• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.878-882
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• 2019

XOR(exclusive-OR)-XNOR(exclusive NOR) 회로는 고 성능 산술 연산에 필요한 4-2 압축 회로(4-2 compressor)의 기본 구성 요소이다. 본 논문에서는 에너지 효율이 우수한 XOR-XNOR 회로를 제안한다. 제안한 회로는 임계 경로의 내부 기생 캐패시턴스를 감소시켜 전파 지연 시간을 감소시켰으며, 모든 입력 조합의 경우에 완벽한 출력 값을 가지며 8개의 트랜지스터로 설계되었다. 기존 회로와 비교하여 제안한 회로는 전파 지연 시간이 14.5% 감소하였으며, 전력 소모는 1.7% 증가하였다. 따라서 전력 소모와 지연 시간의 곱 (power-delay product: PDP)과 에너지와 지연 시간의 곱 (energy-delay product: EDP) 각각 13.1%, 26.0% 감소하였다. 제안한 회로는 0.18um CMOS 표준공정을 이용하여 설계하였으며 SPICE 시뮬레이션을 통해 타당성을 입증하였다.

• Current Optics and Photonics
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• 제3권5호
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• pp.438-444
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• 2019

In this theoretical study, a line-defect photonic-crystal waveguide hosted in an annular photonic crystal was demonstrated to provide high-performance slow light with a wide band, low group-velocity dispersion, and a large normalized delay-bandwidth product. Combined with structural-parameter optimization and selective optofluid injection, the normalized delay-bandwidth product could be enhanced to a large value of 0.502 with a wide bandwidth of 58.4 nm in the optical-communication window, for a silicon-on-insulator structure. In addition, the group-velocity dispersion is on the order of $10^5$ ($ps^2/km$) in the slow-light region, which could be neglected while keeping the signal transmission unchanged.

• 전자공학회논문지
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• 제51권7호
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• pp.71-81
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• 2014

본 논문에서는 삼차원 소자 시뮬레이터(Sentaurus)를 이용하여 tri-gate FinFET의 fin과 소스/드레인 구조의 변화에 따른 소자의 성능을 분석하였다. Fin의 구조가 사각형 구조에서 삼각형 구조로 변함에 따라, fin 단면의 전위 분포의 차이로 문턱 전압이 늘어나고, off-current가 72.23% 감소하고 gate 커패시턴스는 16.01% 감소하였다. 소스/드레인 epitaxy(epi) 구조 변화에 따른 성능을 분석하기 위해, epi를 fin 위에 성장시킨 경우(grown-on-fin)와 fin을 etch 시키고 성장시킨 경우(etched-fin)의 소자 성능을 비교했다. Fin과 소스/드레인 구조의 변화가 회로에 미치는 영향을 살펴보기 위해 Sentaurus의 mixed-mode 시뮬레이션 기능을 사용하여 3단 ring oscillator를 구현하여 시뮬레이션 하였고, energy-delay product를 계산하여 비교하였다. 삼각형 fin에 etched 소스/드레인 epi 구조의 소자가 가장 작은 ring oscillator delay와 energy-delay product을 보였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.769-776
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• 2023

본 논문에서는 저 전력 CAM(: Content Addressable Memory)을 위한 MLSA(: Match-line Sense Amplifier)를 설계하였다. 설계한 회로는 MLSA와 사전충전 (precharge) 제어기를 통해 선택적 매치라인 충전기법으로 CAM 동작 중 미스매치 상태에서 발생하는 전력 소모를 감소시켰고, 검색동작 중 미스매치가 발생했을 때 사전 충전을 조기 종료시킴으로써 단락 전류로 인한 전력 소모를 추가적으로 감소시켰다. 기존 회로와 비교했을 때, 전력 소모와 전파 지연 시간이 6.92%, 23.30% 감소하였고, PDP(: Product-Delay-Product)와 EDP(: Energy Delay Product)가 29.92%, 52.31% 감소하는 우수한 성능을 보였다. 제안한 회로는 TSMC 65nm CMOS 공정을 사용하여 구현되었으며 SPECTRE 시뮬레이션을 통해 그 타당성을 입증하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.777-784
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• 2023

