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아날로그 회로에서의 소니세미컨덕터과 도시바의 저력, A/D 변환 및 SiC 구동
기업 채택 논문 프리뷰(5) 아날로그

이번 반도체 회로의 국제학회 ‘ISSCC(International Solid-State Circuits Conference) 2026’(2026년 2월 15~19일, 미국 캘리포니아주 샌프란시스코)의 아날로그 분야에서는 대학, 특히 중국 대학의 채택 논문이 많다. 그럼에도 불구하고 기업 논문도 9편이 채택되었다. 도시바(東芝)는 탄화규소(SiC) MOSFET(금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터)용 게이트 드라이버 IC(집적 회로)에 관련된 2편의 논문을 발표. 소니 그룹 산하의 소니 세미컨덕터솔루션즈와 아사히카세이(旭化成) 산하의 아사히카세이일렉트로닉스의 A/D 변환기 관련 논문이 각각 채택되었다.

아날로그 분야에서는 3가지 카테고리, 총 4개의 세션에서 기업 논문이 발표된다. ‘Data Converter’ 카테고리의 세션 11 ‘Pipeline and Ultra-High-Speed Data Converters’와 세션 32 ‘Low-Power Noise-Shaping ADCs’. ‘Power Management’ 카테고리의 세션 19

‘High-Voltage, Isolated and Display Power’. ‘Analog’ 카테고리의 세션 21 ‘Sensor Interfaces’이다. 지금부터는 9편의 채택 논문의 핵심 포인트에 대해 소개한다.

각 논문은 제1저자가 소속되어 있는 기관의 논문으로 취급된다. 제2저자 이후라도 Equally Credited Authors인 경우, 그 저자가 소속된 기관의 논문으로 취급되는 경우가 있다. 제1저자가 소속된 기관이 여러 개인 경우에도 그렇게 고려된다. 해당 기관의 국가·지역 외의 그룹 기업 등의 논문은 포함되지만, 초청 강연은 채택 논문에 포함되지 않는다.

-- 캘리브레이션이 필요 없는 ΔΣ A/D 변환기 --
Data Converte 카테고리의 세션 11에서는 4개 사의 논문이 채택되었다. 네덜란드의 NXP Semiconductors는 축차 변환(SAR) A/D 변환기 베이스의 연속 시간 파이프라인 A/D 변환기를 발표한다(논문 번호 11.2). 28나노미터(nm, 나노는 10억 분의 1) CMOS(상보형 금속 산화막 반도체) 프로세스로 제작한다. 노이즈 캔슬링 필터와 D/A 변환기의 오류 정정을 적용함으로써, 103데시벨(dB)의 SFDR(Spurious Free Dynamic Range)와 270메가Hz의 대역폭을 실현했다.

소니세미컨덕터솔루션즈는 변환 속도 20기가샘플/초이고 분해능이 8비트인 타임 인터리브 A/D 변환기를 발표한다(논문 번호 11.6). 12nm 세대 FinFET 프로세스로 제작한다. 전압 영역과 시간 영역의 하이브리드 변환 및 샘플 앤드 홀드 회로에서의 새로운 공통 모드 피드백을 통해 37dB의 SNDR(Signal-to-Noise and Distortion Ratio)과 135mW의 소비전력(입력 및 레퍼런스 버퍼를 포함)을 실현했다.

미국의 Analog Devices는 변환 속도가 6기가샘플/초, 분해능이 12비트인 인터리브 파이프라인 A/D 변환기가 두 개 내장된 IC를 발표한다(논문 번호 11.7). 두 개를 합하면 변환 속도가 12기가샘플/초가 된다. 5nm 세대의 FinFET 프로세스로 제작. 광대역 고주파 VGA(Variable Gain Amplifier)를 내장. SNDR은 49dB, SFDR은 70dB이다.

중국 ZTE(中興通信)의 반도체 자회사인 Sanechips Technology(中興微電子技術)는 변환 속도가 20기가샘플/초, 분해능이 14비트인 RF 샘플링 D/A 변환기를 발표한다(논문 번호 11.8). 입력 주파수가 8.9기가Hz까지의 범위에서 3차 상호변조왜곡(IMD3)을 -70.4dBc 수준으로 억제. 최대 출력 전력은 7dBm이다.

세션 32에서는 아사히카세이일렉트로닉스가 완전 다이내믹 동작의 ΔΣ A/D 변환기를 발표한다. 이것은 PVT(프로세스·전압·온도) 변동에 강해 캘리브레이션(Calibration)이 필요 없다고 한다. 64kHz~2.56MHz의 주파수에 대응할 수 있다. 콘덴서 하부 전극의 전압을 조정하는 바텀 플레이트 레벨 시프트와 용량성 축퇴 적분기 등의 기술을 적용했다. 65nm 세대 CMOS 프로세스로 제작한다. 대역폭 10kHz에서 다이내믹 레인지는 95.6dB, Schreier FOM(FOMs)은 186dB를 달성했다.

-- 도시바, 2종류의 SiC MOSFET용 IC --
Power Management 카테고리의 세션 19에서는 도시바가 2편의 논문을 발표한다. 첫 번째는 디지털 피드백 방식의 액티브 게이트 드라이버 IC에 관한 것(논문 번호 19.4). EV(전기자동차)의 인버터에 탑재되는 1,200V, 600A의 SiC MOSFET을 제어하는 것이다. 하이사이드와 로우사이드의 MOSFET에 사용할 수 있다. 이 IC는 기생 미러 용량 캘리브레이션 회로와 디지털 피드백을 통해 턴온·오프를 동시에 제어하고, dv/dt 제어 및 Vds 서지 감소를 가능하게 했다.

두 번째 논문도 SiC MOSFET와 관련된 것으로, 바이너리 가중치 스위치드 커패시터 방식의 게이트 드라이버 IC를 발표한다(논문 번호 19.5). 게이트 전류를 피드백함으로써 구동 손실 및 지연 시간 개선이 가능하다. 이 IC를 사용하면 구동 손실을 최대 85%까지 줄일 수 있다고 한다.

Analog 카테고리 세션 21에서는 2편의 기업 채택 논문이 발표된다. 첫 번째는 한국의 Autosilicon과 KAIST(한국과학기술기술연구소)의 공저 논문이다(논문 번호 21.1). EV를 위한 24채널의 배터리 모니터링 IC를 발표한다. 바이폴라 샘플링 A/D 변환기와 캘리브레이션 회로를 구비함으로써 모든 채널에서 측정 오차를 1 mV 미만으로 억제했다.

두 번째는 삼성전자의 논문(논문 번호 21.5)이다. 2nm 세대의 GAA(Gate All Around) 트랜지스터 프로세스를 이용해 RC 방식의 온도 센서를 제작했다. TCR(Temperature Coefficient of Resistance: 저항 온도 계수)이 작은 금속 저항과 링 발진기 베이스의 시간‑디지털 변환기를 적층한 온도 센서이다. 0.6V에서 동작하며, 칩 면적은 625μm². Accuracy‑FoM(Figure Of Merit)은 0.017nj·%²이다.

-- 끝 --

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