KR101783997B1 - A Cellular Oscillator Network Circuit using CMOS Inverter - Google Patents

A Cellular Oscillator Network Circuit using CMOS Inverter Download PDF

Info

Publication number
KR101783997B1
KR101783997B1 KR1020160045481A KR20160045481A KR101783997B1 KR 101783997 B1 KR101783997 B1 KR 101783997B1 KR 1020160045481 A KR1020160045481 A KR 1020160045481A KR 20160045481 A KR20160045481 A KR 20160045481A KR 101783997 B1 KR101783997 B1 KR 101783997B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
network circuit
signal
oscillation
cellular
clock skew
Prior art date
Application number
KR1020160045481A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
문규
최원용
김성진
Original Assignee
한림대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한림대학교 산학협력단 filed Critical 한림대학교 산학협력단
Priority to KR1020160045481A priority Critical patent/KR101783997B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101783997B1 publication Critical patent/KR101783997B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03Astable circuits
    • H03K3/0315Ring oscillators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03Astable circuits
    • H03K3/0315Ring oscillators
    • H03K3/0322Ring oscillators with differential cells
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H03L7/0995Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop the oscillator comprising a ring oscillator

Landscapes

  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

셀룰러 발진 네트워크 회로가 개시된다. 본 발명에 따른 셀룰러 발진 네트워크 회로는, 셀룰러 발진 네트워크 회로에 전원 전압 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 수신한 전원 전압 신호를 동위상의 신호로 생성하는 발진부; 및 상기 생성된 동위상의 신호를 출력하는 출력부; 를 포함하고, 상기 셀룰러 발진 네트워크 회로는, 프랙탈 구조를 가지기 위해서 3 개의 노드가 하나의 셀을 구성하고, 각 노드 사이에는 인버터가 배치되고, 상기 발진부는, 상기 네트워크 회로의 일부 국부적인 셀에 전압 또는 온도 중 적어도 하나의 변화가 발생하는 경우, 일정 시간이 지남에 따라서, 동위상의 신호로 생성하도록 설정될 수 있다.A cellular oscillator network circuit is disclosed. A cellular oscillation network circuit according to the present invention comprises: a receiver for receiving a power supply voltage signal to a cellular oscillation network circuit; And an oscillation unit for generating the received power supply voltage signal as a signal on the same level; And an output unit for outputting the generated signal of the same phase; Wherein the cellular oscillation network circuit comprises three nodes for forming a fractal structure, and an inverter is disposed between each of the three nodes, and the oscillation section generates a voltage Or temperature may be set to produce a signal on the same phase over a period of time if at least one of the changes occurs.

Description

CMOS 인버터를 이용한 셀룰러 발진 네트워크 회로{A Cellular Oscillator Network Circuit using CMOS Inverter}[0001] The present invention relates to a cellular oscillation network circuit using a CMOS inverter,

본 발명은 링 오실레이터(Ring OSC) 및 이를 이용한 발진 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 프랙탈(fractal) 구조의 오실레이터를 이용한 초고속 집적 회로 클럭 신호의 동기화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ring oscillator (Ring OSC) and an oscillation control method using the same. More particularly, the present invention relates to a method of synchronizing a high-speed integrated circuit clock signal using a fractal structure oscillator.

본 발명에 따르는 경우, 오실레이터에서 발생하는 지터(jitter) 현상 및 클럭 스큐(clock skew) 현상을 줄일 수 있다.According to the present invention, a jitter phenomenon and a clock skew phenomenon occurring in the oscillator can be reduced.

또한, 인버터(inverter)를 이용한 프랙탈 구조의 오실레이터 회로는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)를 이용하여 사이즈를 줄일 수 있으며, 프랙탈 구조와 인버터의 특성에 의해서 지터 현상 및 클럭 스큐 현상을 감소시켜 성능이 우수한 오실레이터를 설계할 수 있다.In addition, the oscillator circuit of the fractal structure using the inverter can reduce the size by using CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), and the jitter phenomenon and the clock skew phenomenon are reduced by the fractal structure and the characteristics of the inverter, An excellent oscillator can be designed.

오실레이터(oscillator) 회로는 안정적인 발진 주파수를 발생하는데 일부 문제점을 가지고 있다. 종래의 오실레이터 회로는 그 사이즈가 커짐에 따라 주파수가 순간적으로 흔들리는 지터(jitter) 현상, 위상이 지연되는 클럭 스큐(clock skew) 현상 등이 발생하였다.An oscillator circuit has some problems in generating a stable oscillation frequency. As the size of a conventional oscillator circuit increases, a jitter phenomenon occurs in which the frequency instantaneously shakes, and a clock skew phenomenon occurs in which the phase is delayed.

링 타입의 오실레이터는 효율이 좋고 넓은 주파수 범위를 가지며 작은 면적을 차지하는 장점이 있어 클럭 생성 회로로서 널리 사용되고 있다. 링 오실레이터의 발진 주파수는 보통 하기의 수학식 1에 따라 계산이 가능하다.A ring-type oscillator is widely used as a clock generation circuit due to its efficiency, wide frequency range, and small area. The oscillation frequency of the ring oscillator is usually calculated according to the following equation (1).

Figure 112016035614752-pat00001
Figure 112016035614752-pat00001

여기서 N은 지연 셀의 개수를 나타내며, td는 하나의 지연 셀이 가지는 지연 시간을 의미한다. 링 오실레이터의 발진 주파수는 N에 반비례하기 때문에 많은 지연 스테이지를 쓰는 경우, 동작 신뢰도와 면적 등에 있어서 한계가 존재한다.Where N represents the number of delay cells, and td represents the delay time of one delay cell. Since the oscillation frequency of the ring oscillator is inversely proportional to N, there are limitations in operation reliability and area when many delay stages are used.

또한 종래의 GHz 급의 고속 클럭 주파수를 발생하고 분배하는 회로에서 안정성은 성능에 상당히 주요한 요인이 되지만, 인버터만을 이용한 오실레이터는 없고, 또한 프랙탈 구조로 설계되어 고속의 클럭 주파수를 발생시키는 오실레이터의 개발이 요구되고 있다.In addition, stability in the circuit for generating and distributing the high-speed clock frequency of the conventional GHz class is a major factor in performance. However, there is no oscillator using only an inverter, and development of an oscillator designed with a fractal structure to generate a high- Is required.

특히, GHz급의 클럭 주파수를 필요로 하는 SoC (System on Chip)의 클럭 발생과 분배는 회로 설계에 매우 중요한 요인으로서, CMOS 직접 회로의 고집적화(high integration)의 가속으로 피코 초(pico second) 단위의 시간 안에서 정보를 처리하고 그 결과를 정확하게 동기화 검증하는 기술적 필요성이 대두되기 때문이다.Particularly, clock generation and distribution of SoC (System on Chip), which requires a clock frequency of GHz, is a very important factor in circuit design. As the acceleration of the high integration of CMOS integrated circuits, This is because there is a technical need to process information in time and accurately synchronize the results.

