보고서 정보
주관연구기관 |
한국전자통신연구원 Electronics and Telecommunications Research Institute |
연구책임자 |
임종원
|
참여연구자 |
허창욱
,
유영근
,
김구용
,
정연국
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2018-04 |
과제시작연도 |
2017 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO202100007004 |
과제고유번호 |
1711055324 |
사업명 |
한국전자통신연구원연구개발지원 |
DB 구축일자 |
2021-07-24
|
키워드 |
질화갈륨.탄화규소.고출력증폭기.마이크로파.밀리미터파.GaN.SiC.SSPA.Microwave.Millimeterwave.
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초록
▼
□ 연구의 목적 및 내용
■ 연구 개발 목적
GaN 기반 이동통신 기지국/단말기용 RF 핵심부품 및 고효율 전원변환 장치 개발
o GaN 기반 차세대 이동통신용 고효율/광대역 RF 핵심부품 개발
- 마이크로파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
- 밀리미터파 대역 E-mode 기반 단말기용 RF 핵심부품 개발
- 밀리미터파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
o GaN/SiC 기반 차세대 이동통신 기지국용 고효율 전원변환 장치 개발
- 차세대 이동통신 기지국용 고효율 전원변환 장치 개발
□ 연구의 목적 및 내용
■ 연구 개발 목적
GaN 기반 이동통신 기지국/단말기용 RF 핵심부품 및 고효율 전원변환 장치 개발
o GaN 기반 차세대 이동통신용 고효율/광대역 RF 핵심부품 개발
- 마이크로파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
- 밀리미터파 대역 E-mode 기반 단말기용 RF 핵심부품 개발
- 밀리미터파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
o GaN/SiC 기반 차세대 이동통신 기지국용 고효율 전원변환 장치 개발
- 차세대 이동통신 기지국용 고효율 전원변환 장치 개발
- SiC 전력반도체 소자 기술 개발
o End Product
- 마이크로파 대역 기지국용 SSPA
- 밀리미터파 대역 E-mode 기반 단말기용 전력증폭기
- 밀리미터파 대역 기지국용 SSPA
- 기지국용 고효율 전원변환 장치(컨버터)
- GaN 기반 차세대 이동통신 기지국용 고효율 전원변환 장치
- SiC 전력반도체 소자
■ 연구 개발 내용
o 마이크로파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.25 um D-mode GaN HEMT 전력소자 개발
- 0.25 um GaN TR 전력소자 구조설계
- 0.25 um GaN TR 전력소자 제작공정
- GaN HEMT 전력소자 최적화 개발 및 소자 특성 평가
⦁ 6GHz 대역 30W 내부정합형 패키지 모듈 개발
- 내부정합형 패키지용 전력소자 특성 추출
- 내부정합형 패키지용 정합회로 설계 및 제작
- 내부정합형 패키지 제작 및 특성 측정
o 마이크로파 대역 기지국용 SSPA개발
⦁ 6GHz 대역 50W SSPA 개발
o 밀리미터파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.15 um D-mode GaN HEMT MMIC library 개발
- 라이브러리용 마스크 설계
- 라이브러리 공정 개발
- 라이브러리용 웨이퍼 제작 및 특성 평가
- 능동소자 모델링
- 수동소자 모델링
