본 논문에서는 혼성모드 집적회로에서 이용 가능한 저전력 듀얼모드 CMOS 전류원 회로를 제안한다. MOS 소자의 전자이동도가 온도변화에 반비례하는 음의 온도계수 생성회로와 비례하는 양의 온도계수 생성회로의 합을 통해 변화하는 외부 온도에 독립적인 특성을 갖는 방식을 이용하였다. 특히, 두 개 이상의 출력을 얻어낼 수 있는 듀얼 출력단을 통해 정전류원을 얻을 수 있었다. 전류 분배를 통해 얻을 수 있는 듀얼모드 출력 전류값을 통해 차동 입출력 구조의 소자 및 필터 설계 등 아날로그 회로 영역에서 응용가능하며, 더불어 다양한 서브 블록 시스템 동작에 활용할 수 있는 유용한 특성을 지니고 있다. 저전압 저전력 특성을 보유하고 있는 제안된 전류원 회로는 2V 공급 전압하에서 0.84mW의 전력 소모값을 나타내었으며, 최종 출력값은 각각 $0.38{\mu}A/^{\circ}C$와 $0.39{\mu}A/^{\circ}C$의 변화율을 보여주었다. 제안된 회로는 $0.18{\mu}m$ n-well CMOS 공정을 이용하여 hspice 시뮬레이션 하였다.
이동 단말기 또는 센서 등이 사용하는 무선 통신에서는 통신에 소모되는 전력을 줄이는 문제가 중요시된다. 따라서 802.11 무선 LAN의 PSM과 같이, 대부분의 무선 통신 기술들은 일시적으로 NIC를 꺼서 전력소모를 줄이는 Sleep 모드 기능을 제공하고 있다. 그러나 Sleep 기간 동안 해당 단말로 보내져야할 트래픽이 다양한 형태로 발생할 수 있다는 점을 깊이 고려하지 않고 Sleep 모드의 동작을 정의하였으며, 그 결과 예상하지 못한 현상이 발생할 가능성이 상존한다. 본 연구에서는 이와 같은 현상의 예로서, 802.11의 PSM 노드에 발생할 수 있는 성능 반전과 에너지 소모를 통한 서비스 거부 공격을 제시한다. 또한 이와 같은 비정상적인 현상을 방지하는 방법으로서 기존의 Sleep을 폐쇄적(Closed) Sleep과 개방적(Open) Sleep으로 세분할 것을 제안한다.
본 논문에서는 하이브리드 전기자동차의 전장시스템 에너지 공급을 위한 보조배터리 충전용 저전압 직류 변환장치(Low voltage DC-to-DC Converter, LDC)를 제안한다. 차량 탑재용의 특성상 소형 경량화 설계 기술을 통한 연비증가, 동력성능의 향상이 매우 중요하다. 본 논문에서 제안하는 LDC는 부스트와 포워드 컨버터 구조를 혼합한 형태로 부스트 컨버터의 입력 인덕터를 변압기로 대체하여 포워드 컨버터와 결합시킴으로서 출력전압의 승 강압 동작을 구현한다. 따라서 차량 시동 시 내연기관을 구동하기 위한 승압모드로 동작하고, 그 외 일반적인 경우는 차량 내 각종 전장부하에 전력을 공급하기 위한 강압모드로 동작된다. 제안된 컨버터의 동작 모드에 따른 이론적 분석을 시행하고 PSIM을 이용한 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.
