• 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.

• 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.

• 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.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.558-569
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• 2017

본 논문에서는 MCU 내장형 1.5V 단일전원 256Kb EEPROM IP는 배터리 응용을 위해 설계되었다. 기존의 body-potential 바이어싱 회로를 사용하는 cross-coupled VPP (Boosted Voltage) 전하펌프회로는 erase와 program 모드에서 빠져나올 때 5V cross-coupled PMOS 소자에 8.53V의 고전압이 걸리면서 junction breakdown이나 gate oxide breakdown에 의해 소자가 파괴될 수 있다. 그래서 본 논문에서는 cross-coupled 전하펌프회로의 출력 노드는 VDD로 프리차징시키는 동시에 펌핑 노드들을 각 펌핑 단의 입력전압으로 프리차징하므로 5V PMOS 소자에 5.5V 이상의 고전압이 걸리지 않도록 하므로 breakdown이 일어나는 것을 방지하였다. 한편 256Kb을 erase하거나 program하는 시간을 줄이기 위해 all erase, even program, odd program과 all program 모드를 지원하고 있다. 또한 cell disturb 테스트 시간을 줄이기 위해 cell disturb 테스트 모드를 이용하여 256Kb EEPROM 셀의 disturb를 한꺼번에 인가하므로 disturb 테스트 시간을 줄였다. 마지막으로 이 논문에서는 erase-verify-read 모드에서 40ns의 cycle 시간을 만족하기 위해 CG disable 시간이 빠른 CG 구동회로는 새롭게 제안되었다.

• 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.

• 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.

• 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.

• Journal of Information Display
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• 제9권2호
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• pp.9-13
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• 2008

A novel push-pull voltage converter structure, using a switched capacitor type voltage doubler, is proposed. The circuit is constructed with a two-stage push-pull voltage doubler that has a stable operation with small output ripple. The two-stage voltage doubler creates the output voltage 4Vdd. The high clock signal is cross-coupled to the input of the second stage with the opposite phase to reduce two switching transistors and capacitors. Simulation results verify that even with a reduced number of transistor and capacitor, there is no circuit performance loss. Adding one capacitor and two switching transistors the circuit can be changed to eight times of Vdd maker.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권6호
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• pp.13-21
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• 2010

본 논문에서는 가변 펌핑 클록 주파수를 이용한 모바일 D랩용 고효율 승압 전압 발생기를 제안한다. 제안된 승압 전압 발생기는 효율을 높이기 위해서 3단 Cross-coupled 점하 펌프를 사용하였으며, 또한 최종 출력 전압의 승압 시간을 줄이기 위해 기존의 승압 전압 발생기에서 사용되는 고정된 펌핑 클록 주파수 대신 전압 제어 발생기를 사용하여 펌핑 클록 주파수을 가변하였다. 따라서 제안된 승압 전압 발생기는 1.2 V 전원 전압, 최대 2 mA의 부하 전류, 1 nF의 부하 캐퍼시터 조건에서 24.0-${\mu}s$안에 3.0 V의 최종 출력 전압을 승압할 수 있다. 실험 결과 제안된 승압 전압 발생기는 에너지 소비를 26% (1573 nJ $\rightarrow$ 1162 nJ), 승압 시간을 29% (33.7-${\mu}s$ $\rightarrow$ 24.0-${\mu}s$) 감소시켰다. 따라서 제안된 승압 전압 발생기를 사용함으로써, 높은 에너지 효율과 빠른 승압을 동시에 구현할 수 있다.