6G 통신용 저전력 초고속 반도체 소자 개발
6G 통신용 저전력 초고속 반도체 소자 개발
  • 이웃집과학자
  • 승인 2022.06.07 22:18
  • 조회수 2318
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UNIST 전기전자공학과 김명수 교수. 출처 : UNIST
UNIST 전기전자공학과 김명수 교수. 출처 : UNIST

전기를 덜 잡아먹으면서 신호는 빠르고 정확하게 처리할 수 있는 6G 통신용 반도체 소자가 개발됐습니다. 

 

UNIST 전기전자공학과 김명수 교수는 미국, 프랑스, 이스라엘 연구진과 공동으로 저전력 초고속 아날로그 스위치를 개발했는데요. 아날로그 스위치는 무선 통신 전파를 골라내 전달하거나 차단하는 데 쓰는 반도체 소자입니다.

 

자율주행, AR·VR(증강·가상현실) 같은 무선 환경을 지원하려면 통신 소자가 소비하는 전력을 줄여야만 합니다. 기존의 다이오드나 트랜지스터 기반 아날로그 스위치는 작동 하지 않을 때도 대기전력을 소모하는 문제가 있었는데요.

 

연구팀은 2차원 반도체물질인 이황화몰리브덴을 이용해 대기전력 소모가 0인 아날로그 스위치를 개발했습니다. 이 스위치는 테라헤르츠 고주파 영역에서도 작동해 IEEE 6G 통신의 데이터 전송 요구 속도인 100Gbit/s의 속도를 만족할 수 있습니다. 

 

끊기지 않는 AR·VR을 구현하기 위한 복잡한 신호 변조 기술도 지원 가능한데요. 신호 변조는 신호를 빠르게 전달하기 위해 전파를 적합한 주파수나 파형으로 바꾸는 과정을 말합니다. 

 

실험에서 480 GHz(기가헤르츠)의 측정 범위까지 온(on)상태에서 작은 저항 값과 오프(off)상태에서 작은 커패시터 값을 보였습니다. 이는 테라헤르츠 고주파 대역에서 이 스위치가 작동한다는 의미입니다. 또 다양한 변조 기술에서 최대 100Gbit/s 의 전송 속도를 만족하는 동시에, 이를 낮은 오차율과 높은 신호 대 잡음비로 처리할 수 있었습니다.   

 

김명수 교수는 “6G 기술용 통신 소자는 100 Gbit/s의 데이터 전송 속도, 테라헤르츠(THz) 영역의 동작 주파수 조건을 만족하는 동시에 복잡한 변조 기술을 지원할 수 있어야 한다”라고 전하며 “이번 연구로 초고속 통신 조건을 만족하면서도 배터리 사용량은 줄일 수 있는 저전력 통신 소자를 개발해, 6G 통신 시스템 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 기대했습니다. 

 

이번 연구는 네이처 일렉트로닉스의 ‘연구 브리핑’란에 “2차원 반도체 물질로 만든 전자소자 중 첫 상용화 가능성이 높은 사례”로도 소개됐습니다. 

논문명: Monolayer molybdenum disulfide switches for 6G communication systems

 

#용어설명

1. 6G

6세대 이동 통신(6G)은 5세대 이동 통신 이후의 표준 무선통신 기술로 100마이크로세컨드(100μs)의 지연 시간과 100기가비트(100Gbit/s) 이상의 전송속도를 구현할 것으로 예상하며 5G 이동통신 최대 속도 20Gbit/s보다 5배 빠르다. 6G 기술을 통해 3D 홀로그래픽 영상 서비스부터 끊기지 않는 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 서비스나 널리 보급되고, 드론이나 자동차에서 자율주행이 보편화될 것이라 예측된다.

2. 데이터전송속도

어떤 네트워크 또는 시스템의 한 지점에서 다른 지점으로 데이터가 이동하는 속도를 말한다. 이것은 단위 시간(보통 1초) 동안 한 지점에서 다른 지점으로 옮겨진 데이터의 양을 나타냄.

 

 


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