전시회명: ESSERC 2025

전시장소: TUM(뮌헨공과대학교), 독일 뮌헨

부스 No.: A4L-E(High Voltage-Ratio Power Conversion Session)

참가일자: 2025.09.09

참가자: KAIST 석사과정 전기및전자공학부 전창민(지도교수 조성환)

전시품명:

 A 0.193A/mm³ 89.8% 24V-1V Dual-Path Hybrid Dickson Converter with Fully Integrated Dynamic Charge Transfer Bootstrapped Gate Drivers Hua Chen, Young-Seok Noh, Minxiang Gong, Arijit Raychowdhury

참관내용:

 해당 논문은 대규모 데이터 센터의 전력 수요를 충족시키기 위해 고전압(24V)을 저전압(1V)으로 효율적으로 변환하는 전력 변환기 기술을 다루고 있음. 특히, 시스템 반도체의 핵심 아날로그 IP인 전력 컨버터의 성능을 향상시키고, 소형화 및 제조 공정의 효율성을 동시에 개선한 연구임.

 핵심 contribution으로는 Dual Path Hybrid Dickson(DPHD) Converter를 제안하여 인덕터 전류를 획기적으로 줄임. 이 구조는 인덕터의 부피를 16배 줄이면서도 24V-1V 변환에서 89.8%의 최고 효율을 달성함. 또한, Dynamic Charge Transfer(DCT) Bootstrapped Gate Driver를 Fully On-chip으로 integrate함으로써, 기존의 외장형 수동 부트스트랩 커패시터를 제거하고 5.3nF의 온칩 커패시터만으로 안정적인 동작을 보장함. 이를 통해 전체 보드 면적을 크게 줄여 시스템 복잡도를 낮추고, 0.193 A/mm³의 높은 전류 밀도를 달성함. 

 결과적으로 해당 연구는 인덕터 전류 감소를 통해 DCR(DC Resistance)에 의한 Power Loss를 줄이고, On-chip integration을 통해 시스템의 소형화와 효율을 동시에 확보함.

특이사항:

 해당 연구에서는 짝수번째 phase마다 inductor current가 naturally balanced 된다 하였으나, 실제 측정 결과에서는 inductor current mismatch가 약 100mA 이상으로 크게 나타남. 이에 대해 직접 질문해본 결과, 측정과정에서 발생한 offset으로 보인다는 답변을 들음.

전시회명: ESSERC 2025

전시장소: TUM(뮌헨공과대학교), 독일 뮌헨

부스 No.: B4L-B(Switched Capacitor Converters and Power Drivers Session)

참가일자: 2025.09.10

참가자: KAIST 석사과정 전기및전자공학부 전창민(지도교수 조성환)

전시품명:

 A Resonant Multi-Mode DC-DC Converter with Auto-Tuning for 2–6V Input and Up to 1 A Load Adrian Gehl, Kyrylo Cherniak, Olga Kharko, Gianluca Marin, Frank Prämaßing, Bernhard Wicht

참관내용:

 해당 논문은 자동차 및 산업용 마이크로컨트롤러(MCU)에 통합될 수 있는 Multi-Mode, Multi-Ratio DC-DC Converter에 대해 다루고 있음. 특히, 시스템 반도체 관점에서 공간 및 시스템 복잡성을 줄이고 효율성을 높이기 위해 MCU와 같은 die에 Power Management IC(PMIC)를 integrate하는 연구임.

 핵심적인 Contribution으로는 세 가지 동작 모드(SC DC-DC, FCML, Hybrid resonant(reSC))를 지원하여 비용과 성능 목표에 따라 최적의 모드를 선택할 수 있도록 하였음. 또한, 2V에서 6V에 이르는 wide input voltage range를 지원하며, 최대 1A의 load current를 drive할 수 있음. 특히, reSC 모드에서는 스위칭 주파수를 auto-tuning하는 기능을 구현하여, variation이나 aging으로 인한 frequency  variation에도 불구하고 Zero-Current-Switching(ZCS)을 보장하며 효율을 최적화함. 이러한 auto-tuning 기능은 스위칭 지점의 잔류 인덕터 전류를 감지하여 스위칭 주파수를 조정하는 방식으로 이루어짐.

 결과적으로, 해당 연구는 28nm CMOS 기술을 사용하여 92%의 최고 효율을 달성했으며, MCU와 같은 die에 전력 변환기를 integrate하여 전체 시스템의 소형화와 효율, 그리고 신뢰성을 동시에 확보함

전시회명: ESSERC 2025

전시장소: TUM(뮌헨공과대학교), 독일 뮌헨

부스 No.: C2L-B(Power amplifiers for communications)

참가일자: 2025.09.11

참가자: KAIST 석사과정 전기및전자공학부 전창민(지도교수 조성환)

전시품명:

 A 45–100 GHz SiGe Power Amplifier with Stability and Linearity Enhancement Techniques Achieving 1863 GHz GBW and 20 dBm Psat Zongxiang Wang, Jixin Chen, Peigen Zhou, Rui Zhou, Dawei Tang, Siyuan Tang, Zhe Chen, Wei Hong

참관내용:

 해당 논문은 통신, 레이더 및 이미징 시스템의 핵심 부품인 Ultra Wide Bandwidth(UWB) 밀리미터파(mm-Wave) Power Amplifier(PA)에 대한 연구임. 특히, SiGe BiCMOS의 한계인 주파수 증가에 따른 성능 저하와 불안정성 문제를 해결하여, 광대역 동작, 높은 선형성, 그리고 우수한 효율을 동시에 달성하는 데 중점을 둠.

핵심적인 Contribution으로는 우선, metal-oxide-metal(MOM) 커패시터 기반의 안정성 향상 기법을 사용하여 주파수 160GHz 이하에서 발생할 수 있는 잠재적인 불안정성을 제거하고, PA를 55GHz 이상에서 unconditionally stable하게 만듬. 또한, 새로운 adaptive-bias 회로를 설계하여 기존 방식보다 높은 입력 임피던스를 제공하고, RF 신호 누설을 효과적으로 방지함. 이를 통해 높은 차수 변조 신호 전송에 필수적인 선형성 및 power back-off 효율을 크게 개선함. 마지막으로, transformer-based two-way current power combiner를 사용하여 개별 트랜지스터의 전력 한계를 극복하고 출력 전력을 높임.

결과적으로, 이 PA는 45~100GHz의 3dB bandwidth를 달성했으며, 30.6 dB의 gain, 1863 GHz의 GBW, 20dBm의 Psat, 18 Gb/s의 데이터 전송률을 달성함.