이론과 실무 겸비한 집적회로설계 엔지니어 양성

특허 출원 및 우수 논문 발표는 물론 산·학 협력 통해 상용화 경험 제공

2014-03-07 송재호 이사

반도체 산업은 고부가가치 산업으로 계속 발전하고 있으며, 경쟁도 더욱 치열해지고 있다. 이에 좋은 IP를 확보하고 있는 기업이 경쟁에서 우위를 차지하는 것은 물론 아날로그 IP 및 디지털 IP를 하나의 칩에 구현한 SoC(System On Chip)의 개념을 뛰어 넘어 아날로그와 디지털 회로의 경계도 무너질 것으로 예상된다. 이러한 가운데 성균관대학교 집적회로연구실이 좋은 IP를 확보하고 혁신적인 구조 연구 및 이에 대한 특허 확보를 기업과 공동으로 진행하는 등 바람직한 모습을 보이고 있다.

이론과 실무, 두 마리 토끼를 잡다

집적회로는 크게 아날로그 집적회로와 디지털 집적회로로 나눌 수 있다. 성균관대학교 집적회로 설계 연구실(이하 SKKU IC Lab)은 이중에서도 아날로그 집적회로 분야에 대한 집중적인 연구를 수행하고 있다. 이론과 실무를 겸비한 집적회로 설계 엔지니어를 양성하기 위해 산업체와의 긴밀한 산·학 협력을 통해 상용화에 대한 경험을 제공하며 실무뿐 아니라 독창적인 아이디어를 바탕으로 특허 출원 및 우수 논문 발표로 학문적 발전에 기여하는 두 마리 토끼를 모두 잡고 있다.
SKKU IC Lab은 현재 박사 과정 6명, 석·박사 통합과정 10명, 석사 과정 16명, 학부 연구원 5명이 각자 연구 분야의 연구에 매진하고 있다. 이들은 ▲LED용 드라이버나 LDO, DC-DC Converter 등의 전력용 IC 설계 ▲센서 신호처리를 위한 고성능 아날로그 IC 연구 ▲무선통신용 저전력 RF 송수신기 및 구성 블록 등의 RF 집적 회로 설계 ▲ADC/DAC 등의 데이터변환기 및 PLL/DLL 등 개별 IP 연구 ▲아날로그 집적회로에 국한되지 않고 송수신기를 제어하는데 필요한 알고리즘과 디지털 집적회로 및 아날로그 회로와 디지털 회로를 단일 칩에 최소의 면적으로 집적하는 SoC 연구 등 다섯 가지 영역에 대한 연구를 수행하고 있다.
SKKU IC Lab을 이끌고 있는 이강윤 교수는 “다른 학문 분야도 마찬가지겠지만, 집적회로 설계 분야, 특히 아날로그/RF 회로 설계 분야는 짧은 시간 내에 이론과 실무를 완벽하게 익히기가 쉽지 않다”고 말한다. “설계에 관한 이론을 공부하고, 실제 설계를 하면서 많은 경험을 쌓아야 하는데, 많은 경험을 쌓기 위해서는 여러 차례 직접 칩을 설계하고, PCB의 제작 및 측정, 디버깅하는 과정을 거쳐야 한다”고 강조하는 이 교수는 “집적회로 설계 분야에 종사하고 있는 연구원들은 원하는 레벨의 실력이 단시간 내에 쌓이지 않는다고 해서 조급해하지 말고, 인내력을 가지고 꾸준히 경험을 쌓고 연구에 매진하면 어느 순간 제대로 된 설계를 스스로 할 수 있는 레벨에 도달하게 된다”고 덧붙인다.

