• Title/Summary/Keyword: Device to Device Integration

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Hardware Approach to Fuzzy Inference―ASIC and RISC―

  • Watanabe, Hiroyuki
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 1993년도 Fifth International Fuzzy Systems Association World Congress 93
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    • pp.975-976
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    • 1993
  • This talk presents the overview of the author's research and development activities on fuzzy inference hardware. We involved it with two distinct approaches. The first approach is to use application specific integrated circuits (ASIC) technology. The fuzzy inference method is directly implemented in silicon. The second approach, which is in its preliminary stage, is to use more conventional microprocessor architecture. Here, we use a quantitative technique used by designer of reduced instruction set computer (RISC) to modify an architecture of a microprocessor. In the ASIC approach, we implemented the most widely used fuzzy inference mechanism directly on silicon. The mechanism is beaded on a max-min compositional rule of inference, and Mandami's method of fuzzy implication. The two VLSI fuzzy inference chips are designed, fabricated, and fully tested. Both used a full-custom CMOS technology. The second and more claborate chip was designed at the University of North Carolina(U C) in cooperation with MCNC. Both VLSI chips had muliple datapaths for rule digital fuzzy inference chips had multiple datapaths for rule evaluation, and they executed multiple fuzzy if-then rules in parallel. The AT & T chip is the first digital fuzzy inference chip in the world. It ran with a 20 MHz clock cycle and achieved an approximately 80.000 Fuzzy Logical inferences Per Second (FLIPS). It stored and executed 16 fuzzy if-then rules. Since it was designed as a proof of concept prototype chip, it had minimal amount of peripheral logic for system integration. UNC/MCNC chip consists of 688,131 transistors of which 476,160 are used for RAM memory. It ran with a 10 MHz clock cycle. The chip has a 3-staged pipeline and initiates a computation of new inference every 64 cycle. This chip achieved an approximately 160,000 FLIPS. The new architecture have the following important improvements from the AT & T chip: Programmable rule set memory (RAM). On-chip fuzzification operation by a table lookup method. On-chip defuzzification operation by a centroid method. Reconfigurable architecture for processing two rule formats. RAM/datapath redundancy for higher yield It can store and execute 51 if-then rule of the following format: IF A and B and C and D Then Do E, and Then Do F. With this format, the chip takes four inputs and produces two outputs. By software reconfiguration, it can store and execute 102 if-then rules of the following simpler format using the same datapath: IF A and B Then Do E. With this format the chip takes two inputs and produces one outputs. We have built two VME-bus board systems based on this chip for Oak Ridge National Laboratory (ORNL). The board is now installed in a robot at ORNL. Researchers uses this board for experiment in autonomous robot navigation. The Fuzzy Logic system board places the Fuzzy chip into a VMEbus environment. High level C language functions hide the operational details of the board from the applications programme . The programmer treats rule memories and fuzzification function memories as local structures passed as parameters to the C functions. ASIC fuzzy inference hardware is extremely fast, but they are limited in generality. Many aspects of the design are limited or fixed. We have proposed to designing a are limited or fixed. We have proposed to designing a fuzzy information processor as an application specific processor using a quantitative approach. The quantitative approach was developed by RISC designers. In effect, we are interested in evaluating the effectiveness of a specialized RISC processor for fuzzy information processing. As the first step, we measured the possible speed-up of a fuzzy inference program based on if-then rules by an introduction of specialized instructions, i.e., min and max instructions. The minimum and maximum operations are heavily used in fuzzy logic applications as fuzzy intersection and union. We performed measurements using a MIPS R3000 as a base micropro essor. The initial result is encouraging. We can achieve as high as a 2.5 increase in inference speed if the R3000 had min and max instructions. Also, they are useful for speeding up other fuzzy operations such as bounded product and bounded sum. The embedded processor's main task is to control some device or process. It usually runs a single or a embedded processer to create an embedded processor for fuzzy control is very effective. Table I shows the measured speed of the inference by a MIPS R3000 microprocessor, a fictitious MIPS R3000 microprocessor with min and max instructions, and a UNC/MCNC ASIC fuzzy inference chip. The software that used on microprocessors is a simulator of the ASIC chip. The first row is the computation time in seconds of 6000 inferences using 51 rules where each fuzzy set is represented by an array of 64 elements. The second row is the time required to perform a single inference. The last row is the fuzzy logical inferences per second (FLIPS) measured for ach device. There is a large gap in run time between the ASIC and software approaches even if we resort to a specialized fuzzy microprocessor. As for design time and cost, these two approaches represent two extremes. An ASIC approach is extremely expensive. It is, therefore, an important research topic to design a specialized computing architecture for fuzzy applications that falls between these two extremes both in run time and design time/cost. TABLEI INFERENCE TIME BY 51 RULES {{{{Time }}{{MIPS R3000 }}{{ASIC }}{{Regular }}{{With min/mix }}{{6000 inference 1 inference FLIPS }}{{125s 20.8ms 48 }}{{49s 8.2ms 122 }}{{0.0038s 6.4㎲ 156,250 }} }}

