• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.644-649
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• 2023

DRAM(Dynamic Random Access Memory) 스케일링 과정에서 발생하는 셀간 거리의 감소에 따라 STI(Shallow Trench Isolation)두께 감소는 문턱이하 누설이 증가되는 패싱워드라인 효과를 유발한다. 인접한 패싱워드라인에 인가된 전압으로 인한 문턱이하누설 전류의 증가는 데이터 보존시간에 영향을 주며, 리프레시의 동작 횟수가 증가되어 DRAM의 소비 전력을 증가시키는 요인이 된다. 본 논문에서는 TCAD Simulation을 통해 패싱워드라인 효과에 대한 원인을 확인한다. 결과적으로, 패싱워드라인 효과가 발생하는 DRAM 동작상황을 확인하고, 이때 패싱워드라인 효과로 인해 전체 누설전류의 원인에 따른 비중이 달라지는 것을 확인하였다. 이를 통해, GIDL(Gate Induced Drain Leakage)에 의한 누설전류뿐만 아니라 문턱이하 누설전류를 고려의 필요성을 확인하며 이에 따른 DRAM 구조의 개선 방향의 지침이 될 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권3호
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• pp.75-85
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• 2009

본 논문에서는 two-carrier W-CDMA 응용과 같이 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 3G 통신 시스템 응용을 위한 13비트 100MS/s 0.13um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 4단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도와 높은 신호처리속도와 함께 전력 소로 및 면적을 최적화하였다. 입력 단 SHA 회로에는 면적 효율성을 가지멸서 고속 고해상도로 동작하는 게이트-부트스트래핑 회로를 적용하여 1.0V의 낮은 전원 전압동작에서도 신호의 왜곡없이 Nyquist 대역 이상의 입력 신호를 샘플링할 수 있도록 하였다. 입력 단 SHA 및 MDAC에는 낮은 임피던스 기반의 캐스코드 주파수 보상 기법을 적용한 2단 증폭기 회로를 사용하여 Miller 주파수 보상 기법에 비해 더욱 적은 전력을 소모하면서도 요구되는 동작 속도 및 안정적인 출력 조건을 만족시키도록 하였으며, flash ADC에 사용된 래치의 경우 비교기의 입력 단으로 전달되는 킥-백 잡음을 줄이기 위해 입력 단과 출력 노드를 클록 버퍼로 분리한 래치 회로를 사용하였다. 한편, 제안하는 시제품 ADC에는 기존의 회로와는 달리 음의 론도 계수를 갖는 3개의 전류만을 사용하는 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 시스템 응용에 따라 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um 1P8M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 13비트 해상도에서 각각 최대 0.70LSB, 1.79LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 100MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 64.5dB의 SNDR과 78.0dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.22mm^2$이며, 1.2V 전원 전압과 100MS/s의 동작 속도에서 42.0mW의 전력을 소모하여 0.31pJ/conv-step의 FOM을 갖는다.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.181-190
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• 2023

폐수 처리는 담수 공급의 수요를 맞추고 동시에 환경 오염을 제어하기 위한 가장 중요한 기술 중 하나이다. 여러 종류의 증류법과 역삼투 공정과 같은 다양한 기술은 더 높은 에너지 투입을 필요로 한다. 축전식 탈염(CDI) 기술은 전력 소비가 매우 적어 슈퍼커패시터 원리에 기반한 대안으로 떠오르고 있다. 공정의 효율성을 향상시키기 위해 전극 재료를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있다. 역전기투석은 가장 일반적으로 사용되는 담수화 기술 및 삼투압 발전기이다. 역전기투석의 효율을 향상시키기 위해 수행된 많은 연구 중, 맥신(MXene)은 이온교환막 및 2차원 나노유체 채널로서 역전기투석의 물리적 및 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있는 유망한 방법으로 떠오르고 있다. 맥신은 단독 사용뿐만 아니라 다른 물질들이 맥신과 혼합되어 복합막의 성능을 더욱 향상시킨다. 전처리를 거치거나 Ti₃C₂T_x, 나피온 등을 포함한 이종구조를 가진 맥신은 각각 최대 담수화 성능 측정 결과를 통해 담수화 산업에서 유망한 재료로 맥신의 잠재력을 입증했다. 역전기투석을 통한 삼투압 발전 산업에서 이온교환막에서 비대칭 나노유체 이온 채널에 맥신을 사용함으로써 최대 삼투압 출력 밀도를 크게 향상시켰으며, 대부분 상용화 기준값인 5 Wm^-2를 넘었다. 일정 개수의 단위체를 연결함으로써 매개체의 도움 없이 전자기기에 직접적으로 전력을 공급할 수 있는 수준의 전압이 출력됐다. 본 리뷰에서는 맥신 복합막을 기반으로 한 전기투석 공정의 최근 연구들에 대해 설명한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권11호
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• pp.37-47
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• 2006

