• 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.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.97-105
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• 2016

Microcontrollers (MCUs) for endpoint smart sensor devices of internet-of-thing (IoT) are being implemented as system-on-chip (SoC) with on-chip instruction flash memory, in which user firmware is embedded. MCUs directly fetch binary code-based instructions through bit-line sense amplifier (S/A) integrated with on-chip flash memory. The S/A compares bit cell current with reference current to identify which data are programmed. The S/A in reading '0' (erased) cell data consumes a large sink current, which is greater than off-current for '1' (programmed) cell data. The main motivation of our approach is to reduce the number of accesses of erased cells by binary code level transformation. This paper proposes a built-in write/read path architecture using binary code inversion method based on hot-spot region detection of instruction code access to reduce sensing current in S/A. From the profiling result of instruction access patterns, hot-spot region of an original compiled binary code is conditionally inverted with the proposed bit-inversion techniques. The de-inversion hardware only consumes small logic current instead of analog sink current in S/A and it is integrated with the conventional S/A to restore original binary instructions. The proposed techniques are applied to the fully-custom designed MCU with ARM Cortex-M0$^{TM}$ using 0.18um Magnachip Flash-embedded CMOS process and the benefits in terms of power consumption reduction are evaluated for Dhrystone$^{TM}$ benchmark. The profiling environment of instruction code executions is implemented by extending commercial ARM KEIL$^{TM}$ MDK (MCU Development Kit) with our custom-designed access analyzer.

• 한국전자파학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.286-297
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• 2017

본 논문에서는 10개 단일 증폭기를 공간 결합하여 6~18 GHz의 광대역에서 동작하는 50 W급 공간 결합 고출력 전력 증폭기를 연구하였다. 동축형 공간 결합기는 안티-포달 안테나와 같은 원리로 동작하는 핀라인-마이크로스트립 라인 변환기로 이루어져 있으며, 이 변환기는 6~18 GHz의 광대역 특성을 갖도록 설계되었다. 그러므로 공간 결합기 설계에서 가장 중요한 부분은 PCB로 구현되는 핀라인-마이크로스트립 라인 변환기의 형상이며, 이는 Klopfensein의 최적 임피던스 Taper에 근거하여 설계한다. 또한, 10개로 구성된 단일 증폭기의 공간 결합 효율을 최대화 하기 위해 증폭 기간의 이득과 위상차를 각각 제어할 수 있는 CMOS 기반의 MFC(Multi-Function Core) MMIC와 10 W급 이상의 GaN 기반 종단 PA MMIC를 직접 개발하여 단일 증폭기에 내장하였다. 제작된 공간 결합 고출력 전력증폭기는 6~18 GHz의 거의 전대역에서 50 W 이상의 양호한 출력 특성을 보여준다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.665-670
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• 2016

본 논문에서는 IoT(Internet of Things) 시스템의 기본 구성이 되는 센서 네트워크에 사용될 수 있는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 Sub-threshold 동작을 이용하는 OP-AMP(Operational amplifier) 설계를 제안한다. MOSFET의 Sub-threshold 동작은 전원전압을 낮추는 효과로 회로 시스템을 초저전력으로 유도할 수 있는 특징이 있기 때문에 배터리를 사용하는 IoT의 센서 네트워크 시스템의 초저전력화에 매우 유용한 회로설계 기술이라고 할 수 있다. $0.35{\mu}m$ 공정을 이용한 시뮬레이션 결과, VDD를 0.6 V로 설계할 수 있었으며, OP-AMP 의 Open-loop Gain은 43 dB, 또한 설계한 OP-AMP의 소비전력은 $1.3{\mu}W$가 계산되었다. 또한, Active Layout 면적은 $64{\mu}m{\times}105{\mu}m$이다. 제안한 OP-AMP는 IoT의 저전력 센서 네트워크에 다양한 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.55-56
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• 2009

Small RFID tag antenna were fabricated on Si substrate and their physical and electrical properties were evaluated. With decreasing the size of tag antenna on Si substrate, small SMD-type RFID tags could be fabricated, which is very useful for PCB tracking. Firstly, tag antenna pattern and the electromagnetic properties were simulated with HFSS. The frequency was 13.56MHz, the line-width and line-gap were modeled in the range of $50{\sim}200{\mu}m$. S parameters, SRF, and Q value were calculated from geometry. When the line-width and line-gap were 100um and the loop-turn was 10, the SRF was 80MHZ and the Q value was ca. 9. When the microstrip antenna pattern of aluminum was fabricated by using DC sputtering, Vpp of ca. 1.6V was obtained when the reader-tag distance was 40mm.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.6-9
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• 2008