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실시간 헬스케어 모니터링의 독립 구동을 위한 접촉대전 발전과 전자기 발전 원리의 융합 (Stand-alone Real-time Healthcare Monitoring Driven by Integration of Both Triboelectric and Electro-magnetic Effects)

  • 조수민;정윤수;김현수;박민석;이동한;감동익;장순민;라윤상;차경제;김형우;서경덕;최동휘
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권1호
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    • pp.86-92
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    • 2022
  • 최근 COVID-19 팬데믹 등 다양한 이유로 인해 바이오 헬스케어 시장이 전세계적으로 활성화되고 있다. 그 중, 생체정보 측정 및 분석 기술은 앞으로의 기술적 혁신성과 사회경제적 파급효과를 불러일으킬 것으로 예측된다. 기존의 시스템은 생체 신호를 받아 신호 처리를 하는 과정에서 신호 송×수신부, 운영체제, 센서, 그리고 인터페이스를 구동하기 위한 대용량 배터리를 필수적으로 요구한다. 하지만, 배터리 용량의 한계가 인해 시×공간적인 기기 사용의 제한을 야기하며, 이는 사용자의 헬스케어 모니터링에 필요한 데이터의 단절에 대한 원인으로 작용할 수 있으므로 헬스케어 디바이스의 큰 걸림돌 중의 하나이다. 본 연구에서는 생체정보 측정 장치에 접촉대전 효과(Triboelectric effects)와 전자기유도 효과(Electro-magnetic effects)를 융합하여, 외부 전원을 요구하지 않는 독립 구동이 가능한 시스템을 구성하여 시×공간적으로 사용 제한이 없는 소형 생체정보 측정 모듈을 설계 및 검증했다. 특히, 다양한 헬스케어 모니터링 중 족압 계측을 통해 사용자의 보행 습관 등을 파악할 수 있는 무선 족압 계측 모니터링 시스템을 검증했다. 보행 시 발생하는 접촉×분리 움직임에서 접촉대전 효과를 이용한 효과적인 압력 센서와 압력에 따른 전기적 출력신호를 통해 족압 센서를 만들고, 축전기를 이용한 신호처리 회로를 통해 이의 동적 거동을 계측할 수 있다. 또한, 출력된 전기신호의 무선 송×수신용 전원으로 사용하기 위해 전자기 유도 효과를 이용하여 보행 시 생기는 생체역학적 에너지를 전기에너지로 수확했다. 따라서, 이번 연구는 사용자가 제한적인 배터리 용량 때문에 생기는 충전에 대한 불편함을 줄일 수 있고, 뿐만 아니라 데이터 단절에 대한 문제점을 극복할 수 있는 방법으로서 큰 잠재력을 보여줌을 시사한다.

