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과제 & 연구자

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김정원

소속기관 KAIST(한국과학기술원) 기계공학과

선정연도 2021년

연구실 홈페이지

초소형 광 주파수빗을 이용한 온칩 클럭분산 및 데이터 변환기의 한계 극복

 오늘날 급격하게 발전하는 AI 및 big data 기술은 집적회로 성능의 고도화 뿐 아니라 컴퓨팅 및

통신 성능의 극대화를 요구하고 있다. 다양한 집적회로 내의 기능들 중에서도 칩에 정확하게 동기화된 클럭 신호를 제공하는

클럭 분산 네트워크(clock distribution network, CDN)와 아날로그와 디지털 영역을 연결하는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital

converter, ADC)는 data-driven AI 기술에서 가장 중요한 핵심 기반기술 중 하나이다.
 본 후속 연구는 기수행 연구에서 그 가능성을 확인한 광주파수빗(optical frequency comb) 기반의 CDN 기술을 발전시키고,

그 결과를 초고속 통신 및 신호처리의 중요 핵심기술인 고속, 고분해능 ADC 까지 확장하여 독창적인 초소형, 저-지터 광주파수빗 기반

ICT 분야를 확립하고자 한다.

 

 본 연구는 광주파수빗이 가지는 뛰어난 광학적 특성을 잃지 않고 전자 영역에서 살릴 수 있는 광-전자 인터페이스 및 전자회로의

최적화된 설계에 집중하여 성능의 bottleneck 을 극복하고, 실제 ICT 시스템에서 impact를 줄 수 있는 연구를 수행하고자 한다.

광주파수빗 기반 CDN 연구는 부하 조건이 동적으로 변하는 CDN 을 효율적으로 저-지터, 저-스큐, 저전력 구동하기 위하여,

CDN을 다수의 섹션으로 나누어 각각 광펄스열을 주입하고 스큐와 클럭 피크전압을 측정 및 피드백하여 광 영역에서 제어하는 방식을

구현하고자 한다.

본 연구의 성공적인 데모는 광주파수빗 기술을 이용하여 CDN 의 지터, 스큐, 전력소모 및 효율성의 한계, 그리고 ADC 의 속도, 대역폭 및

분해능의 한계를 극복할 수 있는 방법을 제시할 것이다. 특히, 일반적인 off-chip 광소자들을 이용하여 특수 공정 없이

일반적인 파운드리에서 제작한 CMOS 칩에 바로 적용 가능한 기술들이라는 데 의의가 있다. 

 오늘날 급격하게 발전하는 AI 및 big data 기술은 집적회로 성능의 고도화 뿐 아니라 컴퓨팅 및 통신 성능의 극대화를 요구하고 있다. 다양한 집적회로 내의 기능들 중에서도 칩에 정확하게 동기화된 클럭 신호를 제공하는 클럭 분산 네트워크(clock distribution network, CDN)와 아날로그와 디지털 영역을 연결하는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC)는 data-driven AI 기술에서 가장 중요한 핵심 기반기술 중 하나이다.  본 후속 연구는 기수행 연구에서 그 가능성을 확인한 광주파수빗(optical frequency comb) 기반의 CDN 기술을 발전시키고, 그 결과를 초고속 통신 및 신호처리의 중요 핵심기술인 고속, 고분해능 ADC 까지 확장하여 독창적인 초소형, 저-

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