• ETRI Journal
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• 제43권5호
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• pp.900-908
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• 2021

This paper proposes thermometer-code latches having five and six transistors for unidirectional and bidirectional thermometer-code shift-registers, respectively. The proposed latches omit the set and reset transistors by changing from two supply voltage nodes to the set and reset signals in the cross-coupled inverter. They set or reset the data by changing the supply voltage to ground in either of two inverters. They reduce the number of transistors to five and six compared with the conventional thermometer-code latches having six and eight transistors, respectively. The proposed thermometer-code latches were simulated using a 65 nm complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) process. For comparison, the proposed and conventional latches are adapted to the 64 bit thermometer-code shift-registers. The proposed unidirectional and bidirectional shift-registers occupy 140 ㎛² and 197 ㎛², respectively. Their consumption powers are 4.6 ㎼ and 5.3 ㎼ at a 100 MHz clock frequency with the supply voltage of 1.2 V. They decrease the areas by 16% and 13% compared with the conventional thermometer-code shift-register.

• 센서학회지
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• 제28권2호
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• pp.121-126
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• 2019

The voltage-controlled oscillator is one of the fundamental building blocks that determine the signal quality and power consumption in RF transceivers for wireless sensor networks. Ring oscillators are attractive owing to their small form factor and multi-phase capability despite the relatively poor phase noise performance in comparison with LC oscillators. The phase noise of a ring oscillator can be improved by using a coupled structure that works at a lower frequency. This paper introduces a 2.4 GHz low-noise ring oscillator that consists of two 3-stage coupled ring oscillators. Each sub-oscillator operates at 800 MHz, and the multi-phase signals are combined to generate a 2.4 GHz quadrature output. The voltage-controlled ring oscillator designed in a 65-nm standard CMOS technology has a tuning range of 800 MHz and exhibits the phase noise of -104 dBc/Hz at 1 MHz offset. The power consumption is 13.3 mW from a 1.2 V supply voltage.

• 전자공학회논문지
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• 제54권1호
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• pp.26-32
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• 2017

본 논문에서는 설계 요구가 높고, 전력 소모가 높은 opamp를 이용하는 기존의 능동형 적분기를, 수동형 적분기로 대체하여 고속의 저전력, 고해상도 특성을 갖는 incremental delta-sigma ADC를 소개한다. 능동형 적분기에서 수동형 적분기로의 변환을 위해, 기존의 능동형 적분기의 특성을 분석하였다. 이를 바탕으로 opamp의 설계 요구를 낮추고, 더 나아가 opamp를 사용하지 않는 저전력의 수동형 적분기를 제안하였다. 65nm 공정을 이용하여 수동형 적분기로 구성된 1차 single-bit incremental delta-sigma ADC를 설계하였다. Transistor-level 시뮬레이션 결과, 이는 supply 전압이 1.2V인 상황에서 modulator만 0.6uW, digital filter를 포함한 ADC 전체에서 6.25uW를 소모하며 BW 22KHz, SNDR 71dB, dynamic range 74.6dB을 달성하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권7호
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• pp.29-35
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• 2017

본 논문에서는 고속 데이터 전송을 위해 orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 시스템에 적용 가능한 고속 fast Fourier transform (FFT) 프로세서를 제안하였다. 제안하는 FFT 프로제서는 높은 처리율을 만족하기 위해 mixed-radix 알고리즘과 8개의 병렬 경로를 가지는 multipath delay commutator (MDC) 파이프라인 구조를 채택하였다. 하드웨어 복잡도를 줄이기 위해서 새로운 스케줄링 기법들을 적용하여 twiddle factor 연산을 위한 read-only memories (ROM)의 크기를 줄이는 구조와 복소 상수 곱셈기의 수를 줄이는 구조를 제안한다. 제안하는 구조는 지연 소자와 연산 사이클의 증가 없이 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있다. 또한, IEEE 802.11 ac/ad와 같은 고속 OFDM 시스템을 위해 64/128/256/512-포인트 FFT 연산이 가능하다. 제안하는 FFT 프로세서는 Verilog-HDL로 모델링하여 Samsung 65nm 공정 라이브러리로 합성하여 0.36mm2의 면적과 330MHz의 동작 주파수에서 2.64 GSample/s를 보이고 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권9호
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• pp.1158-1165
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• 2021

본 논문은 메모리의 사이즈를 줄이기 위해 Pooling Layer가 MAC에 통합된 구조의 최적화된 CNN가속기를 설계하는 것을 제안한다. 메모리와 데이터 전달 회로의 최소화를 위해 MNIST를 이용하여 학습된 32bit 부동소수점 가중치 값을 8bit로 양자화하여 사용하였다. 가속기칩 크기의 최소화를 위해 MNIST용 CNN 모델을 1개의 Convolutional layer, 4*4 Max Pooling, 두 개의 Fully connected layer로 축소하였고 모든 연산에는근사화 덧셈기와 곱셈기가 들어간 특수 MAC을 사용한다. Convolution 연산과 동시에 Pooling이 동작하도록 설계하여 내장 메모리를 94% 만큼 축소하였으며, pooling 연산의 지연 시간을 단축했다. 제안된 구조로 MNIST CNN 가속기칩을 TSMC 65nm GP 공정으로 설계한 결과 기존 연구결과의 절반 크기인 0.8mm x 0.9mm = 0.72mm²의 초소형 가속기 설계 결과를 도출하였다. 제안된 CNN 가속기칩의 테스트 결과 94%의 높은 정확도를 확인하였으며, 100MHz 클럭 사용시 MNIST 이미지당 77us의 빠른 처리 시간을 획득하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.2409-2418
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• 2013