본 논문에서는 MPEG Surround의 다양한 모드들과 툴들에 대해서 소개한다. MPEG Surround바이노럴 모드의 경우 HRTFs (Head-Related transfer Functions)를 이용하여 가상의 5.1 채널을 지원하기 때문에 휴대용 오디오 기기에서 헤드폰이나 이어폰을 이용하여 재생할 수 있다. 또한, MPEG Surround는 부가 정보 없이 스테레오 채널을 5.1 채널을 지원하는 Enhanced Matrix 모드, 기존의 3D 코딩 신호에 적용할 수 있는 3D 스테레오 모드, 복호화 과정에서 연산량을 크게 줄일 수 있는 저전력 (Low Power)버전 등을 지원한다. 이 외에도, MPEG Surround는 아티스틱 다운믹스 신호에 대해 적용하는 Arbitrary Downmix Gain (ADG)툴, 기존의 행렬 근거 방법들에 의한 다운믹스 신호에 적용되는 행렬 호환성 (Matrix Compatibility)툴, 고비트율을 사용할 수 있을 때 적용되는 잔차 신호 코딩 (Residual Coding)툴, 박수 소리 등 특정 신호에 대해 사용될 수 있는 GES (Guided Envelope Shaping)툴 등을 지원한다. 중요한 모드 및 툴들에 대해 여러 기관에 의해 수행된 청취 평가의 결과도 함께 보이고 있다.
본 논문에서는 수동형 900MHz RFID 태그 칩용 로직 공정 기반 저면적.저전력 1Kb EEPROM를 설계하였다. 1Kb 셀 배열 (cell array)은 1 워드 (word)의 EEPROM 팬텀 셀 (phantom cell)을 2차원 배열 형태인 (16행 ${\times}$ 16열) ${\times}$ 4블록으로 구성하였으며, 4개의 메모리 블록이 CG (Control Gate)와 TG (Tunnel Gate) 구동회로를 공유하므로 저면적 IP 설계를 하였다. TG 구동회로를 공유하기 위해 소자간의 전압을 신뢰성이 보장되는 5.5V 이내로 유지하면서 동작 모드별 TG 바이어스 전압을 스위칭해 주는 TG 스위치 회로를 제안하였다. 그리고 4 메모리 블록 중 하나의 블록만 활성화하는 partial activation 방식을 사용하므로 읽기 모드에서 전력소모를 줄였다. 그리고 하나의 열 (column)당 연결되는 셀의 수를 줄이므로 읽기 모드에서 BL (Bit-Line)의 스위칭 시간을 빠르게 하여 액세스 시간 (access time)을 줄였다. Tower $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 (32행 ${\times}$ 16열) ${\times}$ 2블록과 (16행 ${\times}$ 16열) ${\times}$ 4블록의 2가지 배열 형태의 1Kb EEPROM IP를 설계하였으며, (16행 ${\times}$ 16열) ${\times}$ 4블록의 IP가 (32행 ${\times}$ 16열) ${\times}$ 2블록의 IP에 비해 레이아웃 면적은 11.9% 줄였으며, 읽기 모드 시 전력소모는 51% 줄였다.
본 논문에서는 OFDM과 같은 대용량 무선 전송방식의 베이스밴드단(Baseband) 신호처리 방식 중 직병렬/병직렬 변환기(Serial-to-Parallel/Parallel-to-Serial Converter)를 전류모드(Current-mode) 회로로 구현했을 경우 유효한 설계 기법을 제안한다. 전류모드를 이용한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 직교주파수분할다중)용 아날로그 프리에 변환(FFT) LSI의 병렬 입출력을 담당하는 전류모드 직병렬병직렬 변환기의 홀드모드(Hold mode)의 불필요한 전류를 제거할 수 있다. 이를 통해 전류모드로 구성한 아날로그 신호처리 시스템의 저소비전력을 실현하기 위해 필수적인 새로운 전류모드 직병렬/병직렬 변환기를 제시하고 설계된 칩의 측정결과가 시뮬레이션 결과와 일치하는 것을 확인하였다. 이를 통해 저전력형 대용량 무선통신 시스템의 베이스밴드단 구축이 가능한 전류모드 아날로그 시스템의 구현 가능성을 제시하였다.
