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- 저자 : 우현재 (검색결과 5 건)
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휴대형기기에 적합한 내장형 3차원 그랙픽 렌더링 처리기 설계
기존의 3차원 그래픽 가속기는 전력소모 및 규모가 커서 휴대형 기기에는 적합하지 않다. 따라서 본 논문에서는 휴대형기기에 적합한 저전력 소규모의 3차원 렌더링 처리기를 제안한다. 소규모의 구현을 위하여 반복연산 및 고정소수점 연산을 사용하였다. 또 저전력의 고려를 위해 텍스쳐 유무에 따라 효율적으로 파이프라인을 관리하였고, 삼각형 셋업 및 에지워킹 단은 순차적으로, 3차원 영상 가속기의 성능을 좌우하는 스켄라인처리와 스판 처리 단은 병렬적으로 처리하게 설계하였다. 설계한 렌더링 처리기는 800*600의 해상도 지원과 32비트의 트루칼러를 지원하며 플립프롭 기반으로 설계하였다. Xilinx Virtex2 6000을 사용하여 검증을 하였고 전체 LUT의 55%를 차지하며 36.4 Mhz의 동작 주파수를 갖는다. 0.25μm ASIC공정에서는 50Mhz로 동작하여 초당 47.88M 개의 픽셀과 33.25 프레임을 처리하며 텍스쳐 매핑을 포함 64만 게이트를 가지며 면적은 6.1254mm*6.1186mm 이이며 파워소모는 263.7mW이다. The conventional 3D graphic accelerator is mainly focused on high performance in the application area of computer graphic and 3D video game. However they are not suitable for the portable devices which usually have tight power budget. In this thesis, we propose low power 3D graphic rendering processor for embedded 3D graphic accerlerator, which is applicable in portable devices. The proposed rendering processor adopts fixed point number instead of floating point number and implements functional operation to be iterative rather than parallelized to lower hardware cost. Furthermore, the proposed architecture manages pipeline flow in smart manner according to existence of texture for low power consumption. Triangle set-up stage and edge walking stage are executed sequentially while scan-line processing stage and span processing stage which control performance of 3D graphic accelerator are executed parallely. The proposed rendering processor supports 800 by 600 pixel resolution and 32-bit true color. It is verified that the proposed rendering processor runs in up to 36.4 Mhz and in up to 50Mhz when it is implemented with FPGA and 0.25μm ASIC technology respectively. The ASIC chip can execute 47.88M pixels per second. The size of ASIC chip is 6.1254mm*6.1186mm and the power consumption is 263.7mW with 50Mhz operation frequency.
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이 연구는 기상상태(평균기온, 최고기온, 최저기온, 평균풍속, 평균습도, 강수량)와 대기오염지수(초미세먼지, 미세먼지, 이산화질소, 오존, 아황산가스, 일산화탄소)가 성인의 신체활동 수준에 미치는 영향을 검증하고 기상정보에 따른 신체활동량(보행 수)의 변화를 예측하는데 목적이 있다. 이 연구의 목적을 달성하기 위하여 스마트폰 기반 어플리케이션을 활용하여 보행 수에 대한 자료를 수집하였으며, 이때 사용한 어플리케이션은 (주)스왈라비에서 개발한 Walkon이다. 기상상태(평균기온, 최고기온, 최저기온, 평균풍속, 평균습도, 강수량) 자료는 기상청에서 운영하는 기상자료개방포털을 활용하였다. 마지막으로 대기오염지수(초미세먼지, 미세먼지, 이산화질소, 오존, 아황산가스, 일산화탄소) 자료 수집을 위하여 한국 환경공단에서 운영하는 에어코리아에서 제공하고 있는 대기오염지수 자료를 수집하였다. 모든 자료는 Microsoft Excel 2013을 활용하였다. 이 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 기상상태(평균기온, 최고기온, 최저기온, 평균풍속, 평균습도, 강수량)는 성인의 신체활동수준(보행 수)에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 구체적으로 평균기온, 평균습도가 올라갈수록, 최저기온, 강수량(20대 성인 남자, 여자)은 내려갈수록 신체활동 수준(보행 수)이 증가하는 것으로 나타났으며, 평균기온, 최저기온, 평균습도 순으로 신체활동 수준(보행 수)에 영향을 미치는 것으로 검증되었다. 둘째, 기상상태(평균기온, 최고기온, 최저기온, 평균풍속, 평균습도, 강수량)는 성인 남자, 여자 모두의 신체활동수준(보행 수)에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 구체적으로 평균기온, 최저기온, 강수량(20대), 평균습도가 신체활동 수준(보행 수)에 영향을 미치는 변인이며, 평균기온, 평균습도가 올라갈수록, 최저기온, 강수량(20대)은 내려갈수록 신체활동 수준(보행 수)이 증가하는 것으로 검증되었다. 셋째, 대기오염지수(초미세먼지, 미세먼지, 이산화질소, 오존, 아황산가스, 일산화탄소)는 성인의 신체활동수준(보행 수)에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 구체적으로 초미세먼지 일산화탄소, 아황산가스의 지수가 감소할수록 신체활동 수준(보행 수)이 증가하는 반면 미세먼지, 오존, 이산화질소의 지수가 올라갈수록 신체활동 수준(보행 수)이 증가하는 것으로 나타났으며, 이산화질소, 초미세먼지, 일산화탄소, 아황산가스, 미세먼지, 오존 순으로 신체활동수준(보행 수)에 영향을 미치는 것으로 검증되었다. 넷째, 계절에 따른 성인의 신체활동량에는 여름철과 겨울철의 강수량이 성인의 신체활동수준(보행 수)에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 구체적으로 여름철과 겨울철에 강수량이 감소할수록 신체활동 수준(보행 수)이 증가하는 것으로 검증되었다. 결론적으로 기상상태와 대기오염수준은 신체활동수준(보행 수)에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 기상상태에서는 평균기온, 최저기온, 평균습도가 가장 크게 영향을 미치는 변인으로 나타났으며, 대기오염수준에서는 모든 변인인 초미세먼지, 미세먼지, 이산화질소, 오존, 아황산가스, 일산화탄소가 영향을 미치는 변인으로 나타났다. 따라서 기상상태 및 대기오염수준을 고려한 신체활동 프로그램 개발이 요구되며, 추후 이 연구결과는 신체활동 친화적 환경조성을 하는데 기초정보로 사용할 수 있을 것이다. 주요어 : 신체활동량, 보행 수, 기상정보, 대기오염지수