본 논문에서는 on-chip oscilloscope의 sub-sampler를 위한 클록을 생성하기 위한 두 가지 방식의 주파수 합성기를 제안한다. 제안하는 두 가지의 주파수 합성기는 지연고정루프 기반의 위상 선택기를 이용한 구조와 분수 분주형 위상고정루프를 이용하는 구조를 가지며 시뮬레이션 결과를 비교함으로써 각 구조의 특성이 분석된다. 제안된 두 회로 모두 1V 공급전압을 이용하는 65-nm CMOS 공정에서 설계되었으며, 125 MHz의 주파수를 가지는 입력 클록에 대해 121.15 MHz의 주파수를 가지는 출력 클록을 생성한다. 지연고정루프 기반의 위상 선택기를 이용한 주파수 합성기는 0.167 $mm^2$의 면적을 가지며 출력 클록은 2.88 ps의 지터 특성을 나타나며, 4.75 mW의 전력을 소모한다. 분수 분주형 위상고정루프를 이용한 주파수 합성기는 0.662 $mm^2$의 면적을 가지며 7.2 ps의 지터 특성을 나타내며, 1.16 mW의 전력을 소모한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권9호
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• pp.936-943
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• 2013

본 논문에서는 76.5~77 GHz 대역 차량용 장거리 주파수 변조 연속파 레이더 응용을 위한 단일 채널 레이더 시스템의 설계와 측정 결과를 보인다. 송신기는 상용 GaAs MMIC를 사용하였고, 수신기는 65 nm CMOS 공정을 사용해 설계한 회로를 사용하였다. 제작된 하향 변환 수신 칩은 -8 dBm의 낮은 LO 전력으로 동작하기 때문에, 송신출력에서 -19 dB 방향성 결합기를 사용하여 믹서를 구동하였다. 모든 MMIC는 WR-10 도파관이 형성되어 있는 알루미늄 지그 위에 실장하였으며, 마이크로스트립-도파관 급전기를 통해 혼 안테나를 구동하여 실험하였다. 제작된 레이더 시스템의 크기는 $80mm{\times}61mm{\times}21mm$이고, 출력 전력은 10 dBm, 위상 잡음은 1 MHz 오프셋에서 -94 dBc/Hz, 그리고 수신기의 변환이득은 12 dB이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1627-1634
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• 2021

본 논문은 저전력 뉴럴 네트워크 가속기 SOC를 위한 아날로그 Convolution Filter용 저전력 초소형 ADC 회로 및 칩 설계 기술을 소개한다. 대부분의 딥러닝의 학습과 추론을 할 수 있는 Convolution neural network accelerator는 디지털회로로 구현되고 있다. 이들은 수많은 곱셈기 및 덧셈기를 병렬 구조로 구현하며, 기존의 복잡한 곱셉기와 덧셈기의 디지털 구현 방식은 높은 전력소모와 큰 면적을 요구하는 문제점을 가지고 있다. 이 한계점을 극복하고자 본 연구는 디지털 Convolution filter circuit을 Analog multiplier와 Accumulator, ADC로 구성된 Analog Convolution Filter로 대체한다. 본 논문에서는 최소의 칩면적와 전력소모로 Analog Accumulator의 아날로그 결과 신호를 디지털 Feature 데이터로 변환하는 8-bit SAR ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 Capacitor Array의 모든 Capacitor branch에 Split capacitor를 삽입하여 모든 branch의 Capacitor 크기가 균등하게 Unit capacitor가 되도록 설계하여 칩면적을 최소화 한다. 또한 초소형 unit capacitor의 Voltage-dependent capacitance variation 문제점을 제거하기 Flipped Dual-Capacitor 회로를 제안한다. 제안하는 ADC를 TSMC CMOS 65nm 공정을 이용하여 설계하였으며, 전체 chip size는 1355.7㎛², Power consumption은 2.6㎼, SNDR은 44.19dB, ENOB는 7.04bit의 성능을 달성하였다.

• ETRI Journal
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• 제34권6호
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• pp.827-837
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• 2012

We propose a flow admission control (FAC) for setting up a wire-speed connection for new flows based on their negotiated bandwidth. It also terminates a flow that does not have a packet transmitted within a certain period determined by the users. The FAC can be used to provide a reliable transmission of user datagram and transmission control protocol applications. If the period of flows can be set to a short time period, we can monitor active flows that carry a packet over networks during the flow period. Such powerful flow management can also be applied to security systems to detect a denial-of-service attack. We implement a network processor called a flow management network processor (FMNP), which is the second generation of the device that supports FAC. It has forty reduced instruction set computer core processors optimized for packet processing. It is fabricated in 65-nm CMOS technology and has a 40-Gbps process performance. We prove that a flow router equipped with an FMNP is better than legacy systems in terms of throughput and packet loss.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제5권3호
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• pp.164-168
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• 2016

A low insertion-loss, high-isolation switch based on single pole double throw (SPDT) for a 2.4GHz Bluetooth low-energy transceiver is presented in this paper. In order to increase isolation, the body floating technique is implemented. Based on characteristics whereby the ratio of the sizes of the shunt and the series transistors significantly affect the performance of the switches, the device sizes are optimized. A simple matching network is also designed to enhance the insertion loss. Thus, the SPDT switch has high isolation and low insertion loss without increasing the complexity of the circuit. The proposed SPDT is designed and simulated in a complementary metal-oxide semiconductor 65nm process. The switch has a $530{\mu}m{\times}270{\mu}m$ area and achieves 0.9dB, 1.78dB insertion loss and 40dB, 41dB isolation of transmission, reception modes, respectively.