본 발명의 목적은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 안정적인 프랙탈 구조의 링 오실레이터를 설계하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a ring oscillator having a stable fractal structure.

또한, 본 발명에 따를 경우, 순간적으로 불안정한 주파수가 발생하는 지터 현상 및 위상 지연이 발생하는 클럭 스큐 현상을 줄일 수 있다.In addition, according to the present invention, a jitter phenomenon in which an unstable frequency instantly occurs and a clock skew phenomenon in which a phase delay occurs can be reduced.

본 발명에서는 기존의 클럭 분배 기법의 성능을 개선하여, 프랙탈(fractal) 구조의 셀룰러 발진 네트워크를 이용한 새로운 형태의 전원 전압과 온도 변화에 둔감한 클럭 발생 및 분배 회로를 제안하고자 한다.The present invention improves the performance of a conventional clock distribution technique and proposes a new type of power supply voltage and a clock generation and distribution circuit insensitive to temperature change using a fractal oscillation cellular network.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제(목적)들은 이상에서 언급한 기술적 과제(목적)들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제(목적)들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that the technical objectives of the present invention are not limited to the above-mentioned technical objects and other technical objects which are not mentioned in the following description are to be understood from the following description, It will be understood clearly by those with knowledge.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 셀룰러 발진 네트워크 회로는, 셀룰러 발진 네트워크 회로에 전원 전압 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 수신한 전원 전압 신호를 동위상의 신호로 생성하는 발진부; 및 상기 생성된 동위상의 신호를 출력하는 출력부; 를 포함하고, 상기 셀룰러 발진 네트워크 회로는, 프랙탈 구조를 가지기 위해서 3 개의 노드가 하나의 셀을 구성하고, 각 노드 사이에는 인버터가 배치되고, 상기 발진부는, 상기 네트워크 회로의 일부 국부적인 셀에 전압 또는 온도 중 적어도 하나의 변화가 발생하는 경우, 일정 시간이 지남에 따라서, 동위상의 신호로 생성하도록 설정될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cellular oscillation network circuit comprising: a receiver for receiving a power supply voltage signal in a cellular oscillation network circuit; And an oscillation unit for generating the received power supply voltage signal as a signal on the same level; And an output unit for outputting the generated signal of the same phase; Wherein the cellular oscillation network circuit comprises three nodes for forming a fractal structure, and an inverter is disposed between each of the three nodes, and the oscillation section generates a voltage Or temperature may be set to produce a signal on the same phase over a period of time if at least one of the changes occurs.

또한, 상기 발진부는, 상기 셀룰러 발진 네트워크 회로에 인가되는 상기 전압의 변화에 따라서, 상기 출력되는 동위상의 신호가 주기 대비 1% 이내의 클럭 스큐를 가지도록 설정될 수 있다.In addition, the oscillation unit may be set such that the output signal of the same phase has a clock skew of less than 1% of the cycle in accordance with a change in the voltage applied to the cellular oscillation network circuit.

또한, 상기 발진부는, 상기 셀룰러 발진 네트워크 회로의 내부 온도의 변화에 따라서, 상기 출력되는 동위상의 신호가 주기 대비 0.4% 이내의 클럭 스큐를 가지도록 설정될 수 있다.In addition, the oscillation unit may be set such that the output signal of the same phase has a clock skew of less than 0.4% with respect to the cycle in accordance with a change in the internal temperature of the cellular oscillation network circuit.

또한, 상기 셀룰러 발진 네트워크 회로는, 각 노드 사이에 홀수 개의 인버터가 연결되어 구성될 수 있다.In addition, the cellular oscillation network circuit may be configured by connecting an odd number of inverters between each node.

또한, 상기 홀수 개의 인버터는 서로 직렬로 연결되어 구성될 수 있다.The odd number of inverters may be connected to each other in series.

또한, 상기 셀룰러 발진 네트워크 회로는, GHz급 주파수에서 동작될 수 있다.In addition, the cellular oscillation network circuit may be operated at a GHz frequency range.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발진 제어 방법은, 네트워크 회로에 전원이 공급되어 발진 상태로 전환하는 단계; CMOS 다층 메탈 공정을 통해 동위상의 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 동위상의 신호를 출력하는 단계;를 포함하고, 상기 네트워크 회로는, 프랙탈(fractal) 구조를 가지기 위해서 3 개의 노드가 하나의 셀을 구성하고, 각 노드 사이에는 인버터가 배치되고, 상기 출력되는 동위상의 신호가 동일한 주파수 및 동일한 위상으로 발진되도록 설정되며, 상기 네트워크 회로의 일부 국부적인 셀에 전압 또는 온도 중 적어도 하나의 변화가 발생하는 경우, 일정 시간이 지남에 따라서, 동위상의 신호로 생성할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an oscillation control method comprising: switching power supply to a network circuit to an oscillating state; Generating an in-phase signal through a CMOS multi-layer metal process; And outputting the generated signal of the same phase, wherein the network circuit comprises three nodes in order to have a fractal structure, an inverter is disposed between the nodes, The signal on the same phase to be output is set to oscillate at the same frequency and the same phase, and when at least one of voltage or temperature changes in some local cells of the network circuit, Can be generated.

본 발명은 이하와 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

본 발명에 따르면, 간단한 링 오실레이터를 이용하여 클럭 스큐 현상 및 비동기 동작에 의한 오류를 줄일 수 있다.According to the present invention, a simple ring oscillator can be used to reduce errors caused by clock skew phenomenon and asynchronous operation.

본 발명에 따르면, 인버터만을 이용하여 프랙탈 구조로 설계하여 고속의 클럭 주파수를 발생시킬 수 있다.According to the present invention, a fast clock frequency can be generated by designing a fractal structure using only inverters.

본 발명에 따르면, 프랙탈 구조의 링 오실레이터를 이용하여 부분적인 온도와 전압 차이에서도 전체적인 동기화를 이루는 유리한 효과가 있다.According to the present invention, there is an advantageous effect of achieving overall synchronization even in a partial temperature and voltage difference using a ring oscillator of fractal structure.

도 1은 본 발명에 따른 셀룰러 발진 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 108개의 인버터로 구성된 CMOS 셀룰러 발진 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 다층 CMOS 프로세스를 이용한 발진 네트워크의 실현도를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로에서의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로의 출력 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로의 스큐 현상을 측정한 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로의 전압 변화에 따른 스큐 현상을 측정한 파형을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로의 온도 변화에 따른 스큐 현상을 측정한 파형을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로를 구조적으로 나타낸 도면이다.
1 is a diagram illustrating a cellular oscillation network structure according to the present invention.
2 is a diagram of a CMOS cellular oscillator network comprised of 108 inverters in accordance with the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating an implementation of an oscillation network using a multi-layer CMOS process according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating an operation process in an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention.
5 is a diagram showing an output waveform of the oscillation network circuit of the fractal structure according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a waveform obtained by measuring a skew phenomenon of an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing waveforms of skew phenomenon according to a voltage change of an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention. FIG.
8 is a graph showing waveforms of skew phenomenon according to a temperature change of an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention.
FIG. 9 is a structural view showing an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the same reference numerals will be used for the same constituent elements in the drawings, and redundant explanations for the same constituent elements will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 셀룰러 발진 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a cellular oscillation network structure according to the present invention.

