초록 ▼

□ 연구개요
*고성능 시스템반도체에 고전적으로 사용되고 있는 LC VCO와 달리 Ring VCO는 수동소자가 필요하지 않아 실리콘의 집적도를 높이는데 매우 유리함. 그러나 Ring VCO는 획득 가능한 노이즈 성능의 물리적 한계가 명확하고 특히 주파수가 올라갈수록 노이즈 성능이 더욱 열화된다는 근본적 문제를 가지고 있는데, 이의 가장 큰 원인이 Flicker 노이즈.
*본 연구는 VCO의 출력주파수 증가에 따른 Flicker 노이즈 증가와 이로 인한 전체 노이즈 성능 열화 문제를 해결함으로써 실리콘 면적 사용을 최소화하면

□ 연구개요
*고성능 시스템반도체에 고전적으로 사용되고 있는 LC VCO와 달리 Ring VCO는 수동소자가 필요하지 않아 실리콘의 집적도를 높이는데 매우 유리함. 그러나 Ring VCO는 획득 가능한 노이즈 성능의 물리적 한계가 명확하고 특히 주파수가 올라갈수록 노이즈 성능이 더욱 열화된다는 근본적 문제를 가지고 있는데, 이의 가장 큰 원인이 Flicker 노이즈.
*본 연구는 VCO의 출력주파수 증가에 따른 Flicker 노이즈 증가와 이로 인한 전체 노이즈 성능 열화 문제를 해결함으로써 실리콘 면적 사용을 최소화하면서도 고주파, 저잡음 신호를 생성할 수 있는 새로운 PLL 구조를 개발하는 것을 목적으로 함. 본 연구에서 개발한 PLL을 탑재함으로서 최신 시스템반도체는 고성능을 유지하면서도 실리콘 집적도를 최대화할 수 있는 효과를 거둘 수 있음.

□ 연구 목표대비 연구결과
*1차년도 연구 목표: Flicker 노이즈를 적응적으로 제거할 수 있는 Digital 알고리즘 연구 및 All Digital PLL 구조 개발
*1차년도 연구 결과:
-Flicker 노이즈를 제거할 수 있는 Digital 알고리즘을 개발하고 이를 회로로 구현
-개발한 알고리즘을 적용하여 성능을 검증할 수 있는 All Digital PLL 개발
-CMOS 65nm 공정을 이용하여 실제 칩으로 제작하였음.
-측정을 통하여 알고리즘의 동작과 이에 따른 성능 향상을 확인하였음
*2,3차년도 연구 목표: Flicker 노이즈 제거 알고리즘과 Low Flicker 노이즈 Ring VCO를 동시에 적용하여 세계최고 FoM 성능을 달성할 수 있는 10GHz Ring
-VCO-based All Digital PLL 개발
*2,3차년도 연구 결과:
-Ring VCO의 Flicker 노이즈 및 thermal 노이즈를 극단적으로 줄일 수 있는 새로운 형태의 Injection locking PLL 구조 개발
-새롭게 개발한 Power-gating ILCM은 기존 ILCM 구조의 한계를 극복하고 100 이상의 multiplication factor와 10GHz 이상의 동작 속도에서 초저잡음 성능 유지.
-CMOS 65nm 공정을 이용하여 실제 칩으로 제작하였음.
-측정을 통하여 새로운 구조의 동작과 이에 따른 성능 향상을 확인하였음.
-최종적으로 목표하였던 10GHz 이상의 출력주파수, 300fs 미만의 RMS 지터,
-245dB 미만의 지터 FOM 성능을 모두 달성하는데 성공하였음.
* 정량적 성능 지표
-최초 선정 시 제시하였던 정량적 목표를 모두 달성하였음.
* 지적재산권 목표(논문 및 특허)
-최초 선정 시 제시하였던 정량적 목표를 모두 달성하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
* 본 연구에서 개발한 결과물은 차세대 SoC 시스템의 성능과 집적효율을 동시에 제고할 수 있는 원천 회로기술이기 때문에 개발된 기술은 SerDes, 메모리 시스템 등 다양한 SoC 시스템에 적용될 수 있음. 이는 세계시장에서의 가격 경쟁력 및 기술 수훨성 획득에 큰 기여를 할 것으로 기대 됨. 본 연구에서 계발된 초소형, 저잡음 PLL 은 SerDes시스템이나 GDDR 등과 같이 고속 동작을 원하나 실리콘 집적도 또한 중요한 시스템에 적용되었을 때 특히 큰 임팩트를 가져올 것. 기업과의 상시 기술교류를 통하여 본 연구의 산출물이 활용될 수 있는 최적의 어플리케이션과 찾고, 산업시장에서 필요로 하는 정확한 스펙을 정한 뒤에 최종 프로토타입을 설계할 것. 이러한 방식을 통하여 개발된 산출물은 실제제품에 아주 높은 활용 가능성을 가질 것.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목적 및 필요성 ... 4
• 2) 총 연구 기간 중 연구 내용 및 범위 ... 4
• 3) 연차별 연구 내용 및 목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 16
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 30