전기전자/정보통신

Nikkei Construction_2025.9 (p35)

NTT계열과 OKI가 테라헤르츠 기기 개발, SiC 기판으로 출력 1mW 초과
기존 구조 대비 5~10배의 출력, 2026년 양산 목표

NTT 이노베이티브 디바이스(요코하마시)와 OKI는 레이저 광원을 발진기로 활용한 테라헤르츠파 발신 디바이스를 개발했다. 기존 구조의 최대 출력이 0.1~0.2mW였던 것에 비해, 이번에는 단일 소자로 5~10배 이상 높은 1mW 초과 출력을 달성했다. 두 회사는 2026년도 2분기 양산을 목표로 하고 있다. 테라헤르츠파 시장이 막 형성되는 시점에 고출력/대량생산 가능한 디바이스를 투입함으로써 시스템 개발을 가속화하는 것이 목표다.

이번에 개발된 장치는 UTC-PD(Uni-Traveling Carrier Photodiode)를 이용한 광신호 방식의 테라헤르츠파 발생 디바이스로, 포토믹서라고도 불린다. 두 개의 서로 다른 주파수의 레이저광을 조사하면, 그 주파수 차이에 해당하는 테라헤르츠파를 발생시키는 장치다. 따라서 레이저광의 주파수를 조정하면 발생파의 주파수를 변경할 수 있다.

테라헤르츠파는 전파와 빛의 중간에 위치하는 100GHz~10THz 주파수대의 전자파로, 전파의 투과성과 빛의 직진성을 동시에 가진다. 6G 등 차세대 통신이나 비파괴 검사, 센싱 등 다양한 분야에서 응용이 기대되고 있다. 그러나 테라헤르츠파는 대기 중의 수증기나 산소 분자에 강하게 흡수되기 때문에 통신용으로 활용하기 위해서는 고출력 디바이스를 준비해야 한다.

-- SiC 기판을 통한 방열로 고출력 달성 --
고출력을 실현한 핵심은 포토다이오드(PD) 수광부에 빛을 조사할 때 전력과 함께 발생하는 열의 영향을 억제한 점이다. 열전도성이 낮은 인듐 인(InP) 기판 위의 기능층을, 약 8배 높은 열전도성을 가진 실리콘 카바이드(SiC) 기판에 부착함으로써 열의 영향을 효과적으로 줄일 수 있었다.

이 과정에서 활용된 기술이 바로 OKI의 결정 필름 접합(CFB: Compound Film Bonding) 기술이다. 이는 서로 다른 반도체 재료를, 재료 사이에서 작용하는 ‘분자간 함’(intermolecular force)을 통해 접합한다. 반도체 기판에서 필요한 기능층만 선택적으로 부착할 수 있기 때문에 수율 향상이나 비용 절감, 환경 부담 경감, 희소 자원의 효율적 활용이 가능하다. OKI 측에 따르면, InP 소재에서의 CFB 성과는 이번이 처음이라고 한다.

NTT 이노베이티브 디바이스는 테라헤르츠파의 사회 구현을 위해 수신 디바이스나 증폭기 등 관련 디바이스군을 확보하는 것이 중요하다고 보고, 앞으로 이에 집중할 계획이다. NTT 이노베이티브 디바이스가 갖고 있는 많은 디바이스에 CFB 기술을 응용할 수 있다며, 향후 전개에 대해 OKI와 논의를 진행하고 있다고 한다. 앞으로는 복합적인 적층 구조나, 레이저와 UTC-PD를 하나의 모듈에 집적하는 응용도 생각할 수 있다고 한다.

NTT 이노베이티브 디바이스는 2030년까지 테라헤르츠 모듈 단체로 약 10억엔 규모의 비즈니스 창출을 목표로 하고 있다.

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제3부: 위성 직접통신 편
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제5부: 핵심 기술 편
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