초록 ▼

□ 최종목표
• Si integrated passive device 공정을 이용한 Quasi-MMIC 전력 증폭기 개발
• 고효율 특성을 위한 Doherty 전력 증폭기 설계 및 구현
• 도허티 전력 증폭기의 포락선 변조 시스템 개발
• Quasi-MMIC GaN 전력 증폭기 성능 분석 및 제품화 기술 개발

□ 개발내용 및 결과
• Si IPD를 이용한 C-band GaN 전력 증폭기 개발
• 고효율 Doherty 전력 증폭기 개발
• Bias network 적용을 위한 고용량 Si

□ 최종목표
• Si integrated passive device 공정을 이용한 Quasi-MMIC 전력 증폭기 개발
• 고효율 특성을 위한 Doherty 전력 증폭기 설계 및 구현
• 도허티 전력 증폭기의 포락선 변조 시스템 개발
• Quasi-MMIC GaN 전력 증폭기 성능 분석 및 제품화 기술 개발

□ 개발내용 및 결과
• Si IPD를 이용한 C-band GaN 전력 증폭기 개발
• 고효율 Doherty 전력 증폭기 개발
• Bias network 적용을 위한 고용량 Si trench capacitor 개발
• 도허티 전력 증폭기의 포락선 변조 시스템 개발
• LTE 신호를 이용한 Doherty GaN 전력 증폭기 성능 평가 및 분석
• 자체 공정을 이용하여 제작된 Si IPD 및 GaN HEMT 적용 검토
• C-band Doherty power amplifier 개발
✔ Operating frequency : 4.9 ± 0.1 GHz
✔ P_out > 3W
✔ PAE > 34%
✔ ACLR < -27 dBc
✔ 2^nd harmonic < -45 dBc
• IPD library 및 high Q inductor 개발
✔ Inductor Q factor > 30
• 고용량 Si trench cap. 개발
✔ Si Trench Bypass Cap. Density > 35 nF/mm²
✔ Bypass Cap. 개수 : 8개

□ 기술개발배경
• 5G 통신용 부품 중 가장 핵심적인 부품 중의 하나인 전력 증폭기에 대한 성능 및 소형화에 대한 필요성이 지속적으로 대두되고 있음.
• 박막 소자가 내장된 Si IPD 기술과 GaN 소자를 이용하여 GaN MMIC와 유사한 크기 및 성능을 갖는 hybrid 형태의 Quasi-MMIC 기술의 중요성이 대두되고 있음.
• 각 나라별 목표로 하는 5G 상용화 시기가 2019년에서 2020년으로 성큼 다가온 것을 감안하면 개발이 미흡하였던 C-band 제품 개발이 절실히 필요한 시점임.

□ 핵심개발기술의 의의
• 본 과제를 통해 5G 시장의 급속한 성장에 따른 시장 변화에 대응하기 위하여 5G 기지국의 핵심 기술인 고효율 전력 증폭기를 GaN 소자 및 Si IPD 기술을 적용하여 성공적으로 개발하였음.
• 본 과제에서 확보된 Si IPD 기반의 Quasi-MMIC 전력 증폭기 기술은 이동통신 기지국, 민수 및 군수용 레이더 등 다양한 분야에서 활용 가능함.
• 또한, 주관기관에서 확보한 국내 GaN HEMT 소자 기술을 적용한다면 향후 사업화 가능성이 매우 높다고 판담됨.

□ 적용분야
• 5G 이동통신용 단말기, 중계기, 기지국
• 민수 및 군수용 레이더 시스템의 전치단
• 다양한 microwave 및 mm-wave용 패키지

(출처 : 초록 - 2. 개발결과 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 8
• 국문 요약문 ... 12
• 목차 ... 14
• 표목차 ... 16
• 그림목차 ... 17
• 제 1 장 서론 ... 21
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 21
• 1. 개요 ... 21
• 2. 기술의 중요성과 파급효과 ... 22
• 제 2 절 국내‧외 관련 기술 및 시장의 현황 ... 25
• 1. 국내․외 기술 현황 ... 25
• 2. 국내․외 시장 현황 ... 30
• 3. 국내․외 경쟁기관 현황 ... 30
• 4. 국내․외 지식재산권 현황 ... 31
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적‧경제적 파급효과 ... 34
• 1. 기술적 측면 ... 34
• 2. 경제적·산업적 측면 ... 34
• 3. 사회적 측면 ... 34
• 제 2 장 기술개발 내용 및 결과 ... 36
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 36
• 1. 최종 목표 ... 36
• 2. 정량적 목표 항목의 평가방법 및 평가환경 ... 40
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 결과 ... 42
• 1. Si IPD 공정을 이용한 수동소자 library 구축 ... 42
• 2. C-band 전력 증폭기 설계 및 특성 평가 ... 44
• 3. Si trench capacitor 제작 및 특성 평가 ... 49
• 4. Doherty Power Amplifier용 수동 소자 구현 ... 53
• 5. Doherty Power Amplifier 설계 및 특성 평가 ... 57
• 6. Quasi-MMIC GaN 전력 증폭기 성능 분석 및 제품화 기술 개발 ... 63
• 7. 포락선 변조 시스템 개발 ... 64
• 제 3 장 성과 및 향후계획 ... 68
• 제 1 절 연구개발 결과 ... 68
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 68
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 69
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 71
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 73
• 제 3 절 시장현황 및 사업화 전망 ... 75
• 1. 시장 현황 ... 75
• 2. 사업화 전망 ... 75
• 제 4 절 사업화 사용현황 ... 78
• 1. 비목별 총괄표 ... 78
• 2. 참여연구원 ... 79
• 3. 위탁 및 용역과제 ... 79
• 제 5 절 연구개발결과의 활용계획 ... 80
• 【별첨 2】자체보안관리진단표 ... 81
• 끝페이지 ... 83