SoC(System on Chip) 설계 기술의 발달로 시스템을 구성하는 집적회로(IC)의 클럭 신호(Clock signal, Clock frequency)는 대부분 GHz급의 초고주파수이며, 이에 따라 동작 속도 또한 계속 증가하고 있다. Due to the development of System on Chip (SoC) design technology, the clock signal (clock signal) of the integrated circuit (IC) constituting the system is mostly GHz high frequency.

이러한 초고속 클럭 신호의 생성과 분배는 집적 회로의 설계에 있어서 중요한 요소로 작용될 수 있으며, 위상이 지연되는 클럭 스큐 (Clock Skew) 현상 등이 발생하는 경우 동기화가 정확히 되지 않아 동작상에 오류로 출력될 수 있다. The generation and distribution of the super high-speed clock signal can be an important factor in the design of the integrated circuit, and when clock skew phenomenon occurs in which the phase is delayed, the synchronization is not accurately performed, .

기존의 클럭 신호 발생 회로 중에서 일반적으로 많이 사용되는 회로는 PLL(Phase Locked Loop)이지만, PLL 회로의 경우 위상 검출기(Phase Detector; PD), 전압제어 오실레이터(Voltage Controlled Oscillator; VCO), 루프 필터(Loop Filter) 등으로 구성되어 있어 회로 구성이 복잡하고, 배선 면적이 증가함에 따라서 칩 사이즈 또한 커지는 공간적인 부담을 가지고 있다.In the conventional PLL circuit, a phase detector (PD), a voltage controlled oscillator (VCO), a loop filter (Loop) Filter, and the like, so that the circuit configuration is complicated, and as the wiring area increases, the chip size also increases.

도 1에 도시된 바와 같이, 큰 삼각형(1-2-3) 내에는 이보다 작은 크기의 삼각형(4-5-6), 더 작은 크기의 삼각형(7-8-9)와 같이 동일 구조로 계속하여 확장이 가능한 프랙탈(fractal) 구조를 확인할 수 있다.As shown in Fig. 1, in the large triangle 1-2-3, a triangle 4-5-6 having a smaller size and a triangle 7-8-9 having a smaller size continue to have the same structure And a fractal structure that can be extended can be confirmed.

상대적으로 작은 삼각형(10-11-12)을 인버터(inverter)로 구성하여 기본 셀(cell) 단위로 할 수 있으며, 이를 계속 확장한 형태로서 CMOS를 이용한 오실레이터를 구성할 수 있다.The relatively small triangle (10-11-12) can be configured as an inverter for each basic cell, and the oscillator can be configured using CMOS as an extension of the basic triangle (10-11-12).

예를 들어, 삼각형(1-6-5)로 구성된 구조에서 노드(node) 1 및 노드 6 사이의 인버터에 대해서 노드 1은 입력 신호일 수 있으며, 노드 6은 출력 신호일 수 있다.For example, for an inverter between node 1 and node 6 in a structure composed of triangles (1-6-5), node 1 may be an input signal and node 6 may be an output signal.

본 발명에서의 프랙탈 구조의 링 오실레이터는 GHz 급의 높은 클럭 주파수(clock frequency)를 발생시킬 수 있으며, 이를 분배시킬 수 있다. 프랙탈 링 오실레이터는 고속의 GHz 급의 클럭 주파수를 요구하는 회로에 안정적으로 일정 주파수를 발생시킬 수 있는 회로이다. 제안하는 회로에 의해서 기존의 복잡한 PLL(Phase Locked Loop) 회로의 클럭 스큐 및 지터 현상에 의해서 발생할 수 있는 오류 동작들을 감소시키는 유리한 효과가 있다.The ring oscillator of the fractal structure in the present invention can generate a high clock frequency of GHz level and can distribute the clock frequency. Fractal ring oscillator is a circuit that can stably generate a certain frequency in a circuit requiring high clock frequency of GHz. The proposed circuit has an advantageous effect of reducing the error operations that can be caused by the clock skew and jitter phenomenon of the existing complex PLL (Phase Locked Loop) circuit.

각 노드 사이에서는 홀수 개의 인버터가 연결된 형태로 구성될 수 있다. 바람직하게는 각 노드 사이에는 홀수 개의 인버터가 직렬로(in series) 연결될 수 있다. 홀수 개의 인버터를 이용함으로써, 반전을 방지할 수 있다.An odd number of inverters may be connected between each node. Preferably, an odd number of inverters may be connected in series between each node. By using an odd number of inverters, inversion can be prevented.

프랙탈 구조로 인해서 프랙탈 구조의 링 오실레이터의 크기를 확장할 수 있다. 적게는 15개부터 45개 이상의 노드를 가지는 프랙탈 구조의 링 오실레이터를 구성할 수 있다. 이러한 경우, 하나의 인버터가 ⅓ π의 위상(phase) 차이를 가지고, 3개의 인버터가 하나의 셀을 구성하므로, 하나의 셀은 ⅔ π의 위상 차를 가지게 된다. 따라서, 3개의 서로 다른 인버터에 의해서 하나의 2π 사이클(cycle)의 위상을 가질 수 있다. The fractal structure allows the size of the ring oscillator of the fractal structure to be extended. Fractional ring oscillators can be constructed with fewer than 15 to 45 nodes. In this case, one inverter has a phase difference of ⅓π, and three inverters constitute one cell, so that one cell has a phase difference of ⅔π. Thus, it can have one 2π cycle phase by three different inverters.

CMOS 프랙탈 오실레이터 회로에 전원을 공급할 경우 모든 노드에 동일한 클럭 주파수를 가지는 발진 상태를 만들 수 있다. 하나의 노드에서 주파수 차이가 발생하더라도 프랙탈 오실레이터 구조의 특성에 의해서 상호 위상 차이를 감소시키게 되어 동일한 주파수로 변환되고, 위상 역시 동일하게 제어될 수 있다.When powering a CMOS fractal oscillator circuit, it is possible to create an oscillating state with the same clock frequency at all nodes. Even if a frequency difference occurs in one node, the mutual phase difference is reduced due to the characteristic of the fractal oscillator structure, so that the same frequency can be converted and the phase can be controlled in the same manner.