시각 장애인을 위한 스마트 장치 기반 플랫폼 구현 (Implementation of Smart Device-Based on Platform for the Visually Impaired)

  • 이욱;최정운
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권5호
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    • pp.538-549
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    • 2019
  • 본 논문은 시각장애인의 개인적 특성을 최적화하는 시스템을 관리하는 보호자와 통신 할 수 있는 새로운 플랫폼을 제안한다. 플랫폼 구성 요소 간의 상호 작용 측면에서 서버 처리 및 실시간 상호 작용을 통해 보호자 설정을 한다. 이로써 시각장애인에 상당한 정보를 제공하여 이들의 보행 안정성을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 따라서 스마트 폰 애플리케이션 개발은 사용자가 애플리케이션을 다운로드함으로써 휴대성과 비용 효율성을 모두 향상시킬 수 있다. 보호자 비용 측면에서 이 시스템은 특수 시스템 장치가 아닌 개인 컴퓨터 또는 스마트 폰을 통해 관리 시스템에 액세스할 수 있기 때문에 비용 효율적이다. 이 시스템은 건물 위치, 위험, 장애물까지의 거리, 신호등 및 단계를 알려주는 것과 같이 시각장애인의 주변 환경과 자동으로 통신하는 웹 기반이다. IOT 장치를 통한 위험 접근과 같은 필요한 정보를 보호자에게 제공하여 안전을 향상시킨다. 또한 시스템이 개인적 특성을 감지 할뿐만 아니라 시각장애인에 많은 정보를 전송하기 때문에 보호자가 개인화 된 플랫폼을 활용할 수 있다. 새로운 플랫폼을 통해 보호자가 응용 프로그램 사용자와 전자 지원 및 상호 작용을 제공 할 수 있으므로 시각장애인에 대한 체계적이고 안전한 보행에 기여할 수 있다.

사용자를 위한 향상된 콘텐츠 및 소셜 네트워킹 서비스 제공을 위한 RCBAC 기반 분류 방법 (A Categorization Method based on RCBAC for Enhanced Contents and Social Networking Service for User)

  • 조은애;문창주;박대하
    • 디지털콘텐츠학회 논문지
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    • 제13권1호
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    • pp.101-110
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    • 2012
  • 최근 소셜 네트워크 사이트는 모바일 디바이스 기능과 보급의 향상과 맞물려 큰 인기를 끌고 있다. 이에 따라 사용자의 소셜 네트워크 사이트 가입도 많아지고 있고, 서비스 사용도 더욱 활발해지고 있다. 그러나 사용자들의 수요에 비해서 각각의 소셜 네트워크 사이트 벤더들은 데이터 소유자가 다양한 루트로부터 생성한 콘텐츠를 다른 사용자들과 효율적으로 공유할 수 있도록 서비스를 제공하지 못하고 있다. 또한 여러 디바이스에서 생성된 콘텐츠들을 사용자가 정책으로 정한 관계에 따라 접근할 수 있도록 할 경우, 정책을 공유하는 과정에서 개인정보가 부적절하게 노출될 수 있고 이는 프라이버시 침해 문제를 야기할 수 있는 것이 자명한데, 이러한 문제를 해결할 수 있는 소셜 네트워크들의 통합 관리 방안은 미비한 상태이다. 따라서 본 논문에서는 다양한 소셜 네트워크들이 사용자로부터 생성된 콘텐츠를 공유할 때, 이에 사용되는 정책을 암호화한 상태에서 제3자에 의해 분류하도록 하여 사용자 프라이버시를 보호하는 동시에 콘텐츠를 효율적으로 분류하여 접근 제어 권한을 부여할 수 있도록 하는 모델을 제안한다. 제안하는 모델은 여러 장치들로부터 생성된 콘텐츠를 관리하기 위하여 RCBAC 모델을 기반으로 하여 이루어질 수 있도록 하고, 정책 공유 시 관계들 간의 유사도를 암호화 한 상태에서 측정하여 공격자로부터 사용자 정책 및 컨탠츠를 보호할 수 있도록 하는데 기여할 수 있다.

