“대만, 바이오 메디컬 개발 자동차 분야 반도체 강화해”



아시아는 현재 미국이나 유럽에 비해 성장률이 커 반도체 성장 엔진으로 급속히 부상하고 있다. 올해로 7회째를 맞이하는 아시아 대표적 학술대회(A-SSCC 2011)가 2011년 11월14일부터 16까지 3일간 제주도, 라마다 플라자 호텔에서 열릴 예정이다.


최근 아시아에서는 전자제품 칩에 대한 설계, 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 사람들의 소득수준이 높아지면서 삶의 질 향상, 건강한 삶, 그리고 친환경을 위한 주제들이 주목을 받고 있다. 이에 따라 올해는 "지속 가능한 미래를 위한 회로설계"라는 주제로 학생, 연구원, 기술자 및 관련자들의 활발한 기술교류 유도와 기회를 제공할 예정이다.


반도체 분야의 학술적 이론과 산업적 기술을 함께 아우르는 기술 교류의 산실이 될 A-SSCC는 반도체 기술 분야에서 아시아 최고 권위를 가진 학회이며 IEEE(전기전자 기술자 협회) 반도체 집적 회로의 공식 후원을 받아 매년 11월 아시아에서 반도체 설계기술의 신경향을 다루며 개최되었다.




한국에서는 카이스트의 유회준 교수가 운영위원회에 참여하고 있고, 학회 의장으로서는 삼성의 김기남 사장, 조직위원회에서는 인하대학교 정진용 교수가 조직위원회의 위원장을 맡고 있다.

우먼 엔지니어 세션 신설해 토론시간 마련

올해 제출된 논문의 수는 270편이며 최종 채택된 논문은 98편으로 회사에서 제출 된 논문이 학회보다 높다. 국가별 논문 채택 비율로는 미국이 23편을 제출하여 13편이 채택, 가장 높은 채택률을 보였고, 올해 주최국가인 우리나라는 채택률이 떨어졌지만 내년에는 채택률을 높인다는 방침이다.


각 기관별 논문 채택 통계를 보면, 대만 국립대학에서 8개의 논문을 채택시켜 가장 많은 논문을 채택시켰고 카이스트는 4편, 삼성전자는 3편으로 상위 기관에 올라와 있다.


이 외에도 MIT, 인텔, 게이오대학, UCLA, 포스텍, 도시바, 동경공대 등 여러 기관에서 논문을 발표할 예정이다.
학회 일정으로는 11월 14~15일에 학생 설계 공모전이 열리게 되고 15일에는 6개의 분과에서 논문 발표가 이루어질 것이다. 16일에는 총회 강연 1개, 기술 분과에서 12개의 논문 발표가 이루어진다.


또한 올 해 처음 선보이는 세션으로 공학 분야에 있는 여성들이 회사에서의 입지를 좀 더 튼튼하게 하고, 자신의 분야에서 지식을 공유 할 수 있도록 삼성전자와 하이닉스에서 각각 한 명의 여성 엔지니어를 초대하여 우먼 엔지니어 세션을 만들어 여성들만 참여하여 토론 할 수 있는 시간을 만들 계획이다.
<국현정 기자>

주요논문 소개

주제: A High Stability DC-DC Boost Converter with Pipple Current Control and Capacitor-Free LDOs for AMOLED Display
저자: 왕세원, 우영진, 배성호, 공태황, 조규하, 조규형(KAIST)
본 논문에서는 AM-OLED 패널의 전원용 IC로써 새로운 개념의 고효율 리플(Ripple) 커런트 컨트롤 부스트 컨버터와 커패시터 없는 LDO를 제안하였다. 리플 커런트 컨트롤 부스트 컨버터는 광범위한 부하 전류에 대해 안정된 전압제어 특성을 제공하며, 인덕터와 커패시터를 동시에 사용한 하이브리드 에너지 전달 매개체를 사용하여 다른 컨버터에 비해 최대 출력 파워를 증가시키고 동시에 효율을 개선하였다.


주제: Line Inversion-Based Mobile TFT-LCD Driver IC with Accurate Quadruple-Gamma-Curve Correction
저자: 우재혁, 이재구, 김인석, 전영현, 황규철, 이명희, 공배선(삼성)
TFT-LCD의 감마 보정방식은 원하는 영상을 원활히 LCD 화면에 표시하기 위해 꼭 필요한 방식이다. 본 논문은 중소형 디스플레이에서 주로 사용되는 라인 반전방식을 사용하며, 4개의 감마 계수를 표현해내고 있다. 제안하는 전압 대칭방식과 몇 개의 출력단자를 갖는 버퍼를 통해, 전압 대 투과율 특성이 다른 액정에도 범용으로 적용될 수 있도록 하였다.