감지 증폭기는 메모리 설계에 필수적인 주변 회로로서, 작은 차동 입력 신호를 감지하여 디지털 신호로 증폭하기 위해 사용된다. 본 논문에서는 인 메모리 컴퓨팅 회로에서 활용 가능한 고속 감지 증폭기를 제안하였다. 제안하는 회로는 추가적인 방전 경로를 제공하는 트랜지스터 Mtail을 통해 감지 지연 시간을 감소시키고, m-GDI(:modified Gate Diffusion Input)를 적용하여 감지 증폭기의 회로 성능을 개선하였다. 기존 구조와 비교했을 때 감지 지연 시간은 16.82% 감소하였으며, PDP(: Power Delay Product)는 17.23%, EDP(: Energy Delay Product)은 31.1%가 감소하는 결과를 보였다. 제안하는 회로는 TSMC의 65nm CMOS 공정을 사용하여 구현하였으며 SPECTRE 시뮬레이션을 통해 본 연구의 타당성을 검증하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.351-356
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• 2022

The parity function can be implemented with XOR (exclusive-OR) and XNOR (exclusive NOR) circuit. In this paper we propose a high performance XOR-XNOR circuit. The proposed circuitreduced the internal load capacitance on critical path and implemented with 8 transistors. The circuit produces a perfect output signals for all input combinations. Compared with the previous circuits, the proposed circuit presents the improved characteristics in average propagation delay time, power dissipation, power-delay product (PDP), and energy-delay-product (EDP). The proposed circuits are implemented with standard CMOS 0.18um technology. Computer simulations using SPICE show that the proposed circuit realizes the expected logic functions and achieves a reasonable performance.

• 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.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1-10
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• 2015

In this paper, we propose a new variable latency L1 data cache architecture for multi-core processors. Our proposed architecture extends the traditional variable latency cache to be geared toward the multi-core processors. We added a specialized data structure for recording the latency of the L1 data cache. Depending on the added latency to the L1 data cache, the value stored to the data structure is determined. It also tracks the remaining cycles of the L1 data cache which notifies data arrival to the reservation station in the core. As in the variable latency cache of the single-core architecture, our proposed architecture flexibly extends the cache access cycles considering process variation. The proposed cache architecture can reduce yield losses incurred by L1 cache access time failures to nearly 0%. Moreover, we quantitatively evaluate performance, power, energy consumption, power-delay product, and energy-delay product when increasing the number of cache access cycles.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.228-233
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• 2014

In this paper, we propose a CMOS-memristor hybrid circuit that can perform 4-bit multiplication for future energy-efficient computing in nano-scale digital systems. The proposed CMOS-memristor hybrid circuit is based on the parallel architecture with AND and OR planes. This parallel architecture can be very useful in improving the power-delay product of the proposed circuit compared to the conventional CMOS array multiplier. Particularly, from the SPECTRE simulation of the proposed hybrid circuit with 0.13-mm CMOS devices and memristors, this proposed multiplier is estimated to have better power-delay product by 48% compared to the conventional CMOS array multiplier. In addition to this improvement in energy efficiency, this 4-bit multiplier circuit can occupy smaller area than the conventional array multiplier, because each cross-point memristor can be made only as small as $4F^2$.

• 센서학회지
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• 제33권3호
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• pp.134-138
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• 2024

In this study, we propose a ternary D flip-flop using tristate ternary inverters for an energy-efficient ternary circuit design of sequential logic. The tristate ternary inverter is designed by adding the functionality of the transmission gate to a standard ternary inverter without an additional transistor. The proposed flip-flop uses 18.18% fewer transistors than conventional flip-flops do. To verify the advancement of the proposed circuit, we conducted an HSPICE simulation with CMOS 28 nm technology and 0.9 V supply voltage. The simulation results demonstrate that the proposed flip-flop is better than the conventional flip-flop in terms of energy efficiency. The power consumption and worst delay are improved by 11.34% and 28.22%, respectively. The power-delay product improved by 36.35%. The above simulation results show that the proposed design can expand the Pareto frontier of a ternary flip-flop in terms of energy consumption. We expect that the proposed ternary flip-flop will contribute to the development of energy-efficient sensor systems, such as ternary successive approximation register analog-to-digital converters.