복합환승센터 통합운영시스템 구축방안에 관한 연구 (A Study on Implementation Integrated Operation & Management System for Intermodal Connectivity Center)

  • 김성은;임정실;문영준;오재학;이원영
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.24-35
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    • 2011
  • 최근 정부에서는 녹색성장 패러다임에 따른 대중교통 중심의 교통체계 변환을 모색하고 있으며 이에 따라 교통연계 환승 체계의 효율성 향상을 위해 대규모 복합환승센터 구축사업을 적극적으로 추진하고 있다. 그러나 현재 운영 중인 김포공항, 사당역, 광명역 등 중소규모의 환승센터 이용자들의 설문결과 밀집된 시설 및 혼재된 교통수단으로 인해 대중교통 환승에 많은 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났다. 새로 구축될 대규모 복합환승센터의 경우 다양한 대중교통의 연계와 여러가지 상업 및 문화 시설의 복합화로 인해 이용자들에게 좀 더 명확하고 효율적인 정보제공이 필요한 것으로 지적되고 있다. 급속한 IT기술의 발달로 실내외 위치측위 및 모바일 기반 정보제공 등의 기술은 이용자들이 원하는 여러 가지 교통정보를 제공할 수 있으나 복합환승센터에서 교통수단과 연계환승시설을 통합하여 개인별 맞춤형 정보화 수준으로는 제공되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 복합환승센터의 대규모 공간적 범위에서 이용자들에게 환승과 관련된 정보를 위치기반 시설정보, 경로안내 등과 융합하여 맞춤형으로 서비스를 제공하기 위한 통합운영시스템의 구축방안을 제안한다. 이를 위해 국내외 환승센터 이용현황과 정보제공서비스를 분석한 후 복합환승센터의 통합운영시스템 구축을 위한 서비스정의, 서브시스템 도출 및 관련 기술을 정의하고 이를 김포공항 국내선 테스트베드에 적용한 예를 제시한다.

블록체인 기반의 도서관 서비스 도입 및 활용방안에 관한 연구 (A Study on the Introduction of Library Services Based on Blockchain)

  • 노지윤;노영희
    • 한국비블리아학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.371-401
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    • 2022
  • 블록체인이 위·변조가 불가능한 분산 환경에 정보를 저장하는 것을 의미한다면, 이는 사서들이 권위 있는 정보를 수집하고 보존하며 공유하는 일과 유사하다고 언급된다. 과잉정보 속 도서관이 신뢰할 수 있는 정보를 수집·제공하고, 나아가 도서관 내외부의 업무효율성 증대, 협력 네트워크 강화 등을 모색하기 위한 방안으로서 본 연구에서는 블록체인 기술을 살펴보았다. 본 연구에서는 문헌조사와 타 분야의 사례연구를 바탕으로 도서관계에서 블록체인 기술을 활용할 수 있는 다양한 방안을 제안하고자 하였다. 이를 위해서 본 연구에서는 첫째, 블록체인 활용분야와 사례를 분석하여 도서관 분야의 블록체인 활용 가능성 및 가치를 확인하고, 이를 토대로 12가지 활용방안을 제안하였다. 도서관 업무 분야에서는 디지털 신원 기반의 도서관 통합 인증 서비스, 도서관 유·무형 자산 이동의 모니터링 기능, 도서관 이용자 의견수렴 기능, 블록체인 기반 도서관 채용·인사시스템, 블록체인 거버넌스 기반 도서관 운영 체계 및 네트워크 구축, 도서관 내 IoT 디바이스 및 센서 데이터 관리 기능을 제안하였다. 정보서비스 측면에서는 블록체인 기반의 출판·거래 플랫폼 참여, 디지털 콘텐츠 저작권 보호 및 관리 기능, 이용자 행동 분석 기반 맞춤형 서비스, 도서관의 통합 온라인 교육 플랫폼, 공유플랫폼 기능, P2P 기반의 정보플랫폼 등을 제안하였다.