주제: An 18ms-Latency Wireless High Quality Codec SoC for Full HD Streaming
저자: 최필순, 이용석, 하길식, 이윤구, 양칠열, 신세영, 안병호, 박성철, 길현태, Scott Lee, 박중석, 조재문 (삼성)
Full HD급의 고화질 비디오 신호에 대한 무선 전송을 목적으로 IEEE 802.11n 규격을 만족하는 무선랜과 고화질 비디오 코덱이 모두 집적된 SoC가 90nm CMOS 공정을 통하여 구현되었음. 무선랜은 2×3 MIMO 기술을 통하여 최대 270Mbps의 전송속도를 나타내며 고화질 비디오 코덱은 30-bit RGB 형태의 1080P/60Hz 해상도를 지원함, 이 SoC는 18ms의 지연과 1.5W의 전력 소모로 디지털 TV 뿐 아니라 게임 콘솔과 PC에서도 실시간으로 full HD 영상의 무선 전송을 가능하게 해준다.


주제: An Asynchronous Mixed-mode Neuro-Fuzzy Controller for Energy Efficient Machine Intelligence SoC
저자: 오진욱, 김경훈, 유회준 (KAIST)
이 논문은 에너지 효율성을 극대화한 인공지능 SoC 설계를 가능하게 하는 비동기식 디지털-아날로그 혼성모드 뉴로-퍼지 컨트롤러에 대하여 기술한다.
제안한 뉴로-퍼지 컨트롤러는 비동기식 2단 파이프라인을 아날로그와 디지털 회로에 적용하고 있다. 이를 위해 딜레이 예측 유닛을 장착한 뉴로-퍼지 컨트롤러와 새로운 인스트럭션을 제안하여 각 파이프 라인의 스테이지 길이를 조절하고, 고도의 병렬 연산 유닛을 효율적으로 구현하였다. 기존 디지털 회로로 구현된 구조에 대비하여, 전력 및 속도가 각각 46.6% 감소하고, 71.4% 향상되었다.


주제: A 92mW Real-Time Traffic Sign Recognition System with Robust Light and Dark Adaptation
저자: 박준영, 원준수, 오진욱, 이승진, 유회준 (KAIST)
이미지 전처리 프로세서와 물체 인식 프로세서를 설계, 통합하여 다양한 조명 환경에서도 안정적으로 대상을 인식할 수 있는 교통 표지판 시스템이 구현되었다. 이미지 전처리 프로세서는 다양한 환경에 대해 효과적으로 명순응 암순응을 하며, 물체 인식 프로세서는 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine) 알고리즘을 알고리즘에 최적화된 메모리 구조를 도입하여 전력 소모와 메모리 중복을 각각 78%와 35% 줄이는 결과를 얻었다. 1.2V 동작에서 92mW를 소모하여 다양한 조명환경에서도 강건한 표지판 인식 시스템을 구현하였다.


주제: A Low-Power Small-Area Open Loop Digital DLL for 2.2Gb/s/pin 2Gb DDR3 SDRAM
저자: 이종천, 진신현, 김대석, 구용준, 김철, 박병관, 김홍겸, 안성준, 이재진, 홍성주 (하이닉스 반도체)
본 논문은 CLK 디바이더와 카운터 그리고 리플리카로 만들어진 Open Loop DLL에 관한 논문이다. 본 DLL은 기존의 DLL에서 행하는 지속적인 Phase Compare를 하지 않고, Replica의 동작이 외부 CLK 속도로 동작할 필요가 없기 때문에 전류저감 측면에서 유리하며, Closed Loop가 가지는 복잡한 블록들이 제거되어 단순한 Block 구성으로 면적절감이 가능하다. Open Loop DLL로 1.1 GH로 동작을 검증하였고, 기존의 Closed Loop DLL에 비하여 93.5%의 전류절감과 90.7%의 면적절감을 달성하였다.


주제: High-Voltage Wordline Generator for Low-Power Program Operation in NAND Flash Memories
저자: 원삼규, 노유종, 조현철, 류제일, 최성욱, 최성대, 김덕주, 정준섭, 한봉석, 정의영 (연세대학교)
내용: 본 논문은 저전력 낸드 플래시 메모리를 위한 고전압 워드라인 생성회로에 대한 것이다. 이 회로는 플래시에서 프로그램 동작에 필요한 전압을 만들며, 다수의 충전 펌프셀들로 구성되어 있다. 제안된 회로는 최적화된 수의 충전 펌프셀을 제어하여 전류 손실을 막고, 고전압이 불필요한 동작에서 수면모드로 진입하여 저전력 동작을 구현하였다. 이들 기술을 이용하여 제안된 회로는 기존 대비 최대 50%의 전력 소모를 줄일 수 있었다.


