본 논문은 3.3V, $0.35{\mu}m$ CMOS 기술을 이용하여 I/O 인터페이스를 설계, 검증하였다. LVDS (low-voltage differential signaling)는 차동전송 방식과 저 전압의 스윙으로 저 전력 고속의 데이터를 전송할 수 있다. 본 논문은 기존의 차동증폭기나 감지 증폭기를 사용한 LVDS와 달리 telescopic 증폭기를 이용하여 2.3 Gbps의 빠른 전송속도를 갖는 LVDS 고속 인터페이스를 구현하였다. LVDS의 표준을 모두 충족하였고 25.5mW의 전력소모를 갖는다. 이 회로는 삼성 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계하였으며, HSPICE를 통하여 검증하였다.
본 논문에서는 고속 혼성모드 집적회로를 위한 온-칩(on-chip) CMOS 전류 및 전압 레퍼런스 회로를 제안한다. 제안하는 전류 레퍼런스 회로는 기존의 전류 레퍼런스 회로에서 부정확한 전류 값을 조정하기 위해 주로 사용되는 아날로그 보정 기법과는 달리 디지털 영역에서의 보정 기법을 사용한다. 또한, 제안하는 전압 레퍼런스 회로는 고속으로 동작하는 혼성모드 집적회로의 출력단에서 발생할 수 있는 고주파수의 잡음 성분을 최소한으로 줄이기 위해 고주파 신호 성분에 대해 작은 출력 저항을 볼 수 있는 구조의 레퍼런스 전압 구동회로를 사용한다. 이 레퍼런스 전압 구동회로는 전력 소모 및 칩 면적을 최소화하기 위해서 저 전력의 증폭기와 크기가 작은 온-칩 캐패시터를 사용하여 구현하였다. 제안하는 레퍼런스 회로는 0.18 um n-well CMOS 공정으로 설계 및 제작되었으며, 250 um x 200 um의 면적을 차지한다. 칩 제작 및 측정결과, 제안하는 전류 및 전압 레퍼런스 회로는 공급 전압 및 온도의 변화에 대해서 각각 2.59 %/V와 48 ppm/℃의 변화율을 보인다.
본 논문에서는 고속 통신용 인터페이스 회로를 RMVL(redundant multi-valued logic)을 이용하여 CMOS 회로로 설계하였다 설계한 1:4 디멀티플렉서 (demuitiplexer, serial-parallel convertor)는 직렬 데이터를 병렬 redundant 다치 데이터로 변환하는 부호화 회로와 redundant 다치 데이터를 병렬 이진 데이터로 변환하는 복호화 회로로 구성된다. 이 회로는 0.35um 표준 CMOS 공정을 이용하여 구현하였으며, 기존의 이진 논리회로보다 고속 동작을 한다. 이 회로는 3.3V의 공급전원에서 4.5Gb/s 이상의 동작속도와 53mW의 전력소모를 가지며, 동작속도는 0.35um 공정이 가지는 최대 주파수에 의해 제한된다. 설계한 회로가 높은 동작 주파수를 가지는 미세공정상에서 사용될 경우 100b/s 이상의 고속 통신용 인터페이스 구현이 가능하다.
낮은 전압에서 고속으로 동작이 가능한 고속 비반전 SOI 버퍼 회로를 제안하였다. 제안된 버퍼 회로는 효율적으로 연결된 보조 MOS 트랜지스터를 경유하여 바디 전압이 동적으로 제어된다. 소자 시뮬레이션을 수행하여 바디가 보조 MOS 트랜지스터로 제어되는 MOS 소자의 전류 구동능력을 보이고 기존의 다른 방식과 비교하였다. SPICE를 이용한 회로 시뮬레이션을 통하여 제안된 버퍼 회로의 지연시간 특성을 조사하고 같은 사양을 가진 기존의 SOI CMOS 버퍼 회로와 비교하였다. 같은 면적을 기준으로 하여 제안된 버퍼회로는 기존의 버퍼 회로에 비해 1.2 V의 동작전압과 2 pF의 부하용량에 대하여 약 36% 지연 시간 단축을 보였다.