IoT Sensing을 이용한 농작물 수확 시기 예측 시스템 아키텍처 개발 (Development of crop harvest prediction system architecture using IoT Sensing)

  • 오정원;김행곤
    • 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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    • 제7권6호
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    • pp.719-729
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    • 2017
  • 최근 농업 분야는 농업 분야에 ICT 기술이 접목 되면서 새로운 도약의 계기가 마련되고 있다. 특히 농업에 사물 인터넷(IoT: Internet of Things) 기술을 접목한 스마트 팜 [smart farm] 영역이 각광받고 있다. 스마트 팜 [smart farm] 기술은 농작물이 재배 되는 환경의 온도, 습도 등의 정보를 센서를 이용해 실시간으로 수집, 분석하여 제어장치에서 농작물 수확에 필요한 장치들을 자동으로 구동하여 농작물이 자랄 수 있는 최적의 환경을 제공하는 것이다. 스마트 팜 [smart farm] 기술이 마치 모든 것을 해결할 수 있을 것처럼 주목을 받고 있지만, 대부분의 연구가 농작물의 생산량 증대에만 치중되어 있다. 본 논문 에서는 농작물의 생산량 증대 보다는 우수한 품질의 농작물을 최적기에 수확할 수 있는 시스템의 아키텍처 개발에 중점을 두어 이루어졌다. 본 논문에서는 사과나무를 표본으로 아키텍처를 개발 하였으며 사과나무의 수확시기를 예측하는 데이터로는 색상정보와 중량정보를 사용하였다. 색상정보와 중량정보를 수집하여 서버 단으로 전송하는 간이형 보드는 아두이노를 사용하였으며. 개발 방법론으로는 모델 주도 개발(model-driven development :MDD)를 적용하였다. PC 사용자들에게는 웹 형태로 서비스를 제공하며 Smart Phone 사용자들에게는 하이브리드앱 형태로 서비스를 제공할 수 있도록 아키텍처를 개발했다. 또한 비콘 기술을 사용해서 과수원 정보를 실시간으로 사용자들에게 제공하도록 아키텍처를 개발했다.

낙석방지망 인발시험을 이용한 PVC망과 Expanded Metal 특성비교에 관한 연구 (A Study on the Properties comparison of the PVC Net and Expanded Metal Using Rockfall Protection Net Pullout Test Equipment)

  • 천성열;이승호
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제10권4호
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    • pp.49-57
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    • 2009
  • 국가 기반시설에 대한 투자 확충으로 인해 신설 도로의 건설이 급격히 증가하고 있으며 기존의 도로 역시 지속적인 확장 및 선형 개선 등으로 인해 도로 절개비탈면의 수가 급속히 증가하고 있는 추세이다. 도로 절개 비탈면이 증가됨에 따라 매년 많은 인명피해와 재산 피해가 발생되고 있으며 국내에서는 이러한 낙석 및 산사태로 인한 피해를 저감하고자 하는 취지에서 많은 연구가 수행되고 있다. 일반적으로 국내 도로사면의 대부분은 국토해양부에서 발간한 "도로안전시설 설치 및 관리지침"에 근거한 표준낙석방지시설을 사용하고 있으나 이러한 낙석방지시설이 실제 낙석 발생 시 큰 파손 없이 낙석을 방어할 수 있는 지에 대해서 많은 의문점들이 제기되고 있다. 또한 기술수준이 미약하여 전체적으로 해외 기술력에 의존하고 있으며, 낙석방지망의 경우 부분적 취약점(일체화가 되지 못함)으로 인해 충분한 지지능력을 발휘하지 못하고 망이 터지는 문제점 등이 발생됨에 따라 국내에서도 보다 높은 낙석 에너지를 지지 할 수 있는 낙석 방지망에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 이에 본 논문에서 낙석방지망 인발시험장치를 이용하여 기존 PVC코팅망과 Expanded Metal에 대해 동일한 조건하에 인발시험을 실시하여 Expanded Metal 특성을 연구하였다. 실험결과 기존 낙석방지망인 PVC코팅망은 일체화가 되지 않는 재료의 특성상 충분한 지지능력을 발휘하지 못하고 망이 터지는 문제점이 발생 되었다. 반면 실험결과 Expanded Metal은 재료의 특성이 일체화 되어있어 하중지지능력이 우수하고 낙석방지망 대체 재료로서 충분히 가능한 것으로 판단되어진다.

