‘반도체 설계 올림픽’으로 불리는 ‘국제고체회로학회(ISSCC) 2023’에 UNIST의 논문 3편이 채택됐다.
ISSCC는 세계 3대 반도체 학회로, 1954년 시작돼 70회 연례행사를 앞두고 있다. 이 자리에는 전 세계에서 3,000여 명의 연구자가 모여 연구 성과와 정보를 공유하고, 미래 반도체 산업과 기술을 논한다. 최근 진행된 ‘ISSCC 2023 한국 콘퍼런스’에 따르면, 이번 ISSCC 학회에는 총 198개 논문이 공개되며 이중 한국 논문은 32개다. UNIST 논문은 3편으로 국내 대학 중 두 번째로 많은 논문을 올리게 됐다.
UNIST 논문은 전기전자공학과의 신세운 교수팀에서 2편, 김재준 교수팀에서 1편이 나왔다. 특히 신세운 교수팀은 전력관리집적회로(PMIC) 분야의 논문 8편 중 2편을 채택시켜 주목받고 있다. 우리나라에서 이 분야에 논문이 채택된 유일한 연구진이기도 하다.
신 교수팀은 모바일 기기의 전력 관리를 더 효율적으로 할 수 있는 반도체 회로설계 1건과 누르는 힘을 이용해 전기를 생산하는 ‘압전 발전장치’에 쓰일 반도체 회로설계 1건을 선보인다.
첫 번째 논문은 배터리의 전압을 효과적으로 전환해 에너지 효율은 높이고 처리 속도는 높이도록 했다. 제1저자인 이승주 전기전자공학과 석‧박사통합과정 연구원은 “기존 모바일 기기에 쓰이는 전압변환장치인 컨버터의 구조는 매우 간단해 에너지 효율과 처리속도를 높이기 힘들었다”며 “이번에 제시한 반도체 회로는 전혀 다른 구조를 제시하면서 안정성을 높이는 방식”이라고 설명했다.
멀티 레벨 컨버터의 신뢰성 향상을 위한 칩의 회로
두 번째 논문은 압력을 통해 얻은 교류 전류를 전달하는 과정을 규칙적으로 등분해 에너지 손실을 줄이는 반도체 회로설계를 선보였다. 이 덕분에 성능이 낮고 작은 소자를 사용해도 에너지 추출량을 증가할 수 있었다. 제1저자인 정연우 전기전자공학과 연구원은 “상용화된 압전 에너지 하베스팅 칩에 비해 10배 이상 작은 부피로 에너지 추출량은 11.7배 향상시켰다”며 “전력과 크기, 가격 경쟁력을 모두 높인 반도체 회로”라고 강조했다.
김재준 교수팀은 장동표 한양대 교수팀, ㈜소소와 공동으로 스마트 헬스케어 분야에서 활용할 수 있는 반도체 회로 및 시스템 설계 기술을 제안했다. 연구진이 제안한 시스템은 사용자가 귀 뒤에 착용하고 있는 것만으로도 뇌파와 스트레스, 혈압, 심박 등을 모니터링할 수 있고, 이와 동시에 전기자극도 지원한다. 하나의 칩과 기기로 다양한 생체신호를 감지하는 것이다.
제1저자인 김현중 전기전자공학과 석‧박사통합연구원은 “헬스케어 플랫폼에서 안정적인 생체 신호 획득을 방해하는 전원 노이즈, 전극상태 변화 등 악영향을 완화할 수 있는 회로설계기술”이라며 “이와 더불어 기존의 심전도 채널에서 추가적인 면적 소모 없이 피부전도도 정보를 효율적으로 추출할 수 있다”고 설명했다.
김재준 교수가 스마트 센서 시스템을 살펴보고 있다. 센서의 크기는 작지만 복잡한 계산과 회로를 통해 많은 일을 할 수 있다. | 사진: 안홍범
이용훈 총장은 “UNIST는 ISSCC에서 전력(Power)과 MEMS, 메디컬 등에서 두각을 나타내며 전기전자공학 분야의 경쟁력을 인정받고 있다”며 “앞으로 중요성이 더 커질 시스템 반도체 분야에서 더욱 성장해 산업계에 기여할 것”이라고 밝혔다.
한편, ISSCC 2023은 2023년 2월 19일부터 23일까지 열린다. 학술대회에서는 아날로그, 데이터 컨버터, 디지털 아키텍처‧시스템, 디지털 서킷, IMMD, RF(무선주파수), 무선, 유선, 메모리 등 총 12개 분야 198편의 논문이 소개된다. 참석자의 절반 이상이 삼성전자와 인텔, TSMC 등 굴지의 반도체 기업 출신이며, 이들이 모여 실용 연구에 집중하게 된다.
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