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반도체 칩 설계 분야 올림픽 ‘ISSCC’ 2023년 발표 논문 선정

개발된 포톤 카운팅 기반의 SPAD X-ray 디텍터.

[대학저널 온종림 기자]연세대학교 전기전자공학과 채영철 교수 연구팀이 세계 최초로 포톤 카운팅 기반 초고속, 초저선량 CMOS X-ray 디텍터 개발에 성공했다. 실시간 X-ray 촬영을 필요로 하는 고난도 수술에 새로운 전기를 마련할 것으로 기대된다.

연구팀이 개발한 기술은 단일 광자의 검출이 가능한 SPAD(Single Photon Avalanche Diode)를 활용해 기존 CMOS X-ray 디텍터에 비해 매우 낮은 선량의 X-ray를 사용하면서도 동일한 이미지 품질을 유지할 수 있다. 또 이를 활용해 저선량 혹은 고속 X-ray 촬영이 필요한 환자에게 효과적으로 적용될 수 있다.

연구팀은 이 기술을 바탕으로 대면적 CMOS X-ray 디텍터를 개발했으며, 600 fps의 높은 프레임의 X-ray 이미지를 획득하는 데 성공했다. 또한 기존 SPAD 기반 센서들의 높은 전력 소모 문제를 시간 인코딩을 활용한 보외법으로 해결해 센서의 전력 소모를 약 100배가량 낮출 수 있었다.

개발된 X-ray 디텍터는 세계 최고의 전력 효율, 높은 이미지 품질, 넓은 동적 영역, 고속 동작을 동시에 달성한 매우 혁신적인 연구 결과로, 그 기술적 가치를 인정받아 반도체 칩 설계 분야 올림픽으로 불리는 국제고체회로학회에 내년 2월 발표될 논문으로 선정됐다.

 

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