실사용 환경에 적합한 고속 메모리 인터페이스 회로 및 전력 변환 회로 설계

Abstract

본 논문에서는 실사용 환경에 적합한 고속 메모리 인터페이스 회로 및 전력 변환 회로 설계 방법에 대해 제시하였다. 제안하는 Variable Timing Controller는 고속 메모리 인터페이스용 Single-Ended PAM4 Transmitter 단의 Feed-Forward Equalization(FFE)을 위해 설계되었다. 실사용 환경에서 발생하는 임의의 Reflection에 의해 발생되는 Random ISI를 제거하기 위해 Post n Cursor를 선택할 수 있는 기능을 가진다. 제안하는 FFE는 총 4개의 Tap으로 구성되어 Pre-cursor에서 최대 Post8 Cursor ISI까지 보상이 가능하다. 제안하는 Variable Timing Controller는 28 nm CMOS 공정으로 제작되었으며 2.5 GHz에서 동작한다. 34 um * 152 um의 면적을 차지하고, 1.95 mW의 전력을 소모한다. 제안하는 DC-DC 벅-부스트 변환기는 2.7 V에서 4.2 V까지 가변하는 리튬-이온 배터리의 실사용 환경을 고려하여 설계하였다. Switching Node의 전압을 LC Filtering하는 Buck Mode를 기반으로 연속적인 Output Delivery Current 특성을 가지고, 인덕터 전류의 DC성분을 부하 전류와 항상 같도록 하여 Conduction Loss의 경감을 기대할 수 있다. 모든 동작 Phase에서 인덕터와 직렬로 연결된 저항 성분이 1개가 될 수 있는 Power Topology를 채택하였으며, Dynamic Gate Controller의 사용으로 별도의 Charge Pump 및 Level Shifter 없이 각 Power Switch의 Gate를 Driving할 수 있다. 제안하는 벅-부스트 변환기는 180 nm BCDMOS공정으로 제작되어 2.7 V에서 4.2 V까지의 입력 전압 범위에 대하여 단일모드 동작을 통해 3.3 V의 고정된 출력 전압을 Regulation할 수 있다. 최대 1 A의 부하 전류 범위에 대하여 1 MHz의 Switching Frequency에서 동작하는 PWM Voltage Mode Control을 사용하여 최대 95.73%의 효율을 갖는다.