⦁ 28 GHz 대역 4W D-mode GaN 전력 증폭기 MMIC 개발
- HPA MMIC 설계 및 제작
o 밀리미터파 대역 기지국용 SSPA개발
⦁ 28GHz 대역 10W SSPA 개발
o 밀리미터파 대역 단말기용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.15 um E-mode GaN HEMT MMIC library 개발
- 라이브러리용 마스크 설계
- 라이브러리 공정 개발
- 라이브러리용 웨이퍼 제작 및 특성 평가
- 능동소자 모델링
- 수동소자 모델링
⦁ 28 GHz 대역 1W E-mode GaN 전력 증폭기 MMIC 개발
- HPA MMIC 설계 및 제작
o GaN HEMT 전력소자 양산을 위한 요소 공정 개발
⦁ 미세패턴 형성기술 개발
⦁ Backside Via Hole 개발
o GaN/SiC기반 전력반도체 소자 기술 개발
⦁ GaN Switch/SBD 전력소자 개발
⦁ SiC Switch/SBD 전력소자 개발
o 기지국용 고효율 DC-DC 컨버터 개발
⦁ 출력 50W, 입출력전압 48Vin 24Vo, 효율 95% DC-DC 컨버터 시작품 제작
⦁ 출력 50W, 입출력전압 48Vin 24Vo, 효율 95% 고밀도 DC-DC 컨버터 시작품 제작
□ 연구개발성과
< 1차년도 >
■ 마이크로파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.25 um D-mode GaN HEMT 전력소자 구조 설계 및 제작
- 0.25 ㎛ D-mode AlGaN/GaN HEMT 소자 에피탁셜 구조 설계
⦁ 0.25 um D-mode GaN HEMT 전력소자 측정 및 평가
- DC/RF 측정 : Gm = 300 mS/mm, ft/fmax=48/121 GHz
- Power 측정(@6GHz) : Pgain=21dB,Pout=0.91W,Pdensity=4.3W/mm
⦁ 0.25 um D-mode GaN HEMT 전력소자 설계변수 추출
- 0.25μm D-mode GaN HEMT 임피던스 추출을 위한 테스트 패턴 제작
- 0.25μm D-mode GaN HEMT 임피던스 추출을 위한 캐리어 제작 및 측정 -> 특성임피던스 추출
⦁ 6GHz 대역 20W 내부정합형 패키지 모듈 제작
- 입출력 정합회로 설계 및 제작
- 내부정합형 패키지 모듈 제작 및 측정
- 출력전력=43.46dBm(22.2W), PAE=34%, Pgain=8dB
■ 마이크로파 대역 기지국용 SSPA개발
⦁ 상용 GaN HEMT를 이용한 이동통신 기지국용 6GHz 대역 30W SSPA 개발
- SSPA 형상설계, 방열구조 연구 및 열해석
- GaN TR 특성에 맞는 정합 회로부 개선 개발
- Gate 전압 제어 기능 개선 개발
- 전원 및 전력 감시회로 개선 개발
- 전류감시 기능 설계 및 구현
- 출력감시 기능 설계 및 구현
- 광대역 선형화 회로 기술 구현(이론연구)
■ 밀리미터파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.15 um D-mode GaN HEMT 라이브러리용 마스크 설계
- 능동소자 라이브러리 설계 및 레이아웃
- 수동소자 라이브러리 설계 및 레이아웃
- PCM 소자 레이아웃
- 마스크 제작
⦁ 0.15 um D-mode GaN HEMT 라이브러리 공정 개발
- AlGaN/GaN HEMT 구조 에피웨이퍼 선정
- AlGaN/GaN HEMT 소자 공정 개발
- 수동소자 공정 개발
- Backside via-hole 공정 개발
- 공정 문제점 파악 및 up-grade
⦁ 라이브러리 소자 특성 평가
- 능동소자 특성 측정 및 평가
- 수동소자 특성 측정 및 평가
⦁ 라이브러리용 능동소자 모델링 및 설계변수 추출
- Angelov-GaN model 선정
- 능동소자 대신호 모델링
