서울공대 전기정보공학부 최재혁 교수팀, ‘제26회 대한민국 반도체 설계대전’ 대통령상 수상 
차세대 HBM용 저전력 쿼드러쳐 클럭 분배 및 생성 칩 개발 성과 인정받아 


▲ 제26회 대한민국 반도체 설계대전에서 대통령상을 수상한 서울대 전기정보공학부 최재혁 교수팀 (왼쪽부터 신유환, 이주한, 이준석, 서정범 대학원생)

서울대학교 공과대학은 전기정보공학부 최재혁 교수 연구실(연구실명 : ICSL)이 ‘제26회 대한민국 반도체 설계대전’에서 대통령상을 수상하는 쾌거를 이뤘다고 밝혔다.

‘대한민국 반도체 설계대전’은 산업통상자원부와 한국반도체산업협회가 공동으로 주관하는 반도체 설계 전문 공모전으로, 반도체 설계 분야 대학(원)생들의 설계 능력 배양과 창의적 아이디어 발굴을 목표로 한다.

올해의 대통령상 수상자는 서울대 전기정보공학부에 재학 중인 서정범, 신유환, 이준석, 이주한 학생으로 차세대 HBM용 저전력 클럭 분배 칩을 개발한 창의성과 기술력을 인정받았다.

HBM(High Bandwidth Memory)은 GPU와 메모리 간 데이터 전송 대역폭을 극대화하기 위해 채택되는 메모리다. HBM 내부에 있는 수천 개의 데이터 핀들(DQ)의 원활한 동작을 위해 2.5GHz의 네 쿼드러쳐(Quadrature) 클럭 신호가 정밀하게 분배되어야 한다. 그러나 기존 방식은 쿼드러쳐 위상 오차 발생, 높은 전력 소모, 잡음(지터) 취약성, 즉각적 클럭 토글 대응 한계 등의 제약이 있었다.

최재혁 교수 연구팀은 이러한 문제들을 동시에 해결하기 위해 인젝션 락킹(Injection Locking)기반의 새로운 쿼드러쳐 클럭 분배·생성 구조를 고안했다. 제안된 방식은 먼저 하나의 저주파 클럭에 오차 없는 위상 정보를 순차적으로 담아 분배하고, 이후 이를 인젝션 락킹 기법으로 복원하여 정확한 쿼드러쳐 클럭을 생성하는 원리로 동작한다. 이 과정에서 기존에 발생하던 쿼드러쳐 위상 오차를 획기적으로 줄일 수 있고, 네 개의 클럭을 병렬로 직접 분배할 필요가 없기 때문에 전력 소모량도 10분의 1 이상으로 대폭 감축할 수 있다.

더불어 인젝션 락킹은 외부 잡음에 강한 특성을 가지기 때문에, 전원 변동이나 환경 잡음이 존재하는 상황에서도 안정적인 클럭 신호 품질을 유지할 수 있다. 또 HBM 인터페이스 특성상 반드시 필요한, 즉각적인 클럭 온·오프 제어가 가능하다는 점에서 큰 차별성을 가진다.

한편 시상식은 10월 23일(목) 서울 삼성동 코엑스에서 열리며, 대통령상 수상팀에게는 상금 500만 원이 수여된다.


▲ 서울대학교 전기정보공학부 최재혁 교수


▲ 연구 성과도 1. 현미경으로 관찰한 칩 사진



▲ 연구성과도 2. 쿼드러쳐 오차 최소화 기술


▲ 연구성과도 3. 신호 잡음(지터) 최소화 기술


[문의]
서울대학교 전기정보공학부 집적회로 및 시스템 연구실 서정범 학생 / jeongbeom1@snu.ac.kr