UNIST(총장 조무제) 학부생이 스마트 폰 등 최신 IT 기기의 고속 동작에 필수적인 ‘높은 주파수 대역의 신호(이하 고주파 신호)’를 잡음 없이 안정적으로 생성하는 핵심 반도체 부품을 개발했다.
성태호(22) 학부생(전기전자컴퓨터공학부 4학년)은 이번 연구결과를 세계적 권위의 IEEE(국제전기전자기술자협회)에서 간행하는 학술지 T-CAS II(Transactions on Circuits and Systems II) 9월호에 발표했다.
성 씨가 개발한 ‘Injection-locking’ 기반 고주파 신호 생성기’는 스마트폰, 컴퓨터 등 최신 IT 기기의 고속 동작에 필수적으로 이용되는 기가헤르츠(GHz) 대역의 고주파 신호를 잡음 없이 안정적으로 생성할 수 있다.
또 기존의 고주파 신호 생성기에 비해 생산 단가와 전력 소모량을 절반 이하로 낮출 수 있어 IT 기기뿐만 아니라, 군사, 기상, 의료 분야 등 다양한 분야의 통신 기술에 유용하게 활용될 수 있다.
성 씨는 반도체 내부에서 만들어진 불안정한 고주파 신호가 외부에서 주입된 안정적인 고주파 신호에 동기화되어 정확한 주파수를 갖는 ‘Injection-locking’ 현상을 활용했다.
‘Injection-locking’ 현상을 활용하기 위해서는 두 신호의 주파수가 매우 가까운 범위 내에 존재해야 한다. 하지만 공정 변화, 전압, 온도 등 다양한 환경 요인에 의해 두 주파수의 범위가 불규칙적으로 변해 ‘Injection-locking’ 현상을 활용하기 힘들었다.
성 씨는 다양한 환경 조건에서도 두 신호를 일정한 주파수 범위 내에 고정시키는 ‘주파수 교정기’를 개발해 기존의 ‘Injection-locking’ 현상 활용의 문제점을 해결했다.
교정기에 의해 외부의 안정적인 고주파 신호와 신호 생성기 내의 고주파 신호가 가까운 주파수 범위 내에 고정됐고, ‘Injection-locking’ 현상에 따라 신호 생성기 내 불안정한 고주파 신호가 안정적이고 깨끗한 신호로 변화됐다.
연구 지도를 맡은 최재혁 교수(전기전자컴퓨터공학부)는 “반도체 회로에 대한 지식뿐 아니라 소자와 시스템에 대한 이해도 함께 필요로 하는 아날로그 반도체 설계 분야에서 학부생이 직접 연구를 진행해 SCI 저널에 논문을 게재한 것은 대단한 성과”라고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)의 ‘신진연구지원사업’의 지원으로 수행됐다.