- 모델 vs 측정값과 비교 검증
⦁ 라이브러리용 수동소자 모델링 및 설계변수 추출
- GaN 기반 수동소자 등가회로
- GaN 기반 커패시터 설계변수 추출
- GaN 기반 스파이럴 인덕터 설계변수 추출
- GaN 기반 저항 설계변수 추출
■ 밀리미터파 대역 기지국용 SSPA개발
⦁ 28GHz 대역 5W SSPA 개발
- 상용 GaN 소자 분석 및 SSPA Budget 설계
- 전력 분배기 및 결합기 개발
- 28GHz 5W SSPA 모듈 설계
- 28GHz 5W SSPA 제작 및 측정
■ 밀리미터파 대역 단말기용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.15 um E-mode GaN MMIC 능동/수동소자 구조 설계 및 제작
- 0.15 um E-mode GaN HEMT 전력소자 구조 설계
- 0.15 um E-mode GaN HEMT 전력소자 제작공정
⦁ 0.15 um E-mode GaN MMIC 라이브러리 구축
- 0.15 um E-mode GaN DC 특성 측정
- 0.15 um E-mode GaN RF 특성 측정
- 0.15 um E-mode GaN 전력 특성 측정
- 0.15 um E-mode GaN 라이브러리
- GaN 수동소자 모델링 및 설계변수 추출
■ GaN HEMT 전력소자 양산을 위한 요소 공정 개발
⦁ 미세패턴 형성기술 개발
- GaN HEMT 소자 제작에 필요한 주요 요소 공정 중 하나인 미세패턴 T형 게이트 제작
- 전자빔노광(E-beam lithography) 기술 및 3층 감광제(tri-layer PR) 공정을 활용한 0.25μm T-gate 공정 개발
⦁ Backside Via Hole 개발
- GaN HEMT 소자 제작에 필요한 Backside via hole 공정 개발 및 test
- 150 μm diameter의 SiC via hole 식각공정 확립
■ GaN/SiC기반 전력반도체 소자 기술 개발
⦁ GaN Switch/SBD 전력소자 개발
- 600V/7A급 GaN 전력소자 개발
- SBD용 균일한 recess etch 공정 최적화
- SBD용 듀얼 에노드 메탈 전극 구조설계 및 공정
- Switch 소자용 ALD Al2O3 박막 공정 최적화
- Switch용 Field-plate 시뮬레이션 전계감소효과 최적화
- Switch용 cascode 회로적용 Normally-off 패키지 제작
⦁ GaN Switch/SBD 전력소자 개발
- 600V/7A급 SiC 전력소자 개발
- SBD용 Sintered FMR 구조 및 가드 링 구조 공정 최적화
- Switch용 Double-Implant 설계 및 공정
■ 기지국용 고효율 DC-DC 컨버터 개발
⦁ DC/DC converter prototype 개발
- 상용소자와 ETRI 개발 소자가 호환이 가능하도록 제작
- 사이즈(cm2) : 18 X 10
- 출력 전력 : 250 W
- 스위칭 주파수 : 133 kHz
- 변환효율: 95% 이상
< 2차년도 >
■ 마이크로파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.25 um D-mode GaN HEMT 전력소자 최적화 개발
- Load-pull 전력측정을 통한 전력소자 전력 특성 평가:
- 전력밀도: 4.8 W/mm,
- 전력이득: 19 dB,
- 전력부가효율: 50%
⦁ 6GHz 대역 25W 내부정합형 패키지 모듈 개발
- 내부정합형 패키지 제작 및 특성 측정
- 동작주파수: 5.9~6.4GHz
- 출력전력: 26W(44.3dBm)
- 이득: 8.18dB
■ 마이크로파 대역 기지국용 SSPA개발
⦁ 6GHz 대역 40W SSPA 개발
- 광대역 전력분배기 및 전력결합기 개선 개발
- 변경 GaN TR 특성에 맞는 정합회로부 개선 개발
