KAIST ‘1000조 분의 1초까지’ 정확한 반도체칩용 클럭 개발

광학 기반 클럭 분배 네트워크(CDN)의 구성도. (KAIST 제공) /뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 ‘1000조 분의 1초까지’ 정확한 타이밍을 갖는 반도체칩용 클럭 개발에 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 김정원 교수 연구팀이 레이저를 이용해 반도체 칩 내에서 초저잡음 클럭 신호를 생성하고 분배할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

기존에는 클럭 신호의 정확성이 통상적으로 피코초(1조 분의 1초) 수준이었다.

연구팀은 펨토초 이하의 지터를 가지는 광주파수빗 레이저를 마스터 클럭으로 하는 새로운 방식의 클럭 분배 네트워크 기술을 개발했다.

이는 광주파수빗 레이저에서 발생하는 광 펄스들을 고속 광다이오드를 이용해 광전류 펄스로 변환한 후 반도체 칩 내의 금속 구조 형태로 된 클럭 분배 네트워크를 충전 및 방전하는 과정을 통해 구형파 형태의 클럭 신호를 생성하는 방식이다.

이 기술을 사용하면 클럭 분배 네트워크의 클럭 드라이버들을 제거한 금속 구조만을 통해 칩 내에서 클럭을 분배할 수 있어 타이밍 성능을 개선할 수 있을 뿐 아니라 칩 내 발열도 획기적으로 줄일 수 있다.

김정원 KAIST 기계공학과 교수. /뉴스1

김 교수는 "현재 아날로그-디지털 변환기와 같은 고속 회로에 매우 낮은 지터의 샘플링 클럭 신호를 공급해 성능을 향상하는 연구를 진행 중ˮ이라며 "3차원 적층 칩과 같은 구조에서 발열을 줄일 수 있을 지에 대한 후속 연구를 계획 중"이라고 말했다.

이번 연구는 현민지 KAIST 기계공학과 박사과정 학생이 제1 저자로 참여하고 정하연 고려대학교 세종캠퍼스 교수팀과 함께 수행했다.

삼성미래기술육성센터의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 `네이처 커뮤니케이션스'에 지난 4월24일 게재됐다.

memory4444444@news1.kr