본 논문에서는 Digital Video Broadcasting (DVB), Digital Audio Broadcasting (DAB) 및 Digital Multimedia Broadcasting (DMB) 등과 같이 저전압, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고성능 무선 통신 시스템을 위한 10b 25MS/s $0.8mm^2$ 4.8mW 0.13um CMOS A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 요구되는 해상도 및 속도 사양을 만족시키면서 동시에 면적 및 전력 소모를 최소화하기 위해 2단 파이프라인 구조를 사용하였으며, 스위치 기반의 바이어스 전력 최소화 기법(switched-bias power reduction technique)을 적용하여 전체 전력 소모를 최소화하였다. 입력단 샘플-앤-홀드 증폭기는 낮은 문턱전압을 가진 트랜지스터로 구성된 CMOS 샘플링 스위치를 사용하여 10비트 이상의 해상도를 유지하면서, Nyquist rate의 4배 이상인 60MHz의 높은 입력 신호 대역폭을 얻었으며, 전력소모를 최소화하기 위해 1단 증폭기를 사용하였다. 또한, Multiplying D/A 변환기의 커패시터 열에는 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하기 위해서 인접신호에 덜 민감한 3차원 완전 대칭 구조의 커패시터 레이아웃 기법을 제안하며, 기준 전류 및 전압 발생기는 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 필요시 선택적으로 다른 크기의 기준 전압을 외부에서 인가할 수 있도록 설계하였다. 또한, 다운 샘플링 클록 신호를 사용하여 바이어스 전류를 제어함으로써 10비트의 해상도에서 응용 분야에 따라서 25MS/s 뿐만 아니라 10MS/s의 동작 속도에서 더 낮은 전력 사용이 가능하도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um 1P8M CMOS 공정으로 제작되었으며 측정된 최대 DNL 및 INL은 각각 0.42LSB 및 0.91LSB 수준을 보인다. 또한, 25MS/s 및 10MS/s의 동작 속도에서 최대 SNDR 및 SFDR이 각각 56dB, 65dB이고, 전력 소모는 1.2V 전원 전압에서 각각 4.8mW, 2.4mW이며 제작된 ADC의 칩 면적은 $0.8mm^2$이다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권3호
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• pp.24-28
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• 2014

With ever rising concerns about saving of fossil fuel resource, there have been an increasing demand for use of energy more efficiently. The electric motor driven inverters can be a great help to improve energy efficiency. They are also used to control the motor speed to the actual need. Therefore the use of them can lead to reduce energy consumption. In particular, the medium voltage(MV) drive systems used for pumps, fans, steel rolling mills and tractions have widespread applications in the industry. They cover power ratings from 0.4MW to 40MW at the MV level of 2.3kV to 13.8kV. The majority of the installed MV drive systems however, are in the 1MW to 4MW range with voltage rating from 3.3kV to 6.6kV. But they are required to reduce size and weight like other power electronic equipments. In this paper, we studied on the 3.3kV(105A) compact rack type inverter system for improving the cooling efficiency. At first, we confirmed the tendency of temperature with computational simulation using ANSYS ICEPAK and actual experimental tests. And then we researched thermal performance improvement designs in order to reduce temperature of the transformer for the safe operation. It can reduce temperature of transformer that using pipe type flow guide in the system. As a result, we found out more efficient solution by thermal-fluid analysis.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권3호
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• pp.378-386
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• 2017

A return-to-zero (RZ) digital-to-analog converter (DAC) with a tri-state switching scheme is proposed in this paper. The proposed scheme provides a triple weight output for RZ operation by using a conventional differential current switch and simple pseudo-differential F/Fs. The RZ function is realized with only two additional transistors in each F/F cell, which results in a power dissipation increase of less than 5%. To verify the performance of the proposed method, a 10-bit RZ DAC is fabricated using standard 180-nm CMOS technology. Measured results show that the worst SFDR performances are 60 dBc and 55 dBc in the 1st and 2nd Nyquist bands, respectively, when operating at 650 MHz clock frequency. The total power consumption is 64 mW, and the active area occupies $0.25mm^2$.