- Gate 전압 제어 기능 개선 개발
- 전원 및 전력 감시회로 개선 개발
- 출력감시 기능회로 개선 개발
- 광대역 선형화 회로 기술 구현
■ 밀리미터파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.15 um D-mode GaN HEMT라이브러리용 마스크 설계
- 능동소자 라이브러리 설계
- 수동소자 라이브러리 설계
- 마스크 제작
⦁ 0.15 um D-mode GaN HEMT 라이브러리 최적화 공정 개발
- 저저항 오믹 공정 개발
- T-gate 미세패턴 공정기술 개발
- Backside Via-hole 공정기술 개발
⦁ 라이브러리용 웨이퍼 제작 및 특성 평가
- 능동소자 특성 평가
- 수동소자 특성 평가
⦁ 라이브러리용 능동소자 모델링
- 능동소자 대신호 모델링
- 모델 vs 측정값과 비교 검증
⦁ 라이브러리용 수동소자 모델링
- 산란계수 fitting 기법을 이용한 모델링
⦁ 28 GHz 대역 2W D-mode GaN 전력 증폭기 MMIC 설계
- 회로 구조 설계
- 안정화 회로 구조 최적화
- 출력 전력, 이득을 위한 정합회로 최적화
- 신뢰성 있는 설계를 위한 EM 설계 기법 사용
- 공정을 위한 레이아웃 최적화
■ 밀리미터파 대역 기지국용 SSPA개발
⦁ 28GHz 대역 7W SSPA 개발
- 상용GaN 소자 분석 및 SSPA Budget 설계
- 전력 분배기 및 결합기 개발
- 28GHz 7W SSPA 모듈 설계
- 28GHz 7W SSPA 제작 및 측정
■ 밀리미터파 대역 단말기용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.15 um E-mode GaN HEMT MMIC library 최적화 개발
- E-mode GaN 능동소자 (GaN HEMT) 마스크 설계
- E-mode GaN 능동소자 (GaN HEMT) 제작 및 특성평가
- E-mode GaN 능동소자 (GaN HEMT) 모델링 및 설계변수 추출
- GaN 수동소자 (저항, 인덕터, 커패시터) 마스크 설계
- GaN 수동소자 (저항, 인덕터, 커패시터) 제작 및 특성평가
- GaN 수동소자 (저항, 인덕터, 커패시터) 모델링 및 설계변수 추출
⦁ 28 GHz 대역 0.5W E-mode GaN 전력 증폭기 MMIC 개발
- 28GHz대역 0.5W급 E-mode GaN 전력증폭기 MMIC 회로 설계
- 28GHz대역 0.5W급 E-mode 전력증폭기 MMIC 마스크 설계
■ GaN HEMT 전력소자 양산을 위한 요소 공정 개발
⦁ 미세패턴 형성기술 개발
- GaN HEMT 화합물반도체 소자 제작에 필요한 주요 요소 공정 중 하나인 미세패턴 T형 게이트 제작
- 전자빔노광(E-beam lithography) 기술 및 3층 감광제(tri-layer PR) 공정을 활용한 0.15μm T-gate 공정 최적화
⦁ Backside Via Hole 개발
- GaN HEMT 화합물반도체 소자 제작에 필요한 주요 요소 공정 중 하나인 Backside via hole 제작
- 35 μm diameter의 SiC via hole 식각공정 확립
■ GaN/SiC기반 전력반도체 소자 기술 개발
⦁ GaN Switch/SBD 전력소자 개발
- 600V/10A급 GaN 전력소자 구조 설계
- GaN 전력소자 제작 공정
- GaN 전력소자 공인시험
⦁ SiC Switch/SBD 전력소자 개발
- 600V/10A급 SiC 전력소자 구조 설계
- SiC 전력소자 제작 공정
- SiC 전력소자 공인시험
■ 기지국용 고효율 DC-DC 컨버터 개발
⦁ 출력 50W, 입출력전압 48Vin 24Vo, 효율 95% DC-DC 컨버터 시작품 제작
- 상용소자와 ETRI 개발 소자가 호환이 가능하도록 제작
- 사이즈(mm) : 80x36x60
