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

  • 맑음경주시26.6℃
  • 맑음서산24.0℃
  • 구름많음진주26.3℃
  • 맑음춘천24.9℃
  • 구름많음영천25.9℃
  • 맑음의성27.0℃
  • 맑음군산22.0℃
  • 흐림성산23.5℃
  • 구름많음밀양27.9℃
  • 구름많음안동26.0℃
  • 구름많음광양시26.2℃
  • 구름많음완도26.2℃
  • 구름많음울산26.6℃
  • 맑음제천22.9℃
  • 구름많음고산19.6℃
  • 맑음파주24.8℃
  • 맑음김해시27.9℃
  • 맑음상주26.0℃
  • 구름많음흑산도21.8℃
  • 맑음전주24.1℃
  • 구름많음함양군26.3℃
  • 맑음순창군24.2℃
  • 맑음속초26.0℃
  • 구름많음영덕26.2℃
  • 맑음수원22.7℃
  • 맑음부안22.6℃
  • 구름많음북창원27.8℃
  • 맑음충주24.7℃
  • 구름많음포항27.2℃
  • 구름많음장흥25.6℃
  • 맑음고창23.0℃
  • 맑음서울24.6℃
  • 맑음서청주23.9℃
  • 맑음영월23.8℃
  • 맑음추풍령23.7℃
  • 구름많음거창26.0℃
  • 맑음양평24.6℃
  • 맑음동해23.2℃
  • 맑음강진군25.5℃
  • 맑음정읍23.9℃
  • 맑음양산시29.1℃
  • 맑음동두천24.2℃
  • 맑음백령도19.9℃
  • 구름많음청송군25.6℃
  • 구름많음창원27.0℃
  • 맑음문경24.5℃
  • 구름많음의령군27.1℃
  • 구름많음대구26.5℃
  • 맑음천안23.7℃
  • 맑음진도군22.0℃
  • 맑음봉화23.3℃
  • 흐림제주22.8℃
  • 맑음보령23.5℃
  • 맑음영광군22.5℃
  • 맑음인제23.4℃
  • 맑음인천22.5℃
  • 맑음태백21.2℃
  • 맑음이천26.0℃
  • 맑음대관령20.0℃
  • 맑음북강릉25.9℃
  • 맑음대전24.8℃
  • 구름많음부산28.9℃
  • 흐림서귀포24.9℃
  • 구름많음여수25.6℃
  • 구름많음남해25.8℃
  • 맑음구미27.1℃
  • 맑음정선군23.7℃
  • 맑음홍성24.7℃
  • 구름많음고흥26.9℃
  • 맑음목포22.4℃
  • 맑음북춘천24.9℃
  • 구름많음거제26.6℃
  • 맑음철원23.5℃
  • 맑음광주25.3℃
  • 맑음남원24.9℃
  • 맑음홍천24.4℃
  • 구름많음산청26.0℃
  • 구름많음합천27.6℃
  • 구름많음장수22.7℃
  • 맑음강릉27.0℃
  • 맑음보은24.2℃
  • 맑음울릉도23.5℃
  • 맑음울진22.5℃
  • 맑음순천23.9℃
  • 구름많음보성군26.9℃
  • 구름많음통영27.2℃
  • 맑음부여25.5℃
  • 맑음해남24.4℃
  • 맑음임실23.9℃
  • 맑음세종24.0℃
  • 맑음금산24.9℃
  • 맑음영주23.5℃
  • 맑음북부산28.9℃
  • 맑음원주24.4℃
  • 맑음청주25.3℃
  • 맑음강화23.0℃
  • 맑음고창군

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

최재호 기자
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]