본 논문에서는 CMOS 로직과 pass-transistor logic(PTL)의 장점만을 가진 새로운 복합모드로직(Compound Mode Logic)을 제안하였다. 제안된 로직은 VLSI설계에서 중요하게 부각되고 있는 저전력, 고속 동작이 가능하며 실제로 전가산기를 설계하여 측정 한 결과 복합모드 로직의 power-delay 곱은 일반적인 CMOS로직에 비해 약 22% 개선되었다 제안한 복합모드 로직을 이용하여 고성능 32×32-bit 곱셈기를 설계 제작하였다. 본 논문의 곱셈기는 개선된 사인선택(Sign Select) Booth 인코더, 4-2 및 9-2 압축기로 구성된 데이터 압축 블록, 그리고 carry 생성 블록을 분리한 64-bit 조건 합 가산기로 구성되어 있다. 0.6um 1-poly 3-metal CMOS 공정을 이용하여 제작된 32×32-bit 곱셈기는 28,732개의 트랜지스터와 1.59×l.68 ㎜2의 면적을 가졌다. 측정 결과 32×32-bit 곱셈기의 곱셈시간은 9.8㎱ 이었으며, 3.3V 전원 전압에서 186㎽의 전력 소모를 하였다.
본 TPMS는 타이어의 공기압을 측정하여 운전자에게 현재 타이어의 상태를 알려주는 차량용 전장 시스템이다. TPMS 센서는 소형화, 경량화, 저가격성, 저전력을 위해서 단방향 통신을 사용한다. TPMS 센서 정보의 전송 주기는 운전자에게 제공하는 서비스의 질을 나타내는데, 최적의 전송 주기를 결정하기 위해서 프레임 충돌 확률과 생존 시간(Life time)에 대해서 분석하여야 한다. 본 논문에서는 정상모드와 경고모드가 존재하는 저전력 운영 TPMS에서 벤 다이어그램을 이용한 충돌 확률 모델을 설계하였고, 정상모드 전송 주기 대 경고모드 전송 주기에 대한 비율(n)에 따라 생존 시간과 충돌 확률을 분석하였다. 타이어 교체 시기를 5년, 7년으로 가정하고, 생존시간과 충동 확률을 이용하여 최적화하였을 때, 5년에서 $T_{nP}=31$ 초, $T_{wP}$는 2.4초이고, 7년에서 $T_{nP}=71$초, $T_{wP}$는 2.5초가 된다.
최근 그린IT가 주요 사업으로 급부상하면서 다양한 분야에서 소비전력 저감 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 특히, 멀티미디어서비스 발전에 따라 '국내 셋톱박스가 2,000만대 이상 보급되었으나 미사용 대기시간에도 상당한 양의 전력을 소비하여 국가 전력 수급에 많은 영향을 주고 있어 이에 대한 해결방안이 시급히 요구되고 있는 상황이다. 방송 서비스 사업자는 방송 콘텐츠의 활용성 증대, H/W교체 주기 연장 및 소비전력 저감 등의 이점으로 인하여 저전력 모드를 지원하는 셋톱박스에 가상화 서비스 제공 기술을 적용하기 위한 방법을 또한 모색하고 있다. 본 논문은 셋톱박스의 발전 방향이 하이브리드화, 고기능/복합화 함으로써 소비전력이 더욱 증가하고 있으므로 셋톱박스의 소비전력 저감을 보장하고, 가상화 서비스를 제공하기 위한 고려사항과 에너지 효율성을 보장하는 방법을 제공한다.
반사형 액정표시장치는 저전력 휴대용 표시장치 시장이 급격하게 성장함에 따라 큰 주목을 받고 있다. 현재 반사형 액정표시장치는 밝기면에서 우수한 특성을 갖는 mixed mode TN(MTN)과 reflective TR(RTN)과 같은 단일편광자를 이용한 액정모드를 기본적으로 사용하고 있다. 그러나, 이러한 액정모드는 이중편광자를 이용한 액정모드와 비교해서 dark 상태에서 누설광이 많이 발생하여 대비비가 저하되는 단점이 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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