본 발명에 따른 CON(Cellular Oscillator Network plane)은 최신의 다중 레이어 내장 회로 처리 및 패키징 기법에 의해서 실행될 수 있다. 디지털 및 아날로그 평면 사이의 간격을 최소의 간섭으로 감소시킬 수 있다.The Cellular Oscillator Network plane (CON) according to the present invention can be implemented by the latest multi-layer built-in circuit processing and packaging techniques. The spacing between the digital and analog planes can be reduced with minimal interference.

도 2는 본 발명에 따른 108개의 인버터로 구성된 CMOS 셀룰러 발진 네트워크를 나타낸 도면이다.2 is a diagram of a CMOS cellular oscillator network comprised of 108 inverters in accordance with the present invention.

앞서 도 1에서 설명한 바와 같이, 이론적으로 인버터 개수를 추가함으로써 프랙탈 구조를 무한히 확장시킬 수 있다. 도 2는 인버터 수를 108개로 구성한 프랙탈 구조의 CMOS 셀룰러 발진 네트워크이다. 1, the fractal structure can be infinitely extended by theoretically adding the number of inverters. FIG. 2 is a fractal cellular CMOS oscillating network having 108 inverters.

네트워크 회로에 전원이 공급되면 기본적인 링 오실레이터와 같이 발진 상태가 되며, 네트워크가 갖는 구조적 특성에 의해서 모든 노드가 동일 주파수를 가지게 된다. 회로의 국부적인 노드의 위상 또는 주파수 변화(local disturbance)가 발생하더라도 네트워크 전체로 전달됨으로써 전체 네트워크에 동일한 위상과 주파수 변화(global state change)를 발생하게 된다.When power is supplied to the network circuit, it oscillates like a basic ring oscillator, and all nodes have the same frequency due to the structural characteristics of the network. Even if a local disturbance of a local node of a circuit occurs, the same phase and a global state change are generated in the whole network by being transmitted to the entire network.

도 2에서, 중앙 셀(40-41-45)에서의 위상 또는 주파수의 변화와 바깥측 셀(16-17-18)에서의 위상 또는 주파수의 변화는 클럭 스큐의 정도가 다를 수 있다. In FIG. 2, the change in phase or frequency in the center cell 40-41-45 and the change in phase or frequency in the outer cell 16-17-18 may differ in the degree of clock skew.

중앙 셀(40-41-45)의 경우, 프랙탈 구조 내에서 변화의 전파(분반)가 바깥측 셀(16-17-18)보다 용이하므로 클럭 스큐가 적을 수 있다. 반대로 바깥측 셀(16-17-18)은 중앙 셀(40-41-45)보다 전체 셀룰러 발진 네트워크에 전파(분반)되는 것이 어려우므로 클럭 스큐가 많을 수 있다. 다만, 이는 실험적인 데이터에 의해서 달라질 수 있으며, 바깥측 셀의 클럭 스큐가 중앙 셀의 클럭 스큐보다 적을 수도 있다.In the case of the central cell 40-41-45, the propagation of the change in the fractal structure is easier than that of the outer cell 16-17-18, so that the clock skew can be small. Conversely, since the outer cell 16-17-18 is more difficult to propagate (spread) over the entire cellular oscillation network than the center cell 40-41-45, the clock skew may be large. However, this may vary depending on experimental data, and the clock skew of the outer cell may be less than the clock skew of the center cell.

다시 말해서, 회로에 가해지는 변화의 값이 큰 경우라면 발진 네트워크 전체에 대하여 클럭 스큐의 값이 셀의 위치에 따라서 그 차이가 의미가 없을 정도로 작은 차이만 가질 수 있음을 이하의 실험값을 통해 나타낼 수 있다.In other words, if the value of the change applied to the circuit is large, it can be shown through the following experimental value that the value of the clock skew for the entire oscillation network can be small enough that the difference is insignificant depending on the position of the cell have.

도 3은 본 발명에 따른 다층 CMOS 프로세스를 이용한 발진 네트워크의 실현도를 개념적으로 나타낸 도면이다.3 is a conceptual diagram illustrating an implementation of an oscillation network using a multi-layer CMOS process according to the present invention.

CMOS 다층 메탈 공정(Multi Metal Layer Process)을 이용하여 라인 분배에 제한이 없는 간단한 구조로 구현될 수 있으며, 디지털과 아날로그 신호 간의 간섭을 최소화하기 위한 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조적 특징으로 클럭 스큐를 최소화(minimization)할 수 있으며, 국부적(local) 위상 또는 주파수 변화가 전체 네트워크(global)에 빠른 분반이 가능하므로 비대칭 부하조건(Unbalanced Load conditions)에도 강한 내성(Inherent Robustness)을 가질 수 있다.It can be implemented with a simple structure without limitations in line distribution using a CMOS multi-layer metal process, and can have a structure for minimizing interference between digital and analog signals. These structural features enable minimization of clock skew and enable localized phase or frequency variation to be quickly distributed across the global network, resulting in inherent robustness to unbalanced load conditions. Lt; / RTI >

도 3에 도시된 바와 같이, 발진 네트워크의 실현도는 크게 4개의 평면(plane)을 가지는 것으로 개념적으로 나타낼 수 있다. 주파수 영역인 RF IC, 아날로그 평면과, 디지털 평면, 아날로그 평면과 디지털 평면 사이의 셀룰러 발진 네트워크 평면(Cellular Oscillator Network Plane)으로 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 3, the realization degree of the oscillation network can be conceptually represented by having four planes. Can be represented as a cellular oscillator network plane between the RF IC, the analog plane, and the digital plane, the analog plane and the digital plane.

도 4는 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로에서의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an operation process in an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention.

단계 S410에서, 발진 네트워크 회로에 전원이 공급될 수 있다. 즉, 발진 네트워크 회로의 수신부는 공급되는 전원 전압 신호를 수신할 수 있다. 네트워크 회로에 전원이 공급되면 프랙탈 구조의 링 오실레이터로 구성된 발진 네트워크 회로는 발진 상태로 전환될 수 있다.In step S410, power can be supplied to the oscillation network circuit. That is, the receiver of the oscillation network circuit can receive the supplied power supply voltage signal. When power is supplied to the network circuit, the oscillating network circuit composed of the ring oscillator of the fractal structure can be switched to the oscillating state.

단계 S420에서, 발진 네트워크 회로는 CMOS 다층(multi-layer) 메탈 공정을 통하여 동위상의 신호를 생성할 수 있다. 동위상의 신호(In phase signal)는 같은 위상 또는 같은 주파수의 신호를 포함하는 넓은 개념의 신호일 수 있다.In step S420, the oscillating network circuit may generate a signal on the in-phase through a CMOS multi-layer metal process. An In phase signal can be a broad concept signal including signals of the same phase or the same frequency.

