정보통신대학 반도체시스템공학과 최재혁, 전정훈 교수 연구팀은 국내 최초로 자율주행 차량용 CMOS Light Detection and Ranging (LiDAR) 센서 반도체의 개발에 성공하고, 그 연구 논문 (1저자: 서형석 석박통합과정)이 반도체 분야 최고 권위 학술대회인 Symposia on VLSI Technology and Circuits에 발표되었다. 또한 해당 논문은 VLSI 2020 학회의 하이라이트 논문으로 선정되어 VLSI Symposia 미디어 프레스에 소개되었다 (https://vlsisymposium.org/press-kit/).    

VLSI 학회는 1981년에 설립되어 매년 6월 미국과 일본에서 번갈아 개최되고, 한해 동안 세계 각국의 반도체 업계 및 학계에서 제출된 논문 중 가장 뛰어난 성과를 보인 논문을 선정해 발표하는 반도체 분야 최고 권위의 학회 중 하나이며, Samsung, Intel과 같은 세계 최고의 기업들이 최신 기술을 경쟁적으로 발표하는 곳이다. 

LiDAR 센서는 적외선광을 이용하여 사물의 형상 및 거리를 고정밀로 감지, 사물 및 상황 인지를 가능케 하는 자율주행 차량의 핵심 센서이다. 자율주행차용 LiDAR 센서는 일부 상용 제품들이 출시되었으나, 개별소자 및 개별부품 기반의 큰 부피를 가지는 고가의 시스템이었던 반면, 성균관대에서 개발한 LiDAR 센서는 반도체 기반 system-on-chip로 구현됨으로써 6x5 mm2이내의 작은 면적으로 저가 대량생산을 가능케 한다. 

해외 기업 및 연구 기관 (Toshiba, Toyota, EPFL 등)이 LiDAR 센서 반도체 기술을 선점하였으나, 성균관대에서 국내 최초로 LiDAR 센서 반도체를 개발하였고, 또한 광간섭 및 악천후에서의 정밀도 저하 문제를 해결하기 위한 interference 필터 및 multi-event histogramming time-to-digital converter 기술이 센서 칩에 집적되어, 많은 자율주행 차량들이 운용되는 실외 환경에서도 48m의 거리를 고정밀 측정함으로써 기존 LiDAR 센서들을 압도하는 성능을 내었다. 해당 LiDAR 시스템은 SOS Lab, 삼성전자 종합기술원과 공동 개발되었고, 성균관대에서는 시스템의 핵심인 LiDAR 센서 반도체의 개발을 담당하였다. 

해당 논문은 2020년 6월, VLSI 학회의 Image Sensor and Imaging Techniques 세션에서 발표되었다. 해당 세션에 채택된 총 5편의 논문들은 Samsung, Toshiba와 같이 주로 세계 최고의 기업들에 의해 발표되었으며, 국내 대학으로서는 성균관대가 유일하다.

※논문: “A 36-channel SPAD-integrated scanning LiDAR sensor with multi-event histogramming TDC and embedded interference filter”, Symposia on VLSI Circuits, 2020.

※저자: 서형석 (1저자, 성균관대 전자전기컴퓨터공학과), 최재혁 (교신저자, 성균관대 반도체시스템공학과), 전정훈 (공동저자, 성균관대 반도체시스템공학과), 윤희선·김동규 (공동저자, SOS Lab.), 김정우 (공동저자, 삼성전자 종합기술원), 김성진 (공동저자, UNIST)