KPI뉴스 - UNIST "반도체 고속 작동 '칼박자' 맞춰주는 클록신호 생성기술 개발"

  • 맑음영덕19.8℃
  • 구름많음북창원23.0℃
  • 맑음서산17.8℃
  • 맑음충주14.8℃
  • 맑음동두천16.5℃
  • 맑음백령도20.7℃
  • 맑음장흥19.1℃
  • 맑음서청주16.8℃
  • 맑음합천17.9℃
  • 맑음군산19.4℃
  • 맑음흑산도23.1℃
  • 구름많음경주시22.0℃
  • 맑음홍성19.6℃
  • 맑음순천15.1℃
  • 맑음의성15.6℃
  • 맑음원주16.9℃
  • 맑음임실14.7℃
  • 맑음춘천14.3℃
  • 맑음강릉18.4℃
  • 맑음안동15.3℃
  • 맑음청송군16.1℃
  • 맑음보은14.3℃
  • 맑음진도군21.5℃
  • 흐림울산21.3℃
  • 구름많음해남20.6℃
  • 맑음제천12.6℃
  • 흐림완도23.0℃
  • 흐림김해시22.6℃
  • 맑음이천16.8℃
  • 맑음청주19.5℃
  • 흐림고산23.6℃
  • 맑음거창15.1℃
  • 맑음진주19.1℃
  • 구름많음통영22.1℃
  • 맑음보성군18.8℃
  • 맑음정선군17.0℃
  • 맑음세종17.1℃
  • 맑음울진20.4℃
  • 맑음광주20.0℃
  • 맑음장수12.9℃
  • 흐림서귀포25.4℃
  • 맑음추풍령15.4℃
  • 맑음보령20.2℃
  • 맑음강화19.4℃
  • 맑음문경15.1℃
  • 구름많음양산시23.8℃
  • 맑음고창군17.1℃
  • 맑음밀양22.9℃
  • 맑음서울19.0℃
  • 맑음고흥21.0℃
  • 맑음광양시22.4℃
  • 맑음북춘천14.4℃
  • 맑음양평17.8℃
  • 흐림북부산23.7℃
  • 구름많음의령군20.3℃
  • 맑음철원14.7℃
  • 맑음정읍17.0℃
  • 구름많음포항22.8℃
  • 맑음홍천16.1℃
  • 맑음북강릉18.8℃
  • 맑음남원20.5℃
  • 흐림동해21.4℃
  • 맑음고창18.0℃
  • 맑음인천19.9℃
  • 구름많음거제22.8℃
  • 맑음산청16.2℃
  • 맑음파주16.5℃
  • 맑음함양군15.0℃
  • 맑음상주15.8℃
  • 맑음영천19.3℃
  • 흐림부산23.5℃
  • 맑음강진군20.2℃
  • 흐림태백16.3℃
  • 맑음전주18.8℃
  • 흐림성산24.8℃
  • 맑음목포21.0℃
  • 맑음영주15.6℃
  • 맑음영월14.3℃
  • 흐림창원22.9℃
  • 맑음대관령14.8℃
  • 맑음부여18.1℃
  • 구름많음울릉도21.5℃
  • 맑음속초19.4℃
  • 맑음영광군17.4℃
  • 맑음구미18.5℃
  • 맑음천안15.7℃
  • 구름많음남해22.3℃
  • 맑음봉화13.1℃
  • 비제주23.6℃
  • 맑음순창군17.0℃
  • 맑음수원19.4℃
  • 맑음대구21.1℃
  • 맑음여수23.0℃
  • 맑음금산15.8℃
  • 맑음부안18.3℃
  • 맑음인제16.2℃
  • 맑음대전18.4℃

UNIST "반도체 고속 작동 '칼박자' 맞춰주는 클록신호 생성기술 개발"

최재호 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2026-02-11 08:22:42
윤희인 교수팀, 소형 반도체 회로 '참조 스퍼' 잡음 최저 수준 낮춰

반도체 칩 안의 수십억 개의 소자들은 '클록'(Clock)이라는 신호에 맞춰 일사불란하게 작동한다. 5G·6G 통신이나 고속 연산이 필요한 AI 칩의 경우 클록 신호의 품질이 더 중요해지는데, 고품질 클록 신호를 만들 수 있는 초소형·저전력 반도체 회로 기술이 유니스트(UNIST) 연구진에 의해 새롭게 개발됐다.

