• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1266-1274
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• 2006

본 논문에서는 TFT-LCD 구동 IC 모듈의 소형화측면에서 유리한 DC-DC 변환기 회로인 펌핑 커패시터 내장형 비중첩 부스트-클락 전하펌프 (Non-overlap Boosted-Clock Charge Pump: NBCCP) 회로가 제안되었다 .2VDC 전압으로 스윙하는 비중첩 부스트-클럭의 사용으로 기존의 펌핑 커패시터 내장형 크로스-커플드 전하펌프에 비해 펌핑 단의 수를 반으로 줄일 수 있었고, 전하 펌핑 노드의 펌핑된 전하가 입력 단으로 역류되는 현상을 방지하였다 . 그 결과 제안된 펌핑 커패시터 내장형 비중첩 부스트-클럭 전하펌프 회로는 기존의 펌핑 커패시터 내장형 크로스-커플드 전하펌프에 비해 펌핑 전류가 증가하였고, 레이아웃 면적은 감소되었다. 제안된 TFT-LCD 구동 IC용 DC-DC 변환기 회로를 $0.18{\mu}m$ Triple-Well CMOS 공정을 사용하여 설계하고, 테스트 칩을 제작 중에 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.1899-1909
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• 2007

본 논문에서는 TFT-LCD 구동 IC 모듈의 소형화 측면에서 유리한 DC-DC 변환기 회로인 펌핑 커패시터 내장형 크로스-커플드 전하펌프(Cross-Coupled Charge Pump with Internal Pumping Capacitor) 회로가 새롭게 제안되었다. VGH 및 VGL 전하펌프 각각의 입력단과 전하 펌핑 노드를 연결하는 NMOS 및 PMOS 다이오드를 두어, 초기 동작 시 전하 펌핑 노드를 서로 같은 값으로 프리차지하여 대칭 적으로 전하 펌핑을 하도록 하였다. 그리고 첫 번째 전하 펌프의 구조를 다르게 설계하여 펌핑된 전하가 입력단으로 역류되는 현상을 방지하였다. 또한, 펌핑 클럭 구동 드라이버의 위치를 펌핑 커패시터 바로 앞에 두어 기생 저항으로 인한 펌핑 클럭 라인의 전압강하를 방지하여 구동능력을 향상 시켰다. 마지막으로 내장형 펌핑 커패시터를 Stack-MIM 커패시터를 사용하여 기존의 크로스-커플드 전하펌프 보다 레이아웃 면적을 최소화하였다. 제안된 TFT-LCD 구동 IC 용 전하펌프 회로를 $0.13{\mu}m$ Triple-Well DDI 공정을 사용하여 설계하고, 테스트 칩을 제작하여 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.776-780
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• 2007

본 논문에서는 저전압 DRAM용 VPP Generator의 전하펌프회로(Charge Pump Circuit)를 새롭게 제안하였다. 제안된 전하펌프회로는 2-Stage 크로스 커플 전하펌프회로(Cross-Coupled Charge Pump Circuit)이다. 4개의 비중첩 클럭신호들을 이용하여 전하전달 효율을 향상시켰고, 각 전하펌프단 마다 Oscillation 주기를 줄일 목적으로 Distributed Clock Driver인 Inverter 4개를 추가하여 펌핑전류(Pumping Current)를 증가시켰다. 그리고 전하전달 트랜지스터의 게이트단에 프리차지회로 (Precharge Circuit)를 두어 대기모드진입 시 펌핑된 전하를 방전하지 못하고 고전압을 유지하여 소자의 신뢰성을 떨어트리는 문제를 해결하였다. 모의실험결과 펌핑전류, 펌핑효율(Pumping Efficiency), 파워효율(Power Efficiency) 모두 향상된 것을 확인하였고, $0.18{\mu}m$ Triple-Well 공정을 이용하여 Layout 하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권4호
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• pp.137-145
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• 2008