CMOS아날로그 및 아날로그 디지탈시스템은 여러 개의 기본회로로 구성되어지며 그중에서도 증폭회로 부분은 시스템의 성능을 결정할 수도 있는 중요한 블럭중에 하나이다. 증폭회로는 시스템에서 사용되어지는 용도에 따라서 여러가지 구조(고이득, 저전력, 고속회로등)를 가지며 이러한 증폭회로를 설계하기 위하여 증폭기내의 입력증폭단의 설계 방법도 다양하다. 본 논문에서는 CMOS 상보형 차동이득 구조를 갖는 새로운 형태의 입력 차동증폭 회로를 제안하였다. 제안된 회로는 CMOS 상보형 회로에 의하여 고이득 특성을 가지며, 바이어스 전류를 내부적으로 공급하여 전체 시스템 구성시, 바이어스회로를 구성하기 위한 트랜지스터의 수를 줄일 수 있다. 이 회로를 표준 $1.5{\mu}m$ 공정파라메타를 이용한 SPICE 시뮬레이션을 통하여 광범위하게 이용되고 있는 CMOS 차동증폭 회로와 비교해 본 결과, 오프셋, 위상마진등의 특성이 그대로 유지된 상태에서 이득이 배가 되었다. 또한 제안된 회로를 이용하여 높은 출력스윙(-4.5V-+4.5V)과 함께 7nsec(CL-1pF) 이하의 세틀링시간을 갖을 수 있는 CMOS비교기를 설계하였다.
4-2 compressor는 곱셈기의 부분 곱 합 트리(partial product summation tree)의 기본적인 구성요소이다. 본 논문은 고속 연산이 가능한 4-2 compressor 구조를 제안한다. 제안한 회로는 최적화된 XORXNOR와 MUX로 구성하였다. 이 회로는 기존의 회로와 비교하였을 때 회로 구성에 필요한 트랜지스터수가 12개 감소하였으며, 지연시간이 32.2% 감소하였다. 제안한 회로는 Samsung 0.18um CMOS 공정을 이용하여 HSPICE로 시뮬레이션 하였다.
금성반도체(대표 : 구자두)는 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 첨단반도체제품인 CMOS 64K SRAM을 자체개발하는데 성공했다. 국내 최초로 개발된 금성반도체의 CMOS 64K SRAM은 우리나라의 반도체 기술수준을 선진국 수준으로 성큼 다가서게 했다. CMOS 64K SRAM은 NMOS의 256K DRAM에 비해 작동속도가 2배이상 빠를 뿐만 아니라 재충전이 필요없는 완전한 스태틱(static) RAM으로 대용량$\cdot$고속$\cdot$고신뢰성을 요하는 고성능 컴퓨터, 통신장비등 첨단 산업용 기기의 기억장치에 주로 사용된다.
본 논문에서는 패키지의 전기적 특성이 CMOS 디지틀 회로에 미치는 영향을 해석하고 패키지 특성을 고려한 새로운 CMOS It 패키지 설계방법을 보인다. 집적회로 내의 게이트들이 동시에 스위칭 할 때 패키지에 기인한 동시 스위칭 노이즈 (Simultaneous Switching Noise: SSN)가 시스템의 성능에 미치는 영향에 대하여 해석적으로 고찰하여 패키지의 전기적 특성에 의한 제약조건을 만족시키면서 집적회로 패키지를 설계 할 수 있는 새로운 설계 식을 유도하고 이들 식을 이용한 설계방법을 제시한다. 또한 제시된 패키지 설계방 법의 타당성을 검증하기 위하여 0.3㎛ CMOS 회로에 대하여 범용회로 시뮬레이터인 HSPICE 시뮬레이션 결과와 본 논문에서 제시한 해석적 설계 방법에 따른 결과가 일치한다는 것을 보인다.
본 연구는 광통신을 위한 10Gbps CMOS 수신기 회로 설계에 관한 것이다. 수신기는 포토다이오드, 트랜스임피던스 증폭기, 리미팅 증폭기, 등화기, 클락 및 데이터 복원 회로, 디멀티플렉서, 기타 입출력 회로 등으로 구성돼있다. 여러 광대역 혹은 고속 회로 기법을 써서 SONET OC-192 표준용 광통신에 적합한, 효과적이고 신뢰성 있는 수신기를 구현하고자 하였다.
본 논문에서는 ㎓대역의 고속 클럭 신호를 필요로 하는 데이터 통신 시스템 분야에 응용될 수 있는 새로운 구조의 클럭 및 데이터 복원회로를 구현하였다. 구현된 회로는 고속 데이터 전송시 주로 사용되는 NRZ형태의 데이터 복원에 적합한 구조로서 위상동기 회로에 발생하는 high frequency jitter를 방지하기 위한 새로운 위상 검출 구조를 갖추고 있다. 또 가변적인 지연시간을 갖는 delay cell을 이용한 위상검출기를 이용하여 위상 검출기가 갖는 dead zone 문제를 해결하고, 항상 최적의 동작을 수행하여 빠른 동기 시간을 갖는다. 수십 Gbps급 대용량을 수신할 수 있도록 다채널 확장에 용이한 구조를 사용하였으며, 1.25Gbps급 데이터를 복원하기 위한 클럭 생성을 목표로 하여 CMOS 0.25$\mu\textrm{m}$ 공정을 사용하여 구현한 후 그 동작을 측정을 통해 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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