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Analysis of Subwavelength Metal Hole Array Structure for the Enhancement of Quantum Dot Infrared Photodetectors

  • 하재두;황정우;강상우;노삼규;이상준;김종수
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.334-334
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    • 2013
  • In the past decade, the infrared detectors based on intersubband transition in quantum dots (QDs) have attracted much attention due to lower dark currents and increased lifetimes, which are in turn due a three-dimensional confinement and a reduction of scattering, respectively. In parallel, focal plane array development for infrared imaging has proceeded from the first to third generations (linear arrays, 2D arrays for staring systems, and large format with enhanced capabilities, respectively). For a step further towards the next generation of FPAs, it is envisioned that a two-dimensional metal hole array (2D-MHA) structures will improve the FPA structure by enhancing the coupling to photodetectors via local field engineering, and will enable wavelength filtering. In regard to the improved performance at certain wavelengths, it is worth pointing out the structural difference between previous 2D-MHA integrated front-illuminated single pixel devices and back-illuminated devices. Apart from the pixel linear dimension, it is a distinct difference that there is a metal cladding (composed of a number of metals for ohmic contact and the read-out integrated circuit hybridization) in the FPA between the heavily doped gallium arsenide used as the contact layer and the ROIC; on the contrary, the front-illuminated single pixel device consists of two heavily doped contact layers separated by the QD-absorber on a semi-infinite GaAs substrate. This paper is focused on analyzing the impact of a two dimensional metal hole array structure integrated to the back-illuminated quantum dots-in-a-well (DWELL) infrared photodetectors. The metal hole array consisting of subwavelength-circular holes penetrating gold layer (2DAu-CHA) provides the enhanced responsivity of DWELL infrared photodetector at certain wavelengths. The performance of 2D-Au-CHA is investigated by calculating the absorption of active layer in the DWELL structure using a finite integration technique. Simulation results show the enhanced electric fields (thereby increasing the absorption in the active layer) resulting from a surface plasmon, a guided mode, and Fabry-Perot resonances. Simulation method accomplished in this paper provides a generalized approach to optimize the design of any type of couplers integrated to infrared photodetectors.

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멀티 핀/핑거 FinFET 트랜지스터의 열 저항 해석과 모델링 (Analysis and modeling of thermal resistance of multi fin/finger FinFETs)

  • 장문용;김소영
    • 전자공학회논문지
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    • 제53권8호
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    • pp.39-48
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    • 2016
  • 본 논문에서는 소스와 드레인의 구조가 육각형인 FinFET에서 구조 변수 및 핀/핑거 개수 증가에 따른 열 저항 모델을 제안한다. 소자의 크기가 감소하여 발열 효과 및 열 특성의 영향이 커졌으며, 이를 분석하기 위해 소자의 열 저항은 중요한 요소이다. 열 저항 모델은 소자에서 열이 생성되는 열원과 열이 빠져나가는 contact를 설정했으며, 도메인은 열원과 4 부분의 소스, 드레인, 게이트, 서브스트레이트 contact를 통해 나누어진다. 또 각각의 contact 열 저항 모델은 TCAD의 시뮬레이션 결과의 온도 및 열 흐름을 분석하여 해석이 용이한 형태로 세분화하였다. 도메인들은 그 구조에 따라 구조 변수를 통한 적분 및 등각 매핑 방식을 기반으로 모델링하였다. 먼저 싱글 핀으로 열 저항을 분석하여 모델링하였으며, 멀티 핀/핑거의 열 저항 모델의 정확도를 높이기 위해 채널증가에 따른 파라미터의 변화를 적용하였다. 제안한 열 저항 모델은 3D Technology CAD 시뮬레이션을 해석하여 얻은 열 저항 결과와 비교하였으며, 싱글 핀 및 멀티 핀의 전체 열 저항 모델은 3 % 이하의 오차를 얻었다. 제안한 열 저항은 핀/핑거 개수의 증가에 따른 열 저항을 예측할 수 있으며, 발열효과 및 열 특성 분석을 계산하여 회로 특성을 개선할 수 있다.