전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_26.01 (p22~23)

닛토덴코, 저손실 기판 재료의 용도 개척
고주파통신 및 AI 서버를 타깃으로

닛토덴코(日東電工)가 개발한 저손실 기판 재료가 새로운 양상을 보이고 있다. 닛토덴코 는 고주파 통신용 칩 제조업체인 스웨덴의 BeammWave와 공동으로 스마트폰용 저손실 안테나 모듈을 개발 중이다. 개발된다면 고주파 통신 보급 촉진에 기여할 가능성이 있다.

-- 차세대 통신에서 활약 --
닛토덴코가 개발한 신소재는 저손실이 특징인 현행 제품 PPE(폴리페닐렌에테르)와 비교했을 때, 28기가헤르츠(GHz)의 안테나에서 약 2데시벨(dB) 정도 높은 성능을 얻을 수 있다고 한다. 이를 통해 안테나에 연결되는 파워앰프의 소비전력을 약 40% 줄이고, 전파의 비행 거리를 약 1.25배 늘릴 수 있다.

일반적으로 통신에서는 사용되는 전파의 주파수가 높아질수록 손실이 증가하기 때문에 앞으로 보급이 확대될 것으로 보이는 밀리미터파 등 차세대 고주파 통신에서 신소재의 가치를 창출할 수 있을 것으로 닛토덴코는 보고 있다.

닛토덴코는 향후, 밀리미터파 기지국 및 CPE(Customer Premises Equipment, 고객 댁내 설비) 재료로의 도입 확대를 목표로 하고 있다. 대형 기지국의 경우, 사용되는 기판 층수는 늘어나지만, 전송 손실이 큰 표층에만 이 재료를 사용하고 나머지는 범용 재료를 사용함으로써 코스트 절감도 가능하다고 한다.

-- 안테나 모듈을 개발 --
닛토덴코와 BeammWave가 추진하고 있는 것은 저손실의 고주파용 안테나 모듈 개발이다. 초기 단계의 타깃은 스마트폰이다.

예를 들어, 통상적으로 한 곳에 여러 개를 집약해 배치하는 스마트폰 내부 안테나를 하나씩 분산하여 배치할 수 있도록 했다. 밀리미터파에서는 스마트폰을 손에 들면 안테나의 전파가 차단되는 문제가 있지만, 안테나를 분산 배치하면 해결될 가능성이 있다.

BeammWave는 수신한 아날로그 신호를 즉시 디지털로 변환함으로써 전송 손실을 최소화하는 기술을 보유하고 있다. 아날로그 신호 그대로 처리하는 기존 방식에서는 고주파가 되면 손실이 크게 증가한다.

-- AI 서버에서는 D_f를 낮춰 --
전송 손실을 낮추려면 기판 재료의 비유전율(D_k)과 유전정접(D_f)을 작게 해야 한다. D_k가 높으면 정전용량(Capacitance) 성분이 크게 나오고, D_f가 높으면 고주파를 전송할 때 손실이 커지기 때문이다.

일반적으로 저유전 기판에는 PPE나 LCP(액정 폴리머) 등이 있지만, 이것들은 주로 D_f를 낮추는 것이 목적이다. 닛토덴코의 불소계 수지 다공질 재료는 D_f뿐만 아니라, D_k도 낮출 수 있다고 한다.

D_k와 D_f 값을 결정하는 포인트는 공기의 함유량이다. 공기는 D_k가 거의 1.0이고 D_f는 거의 0으로, 비유전율과 유전정접이 모두 최소이다. 닛토덴코는 공기 함유량을 조절함으로써 재료의 특성을 제어하는 노하우를 보유하고 있다. “통신 안테나용에서는 D_k를 낮추는 수요가, AI 서버용에서는 D_f를 낮추는 수요가 강하다.”(닛토덴코 기술부문 사업개발본부의 도요다(豊田) 과장)라고 말한다.

BeammWave와 공동 개발하는 고주파 안테나 모듈용 재료는 D_k=1.9 정도가 되도록 하는 것을 목표하고 있다. D_f를 낮추면 AI 서버의 소비전력을 줄일 수 있다. D_f를 작게 하는 데 특화된 설계에서는 실험상 D_f=0.0005 이하가 관측된다고 한다. 또한, 선 팽창 계수가 11~12ppm/℃ 정도로 억제되어 있기 때문에 가공이 용이하다.

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목차_Nikkei Electronics_26.01호

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닛토덴코가 저손실 재료의 용도 개척, 고주파 통신 및 AI 서버 겨냥
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