전압 안정·잡음차단 ‘초소형 전력관리 반도체’ 개발
2025-09-30 석현주 기자
UNIST 전기전자공학과 윤희인 교수 연구팀은 아날로그와 디지털의 장점을 동시에 살린 하이브리드 전력관리 반도체(LDO)를 개발했다고 29일 밝혔다. LDO는 쉽게 말해 반도체의 ‘전원 관리자’다. 스마트폰에서 게임 앱을 갑자기 실행하거나 종료할 때 전류가 급격히 변해 전압이 흔들리는데, 이 LDO는 그 출렁임을 잡아주고 전압에 섞여 들어온 잡음까지 걸러내는 역할을 한다. 이번에 개발된 LDO는 기존보다 훨씬 정교하다. 아날로그 회로 기반에 디지털 회로의 강점을 더해 디지털이 가진 뛰어난 전압 안정화 성능과 아날로그의 잡음 억제 성능을 모두 확보했다. 실험 결과 99㎃의 전류 변화 상황에서도 출력 전압의 흔들림을 54㎷ 수준으로 줄였고, 불과 667나노초 만에 전압을 원래 상태로 되돌렸다. 또 잡음 억제 성능도 -53.7㏈를 기록해 들어온 잡음의 99.8%를 걸러낼 수 있음을 보여줬다.
크기도 대폭 줄었다. 연구팀은 커패시터를 없애고 새로운 회로 설계 방식을 적용해 칩 크기를 0.032㎟까지 줄였다. 칩 크기가 작아지면 시스템온칩(SoC)처럼 여러 기능이 집적된 반도체 속에 더 많은 LDO를 넣을 수 있어 차세대 고집적 반도체 설계에 유리하다.
공동 연구자인 안창민 연구원은 “일반적으로 하이브리드 구조는 디지털과 아날로그 회로 전환이 매끄럽지 않아 커패시터가 필요했지만 ‘끊김 없는 디지털-아날로그 전환(D2A-TF)’과 ‘LGG(Local Ground Generator)’라는 새로운 설계 방식으로 이를 해결했다”고 설명했다.
석현주기자 hyunju021@ksilbo.co.kr