 

▲ 연구진들. 왼쪽부터 윤희인 교수, 남현준·안효경 제1저자 연구원, 안창민·김성진 연구원. [울산과학기술원 제공]

 

울산에 위치한 연구중심 특수대학인 울산과학기술원(UNIST)은 전기전자공학과 윤희인 교수팀이 잡음을 획기적으로 줄인 ILCM(Injection-Locked Clock Multiplier) 기반 '클록 신호 생성 반도체 회로'를 개발했다고 11일 밝혔다.


반도체 칩은 '클록'이라는 주기적 전기 신호에 맞춰 데이터를 처리한다. 특히 5G·6G 고속 통신칩이나 AI칩처럼 방대한 데이터를 빠르게 처리해야 하는 환경일수록 클록 신호의 품질은 시스템의 성능과 직결된다.


연구팀은 '참조 스퍼'(Reference spur)라는 잡음을 최소화할 수 있는 ILCM 방식의 클록 신호 생성 회로를 개발했다. ILCM 방식은 클록 신호의 '지터'(Jitter)라는 잡음은 최소화할 수 있지만 참조 스퍼라는 또 다른 잡음이 필연적으로 발생하는데, 이를 해결한 기술이다.


개발된 반도체 회로의 '참조 스퍼'는 2.1GHz 출력 조건에서 –81.36dBc(반송파 기준 데시벨)를 기록했다. 이는 현재까지 보고된 링 발진기 기반 ILCM 회로 중 세계 최저 수준이다. 지터 역시 280.9펨토초(fs, 1000조 분의 1초)를 달성해 초고속 작동에 적합함을 입증했다.


또 회로 면적도 28㎚CMOS 공정으로 제작했을 때 0.0444㎟로 작고, 전력 소모 또한 12.28㎽(밀리와트)로 최소화해 공간 제약이 크고 배터리 효율이 중요한 모바일 기기나 사물인터넷(IoT) 센서에 쓸 수 있다.

 

클록 신호는 저전압과 고전압이 심박처럼 반복되는 주기 형태로, 저전압과 고전압 반복 주기가 1초에 수억 번(㎒)에서 수십억 번(㎓) 수준으로 빠르다. '지터'는 이 반복 주기가 일정하지 않은 일종의 '신호 주기 오차'다. 고속 통신 칩이나 AI 칩에서는 클록 신호 주기를 더 단축하고, 정확성을 유지하기 위해 깨끗한 참조 신호(Reference)를 강제로 주입해 오차를 보정 하는 방식을 쓰는데, 이 과정에서 신호가 주입될 때마다 '참조 스퍼'라는 잡음이 남게 된다.


연구팀은 주파수 추적(SSFTL)과 기준 신호 주입 타이밍 보정(IPTC) 설계방식을 적용해 이 같은 회로를 개발했다고 설명했다. 이번 연구에는 남현준·안효경 연구원이 제1저자로 참여했다.


연구팀은 "ILCM 방식의 클록 생성은 빠르고 효율적이지만 '참조 스퍼'가 시스템 성능을 제한하는 경우가 많았다"며 "이번에 개발된 기술은 단순한 회로 구조로 참조 스퍼는 최소화하면서도 전력 소모는 크지 않아 6G·AI·고속 인터커넥트용 클록 소스로 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.


연구 결과는 IEEE 반도체 회로 공학회에서 발행하는 반도체 회로설계 분야 저명 학술지인 '저널 오브 솔리드 스테이트 서킷'(Journal of Solid-State Circuits)에 2월 6일자로 게재됐다.


연구는 과학기술정보통신부, 반도체설계교육센터(IDEC), 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 '지역지능화혁신인재양성사업'의 지원으로 이뤄졌다.

 

▲ 개발된 클록 생성 반도체 회로의 구조(상단) 연구그림과 실제 사진. [울산과학기술원 제공]

 

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr  

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]