"대만은 바이오 메디컬 분야와 자동차 분야로 반도체를 해야 한다는 쪽으로 다시 가동되기 시작하였으며 올해는 일본세보다 대만세가 많이 오른 것 같다. 한국의 반도체 산업을 발전시키기 위해서는 학교에서 원천기술을 개발하면 벤처나 회사에서 이를 상품화를 하고, 대기업에서 큰 상품을 만들어 구축하는 생태계가 만들어져야 할 것이다."

카이스트 유회준 교수


맥심

"전력선 모뎀으로 스마트 그리드 실현"

G3-PLC, 표준 기반 전력선 네트워킹 제공

전력과 정보통신(IT)를 결합해 효율적인 전력 시스템을 구축하자는 이른바, 스마트그리드(Smart Grid)가 대두되면서 이를 지원하는 새로운 통신
시스템도 떠오르고 있다.


맥심(www.maxim-ic.com)이 IEEE P1901.2 표준 기반 전력선 네트워킹을 제공하는 스마트 그리드용 G3-PLC 칩셋을 강조하는 이유도 여기에 있다. 가정내 전력 사용이나, 전기차 등 스마트 그리드를 실현하는 표준 규격이 중요해졌기 때문이다.


개인적으로 미국에서 전기차를 타고 있다는 맥심의 스코트 로버트슨(사진. 파워 라인 커뮤니케이션스) 수석 비즈니스 매니저는 "아이폰으로 차량의 충전 상태를 파악할 수 있을 정도로 전기차 시스템의 많은 변화가 일어나고 있다"는 말로 운을 뗐다.


맥심의 G3-PLC 프로토콜은 OFDM 기술과 여러 견고한 메커니즘을 사용하여 장거리에서 중-저전압 트랜스포머를 거쳐 통신할 수 있어, 구축 및 유지보수 비용을 크게 줄여준다.


G3-PLC는 현재 스마트 그리드 애플리케이션을 위해 표준으로 제시된 내로우 밴드 PLC이다. SAE2847 표준안과 경합을 벌이고 있지만 내로우 밴드 PLC가 각 나라별로 제약없이 사용할 수 있는 표준안인데다 스마트 그리드 환경에서 테스트하는 나라가 많아 유리한 고지에 올라 있다.


로버트슨 수석은 "브로드 밴드 PLC가 고속 데이터 전송에 적합하지만 주파수 제약이 있다. 반면 내로우 밴드 PLC는 원거리 전송은 물론 노이즈가 많은 환경에서 안정적으로 전송이 가능하다는 장점이 있다"고 말했다. 


고 노이즈 환경에서 안정적인 내로우 밴드 PLC
맥심의 G3-PLC 솔루션(MAX2991/MAX2992)은 대규모 전력선 네트워크에서 필요로 하는 속도, 견고성, 범위를 제공한다. G3-PLC는 첨단 광대역 통신 기술을 사용하여 잡음이 존재하는 전력선 환경에서 최대 300kbps 속도를 달성한다. 또한 OFDM 기술을 사용하여 다중 반송파에서 데이터를 전송하여, 설계자는 특정 주파수에서의 간섭을 피할 수 있다. 이 밖에 G3-PLC는 견고한 동작 모드, 대역폭 효율적인 채널 코딩, 내장된 오류 교정 방식을 사용하여, 신호보다 잡음이 더 강할 때에도 신뢰할 수 있는 전송을 보장한다.


이러한 견고성은 전력회사의 구축 비용을 크게 줄여준다. 다른 프로토콜과 달리 G3-PLC는 트랜스포머를 통해 통신할 수 있어 전력회사는 각 데이터 집선장치(data concentrator)에 더 많은 사용자를 연결할 수 있다. 이로써 집중장치의 수를 줄이고 장치, 설치 및 유지보수 비용 절감이 가능하다. 아울러 G3-PLC는 빠른 속도에서 장거리의 중전압 라인에서 통신할 수 있다. 10km 이상에서 시험된 이 기능은 다중 리피터의 비용을 줄여, 다른 유무선 기술에 비해 상당한 비용 절감을 효과 거둘 수 있다. 


G3-PLC 사양은 유일하게 IPv6 인터넷 프로토콜 표준을 지원하여 인터넷 기반 에너지 관리 시스템의 구현이 가능하다. IPv6은 그리드로 연결된 장치에 이용 가능한 어드레스의 수를 크게 늘려주기 때문에 전력회사는 스마트 가전 및 전기 자동차 충전과 같은 새로운 애플리케이션을 지원할 수 있다.
10kHz ~ 490kHz의 넓은 주파수 범위에서 동작하는 G3-PLC는 CENELEC, FCC, ARIB를 포함한, 국제 전력선 신호전송 규정을 준수한다.
<신윤오 기자>
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