차세대 초고속 통신시스템 IC 개발

KAIST 양경훈 교수팀

작동 속도는 기존 제품보다 빠르면서 소비전력은 5분의1 수준으로 줄인 초고속 통신시스템용 집적회로(IC)가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

KAIST 전자전산학과 양경훈 교수팀은 양자효과 소자인 공명터널다이오드(RTD)를 이용해 초고속 통신시스템의 핵심 부품인 40Gbps급 멀티플렉서 집적회로를 개발했다고 25일 밝혔다.

RTD는 전자의 흐름이 파동성을 띠는 양자로 인해 전류에 따라 급격히 전압이 떨어지는 현상을 이용한 소자로, 전압이 커지면서 전류는 작아지는 부성미분저항(NDR)이라는 특성을 갖고 있으며, 하나가 기존 트랜지스터 2∼3개를 대체할 수 있다.RTD를 상용 수준으로 반도체 공정에 적용한 것은 이번이 세계 최초다.

멀티플렉서는 통신시스템에 낮은 속도로 병렬로 들어오는 데이터의 속도를 높여 순차적으로 내보내는 회로로, 초고속 통신시스템 전반에 사용되는 핵심 부품이다.

차세대 40Gbps급 이상 통신시스템의 핵심부품으로는 CMOS(상보성 금속산화물반도체) 전자소자 등을 이용한 집적회로가 널리 사용되고 있지만 집적도가 한계에 달한 상황이고, 전력소모가 크다는 문제점이 있다.

연구팀은 공명터널다이오드와 기존 반도체소자를 함께 집적할 수 있는 기술을 개발, 작동속도는 40Gbps 이상으로 높이고 소비전력은 기존 제품의 5분의1 수준으로 낮췄다.

현재 독일 반도체기업 인피니온이 0.12㎛ CMOS 공정기술로 개발한 40Gbps 멀티플렉서는 42개의 소자로 구성돼 100㎽의 전력을 소모하는 반면 연구팀이 개발한 집적회로는 19개 소자로 구성돼 45Gbps로 작동하고 소비전력은 22.5㎽에 불과하다. 양 교수는 “이 기술은 멀티플렉서 외에 차세대 초고속 통신시스템용의 다양한 집적회로 개발에 응용할 수 있는 원천기술”이라며 “기존 화합물 반도체소자 기반의 초고속 집적회로 공정설비를 그대로 이용할 수 있어 대량생산도 가능하다.”고 말했다.

박건형기자