- 미츠비시전기 기보_2019/03_광∙고주파 디바이스三菱電機技報
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- 저자 : 三菱電機
- 발행일 : 20190320
- 페이지수/크기 : 54page/28cm
요약
미쓰비시전기기보_2019.3 권두언 (p1)
광∙고주파 디바이스
광∙고주파 디바이스가 개척하는 올 무선 시대
와세다대학 이공학술원 전자물리시스템학과 가와니시 테쓰야(川西哲也) 교수
지금까지 빛(光)과 전파는 통신을 지탱하는 기둥으로서 하드웨어 기술의 양대 분야를 이루어 왔다. 빛(光)과 전파는 서로 영향을 미치면서 발전해 온 역사가 있다. 대서양 횡단 통신케이블의 실용화 후에 이탈리아의 전기 기술자 길레모 마르코니에 의한 장거리 무선 전송이 실현되었다. 그 후에는 위성 통신기술의 발전으로 전파가 지구 전체를 하나로 연결하는 중심 역할이 되었다. 현재는 광파이버가 대용량 장거리 통신을 담당하고 있다. 그러나 빛이 개척한 대용량 통신이 당연시되는 세계에서는 전파의 역할은 줄어들기는커녕 오히려 그 반대라는 것은 이미 잘 알려져 있다.
2030년에는 데이터 통신 수요 중에 동영상이 약 75%, IoT(사물인터넷)에 의한 것이 12% 정도를 차지할 것으로 예상되고 있다. 전자는 대량의 데이터를 단시간에 처리할 필요가 있는데 반해, 후자의 경우는 산발적으로 발생하는 데이터의 효율적인 수집이 요구된다. 네트워크에 대한 요구는 크게 다르다. 또한 다수의 센서를 광파이버 네트워크로 접속하여 고도로 연계시켜 고도의 센싱을 실현하는 기술로서 SoF(Sensor over Fiber)가 제안되고 있다. 이 경우는 광기술과 고주파 기술의 융합이 반드시 필요하다.
단파나 통신위성을 이용한 장거리 전송에 의한 전지구적 시스템의 구축이 과제였던 무렵의 기술자 입장에서 보면, 각 유저가 항상 세계와 연결된 상태에 있다는 것은 상상을 초월하는 일일지도 모른다. 그러나 이것이 전파나 빛을 비롯한 다종다양한 전송 미디어가 필요한 이유다. 이미 우리 주변에서는 뭐든지 무선으로 연결하는 것이 당연시되고 있다. 다수의 센서 접속이 필요한 IoT 시스템에서도 센서를 통해 들어오는 정보는 전파로 수집할 수 있다. 편리성 향상을 위해 다수의 엔드유저나 센서가 전부 무선으로 이어지는 ‘올 무선’이 요구되고 있다.
처음에 보급된 개인용 전파 서비스인 삐삐(휴대용 무선 호출기)의 경우는 소수의 송신국으로 큰 도시를 커버했었다. 그러나 현재의 모바일 시스템에서는 광네트워크로 연결된 다수의 기지국이 중요한 역할을 담당하고 있다. 엔드유저에서 본 ‘올 무선’을 빛과 전파가 융합한 형태로 시스템을 지탱하고 있다. 제5세대 모바일 서비스(5G)는 한정된 전파 자원으로 최대한의 서비스를 제공하기 위해 빛의 역할이 보다 확대될 것임에 틀림없다. 개인적인 의견이지만 이들 전파에 의한 고도의 서비스가 발전하면 ‘기지국 수가 인구를 초월할 가능성이 있지 않을까’라는 생각을 하고 있다.
전파 자원, 전력의 소비를 억제하여 양질의 서비스를 실현하기 위해서는 피할 수 없는 길이다. 비용을 생각하면 무모한 이야기라고 생각할 수도 있지만 많지 않은 송신국으로 다수의 유저의 요구에 부응했던 시대에서, 지금의 수십 만개의 기지국을 사용한 모바일 네트워크로 변혁한 것을 보면 현실적인 이야기라고 생각할 수 있지 않을까?
지금까지의 통신 기술의 변혁의 흐름을 보면 전송을 담당하는 전자파를 발생하는 디바이스가 극히 중요한 역할을 담당해 왔다는 것을 알 수 있다. 역사를 돌아보면 배터리, 스파크 전송기, 진공관, 트랜지스터, 레이저 등 획기적인 디바이스가 새로운 전송 미디어를 실현해 왔다. 유저 입장에서 보면 ‘올 무선’이 당연한 시대가 되었지만 그 배후에는 빛과 전파가 융합된 시스템이 존재한다. 이를 지탱하는 광디바이스, 주파수 디바이스에는 새로운 기능, 보다 높은 성능이 요구될 것임에 틀림없다.
특히 화합물 반도체는 빛과 고주파의 발생을 담당할 수 있는 재료이며, 그 중요성은 계속 커질 것이다. 특수한 재료는 실리콘 등의 범용 재료로 대체함으로써 비용을 절감할 수 있다는 견해도 있지만, 빛이나 고주파의 원천으로서의 역할은 매우 중요한 것이다. LED 조명의 보급은 화합물 반도체가 친숙한 존재가 될 수 있다는 것을 나타낸다. 친환경적이고 성능이 높은 ‘올 무선’을 실현하기 위해서는 다종 다양한 재료를 적재적소에서 이용해야 한다. 수많은 작은 기지국이 주변을 부드럽게 전파로 비추는 네트워크를 실현하기 위해서는 지금이야말로 디바이스, 인프라 시스템, 컨슈머 일렉트로닉스 등 폭넓은 분야를 횡단적으로 부감하는 시점이 요구된다.
● 목차
특집: ‘광∙고주파 디바이스’
1. [권두언] 광∙고주파 디바이스가 개척하는 올 무선 시대
2. [권두논문] 광∙고주파 디바이스의 최신 동향과 장래 전망
3. 제5세대 이동통신 기지국용 25Gbps CAN형 EML
4. 400Gbps 소형 집적 EML-TOSA
5. 100Gbps 광통신용 반도체 광증폭기 집적 InP 위상변조기
6. 프로젝터용 렌즈 달린 638nm 고출력 적색 반도체 레이저
7. 차세대 이동통신 기지국용 초광대역 GaN 도허티 증폭기
8. 위성통신 지구국용 Ka대 8W GaN HEMT MMIC
9. 고열전도율 다이아몬드 기판을 이용한 GaN 디바이스 열해석
10. HEMT의 고주파 특성 개선을 위한 중공(Cavity) 형성 프로세스
11. GaAs-HEMT의 High-throughput 생산을 위한 Short-gate 형성 프로세스
관련 거점 소개
특허와 새로운 안건
- ‘반도체 장치의 제조방법’ ‘광변조 장치’
- ‘Diode Linearizer’
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목차