가톨릭대학교 정보통신전자공학부 김동현·이재용·이연우·윤민상 학생(지도교수 우두형)이 10월 23일 서울 코엑스에서 열린 ‘제26회 대한민국 반도체 설계대전’에서 한국반도체산업협회장상을 수상했다.

이번 대회는 산업통상자원부와 한국반도체산업협회가 공동으로 주관하는 국내 최대 규모의 반도체 설계 공모전으로, 반도체 설계 전공 대학생들의 반도체 설계 능력 향상과 창의적인 아이디어 발굴을 위해 지난 2000년부터 개최됐다.

△고해상도 센서 발전으로 미세 전류 신호를 안정적으로 처리할 고성능 ROIC의 중요성이 커졌지만,

기존 구조는 잡음이 크고 고속 처리 시 전력·해상도를 확보하는 데 제약이 있었다.

이에 연구팀은 픽셀 단위 ADC 구조를 기반으로 저전력·넓은 동작 범위· 높은 SNR을 동시에 만족하는 2-step SS-ADC 기반 신호취득회로를 제안했다.

연구팀은 ‘초소형 및 고속 SWIR 카메라 칩을 위해 넓은 동작범위와 저전력 특성을 갖는 픽셀 단위의 2-step SS-ADC를 사용한 신호취득회로 설계’를 제안해 높은 평가를 받았다.

△Dual-Stage Integration과 Multiple Sampling을 결합해 포화를 방지하고 SNR을 높였으며,

coarse-fine 구조의 2-step Analog to Digital 변환과 시분할 공유 구조를 통해 처리 속도·신뢰성·전력 효율을 향상시켰다.

또한, 제한된 면적 내 단위 픽셀 회로 구현에도 성공해 집적도를 극대화했다.

이 회로는 안개·연기 등 가시광 관측이 어려운 환경에서도 정밀하게 작동하며, 픽셀 단위 ADC 구조를 기반으로 저전력·높은 SNR·넓은 동작 범위·고속 변환을 동시에 만족하며 기존 ROIC 구조의 한계를 극복했다. 또한, 소형 드론·초경량 HMD(Head Mounted Display) 등 다양한 응용 분야로의 확장 가능성을 보여줬다.