본 논문에서는 출력 단 전달 스위치로 NMOS와 PMOS를 병렬 결합하여 사용하고 벌크 펌핑 회로를 채용한 CMOS 전하펌프를 제안하였다. 제안된 전하 펌프는 NMOS 및 PMOS의 병렬 결합을 통하여 출력 단의 전류전달 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 채용된 벌크 펌핑 회로는 PMOS에 의한 벌크의 순방향 바이어스 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 제안된 회로의 성능을 확인하기 위하여, 80-nm CMOS 공정기술을 이용하여 전하 펌프를 설계하였다. 모사실험을 통한 비교 결과, 제안된 CMOS 전하 펌프는 기존의 NMOS 혹은 PMOS 만을 사용한 전하 펌프들과 비교하여 47% 이상의 전류전달 능력의 향상을 가져왔고 펌핑 속도도 9% 이상 개선되었으며, 동작 시 최대 벌크 순방향 전압 또한 24%이상 개선되어 벌크 순방향 바이어스 문제가 완화되었음을 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.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.312-320
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• 2019

본 논문에서는 110nm eFlash 셀을 사용한 512Kb eFlash IP를 설계하였다. eFlash 셀의 프로그램, 지우기와 읽기 동작을 만족시키는 row 구동회로(CG/SL 구동회로), write BL 구동회로( write BL 스위치 회로와 PBL 스위치 선택 회로), read BL 스위치 회로와 read BL S/A 회로와 같은 eFlash 코어회로(Core circuit)를 제안하였다. 그리고 프로그램 모드에서 9.5V와 erase 모드에서 11.5V의 VPP(Boosted Voltage) 전압을 공급하는 VPP 전압 발생기회로는 기존의 단위 전하펌프 회로로 cross-coupled NMOS 트랜지스터를 사용하는 대신 body 전압을 ground에 연결된 12V NMOS 소자인 NMOS 프리차징 트랜지스터의 게이트 노드 전압을 부스팅하는 회로를 새롭게 제안하여 VPP 단위 전하펌프의 프리차징 노드를 정상적으로 VIN(Input Voltage) 전압으로 프리차징 시켜서 VPP 전하펌프 회로의 펌핑 전류를 증가시켰다. 펌핑 커패시터로는 PMOS 펌핑 커패시터에 비해 펌핑전류가 크고 레이아웃 면적이 작은 12V native NMOS 펌핑 커패시터를 사용하였다. 한편 110nm eFlash 공정을 기반으로 설계된 512Kb eFlash 메모리 IP의 레이아웃 면적은 $933.22{\mu}m{\times}925{\mu}m(=0.8632mm^2)$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권2호
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• pp.1-8
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• 2005

System-on-glass를 위해 poly-Si TFT로 면적이 작으면서도 리플전압을 최소화한 DC-DC 전압 변환회로를 개발하였다. 전압 변환회로는 전하 펌핑 회로, 문턱전압 변화를 보상한 비교기, 오실레이터, 버퍼, 다중 위상 클럭을 만들기 위한 지연 회로로 구성된다. 제안한 다중 위상 클럭킹을 적용함으로써 클럭 주파수 또는 필터링 캐패시터의 증가 없이도 낮은 출력 리플전압을 얻음으로써 DC-DC 변환기의 면적을 최소화 하였다. 제안한 DC-DC 변환회로를 제작하여 측정한 결과 $R_{out}=100k\Omega,\;C_{out}=100pF$, 그리고 $f_{clk}=1MHz$에서 Dickson 구조와 기존의 cross-coupled 구조에서의 리플전압은 각각 590mv와 215mv인 반면 4-위상 클럭킹을 적용한 구조에서는 123mV이다. 그리고 50mV의 리플전압을 가지기 위해 필요한 필터링 캐패시터의 크기는 $I_{out}=100uA$와 $f_{clk}=1MHz$에서 Dickson 구조와 기존의 cross-coupled 구조에서는 각각 1029pF와 575pF인 반면 4-위상과 6-위상 클럭킹을 적용한 구조에서는 단지 290pF와 157pF만이 각각 요구된다. 구조별 효율로는 Dickson 구조의 전하 펌프에서는 $59\%$, 기존의 cross-coupled 구조와 본 논문에서 제안한 4-위상을 적용한 cross-coupled 구조의 전하 펌프에서는 $65.7\%$와 $65.3\%$의 효율을 각각 가진다.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.78-89
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• 2024