프랙탈 구조의 일부 국부적인 셀에서 발생되는 국부적인 전압 또는 온도의 변화는 발진 네트워크 회로의 구조적 특징에 의해서 발진 네트워크 회로 전체로 분반(distribution)될 수 있고 이러한 과정에서 동일 위상 또는 동일 주파수의 신호로 생성될 수 있다. Changes in local voltage or temperature that occur in some local cells of the fractal structure can be distributed throughout the oscillating network circuit by the structural features of the oscillating network circuit and produced in the same phase or at the same frequency .

발진 네트워크 회로의 발진부는 상기의 발진 과정을 수행하여, 동위상의 신호를 생성할 수 있다. 특히 본 발명에 따르는 발진부는, 발진 네트워크 회로의 일부 국부적인 셀에 전압 또는 온도 중 적어도 하나의 변화가 발생하는 경우, 일정 시간이 지남에 따라서, 동위상의 신호로 생성하도록 설정될 수 있다.The oscillation portion of the oscillation network circuit may perform the above oscillation process to generate a signal on the same phase. Particularly, the oscillation unit according to the present invention can be set to generate a signal on the same phase over a certain period of time when at least one of voltage or temperature change occurs in some local cell of the oscillation network circuit.

본 발명에 따르는 발진부는, 발진 네트워크 회로에 인가되는 상기 전압의 변화에 따라서, 출력되는 동위상의 신호가 주기 대비 1% 이내의 클럭 스큐를 가지도록 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다. 하기의 도7에서 볼 수 있듯이 전원 전압 값에 변화가 발생하더라도 클럭 스큐의 값이 주기 대비 1% 이내의 값일 수 있다. 이러한 클럭 스큐 값은 발진 네트워크 회로의 셀의 위치에 따라서 상이하게 나타날 수 있다.The oscillation unit according to the present invention is characterized in that the output signal of the equal phase is set to have a clock skew of less than 1% with respect to the cycle in accordance with the change of the voltage applied to the oscillation network circuit. As shown in FIG. 7, the value of the clock skew may be less than 1% of the cycle even if the power supply voltage value changes. Such a clock skew value may appear differently depending on the position of the cell of the oscillation network circuit.

발진 네트워크 회로의 중앙 셀(도 2에서의 40-41-45 셀)에서의 전원 전압의 변화와 바깥측 셀(도 2에서의 16-17-18 셀)에서의 전원 전압의 변화는 서로 상이할 수 있다. 중앙 셀의 경우, 바깥측 셀보다 국부적인 변화에 따른 분배가 용이할 수 있다.The change in the power supply voltage in the central cell (40-41-45 cells in Fig. 2) of the oscillation network circuit and the change in the power supply voltage in the outer cell (16-17-18 cells in Fig. 2) are different from each other . In the case of a center cell, distribution according to a local change may be easier than with an outer cell.

단계 S430에서, 발진 네트워크 회로는 생성된 동위상의 신호를 출력할 수 있다. 즉, 발진 네트워크 회로의 출력부는 생성된 동위상의 신호를 출력할 수 있다. 출력된 동위상의 신호는 클럭 주파수로서 클럭 스큐가 감소된 신호일 수 있다. 또한, 본 발진 기법은 발진 네트워크 회로에 전압 변화 또는 온도 변화에 의해서 발생되는 클럭 스큐가 감소되어, 전압 변화 또는 온도 변화에 둔감한 발진 기법으로 이용될 수 있다.In step S430, the oscillation network circuit can output the generated on-state signal. That is, the output portion of the oscillation network circuit can output the generated signal of the same phase. The output signal on the same phase may be a signal whose clock skew is reduced as a clock frequency. In addition, the present oscillation technique can be used as an oscillation technique in which the oscillation network circuit is reduced in voltage skew caused by a voltage change or a temperature change and is insensitive to a voltage change or a temperature change.

도 5는 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로의 출력 파형을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing an output waveform of the oscillation network circuit of the fractal structure according to the present invention.

도 5(a)는 108개 인버터를 이용한 CMOS 발진 네트워크 회로에서 출력되는 파형을 나타낸 도면이고, 도 5(b)는 15개의 동위상 노드에서 출력되는 파형을 나타낸 도면이다.5 (a) is a diagram showing a waveform output from a CMOS oscillation network circuit using 108 inverters, and FIG. 5 (b) is a diagram showing waveforms output from 15 in-phase nodes.

본 출력 파형은 시뮬레이션 결과 값이며, 300K, 3 볼트라는 동일한 시뮬레이션 환경에서 전압을 공급하였다.The output waveform is the simulation result, and the voltage is supplied in the same simulation environment of 300K, 3 volts.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 출력 파형은 시간이 흐름에 따라 약 6 ns가 지난 이후부터는 크게 3개의 위상으로 동위상 신호로 조정되는 것을 확인할 수 있으며, 3개의 신호들은 서로 120도 차이의 위상을 가지는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5 (a), it can be seen that the output waveform is largely adjusted to an in-phase signal in three phases since about 6 ns as time passes, and the three signals are 120 degrees difference Phase.

도 5(b)에 도시된 바와 같이, 출력파형은 총 15개 노드에서 동위상으로 조정되는 것을 확인할 수 있다. 약 4n 가 지난 이후부터는 하나의 위상만을 출력하는 점에서 15개의 서로 다른 위상의 신호가 동위상의 신호로 조정되는 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 5 (b), it can be seen that the output waveform is adjusted in phase in a total of 15 nodes. From about 4n afterwards, only one phase is outputted, and it is confirmed that signals of 15 different phases are adjusted to signals of the same phase.

도 6은 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로의 스큐 현상을 측정한 파형을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a graph showing a waveform obtained by measuring a skew phenomenon of an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention.

도 6에서는 셀룰러 발진 네트워크 회로의 클럭 스큐 값을 측정하였으며, 동일한 1.6 볼트 값을 가지는 시간이 제1 신호는 28.694246ns, 제2 신호는 28.694775ns로서 제1 신호에 비하여 0.000526ns의 클럭 스큐가 발생하는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 6, the clock skew value of the cellular oscillation network circuit is measured. The clock signal having the same 1.6 volt value has a clock skew of 0.000526 ns as compared with the first signal, 28.694246 ns for the first signal and 28.694775 ns for the second signal. .

도 7은 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로의 전압 변화에 따른 스큐 현상을 측정한 파형을 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a graph showing waveforms of skew phenomenon according to a voltage change of an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention. FIG.

도 7(a)는 중앙 셀에서의 전원 전압 변화에 따른 클럭 스큐를 측정한 파형이고, 도 7(b)는 바깥측 셀에서의 전원 전압 변화에 따른 클럭 스큐를 측정한 파형이다. 7 (a) is a waveform obtained by measuring a clock skew according to a power supply voltage change in a center cell, and FIG. 7 (b) is a waveform obtained by measuring a clock skew according to a power supply voltage change in the outer cell.