• 스마트미디어저널
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• 제4권2호
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• pp.55-61
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• 2015

A bandwidth-enhanced ultra-wide band (UWB) CMOS balun-LNA is implemented as a part of a software defined radio (SDR) receiver which supports multi-band and multi-standard. The proposed balun-LNA is composed of a single-to-differential converter, a differential-to-single voltage summer with inductive shunt peaking, a negative feedback network, and a differential output buffer with composite common-drain (CD) and common-source (CS) amplifiers. By feeding the single-ended output of the voltage summer to the input of the LNA through a feedback network, a wideband balun-LNA exploiting negative feedback is implemented. By adopting a source follower-based inductive shunt peaking, the proposed balun-LNA achieves a wider gain bandwidth. Two LNA design examples are presented to demonstrate the usefulness of the proposed approach. The LNA I adopts the CS amplifier with a common gate common source (CGCS) balun load as the S-to-D converter for high gain and low noise figure (NF) and the LNA II uses the differential amplifier with the ac-grounded second input terminal as the S-to-D converter for high second-order input-referred intercept point (IIP2). The 3 dB gain bandwidth of the proposed balun-LNA (LNA I) is above 5 GHz and the NF is below 4 dB from 100 MHz to 5 GHz. An average power gain of 18 dB and an IIP3 of -8 ~ -2 dBm are obtained. In simulation, IIP2 of the LNA II is at least 5 dB higher than that of the LNA I with same power consumption.

• 전자공학회논문지
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• 제53권11호
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• pp.48-55
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• 2016

노트북, 테블릿 PC 및 스마트폰 등의 휴대 기기를 위한 디스플레이의 전력소모를 낮추기 위해, 주변 밝기에 따라서 디스플레이의 밝기를 조정할 수 있는 광 센서 시스템을 연구하였다. 또한, 휴대 기기의 복잡도와 비용에 크게 영향을 주지 않도록, 광 센서 시스템을 디스플레이 패널에 일체형으로 구현하고자 했으며, 이를 위해서 저온 다결정 실리콘 박막트렌지스터를 이용하여 패널에 광 센서와 신호취득 회로를 집적하고자 했다. 주변 밝기를 감지하는 광 센서의 패널 간 편차를 별도의 공정 설비없이 신뢰성 있게 보정할 수 있도록, 새로운 보정 방식을 제안하였다. 이와 더불어 최종 데이터를 디지털화하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 포함한 신호취득 회로를 제안하고 검증하였다. 제안하는 회로는 집적하기에 적합하도록 간단한 구동 신호로 동작되며, 인식 가능한 입력 밝기는 10에서 10,000 lux까지이다. 제안하는 신호취득 회로의 신호취득 주파수는 100Hz이며, 20개의 출력 레벨에 대한 최대 차등 불균일 오차는 0.5 LSB 이하이다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.89-94
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• 2018

본 논문에서는 IoT (Internet of Things) 서비스 구현을 위한 스마트센서의 설계 방안을 연구하였다. 지속적인 데이터 수집을 위한 센서의 전원 공급부는 에너지 하베스팅 (Energy Harvesting) 기술을 적용하였으며, 주변 환경으로부터 영향을 줄일 수 있는 압전소자 (piezoelectric transducer)를 선택하여 전원 공급부를 설계하였다. 데이터 전송을 위한 무선통신 인터페이스는 BLE (Bluetooth Low Energy) 기술을 적용하여 설계하였다. BLE는 저전력 단거리 무선 통신에 적합하며, 주요 응용분야인 BLE 비콘 (beacon)은 O2O (Online to Offline) 서비스, 실내 측위 기반의 내비게이터, 도난/미아 방지 서비스에서 모바일 게임 등으로 활용 범위가 확대되고 있다. BLE 무선통신의 짧은 전송 거리를 보완하기 위해 무선 커버리지를 확대할 수 있는 방안을 연구하였으며, 네트워크 구축이 용이하고 무선 커버리지 확대할 수 있는 CATV 망을 활용한 BLE 센서 네트워크 구축 방안을 제안하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권2호
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• pp.112-118
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• 2015

기존의 동기방식의 회로는 나노미터 영역에서의 공정, 전압, 온도 변이 (PVT variation), 그리고 노화의 영향으로 시스템의 전체 성능을 유지할 수 없을 뿐만 아니라 올바른 동작을 보장할 수도 없다. 따라서 본 논문에서는 여러 가지 변이에 영향을 받지 않는 비동기회로 설계 방식 중에서 타이밍 분석이 요구되지 않고, 설계가 간단한 DI(delay insentive) 방식의 NCL (Null Convention Logic) 설계 방식을 이용하여 디지털 시스템을 설계하고자 한다. 기존의 NCL 게이트들의 회로 구조들은 느린 스피드, 높은 영역 오버헤드, 높은 와이어(wire) 복잡도와 같은 약점을 가지고 있기 때문에 본 논문에서는 빠른 스피드, 낮은 영역 오버헤드, 낮은 와이더 복잡도를 위해서 트랜지스터 레벨에서 설계된 새로운 저전력 고속 NCL 게이트 라이브러리를 제안하고자 한다. 제안된 NCL 게이트들은 동부 0.11um 공정으로 구현된 비동기 방식의 곱셈기의 지연, 소모 전력에 의해서 기존의 NCL 게이트 들과 비교되었다.