Analyzing the characteristics of blood flow in the blood vessels is very important to diagnose the circulatory diseases. In order to investigate the hemodynamic characteristics in vivo, the measurements of blood flows inside the extraembryonic arterial and venous blood vessels of chicken embryos were carried out using an in vivo micro-PIV technique. The circulatory diseases are closely related with the formation of abnormal hemodynamic shear stress regions, thereby it is important to get blood velocity and vessel's morphological information according to the vessel configuration and the flow conditions. In this study, the flow images of RBCs in blood vessels were obtained using a high-speed CMOS camera with a spatial resolution of approximately 14.6${\mu}$m${\times}$14.6${\mu}$m in the whole circulation network of blood vessels. The blood flows in the veins and arteries show steady laminar and unsteady pulsatile flow characteristics, respectively. The mean blood flows merged (in veins) and bifurcated (in arteries) smoothly into the main blood vessel and branches, respectively, without any flow separation or secondary flow which accompanying large variation of shear stress. Vorticity was high in the inner regions for both types of vessels, where the radius of curvature varied greatly. The instantaneous flows in the arterial blood vessels showed noticeable pulsatility due to the heart beat, and the main features of the velocity waveforms, including pulsatile shape, retrograde flow, mean velocity, maximum velocity and pulsatile frequency, were significantly dependent on the pulsatile condition which dominates the arterial blood flow. In near future, these in vivo experimental results of blood flow measured in various extraembryonic blood vessels would be very useful to understand the hemodynamic characteristics of human blood flows and various blood flow researches for clinically useful hemodynamic discoveries as well.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.798-803
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• 2005

본 논문은 IEEE 802.11i 무선 랜 보안을 위한 AES(Advanced Encryption Standard) 기반 CCMP Core의 설계에 대해서 기술한다. 설계된 CCMP 코어는 데이터 기밀성을 위한 counter 모드와 사용자 인증 및 데이터 무결성 검증을 위한 CBC(Cipher Block Chaining) 모드가 두개의 AES 암호 코어로 병렬 처리되도록 함으로써 전체 성능의 최적화를 이루었다. AES 암호 코어의 하드웨어 복잡도에 가장 큰 영향을 미치는 S-box를 composite field 연산방식을 적용하여 설계함으로써 기존의 LUT(Lookup Table)로 구현하는 방식에 비해 게이트 수가 약 $20\%$ 감소되도록 하였다. 0.25-um CMOS cell 라이브러리로 합성한 결과 13,360개의 게이트로 구현되었으며, 54-MHz의 클럭으로 안전하게 동작하여 168 Mbps의 성능이 예상된다. 설계된 CCMP코어는 Altera Excalibur SoC 칩에 구현하여 동작을 검증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.178-178
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• 2010

With the scaling down of ULSI(Ultra Large Scale Integration) circuit of CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)based electronic devices, the electronic devices become more faster and smaller size that are promising field of semiconductor market. However, very narrow line width has some disadvantages. For example, because of narrow line width, deposition of conformal and thin barrier is difficult. Besides, proportion of barrier width is large, thus resistance is high. Conventional PVD(Physical Vapor Deposition) thin films are not able to gain a good quality and conformal layer. Hence, in order to get over these side effects, deposition of thin layer used of ALD(Atomic Layer Deposition) is important factor. Furthermore, it is essential that copper atomic diffusion into dielectric layer such as silicon oxide and hafnium oxide. If copper line is not surrounded by diffusion barrier, it cause the leakage current and devices degradation. There are some possible methods for improving the these secondary effects. In this study, TaNx, is used of Tertiarybutylimido tris (ethylamethlamino) tantalum (TBITEMAT), was deposited on the 24nm sized trench silicon oxide/silicon bi-layer substrate with good step coverage and high quality film using plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD). And then copper was deposited on TaNx barrier using same deposition method. The thickness of TaNx was 4~5 nm. TaNx film was deposited the condition of under $300^{\circ}C$ and copper deposition temperature was under $120^{\circ}C$, and feeding time of TaNx and copper were 5 seconds and 5 seconds, relatively. Purge time of TaNx and copper films were 10 seconds and 6 seconds, relatively. XRD, TEM, AFM, I-V measurement(for testing leakage current and stability) were used to analyze this work. With this work, thin barrier layer(4~5nm) with deposited PEALD has good step coverage and good thermal stability. So the barrier properties of PEALD TaNx film are desirable for copper interconnection.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.306.2-306.2
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• 2014