본 시뮬레이션에서는 3V, 0.5μm CMOS 공정을 사용하여 진행하였으며, 회로의 전원 전압의 전압 변동 범위는 3V 기준전압의 3%로 진행하였다.In this simulation, a 3V, 0.5μm CMOS process was used and the voltage variation range of the circuit power supply voltage was 3% of the 3V reference voltage.

본 발명에서의 중앙 셀은 상기 도 2에서의 셀(40-41-45)이며, 바깥측 셀은 상기 도 2에서의 셀(16-17-18)일 수 있다. 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 중앙 셀(40-41-45)에 전압 감소가 발생할 수 있고, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 바깥측 셀(16-17-18)에 전압 감소가 발생할 수 있다.The center cell in the present invention may be the cell 40-41-45 in FIG. 2, and the outer cell may be the cell 16-17-18 in FIG. As shown in Fig. 7 (a), a voltage decrease may occur in the center cell 40-41-45, and as shown in Fig. 7 (b), in the outer cell 16-17-18 Voltage loss can occur.

전압 감소 변화에 따른 클럭 스큐 값은 하기의 표 1과 같이 측정되었다.The clock skew values according to the voltage decrease changes were measured as shown in Table 1 below.

중앙 셀에서의 전압 변화Voltage change in center cell 전압 변화Voltage change -0.5%-0.5% -1%-One% -1.5%-1.5% -2%-2% -2.5%-2.5% -3%-3% 스큐
레이트
Skew
Rate

영역
Cell
domain
2%2% 0.0210.021 0.0230.023 0.2350.235 0.2730.273 0.2570.257 0.7420.742
5%5% 0.0950.095 0.3640.364 0.5870.587 0.6180.618 0.6200.620 0.9290.929 8%8% 0.4300.430 0.7450.745 0.8680.868 0.9160.916 0.9600.960 1.0611.061 공급전압 범위: 3 ~ 2.91 VSupply voltage range: 3 to 2.91 V 바깥측 셀에서의 전압 변화The voltage change in the outer cell 전압 변화Voltage change -0.5%-0.5% -1%-One% -1.5%-1.5% -2%-2% -2.5%-2.5% -3%-3% 스큐
레이트
Skew
Rate

영역
Cell
domain
2%2% 0.0810.081 0.2400.240 0.3610.361 0.3750.375 0.6720.672 0.7030.703
5%5% 0.1590.159 0.4510.451 0.5020.502 0.6280.628 0.7220.722 0.8410.841 8%8% 0.2650.265 0.4530.453 0.6020.602 0.7480.748 0.8360.836 1.0541.054

상기 표 1에서 실험적으로 구한 바와 같이, 전압 변화에 따라 동위상 노드 클럭 스큐가 주기 대비 ~1% 내로 측정된 것을 확인할 수 있다. 클럭 스큐가 1% 내외로 측정되는 것에 따라서 GHz급의 고속 클럭 발생과 분배 회로에 사용 가능함을 확인할 수 있으며, 칩 내부뿐만 아니라 chip-to-chip 또는 system-to-system에서도 적용이 가능하다고 볼 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the in-phase node clock skew is measured within a range of ~ 1% of the cycle according to the voltage change. As the clock skew is measured to be around 1%, it can be confirmed that it can be used for GHz-class high-speed clock generation and distribution circuit. It can be applied not only to chip but also to chip-to-chip or system-to-system have.

도 8은 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로의 온도 변화에 따른 스큐 현상을 측정한 파형을 나타낸 도면이다.8 is a graph showing waveforms of skew phenomenon according to a temperature change of an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention.

본 시뮬레이션에서는 3V, 0.5μm CMOS 공정을 사용하여 진행하였으며, 회로의 전원 전압의 온도 변동 범위는 -40℃ 에서 85℃ 사이로 진행하였다.In this simulation, a 3V, 0.5μm CMOS process was used. The temperature range of power supply voltage of the circuit was varied from -40 ℃ to 85 ℃.

온도 변화에 따른 클럭 스큐 값은 하기의 표 2와 같이 측정되었다.The clock skew values according to the temperature changes were measured as shown in Table 2 below.

온도 변화Temperature change -5%-5% -3%-3% -1%-One% 0%0% 1%One% 3%3% 5%5% 스큐 레이트Skew rate 0.3470.347 0.0950.095 0.0620.062 00 0.0650.065 0.1350.135 0.3400.340 온도 변화 범위: -40℃ ~ 85℃Temperature range: -40 ℃ ~ 85 ℃

상기 표2에서 실험적으로 구한 바와 같이, 특정 셀을 기준으로 클럭 스큐의 차이가 주기 대비 0.4% 미만으로 측정된 것을 확인할 수 있다. 클럭 스큐가 0.4% 내외로 측정되는 것에 따라서 GHz급의 고속 클럭 발생과 분배 회로에 사용 가능함을 확인할 수 있으며, 칩 내부뿐만 아니라 chip-to-chip 또는 system-to-system에서도 적용이 가능하다고 볼 수 있다.As shown in Table 2, it can be seen that the difference in clock skew was measured to be less than 0.4% of the cycle. As the clock skew is measured to be around 0.4%, it can be seen that it can be used for GHz-class high-speed clock generation and distribution circuit, and it can be applied not only in chip but also chip-to-chip or system-to-system have.

도 9는 본 발명에 따른 프랙탈 구조의 발진 네트워크 회로를 구조적으로 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a structural view showing an oscillation network circuit of a fractal structure according to the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 108개의 인버터를 이용한 셀룰러 발진 네트워크에서의 CMOS 레이어를 확인할 수 있다. As shown in FIG. 9, a CMOS layer in a cellular oscillation network using 108 inverters can be identified.

본 발명에서는 다층(multi-layer) 레이어를 가지는 셀룰러 발진 네트워크 회로를 설계하여 클럭 신호 발생과 분배에 관한 기법을 제안하였다. 프랙탈 네트워크라는 구조적인 특성에 의해서 클럭 신호들은 1.5GHz의 속도에서 전원 전압 3% 변화와 내부 온도 5%의 변동에도 약 1% 및 0.4 % 미만의 낮은 클럭 스큐를 가지는 것을 실험적으로 나타냄으로써 GHz급의 고속 클럭 발생과 분배 회로로 사용 가능함을 시사하였다.In the present invention, a multi-layered cellular oscillation network circuit is designed and a technique for generating and distributing a clock signal is proposed. Due to the structural nature of the fractal network, clock signals experimentally demonstrate low clock skew of less than 1% and 0.4% even at a 1.5% change in power supply voltage and a 5% variation in internal temperature, Speed clock generation and distribution circuits.

다시 말해서, 다수의 동위상 노드에서 동일한 클럭 신호를 얻을 수 있으며, 낮은 클럭 스큐를 보이는 측면에서 GHz 클럭의 생성과 분배의 효율이 높다는 것을 의미할 수 있으며, 현재 이용되는 PLL 및 DLL을 보완하는 요소 기술로서 충분히 사용될 수 있다.In other words, it is possible to obtain the same clock signal in a plurality of in-phase nodes, and it may mean that generation and distribution efficiency of GHz clock is high in view of low clock skew. It can be used sufficiently as a technique.