대한민국 전자공학 발전에 기여하는 우수 연구실

SKKU IC Lab은 2005년도에 건국대학교에서 시작됐고, 2012년 3월부터 성균관대학교로 옮겨 집적회로 설계를 연구하고 있다. 전력용 IC 및 아날로그/RF IC를 집중연구하며 산업체와 Power IC 설계에 관해 공동연구를 활발하게 진행하고 있다. LED Back Light Unit(BLU)용 Resonant Converter Controller를 설계하고 기업에서는 설계된 회로를 바탕으로 상용화하고 있다. 또한 산업체와 Digital RF 및 Digital PLL의 공동 연구를 진행했다.
현재는 반도체 공정이 100nm급 이하의 미세 공정으로 제작되는 추세에 맞춰 전통적인 아날로그 송수신기를 디지털 방식으로 구현하고자 하는 연구가 활발하게 이뤄지고 있으며, 그 결과 다수의 국제 특허를 출원하고, SCI 논문을 제출했다. SKKU IC Lab의 연구 성과는 이뿐만이 아니다. 국책 연구소와의 공동연구도 활발하게 진행하고 있으며, 무선전력 전송을 위한 송수신기 설계, 그린 에너지 및 스마트그리드를 구현하기 위한 저전력 회로 및 송수신기에 대해서도 연구하고 있다.
이러한 활발한 연구 활동 결과 2007년 대한전자공학회 SoC 학술대회 최우수 논문상과 2010년과 2012년에 RF 집적회로 기술워크숍 Best Paper Award 등을 수상했으며, 학진 등재지인 전자공학회 논문지에 최근 5년간 15편의 논문을 출판한 업적을 학계로부터 인정받아 대한전자공학회 논문상(SD) 수상자로 선정되는 영예도 안았다. 이는 전자·정보·통신 분야에 탁월한 업적을 이루고 최근 5년간 3편 이상의 대한전자공학회 논문을 포함해 우수한 논문을 해외 저명 학술지에 발표해 대한민국 전자공학 발전에 크게 공헌한 학자에게 수여되는 상이다.
이밖에도 SKKU IC Lab에서는 최근 자동차용 IC 및 의료용 IC가 매우 중요한 연구 분야로 급부상함에 따라 산업체와 함께 부품의 국산화를 위해 센서 신호용 아날로그 회로 개발에 박차를 가하고 있다. 향후 IC의 중요한 응용 분야인 의료용 IC와 무선 전력 전송 회로와의 융합 연구도 진행하고 있다. SKKU IC Lab은 이러한 활발한 연구를 바탕으로 최근 3년간 SCI 논문 20편을 발표하고, 특허 25편을 출원하는 성과를 거두고 있다.

진정한 회로 설계 인력양성의 메카, “불가능은 없다”

이 교수는 “불가능은 없다”라는 신념을 가지고 있다. “처음엔 불가능해 보이더라고 도전 의식을 가지고 실제 도전해 보면 가능해지는 경우를 많이 보았다”는 이 교수는 “꼭 성공하지는 못하더라도 초기에 시작조차 하지 않는 것 보다 훨씬 많은 것을 달성할 수 있다”고 말한다. 학생들을 지도할 때도 이 신념은 변함이 없다. 그는 “학부에서 회로 관련 과목만 수강해 기본 이론이 부족하고 설계 툴도 사용하지 못했던 학생들이 Lab에 들어와 기존의 회로를 설계하고, 더 나아가 특허 및 논문이 될 만한 회로설계를 진행하는 모습을 볼 때 가장 큰 보람을 느낀다”면서 “SKKU IC Lab을 졸업한 학생들이 사회 곳곳에 필요한 인재로서 그 가치를 꽃피우게 하기 위해 이론과 함께 현장에 가서도 바로 실무에 임할 수 있는 실무교육도 겸하고 있다”고 전한다.
집적회로 설계 분야는 하드웨어 분야이기 때문에 칩을 제작한 후에는 수정이 거의 불가능하다. 때문에 설계 시 신중하고 꼼꼼한 체크는 필수다. 한 번의 실수가 시간과 비용적 측면에서 막대한 손실을 불러오기 때문이다. “반도체 회로 설계 분야는 우리나라 산업의 핵심적인 분야이고, 고급인력이 많이 필요한 분야기 때문에 충분한 인력확보가 필요하다. 하지만 위에서 언급한 바와 같이 제대로 된 설계 능력을 갖춘 엔지니어를 양성하기 위해서는 많은 시간과 비용이 필요하다”는 이 교수. 뛰어난 연구 활동과 우수한 인력까지 양성하는 SKKU IC Lab이 바로 우리나라가 세계시장을 선도하는 우수한 기술의 반도체 강국이 될 수 있었던 밑거름인 셈이다. 대한민국 과학기술의 힘이자 미래인 이들에게 관련기관의 적극적인 지원이 펼쳐진다면 아마 호랑이 등에 날개를 단 듯 더 멋지게 능력을 펼칠 수 있지 않을까.