOS logic circuits. The proposed algorithm reduces glitches by achieving path balancing through gate sizing and buffer insertion. The gate sizing technique reduces not only glitches but also effective capacitance in the circuit. In the proposed algorithm, the buffers are inserted between the gates where power reduction achieved by glitch reduction is larger than the additional power consumed by the inserted buffers. To determine the location of buffer insertion, ILP (Integer Linear Program) has been employed in the proposed system. The proposed algorithm has been tested on LGSynth91 benchmark circuits. Experimental results show an average of 30.4% power reduction.

• ETRI Journal
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• 제36권1호
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• pp.89-98
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• 2014

The integration of digital circuits has a tight relation with the scaling down of silicon technology. The continuous scaling down of the feature size of CMOS devices enters the nanoscale, which results in such destructive effects as short channel effects. Consequently, efforts to replace silicon technology with efficient substitutes have been made. The carbon nanotube field-effect transistor (CNTFET) is one of the most promising replacements for this purpose because of its essential characteristics. Various digital CNTFET-based circuits, such as standard logic cells, have been designed and the results demonstrate improvements in the delay and energy consumption of these circuits. In this paper, a new CNTFET-based 5-input XOR gate based on a novel design method is proposed and simulated using the HSPICE tool based on the compact SPICE model for the CNTFET at the 32-nm technology node. The proposed method leads to improvements in performance and device count compared to the conventional CMOS-style design.