- 출력 전력 : 50W
- 스위칭 주파수 : 400kHz
- ETRI GaN FET : 100V, 3A, Rdson 300mΩ(Dynamic 성능 기준)
- 동급 상용소자 : Transform사 FET 적용
⦁ 출력 50W, 입출력전압 48Vin 24Vo, 효율 95% 고밀도 DC-DC 컨버터 시작품 제작
- 상용소자와 ETRI 개발 소자가 호환이 가능하도록 제작
- 사이즈(mm) : 50x30x10
- 출력 전력 : 50W
- 스위칭 주파수 : 400kHz
- ETRI GaN FET : 100V, 3A, Rdson 300mΩ(Dynamic 성능 기준)
- 동급 상용소자 : Transform사 FET 적용
< 3차년도 >
■ 마이크로파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.25 um D-mode GaN HEMT 전력소자 고도화 개발
- 0.25 um GaN TR 전력소자 구조 및 설계 고도화
- 0.25 um GaN TR 전력소자 공정 고도화
- 전력소자 특성 평가
- 차단주파수/최대공진 주파수: 50/126 GHz
- 전력밀도: 5.57 W/mm,
- 전력이득: 24 dB,
- 전력부가효율: 53%
⦁ 6GHz 대역 30W 내부정합형 패키지 모듈 개발
- 내부정합형 패키지 제작 및 특성 측정
- 동작주파수: 5.9~6.4GHz
- 출력전력: 30W(44.8dBm)
- 이득: 10dB
■ 마이크로파 대역 기지국용 SSPA개발
⦁ 6GHz 대역 50W SSPA 개발
- SSPA 형상설계, 방열구조 연구 및 열 해석
- 광대역 정합 회로부 성능 고도화
- Gate 전압 제어 기능 회로 성능 고도화
- 전류감시 기능 회로 성능 고도화
- 출력감시 기능 회로 성능 고도화
- 온습도 챔버를 통한 신뢰성 시험
■ 밀리미터파 대역 기지국용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.15 um D-mode GaN HEMT 라이브러리용 마스크 설계
- 능동소자 라이브러리 설계
- 수동소자 라이브러리 설계
- 마스크 제작
⦁ 0.15 um D-mode GaN HEMT 라이브러리 고도화 공정 개발
- 커패시터 불량 원인 분석 및 수율 개선
- T-gate 미세패턴 공정기술 안정화
- 35 um 후면 비아홀 공정기술 적용
- 소자 수율 개선
⦁ 라이브러리용 웨이퍼 제작 및 특성 평가
- 라이브러리 추출용 소자 웨이퍼 제작
- 능동소자 특성 평가
- 수동소자 특성 평가
⦁ 라이브러리용 능동소자 모델링
- 능동소자 대신호 모델링
- 모델 vs 측정값과 비교 검증
⦁ 라이브러리용 수동소자 모델링
- 산란계수 fitting 기법을 이용한 모델링
⦁ 28 GHz 대역 4W D-mode GaN 전력 증폭기 MMIC 설계
- 회로 구조 설계
- 안정화 회로 구조 최적화
- 출력 전력, 이득을 위한 정합회로 최적화
- 신뢰성 있는 설계를 위한 EM 설계 기법 사용
- 공정을 위한 레이아웃 최적화
⦁ 28 GHz 대역 4W D-mode GaN 전력 증폭기 MMIC 제작
- MMIC 제작 공정 고도화
- MMIC 수율 개선
■ 밀리미터파 대역 기지국용 SSPA개발
⦁ 28GHz 대역 10W SSPA 개발
- ETRI GaN 소자 분석 및 SSPA Budget 설계
- 전력 분배기 및 결합기 개발
- 28GHz 10W SSPA 모듈 설계
- 28GHz 10W SSPA 제작 및 측정
- 28GHz 10W SSPA 공인시험
■ 밀리미터파 대역 단말기용 RF 핵심부품 개발
⦁ 0.15 um E-mode GaN MMIC 라이브러리 고도화 개발
- E-mode GaN 능동소자 (GaN HEMT) 마스크 설계
- E-mode GaN 능동소자 (GaN HEMT) 제작 및 특성평가
- E-mode GaN 능동소자 (GaN HEMT) 모델링 및 설계변수 추출
- GaN 수동소자 (저항, 인덕터, 커패시터) 마스크 설계
- GaN 수동소자 (저항, 인덕터, 커패시터) 제작 및 특성평가
- GaN 수동소자 (저항, 인덕터, 커패시터) 모델링 및 설계변수 추출
⦁ 28 GHz 대역 1W E-mode GaN 전력 증폭기 MMIC 개발
- 28GHz대역 1W급 E-mode GaN 전력증폭기 MMIC 회로 설계
- 28GHz대역 1W급 E-mode 전력증폭기 MMIC 마스크 설계
- 28GHz대역 1W급 E-mode 전력증폭기 MMIC 제작 및 측정
■ GaN HEMT 전력소자 양산을 위한 요소 공정 개발
⦁ 미세패턴 형성기술 안정화
- 전자빔노광(E-beam lithography) 기술 및 3층 감광제(tri-layer PR) 공정을 최적화 하여 0.25 μm 및 0.15 μm T-gate 공정 안정화
⦁ Backside Via Hole 개발
- 신규 etching 장비를 활용한 SiC 및 GaN etching 공정 개발
- SiC via hole 식각 공정 개선
- Backside via hole 공정 적용된 GaN HEMT 제작
■ GaN/SiC기반 전력반도체 소자 기술 개발
⦁ GaN Switch/SBD 전력소자 개발
⦁ 600V/10A급 GaN SBD 전력소자 개발
- 항복전압(BVR) : 637V @ < IR,leak=24uA
- 전류(IF) : 10A @ VF=2V
- SiC SBD 전력소자 외부공인시험 평가
⦁ 600V/10A급 GaN Switch 전력소자 개발
- 항복전압(BVR) : 600V @ < IR,leak=150uA
- 전류(IF) : 10A @ VF=1.5V
- GaN 전력소자 외부공인시험 평가
⦁ SiC Switch/SBD 전력소자 개발
⦁ 600V/10A급 SiC SBD 전력소자 개발
- 항복전압(BVR) : 1,200V @ < IR,leak=10uA
- 전류(IF) : 20A @ VF=1.8V
- SiC SBD 전력소자 외부공인시험 평가
⦁ 600V/10A SiC Switch 전력소자 개발
- 항복전압(BV) : 1,220V @ Ids,leak=93.3uA
- 전류(Ids) : 20A @ Vds=2.79V,Vgs=40V
- 온-저항(RF) : > 108mΩ
- SiC Switch 전력소자 외부공인시험 예정
■ 기지국용 고효율 DC-DC 컨버터 개발
출력 65W, 입출력전압 90Vin 100Vo, 효율 98% DC-DC 컨버터 시작품 제작
- ETRI에서 개발한 GaN 소자와 상용소자가 호환 가능하도록 회로를 구성
- 사이즈(mm) : 100x100x65
- 출력 전력 : 65W
- 스위칭 주파수 : 50kHz
- ETRI GaN FET : 100V, 3A, Rdson 300mΩ(Dynamic 성능 기준)
⦁ 출력 85W, 입출력전압 90Vin 70Vo, 효율 98% DC-DC 컨버터 시작품 제작
- ETRI에서 개발한 GaN 소자와 상용소자가 호환 가능하도록 회로를 구성
- 사이즈(mm) : 100x100x65
- 출력 전력 : 85W
- 스위칭 주파수 : 50kHz
- ETRI GaN FET : 100V, 3A, Rdson 300mΩ(Dynamic 성능 기준)
□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
o 마이크로파, 밀리미터파 GaN HEMT 기술은 4G 이동통신용 마이크로파대와 5G용 밀리미터파 기지국 및 단말기용 전력증폭소자 제작에 활용하는 마이크로파대역 0.25 um급, 밀리미터파대역 0.15 um급 GaN HEMT 공정기술을 본 과제에서 자체개발하여 파운드리 업체에 양산 기술로 이전하고, 이전받은 업체는 전력증폭기 제작사에 소자를 공급하거나 자체 브랜드화 하여 국내외 시장에 판매함
o GaN TR을 이용한 마이크로파 반도체 고출력증폭기(SSPA) 모듈은 목표로하고 있는 5G 중계기망 뿐만 아니라 기존에 구축된 3G, 4G 중계기망, 산업용 고출력송신장치, 위성 및 이동통신용 고출력송신기, 군수 레이더용 고출력송신기에 적용함
o 밀리미터파대역 0.15 um급 D-mode GaN HEMT 라이브러리를 구축하고 전력소자 공정기술을 자체개발한 후 PA 모듈 설계 및 제작을 통한 밀리미터파대 기지국용 GaN PA 모듈로 제품화함
o 5G 기지국용 송신 시스템의 최종 출력 증폭기로 사용가능하며, 기존의 GaAs 소자를 사용한 제품보다 효율성능이 우수하고 소모 전력이 적어서 향후 5G small cell 기지국용으로 많은 수요가 예상됨
o 밀리미터파대역 0.15 um급 E-mode GaN HEMT 라이브러리를 구축하고 전력 MMIC 공정기술을 본 과제에서 자체개발한 후 고효율 PA MMIC 설계 및 제작을 통한 저전압 구동 밀리미터파대 단말기용 GaN PAM으로 제품화함
o 차세대 이동통신용 GaN RF 전력소자 기술의 국산화를 통해 선진국과 동등한 경쟁력 확보뿐만 아니라 해외시장 개척을 통한 수출 증대 효과 및 이동통신 및 국방 글로벌 강소기업 육성가능
o 향후 5G 이동통신 주파수로 밀리미터파를 활용하게 되면 고도의 지향성을 요구하는 directional 적응형 안테나가 적용될 것이며 주파수가 높아짐에 따라 안테나 소자 크기는 감소되고 소요량은 대폭 증가하게 되어 4G대비하여 기지국용 전력증폭기 시장 규모는 크게 증가할 것으로 예상됨
o GaN 기반 차세대 이동통신 기지국/단말기용 핵심부품 및 모듈기술의 세계 시장 규모는 2019년 35.7억 달러 규모에서 2023년 47.0억 달러 규모로 성장할 것으로 추정됨
o 이동통신 단말용 RF 전력증폭기 시장은 2012년 22.3억 달러에서 2018년 27.5억 달러로 증가하고, 전력반도체 컨버터시장은 2012년 20.3억 달러에서 2018년 35.0억 달러로 성장할 것으로 전망됨
o IT 기기 및 가전제품 등 산업전반에 걸쳐 항복전압 600 V급 이하의 GaN 전력반도체 시장은 2011년 0.25억불에서 2020년 19억불로 기하급수적으로 시장이 커질 것으로 전망됨
o 신재생에너지 및 자동차 시장의 급성장으로 항복전압 600 V급 이상의 SiC 전력반도체 시장은 2010년 0.5억불에서 2020년 약 9억불로 10년 동안 약 18배 시장이 확산될 것으로 전망됨
(출처 : 요약문 4p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 보고서 요약서 ... 3
- 요약문 ... 4
- 목차 ... 15
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 16
- 가. 과제의 개요 ... 16
- 나. 과제의 필요성 ... 20
- 다. 과제의 범위 ... 24
- 2. 연구수행내용 및 성과 ... 26
- 가. 1차년도 ... 26
- 나. 2차년도 ... 86
- 다. 3차년도 ... 117
- 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 168
- 가. 목표 ... 168
- 나. 목표 달성여부 ... 170
- 다. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 177
- 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 178
- 붙임 1. 특허 실적 ... 180
- 붙임 2. 논문 실적 ... 184
- 붙임 3. 자체 보안관리 진단표 ... 190
- 끝페이지 ... 191
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