이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어(firmware) 또는 하드웨어에서 혹은 이들 중 하나 이상의 조합에서 구현 가능하다. The functional operations described herein and embodiments of the present subject matter may be implemented in digital electronic circuitry or computer software, firmware or hardware, including combinations of structures disclosed herein, and structural equivalents thereof, .

본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위하여 혹은 그 동작을 제어하기 위하여 유형의 프로그램 매체 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 혹은 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.Embodiments of the subject matter described herein may be implemented as one or more computer program products, in other words one or more modules for computer program instructions encoded on a type of program medium for execution by, or control over, the operation of the data processing apparatus Can be implemented. The type of program medium may be a propagated signal or a computer readable medium. A propagated signal is an artificially generated signal, such as a machine-generated electrical, optical or electromagnetic signal, generated to encode information for transmission to a suitable receiver device for execution by a computer. The computer-readable medium can be a machine-readable storage device, a machine-readable storage substrate, a memory device, a combination of materials that affect the machine readable propagation type signal, or a combination of one or more of the foregoing.

컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. A computer program (also known as a program, software, software application, script or code) may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted language, a priori or procedural language, Components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment.

컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. A computer program does not necessarily correspond to a file in the file system. The program may be stored in a single file provided to the requested program, or in multiple interactive files (e.g., a file storing one or more modules, subprograms, or portions of code) (E.g., one or more scripts stored in a markup language document).

컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.A computer program may be deployed to run on multiple computers or on one computer, located on a single site or distributed across multiple sites and interconnected by a communications network.

부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다. Additionally, the logic flows and structural block diagrams described in this patent document describe corresponding actions and / or specific methods supported by corresponding functions and steps supported by the disclosed structural means, It can also be used to build software structures and algorithms and their equivalents.

본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.The processes and logic flows described herein may be performed by one or more programmable processors executing one or more computer programs to perform functions by operating on input data and generating output.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 종류의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상의 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 혹은 양자로부터 명령어와 데이터를 수신할 것이다. Processors suitable for the execution of computer programs include, for example, any one or more processors of both general purpose and special purpose microprocessors and any kind of digital computer. Generally, a processor will receive instructions and data from read-only memory, random access memory, or both.

컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기광학 디스크나 광학 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대량 저장 장치로부터 데이터를 수신하거나 그것으로 데이터를 전송하거나 혹은 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.A core element of a computer is a processor for executing instructions and one or more memory devices for storing instructions and data. In addition, the computer is generally operatively coupled to receive data from, transfer data to, or perform both of the operations of, for example, one or more mass storage devices for storing data such as magnetic, magneto-optical disks, Or will include. However, the computer need not have such a device.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. The description sets forth the best mode of the invention, and is provided to illustrate the invention and to enable those skilled in the art to make and use the invention. The written description is not intended to limit the invention to the specific terminology presented.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능 블록을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.Thus, while the present invention has been described in detail with reference to the above examples, those skilled in the art will be able to make adaptations, modifications, and variations on these examples without departing from the scope of the present invention. In other words, in order to achieve the intended effect of the present invention, all the functional blocks shown in the drawings are separately included or all the steps shown in the drawings are not necessarily followed in the order shown, It can be in the range.

Claims (12)