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원자층 증착법에 의한 PtRu 바이메탈 합금 박막의 산소 열처리에 따른 전기적 특성에 관한 연구
CMOS 소자의 고집적화로 인하여 pMOS 소자에서 사용하기 위한 게이트 전극 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. pMOS 소자의 게이트 전극은 높은 일함수를 요구하기 때문에 일함수가 높은 귀금속 계열을 기반으로 하는 바이메탈 합금 (bimetallic alloy) 박막에 대한 연구가 최근 주목 받고 있다. 본 연구에서는 바이메탈 합금 박막을 위한 물질 후보군으로 귀금속 중 상대적으로 일함수가 높은 백금 (Pt)과 상대적으로 일함수가 낮은 루테늄 (Ru)을 활용한 PtRu 바이메탈 합금 박막을 선택하였다. PtRu 바이메탈 합금 박막 형성을 위한 증착 방식으로는 원자층 단위로 두께 조절이 가능하면서 복잡한 구조체에서 균일한 증착이 가능하고, 슈퍼사이클 (super-cycle)을 활용하여 조성 제어가 가능한 원자층 증착법 (atomic layer deposition, ALD)을 선택하였다. 증착한 PtRu 바이메탈 합금 박막에 대한 구조적, 전기적 특성을 조사하였고, 또한, 후속 고온 열처리 공정에서 산소 분위기에 노출되는 환경을 대비하여, 증착한 PtRu 바이메탈 합금 박막을 산소 분위기에서 열처리하였을 경우, PtRu 바이메탈 합금 박막에 미치는 영향을 확인하였다. 먼저, ALD 슈퍼사이클 구성 변화에 따라, PtRu 바이메탈 합금 박막의 조성을 자유롭게 조절할 수 있음을 확인하였으며, 넓은 조성 범위에서 Pt와 Ru의 고용체를 형성할 수 있음을 확인하였다. 또한, 증착된 PtRu 바이메탈 합금 박막은 낮은 비저항 (최대 36.20 μΩ·cm)과 적절한 일함수 범위 (4.97~5.39 eV)를 가짐을 확인하였다. 다음으로, 산소 열처리 공정을 PtRu 바이메탈 합금에 적용한 경우, Pt의 조성비가 높은 바이메탈 합금 박막에서는 구조적인 변화가 거의 발생되지 않은 반면, Ru의 함량이 증가할수록 Ru 산화물 형성으로 인한 구조 변화가 발생함을 확인하였다. 산소 열처리 공정에 따른 PtRu 바이메탈 합금 박막에서 Ru의 선택적 산화가 발생하였음에도, 상대적으로 낮은 비저항을 가지는 RuO2가 형성됨에 따라 약 20~40 μΩ·cm의 낮은 비저항을 유지할 수 있었으며, Ru에 비해 상대적으로 높은 일함수를 가지는 RuO2 형성으로 인해 PtRu 바이메탈 합금 박막에 비해 다소 높은 5.21~5.38 eV의 일함수 값을 나타내었다. For the realization of advanced CMOS devices, a proper gate electrode material for nMOS and pMOS needs to be investigated. In this study, PtRu bimetallic alloy (BA) system using Pt and Ru was investigated to realized a highly stable gate electrode material for pMOS. Since a high work function value is required for pMOS devices, Pt and Ru was selected as a element for a BA because both Pt and Ru has high work function values and low electrical resistivities and they can form wide range solid solution phases. Considering current 3D CMOS device architectures, atomic layer deposition (ALD) was selected to prepare PtRu BA thin films. To prepare PtRu BA thin films, DDAP and Carish precursors were used to prepare Pt and Ru element by ALD. And then, the compositions of PtRu Ba thin BA thin films were controlled by a sub-cycle ratio in a supercycle. It was confirmed that Pt and Ru can form a wide solid solution phase by XRD analysis. Next, the effect of O2 heat treatment on the structural and electrical properties of PtRu BA thin films were systemically investigated. After O2 heat treatment at 600 ℃, it was found that the behavior of structural change was different depending on the film composition. A significant microstructural change was not observed for the Pt-rich PtRu BA thin films after O2 heat treatment. For the Ru-rich PtRu BA thin films, however, the PtRu bimetallic alloy converted to the RuO2-Pt bilayer-like structure due to the formation of preferential Ru oxidation. The compositional change and microstructural change of the PtRu BA thin films affected the electrical resistivity as well as work function. As-deposited PtRu BA thin films exhibited proper work function range (4.97~5.39 eV) and low resistivity. After O2 heat treatment, the oxidized PtRu BA thin films still exhibited low electrical resistivity (20~40 μΩ·cm) and a proper work function (5.21 ~ 5.38 eV) due to the formation of RuO2.
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