최근 바이오 기술의 급격한 발전에 따라 인간의 신체 내부에 칩을 주입하는 마이크로칩 및 나노칩 기술이 크게 각광받고 있으며 기술의 발전에 따라 바이오칩의 크기는 점점 작아지고 있다. 이러한 칩이 동작하였을 때 급격한 열이 발생하게 되면, 단백질로 이루어진 인체 세포는 치명적인 영향을 받는다. ADCL (Adiabatic Dynamic CMOS Logic)은 단열적 동작과 초저전력 동작이 가능한 Logic으로써 이러한 기술 트렌드에 있어 최적의 회로 설계 기법이라 할 수 있다.
이러한 ADCL을 기반으로 하는 시스템을 SoC (System on Chip) 설계를 통해 구성할 때, 단위 ADCL 회로들은 전류구동능력을 위하여 각각의 부하마다 커패시터가 반드시 필요하다. 그러나 커패시터는 MOS 트랜지스터 소자 및 이들로 구성된 디지털 Logic에 비해 매우 큰 면적을 차지한다. 이는 SoC 설계 시, 제한된 면적 내에서 CMOS 기반의 디지털 회로보다 ADCL 기반의 디지털 회로의 집적도는 상대적으로 낮아지고, 결국 한계에 부딪힌다. 따라서 ADCL 기반의 집적 시스템 설계를 위해서는 부하 커패시터의 제거가 반드시 필요하다. 그러나 부하 커패시터의 일방적인 제거는 곧 ADCL 기반 디지털 회로의 전류구동능력의 감소로 이어진다.
따라서 본 논문에서는 기존의 ADCL에서 부하 커패시터를 제거함과 동시에 전류구동능력을 향상시키기 위한 실용화 기법을 제안한다. 이를 위하여 2개의 위상이 서로 다른 전원 및 2개의 ADCL Inverter를 사용함으로써 전류구동능력이 향상되었다. 이를 확인하기 위하여 0.35 ㎛ 표준 CMOS 공정을 사용하였고, 전원의 주파수는 3.3 V의 전압과 10 kHz의 주파수를 가진 AC 전원이 제안된 회로에 인가되었다, 이를 통해 전류구동능력은 기존의 단위 ADCL Inverter보다 약 31배 향상된 1.63 ㎼를 확인하였고, 실제 Inverter의 설계 면적은 기존 ADCL Inverter보다 94.6% 감소되었다.
본 연구 결과는 향후 바이오칩 기술에서 실용적인 ADCL 회로 설계 시 유용할 것으로 기대된다.