전자기기의 휴대성과 이동성이 강조되고 있는 현대사회에서 비휘발성 메모리는 메모리 산업에 있어 매우 매력적인 동시에 커다란 잠재성을 지닌다. 이미 공정의 한계에 부딪힌 Flash 메모리를 대신하여 10nm 이하의 공정이 가능한 상변화 메모리(Phase-Change Memory, PRAM), 스핀 주입 자화 반전 메모리(Spin Transfer Torque-Magnetic RAM, STT-MRAM), 저항 변화 메모리(Resistive Random Access Memory, ReRAM)가 차세대 비휘발성 메모리 후보로서 거론되고 있으며, 그 중에서도 ReRAM은 빠른 속도와 낮은 소비 전력, CMOS 공정 호환성, 그리고 비교적 단순한 3차원 적층 구조의 특성으로 인해 활발히 연구되고 있다. 특히 최근에는 질화물 또는 질소를 도핑한 산화물을 저항변화 물질로 사용하는 ReRAM이 보고되고 있는데, 이들은 동작전압이 낮을 뿐만 아니라 저항 변화(Resistive Switching, RS) 과정에서 일어나는 계면 산화를 방지할 수 있으므로 ReRAM의 저항 변화 재료로서 각광받고 있다. 그러나 Cell 단위의 ReRAM 소자를 Crossbar Array 구조에 적용시켰을 때 주변 Cell과의 저항 상태 차이로 인해 전류가 낮은 저항 상태(LRS)의 Cell로 흘러 의도치 않은 동작을 야기한다. 이와 같이 누설 전류(Leakage Current)로 인한 상호간의 간섭이 일어나는 Cross-talk 현상이 존재하며, 공정의 간소화와 집적도를 유지하면서 이 문제를 해결하는 것은 실용화하기에 앞서 매우 중요한 문제이다. 따라서, 본 논문에서는 Read 동작 시 발생하는 Cell과 Cell 사이의 Cross-talk 문제를 해결하기 위해 자가 정류 특성(Self-Rectifying)을 가지는 실리콘 질화물/알루미늄 질화물 이중층(Si3N4/AlN Bi-layer)으로 구성된 ReRAM 소자 구조를 제안하였으며, Sputtering 방법을 이용하여 제안된 소자를 제작하였다. 전압-전류 특성 실험결과, 제안된 구조에 대한 에너지 밴드 다이어그램 시뮬레이션 결과와 동일하게 Positive Bias 영역에서 자가 정류 특성을 획득하였고, 결과적으로 Read 동작 시 발생하는 Cross-talk 현상을 차단할 수 있는 결과를 확보하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.307-307
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• 2014

정보화 시대로 접어들면서 동일한 공간에 더 많은 정보를 저장할 수 있고, 보다 빠른 동작이 가능한 비휘발성 메모리 소자에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만, 최근 비휘발성 메모리 소자 관련 연구보고에 따르면, 메모리 소자의 소형화 및 직접화 측면에서, 전하 저장을 기반으로 하는 기존의 Floating-Gate(FG) Flash 메모리는 20 nm 이하 공정에서 한계가 예측 되고 있다. 따라서, 이러한 FG Flash 메모리의 한계를 해결하기 위해, 기존에 FET 기반의 FG Flash 구조와 같은 3 terminal이 아닌, Diode와 같은 2 terminal로 동작이 가능한 ReRAM, PRAM, STT-MRAM, PoRAM 등 저항변화를 기반으로 하는 다양한 종류의 차세대 메모리 소자가 연구되고 있다. 그 중, 저항 변화 메모리(ReRAM)는 CMOS 공정 호환성, 3D 직접도, 낮은 소비전력과 빠른 동작 속도 등의 우수한 동작 특성을 가져 차세대 비휘발성 메모리로 주목을 받고 있다. 또한, 상하부 전극의 2 terminal 만으로 소자 구동이 가능하기 때문에 Passive Crossbar-Array(CBA)로 적용하여 플래시 메모리를 대체할 수 있는 유력한 차세대 메모리 소자이다. 하지만, 이를 현실화하기 위해서는 Passive CBA 구조에서 발생할 수 있는 Read Disturb 현상, 즉 Word-Line과 Bit-Line을 통해 선택된 소자를 제외하고 주변의 다른 소자를 통해 흐르는 Sneak Leakage Current(SLC)를 차단하여 소자의 메모리 State를 정확히 sensing하기 위한 연구가 선행 되어야 한다. 따라서, 현재 이러한 이슈를 해결하기 위해서, 많은 연구 그룹에서 Diodes, Threshold Switches와 같은 ReRAM에 Selector 소자를 추가하는 방법, 또는 Self-Rectifying 특성 및 CRS 특성을 보이는 ReRAM 구조를 제안 하여 SLC를 차단하고자 하는 연구가 시도 되고 있지만, 아직까지 기초연구 단계로서 아이디어에 대한 가능성 정도만 보고되고 있는 현실 이다. 이에 본 논문은 Passive CBA구조에서 발생하는 SLC를 해결하기 위한 새로운 아이디어로써, 본 연구 그룹에서 선행 연구로 확보된 안정적인 저항변화 물질인 SiN를 정류 특성을 가지는 n-Si/Ti 기반의 Schottky Diode와 결합함으로써 기존의 CBA 메모리의 Read 동작에서 발생하는 SLC를 차단 할 수 있는 1SD-1R 구조의 메모리 구조를 제작 하였으며, 본 연구 결과 기존에 문제가 되었던 SLC를 차단 할 수 있었다.