셀룰러 발진 네트워크 회로에 전원 전압 신호를 수신하는 수신부; 및
상기 수신한 전원 전압 신호를 동위상의 신호로 생성하는 발진부; 및
상기 생성된 동위상의 신호를 출력하는 출력부; 를 포함하고,
상기 셀룰러 발진 네트워크 회로는,
프랙탈(fractal) 구조를 가지기 위해서 3 개의 노드가 하나의 셀을 구성하고, 각 노드 사이에는 인버터가 배치되고,
상기 발진부는, 상기 셀룰러 발진 네트워크 회로의 일부 국부적인 셀에 전압 변화가 3% 이내의 범위에서 발생하는 경우,
일정 시간이 지남에 따라서, 동위상의 신호로 생성하도록 설정되고,
상기 셀룰러 발진 네트워크 회로의 중앙측 셀의 클럭 스큐 현상이 상기 셀룰러 발진 네트워크 회로의 바깥측 셀의 클럭 스큐 현상보다 적은 것을 특징으로 하는, 셀룰러 발진 네트워크 회로.
A receiver for receiving a power supply voltage signal in a cellular oscillation network circuit; And
An oscillation unit for generating the received power supply voltage signal as a signal on the same level; And
An output unit for outputting the generated signal of the same phase; Lt; / RTI >
The cellular oscillation network circuit comprising:
In order to have a fractal structure, three nodes constitute one cell, an inverter is arranged between each node,
Wherein when the voltage change occurs within a range of 3% or less within a certain local cell of the cellular oscillation network circuit,
Is set to be generated as a signal on the same phase as a predetermined time passes,
Wherein the clock skew phenomenon of the central side cell of the cellular oscillation network circuit is less than the clock skew phenomenon of the cell outside of the cellular oscillation network circuit.
청구항 1에 있어서,
상기 발진부는,
상기 셀룰러 발진 네트워크 회로에 인가되는 상기 전압의 변화에 따라서,
상기 출력되는 동위상의 신호가 주기 대비 1% 이내의 클럭 스큐를 가지도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 셀룰러 발진 네트워크 회로.
The method according to claim 1,
Wherein,
In response to a change in the voltage applied to the cellular oscillation network circuit,
Characterized in that the output signal of the same phase is set to have a clock skew of less than 1% of the period.
청구항 1에 있어서,
상기 발진부는,
상기 셀룰러 발진 네트워크 회로의 내부 온도의 변화에 따라서,
상기 출력되는 동위상의 신호가 주기 대비 0.4% 이내의 클럭 스큐를 가지도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 셀룰러 발진 네트워크 회로.
The method according to claim 1,
Wherein,
Depending on the change in the internal temperature of the cellular oscillation network circuit,
Characterized in that the output signal of the same phase is set to have a clock skew within 0.4% of the period.
청구항 1에 있어서,
상기 셀룰러 발진 네트워크 회로는,
각 노드 사이에 홀수 개의 인버터가 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는, 셀룰러 발진 네트워크 회로.
The method according to claim 1,
The cellular oscillation network circuit comprising:
And an odd number of inverters are connected between each node.
청구항 4에 있어서,
상기 홀수 개의 인버터는 서로 직렬로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는, 셀룰러 발진 네트워크 회로.
The method of claim 4,
And the odd number of inverters are connected in series with each other.
청구항 1에 있어서,
상기 셀룰러 발진 네트워크 회로는, GHz급 주파수에서 동작되는 것을 특징으로 하는, 셀룰러 발진 네트워크 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the cellular oscillation network circuit is operated at a GHz frequency range.
네트워크 회로에 전원이 공급되어 발진 상태로 전환하는 단계;
CMOS 다층 메탈 공정을 통해 동위상의 신호를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 동위상의 신호를 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 네트워크 회로는,
프랙탈(fractal) 구조를 가지기 위해서 3 개의 노드가 하나의 셀을 구성하고, 각 노드 사이에는 인버터가 배치되고,
상기 출력되는 동위상의 신호가 동일한 주파수 및 동일한 위상으로 발진되도록 설정되며,
상기 네트워크 회로의 일부 국부적인 셀에 전압 변화가 3% 이내의 범위에서 발생하는 경우,
일정 시간이 지남에 따라서, 동위상의 신호로 생성하고,
상기 네트워크 회로의 중앙측 셀의 클럭 스큐 현상이 상기 네트워크 회로의 바깥측 셀의 클럭 스큐 현상보다 적은 것을 특징으로 하는, 발진 제어 방법.
Switching to an oscillating state by supplying power to the network circuit;
Generating an in-phase signal through a CMOS multi-layer metal process; And
And outputting the generated signal of the same phase,
The network circuit comprising:
In order to have a fractal structure, three nodes constitute one cell, an inverter is arranged between each node,
The output signals of the same phase are set to oscillate at the same frequency and phase,
If a voltage change occurs within a range of 3% within some local cells of the network circuit,
As the time passes, it is generated as a signal on the same level,
Wherein a clock skew phenomenon of a central cell of the network circuit is less than a clock skew phenomenon of a cell outside the network circuit.
청구항 7에 있어서,
상기 네트워크 회로는,
상기 네트워크 회로에 인가되는 상기 전압의 변화에 따라서,
상기 출력되는 동위상의 신호가 주기 대비 1% 이내의 클럭 스큐를 가지는 것을 특징으로 하는, 발진 제어 방법.
The method of claim 7,
The network circuit comprising:
In response to a change in the voltage applied to the network circuit,
Wherein the output signal of the same phase has a clock skew of less than 1% of the cycle.
청구항 7 있어서,
상기 네트워크 회로는,
상기 네트워크 회로의 내부 온도의 변화에 따라서,
상기 출력되는 동위상의 신호는 주기 대비 0.4% 이내의 클럭 스큐를 가지는 것을 특징으로 하는, 발진 제어 방법.
[Claim 7]
The network circuit comprising:
In accordance with a change in the internal temperature of the network circuit,
Wherein the output signal of the equal phase has a clock skew within 0.4% of the cycle.
청구항 7에 있어서,
상기 네트워크 회로는,
각 노드 사이에 홀수 개의 인버터가 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는, 발진 제어 방법.
The method of claim 7,
The network circuit comprising:
And an odd number of inverters are connected between each node.
청구항 10에 있어서,
상기 홀수 개의 인버터는 서로 직렬로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는, 발진 제어 방법.
The method of claim 10,
And the odd number of inverters are connected in series with each other.
청구항 7에 있어서,
상기 네트워크 회로는, GHz급 주파수에서 동작되는 것을 특징으로 하는, 발진 제어 방법.
The method of claim 7,
Wherein the network circuit is operated at a GHz frequency.
KR1020160045481A 2016-04-14 2016-04-14 A Cellular Oscillator Network Circuit using CMOS Inverter KR101783997B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160045481A KR101783997B1 (en) 2016-04-14 2016-04-14 A Cellular Oscillator Network Circuit using CMOS Inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160045481A KR101783997B1 (en) 2016-04-14 2016-04-14 A Cellular Oscillator Network Circuit using CMOS Inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101783997B1 true KR101783997B1 (en) 2017-10-10

Family

ID=60190330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160045481A KR101783997B1 (en) 2016-04-14 2016-04-14 A Cellular Oscillator Network Circuit using CMOS Inverter

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101783997B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210112700A (en) 2020-03-06 2021-09-15 한림대학교 산학협력단 Temperature measurement method, apparatus and system using cellular oscillatory network circuit

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002026696A (en) 2000-04-13 2002-01-25 Ecchandesu:Kk Synchronization oscillation circuit and oscillation circuit network

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002026696A (en) 2000-04-13 2002-01-25 Ecchandesu:Kk Synchronization oscillation circuit and oscillation circuit network

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
최원용 외 3인 "온도변화에 둔감한 Low-skew 초고속 CMOS 셀룰러 발진기 네트워크 회로 설계", 대한전자공학회 추계학술대회 논문집, pp 172-175 (2014.11.)*

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210112700A (en) 2020-03-06 2021-09-15 한림대학교 산학협력단 Temperature measurement method, apparatus and system using cellular oscillatory network circuit
KR102451955B1 (en) * 2020-03-06 2022-10-07 한림대학교 산학협력단 Temperature measurement method, apparatus and system using cellular oscillatory network circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3619352B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP3813582B2 (en) Clock signal distribution apparatus and method
KR101754224B1 (en) Method for synchronizing multi-chp system clock signal using ring oscillator and appatus thereof
TWI390852B (en) Delay circuit
US6441667B1 (en) Multiphase clock generator
TWI488440B (en) Delay locked loop circuit and memory device having the same
CN104821824A (en) System ready in a clock distribution chip
US10523224B2 (en) Techniques for signal skew compensation
JP2007087380A (en) Method and apparatus for managing clock skew
Bai et al. Low-phase noise clock distribution network using rotary traveling-wave oscillators and built-in self-test phase tuning technique
KR100594297B1 (en) Delay locked loop using an oscillator obeying an external clock signal frequency and method thereof
JP2020017931A (en) Mutual injection phase synchronization circuit
KR101783997B1 (en) A Cellular Oscillator Network Circuit using CMOS Inverter
Elissati et al. Multi-phase low-noise digital ring oscillators with sub-gate-delay resolution
TWI392992B (en) Clock generating circuit and clock generating method thereof
KR101807850B1 (en) Multi-Chip System Clock Signal Distribution Synchronization Technology with In-Phase Clock Lines
US11411553B1 (en) System of free running oscillators for digital system clocking immune to process, voltage and temperature (PVT) variations
US10742224B2 (en) Voltage-follower based cross-coupling oscillators with embedded phase-interpolation function
US8373476B2 (en) Device and method for compensating a signal propagation delay
Dolev et al. HEX: Scaling honeycombs is easier than scaling clock trees
KR101723638B1 (en) A Fractal Ring-Oscillator Using a Frequency-Shift Keying Modulation Technique
JP2009187258A (en) Input/output terminal-sharing clock frequency selecting/oscillating circuit
KR101807847B1 (en) Multi-Chip System with In-Phase Clock Lines
Mandal et al. A low-jitter phase-locked resonant clock generation and distribution scheme
Korniienko et al. H∞ loop shaping control for distributed PLL network

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant