초록 ▼

□ 연구개요
최근 스마트 빌딩, 스마트 홈, 스마트 팩토리에 이르기까지 다양한 IoT 시스템이 주목을 받고 있고, 다양한 데이터를 실시간으로 확보하고 시스템 구축 비용의 절감을 위해 무선통신을 활용한 IoT 시스템이 필수적이며 이를 위한 IoT 시스템에 적합한 무선 통신용 송수신기가 필요하다.
IoT 시스템에서 사용하는 송수신단의 전력증폭기는 크기가 작고, 저전력으로 동작하며, 다중 모드 지원이 가능한 전력증폭기의 사용이 적합하다. 또한, IoT 시스템의 외부 통신을 위해 높은 출력도 필요하다. 따라서 IoT용 RF CM

□ 연구개요
최근 스마트 빌딩, 스마트 홈, 스마트 팩토리에 이르기까지 다양한 IoT 시스템이 주목을 받고 있고, 다양한 데이터를 실시간으로 확보하고 시스템 구축 비용의 절감을 위해 무선통신을 활용한 IoT 시스템이 필수적이며 이를 위한 IoT 시스템에 적합한 무선 통신용 송수신기가 필요하다.
IoT 시스템에서 사용하는 송수신단의 전력증폭기는 크기가 작고, 저전력으로 동작하며, 다중 모드 지원이 가능한 전력증폭기의 사용이 적합하다. 또한, IoT 시스템의 외부 통신을 위해 높은 출력도 필요하다. 따라서 IoT용 RF CMOS 및 GaN 공정을 활용한 전력증폭기의 개발이 필요하다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 소형화 및 저전력 선형화 기법 개발
- 칩의 면적을 최소화하며, 추가적인 전력을 필요로 하지 않는 선형화 기법의 개발을 하고자 했으며, Self-Biasing-Resistor(SBR) 선형화 기법과 Ribbon cell 구조를 개발하여 전력증폭기의 선형성을 개선하였다.

2. 다중 모드 구조 개발
- Gate floated 멀티 게이트 트랜지스터 구조를 통해 공통 소스단에서 게이트를 분리한 트랜지스터들이 서로 다른 동작을 할 수 있도록 다중 모드를 구현하였다.

3. GaN 고출력 파워셀 구조 개발
- IoT 외부 통신을 위해 고출력 GaN 전력증폭기를 개발하고자 하였으며, 높은 출력을 얻기 위해 전력 결합 구조의 4개 트랜지스터를 2개씩 Direct 연결한 구조로 10W 이상의 높은 출력 전력을 가지는 GaN 전력증폭기를 개발하였다.

4. 소형 임피던스 매칭 구조 개발
- 높은 출력을 얻기 위해 사용하는 전력 결합 구조에서 선로 한 개를 추가하여 공급 전압 불균형을 크게 줄이고, 칩의 면적을 키우지 않는 출력단 임피던스 매칭 구조를 개발하였으며, Power density 2.73W/mm² 을 달성하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
연구 개발을 통한 소형화, 저전력, 다중 모드가 가능한 CMOS 전력증폭기는 센서, 네트워크의 하드웨어를 위한 중요 기술로서 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 팩토리 등 다양한 IoT 시스템에서 활용이 가능하다. 높은 출력 전력을 가지는 GaN 기반의 전력증폭기는 IoT 외부 통신에 사용되며, 위성통신에 활용할 수 있다. 또한, RF 전력증폭기는 모든 무선 통신에서 사용되기 때문에 6G, 드론 통신 등 지금보다 다양한 분야에서 활용될 가능성이 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. RF CMOS 전력증폭기의 필요성 ... 4
• 나. 저전력 다중모드 전력증폭기의 필요성 ... 4
• 다. 주요 연구 변경사항 (연차보고서 수정사항) ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. Self-Biasing-Resistor 기법을 사용한 28GHz CMOS 전력증폭기 개발 ... 5
• 나. Gate floating MGTR 기법을 사용한 28GHz CMOS 전력증폭기 개발 ... 7
• 다. Ribbon cell 구조를 사용한 28GHz CMOS 전력증폭기 개발 ... 8
• 라. X-대역 고출력, 고이득 GaN 전력증폭기 개발 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 15
• 끝페이지 ... 29