차량용 반도체에서 사용되는 BCD 공정 기반의 PMIC 칩은 아날로그 회로를 트리밍하기 위해 추가 마스크가 필요없는 MTP(Multi-Time Programmable) IP(Intellectual Property)를 요구한다. 본 논문에서는 저면적 MTP IP 설계를 위해 2개의 트랜지스터와 1개의 MOS 커패시터를 갖는 single poly EEPROM 셀인 MTP 셀에서 NCAP(NMOS Capacitor) 대신 PCAP(PMOS Capacitor)을 사용한 MTP 셀을 사용하여 MTP 셀 사이즈를 18.4% 정도 줄였다. 그리고 MTP IP 회로 설계 관점에서 MTP IP 설계의 CG 구동회로와 TG 구동회로에 2-stage voltage shifter 회로를 적용하였고, DC-DC 변환기 회로의 면적을 줄이기 위해 전하 펌핑 방식을 사용하는 VPP(=7.75V), VNN(=-7.75V)와 VNNL(=-2.5V) 전하 펌프 회로에서 각각의 전하 펌프마다 별도로 두고 있는 ring oscillator 회로를 하나만 둔 회로를 제안하였으며, VPPL(=2.5V)은 전하펌프 대신 voltage regulator 회로를 사용하는 방식을 제안하였다. 180nm BCD 공정 기반으로 설계된 4Kb MTP IP 사이즈는 0.493mm²이다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.144-151
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• 2022

본 논문에서는 배터리 응용을 위해 저면적 DC-DC 변환기를 갖는 1.5V 256kb eFlash 메모리 IP를 설계하였다. 저면적 DC-DC 변환기 설계를 위해서 본 논문에서는 단위 전하펌프 회로에서 펌핑 노드의 전압을 VIN 전압으로 프리차징해주는 회로인 크로스-커플드 (cross-coupled) 5V NMOS 트랜지스터 대신 5V NMOS 프리차징 트랜지스터를 사용하였고, 펌핑 노드의 부스팅된 전압을 VOUT 노드로 전달해주는 트랜지스터로 5V 크로스-커플드 PMOS 트랜지스터를 사용하였다. 한편 5V NMOS 프리차징 트랜지스터의 게이트 노드는 부스트-클록 발생기 회로를 이용하여 VIN 전압과 VIN+VDD 전압으로 스윙하도록 하였다. 그리고 펌핑 커패시터의 한쪽 노드인 클록 신호를 작은 링 발진 (ring oscillation) 주기 동안 full VDD로 스윙하기 위해 각 단위 전하펌프 회로마다 로컬 인버터 (local inverter)를 추가하였다. 그리고 지우기 모드 (erase mode)와 프로그램 모드 (program mode)에서 빠져나와 대기 (stand-by) 상태가 될 때 부스팅된 전압을 VDD 전압으로 프리차징해주는 회로를 사용하는 대신 HV (High-Voltage) NMOS 트랜지스터를 사용하여 VDD 전압으로 프리차징 하였다. 이와같이 제안된 회로를 DC-DC 변환기 회로에 적용하므로 256kb eFLASH IP의 레이아웃 면적은 기존 DC-DC 변환기 회로를 사용한 경우보다 6.5% 정도 줄였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.517-526
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• 2008

본 논문에서는 자동차 계기판의 OLED 디스플레이 모듈용 One-chip DC-DC 변환기 회로를 제안하였다. 전하 펌핑 방식의 OLED 패널 구동전압 회로는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 사용한 DC-DC 변환기 회로에 비해 소형화, 저가격 및 낮은 EMI 특성을 갖는다. 그리고 Bulk-potential 바이어싱 회로를 사용하므로 전하 펌핑 시 기생하는 PNP BJT에 의한 전하 손실을 방지하도록 하였고, 밴드갭 기준전압 발생기의 Start-up 회로에서 전류소모를 기존 BGR 회로에 비해 42% 줄였고 VDD의 링 발진기 회로에 로직전원인 VLP를 사용하여 링 발진기기 레이아웃 면적을 줄였다. 또한 OLED 구동전압인 VDD의 구동 전류는 OLED 패널에서 요구하는 40mA 이상이다. $0.25{\mu}m$ High-voltage 공정을 이용하여 테스트 칩을 제작 중에 있으며, 레이아웃 면적은$477{\mu}m{\times}653{\mu}m$이다.