초록 ▼

□ 연구개요
현재 주요 공정으로 활용 되는 SOI CMOS 공정을 통해 이동 통신 FEM(Front-end module)의 연구를 진행하였다. 모바일 디바이스 FEM 분야에서 지속적으로 요구되는소형 form-factor 모바일 디바이스 개발을 위해 다양한 주파수 밴드에서 동작 가능한 스마트 가변 재형 전력 증폭기(STAR PA)를 SOI CMOS 공정을 통해 detector 및 control 회로들을 통합칩으로 구현하였다. 작은 모듈 사이즈에서 multi-band 의 동작을 위해 directional coupler 는 SOI

□ 연구개요
현재 주요 공정으로 활용 되는 SOI CMOS 공정을 통해 이동 통신 FEM(Front-end module)의 연구를 진행하였다. 모바일 디바이스 FEM 분야에서 지속적으로 요구되는소형 form-factor 모바일 디바이스 개발을 위해 다양한 주파수 밴드에서 동작 가능한 스마트 가변 재형 전력 증폭기(STAR PA)를 SOI CMOS 공정을 통해 detector 및 control 회로들을 통합칩으로 구현하였다. 작은 모듈 사이즈에서 multi-band 의 동작을 위해 directional coupler 는 SOI CMOS 공정을 통해 새로 개발을 진행 하였으며, 3G/4G 뿐만 아니라 5G까지 다양한 주파수 밴드의 부하를 견딜 수 있도록 power handling capability를 향상 시킨 antenna switch를 개발 하였다. 현재 연구 흐름과 맞추어 antenna switch와 통합 가능성이 높은 LNA를 SOI CMOS 로 설계하는 등 계속해서 연구를 진행하고 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
초기 연구 목표는 소형 form-factor 모바일 디바이스의 연구 개발을 위하여 다양한 주파수 밴드에서 동작 가능한 가변 재형 전력 증폭기(STAR PA)와 FEM의 주요 송신 회로들을 하나의 통합칩으로 개발하여 작은 form-factor 내에서 FEM 의 모든 회로를 구현하는 방법을 제안하였으나, 현재 FEM의 개발의 주요 흐름은 PA의 고출력, 고효율을 위해 화합물 반도체를 이용하여 개발이 진행 되고 있고, antenna switch 는 SOI CMOS 공정을 통해 개발되고 있어 PA를 포함한 송신 모듈 통합칩의 의미가 줄어들고 있다. 따라서 본 연구에서는 화합물 반도체로 설계된 PA에 STAR PA 동작을 위한 antenna mismatch detector 및 control logic 회로를 SOI CMOS 공정을 통해 one-chip으로 개발하여 통합하였으며, mismatch detect를 위해 하나의 coupler로 multi-band 동작이 가능한 multi-band directional coupler를 개발하였다. 또한, 3G/4G 및 5G 까지 다양한 주파수 밴드의 전력을 antenna switch에서 견디기 위하여 high power capability antenna switch 개발을 위한 연구를 진행하였다. PA의 경우 SOI PA 단일 회로를 제작하여 실제 출력 전력과 효율을 측정해 보았으며, 실제로 antenna switch와 통합칩의 가능성이 높은 LNA를 SOI CMOS 공정을 통해 설계하여 공정을 진행 중에 있다. 과제 제안서에 제시한, 연구 목표를 대부분 이뤄냈으며, 현재 업계의 흐름과 다른 방향의 계획은 현재의 흐름에 맞게 수정하여 연구를 수행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
현재 모바일 시장은 5세대(5G) 이동통신 서비스 상용화를 위해 많은 연구 및 개발이 진행되고 있으며, 작은 모바일 디바이스 내에서 5G 뿐만 아니라 3G/4G 통신 까지 구현해야 하는 상황에 이르렀다. 따라서 본 연구에서 제안하는 통합칩 및 small form-factor 프론드 엔드 모듈 개발의 중요성은 점점 더 강조 되고 있다. 또한, 현재 이러한 FEM 개발은 국내 산업은 전무 하고 오직 해외의 주요 업체에서 점유율의 대부분을 차지하고 있는 독점적인 시장이 형성 되어 있어, 무선 이동통신 FEM 분야의 기술경쟁력을 확보를 위해 지속적으로 연구개발을 진행되어야 하며, 국내 산업 창출로 발전시켜 나가는 것이 더욱 중요하다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 필요성 ... 4
• 나. 연구 목표 ... 4
• 다. 연구 범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. STAR PA의 control logic one-chip 개발 및 결과 ... 6
• 나. Multi-band on-chip directional coupler 개발 및 결과 ... 8
• 다. PA TOMN용 SPST switch 최적화 ... 9
• 라. High power handling capability antenna switch 개발 ... 9
• 마. SOI CMOS PA 개발 및 특성 검증 ... 10
• 바. 5G용 수신기 SOI CMOS LNA 개발 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 13
• 끝페이지 ... 17