무선 연결 및 이동 통신용 차세대 RF(무선 주파수) 솔루션을 개발하는 주요 무(無)공장 반도체 회사인 RF액시스가 코드명 ‘뉴클리어스’(Nucleus)인 나노 RF제품군을 공개한다고 밝혔다.

그 중 첫 번째 제품인 ‘뉴클리어스 45’는 40nm CMOS(상보성 금속산화막 반도체) 공정기술을 채택한 5GHz 802.11ac 표준에 준거한 RF 프론트-엔드IC(집적 회로)(RFeIC)로서 오는 4분기에 전략적 고객사들에게 샘플 제품이 공급될 예정이다.

이와 동일 40nm 공정 노드로 구성된 이중 대역·이중 모드의 RFeIC인 ‘뉴클리어스4’는 2015년 1분기에 출시될 예정이며 회사는 40nm 공정 노드에서 28nm 공정 노드로 순조롭게 이행할 수 있는 차세대 ‘뉴클리어스2’ 시리즈도 발표할 예정이다.

스마트폰과 PC·태블릿PC, 고화질 비디오 스트리밍, 사물인터넷(IoT) 등 핵심 애플리케이션의 확산에 힘입어 와이파이 제품 시장이 폭발적인 성장세를 유지하면서 지속적으로 커다란 성공을 거두고 있다.

시장조사업체인 스트래티지애널리틱스(Strategy Analytics)에 따르면 2013년에 20억개의 와이파이 칩이 출시됐고 오는 2017년까지 매년 30억개 이상 출시될 것으로 전망되고 있다.

와이파이 업계는 무선 속도와 실질적인 데이터 처리율을 더욱 향상시켜 10Gbps에 가까울 정도로 전례 없이 빠른 고속 데이터 처리속도를 제공하기 위해 256QAM 같은 첨단 변조 방식을 최대 8x8 MIMO(Multiple-In Multiple-Out, 다중입력 다중출력)와 MU(Multi-User, 다중 사용자)-MIMO까지 지원할 수 있는 IEEE의 첨단 표준인 802.11ac를 빠르게 채택하고 있다.

또 와이파이 시스템온칩(SoC) 업체들은 칩의 크기를 줄이면서 처리 성능과 집적도를 높이기 위해 차세대 제품의CMOS공정 노드 크기를 지속적으로 줄여나가고 있다.

CMOS 공정 기술이 40nm에서 32nm로 그 다음에는 28nm로 계속 1미크론 미만 단위로 이행됨에 따라 전력 전압을 낮추고 기판의 누출과 연관된 수동적 손실을 막으면서 RF PAs(Radio Frequency Power Amplifiers, 무선 주파수 전력 증폭기)와 선형성(linearity)이 양호하고 효율성에서 경쟁력이 있는 고성능 프론트-엔드를 디자인하는 것은 매우 어려운 과제다.

한편 이 같은 나노미터 수준의 CMOS 공정은 적절히 활용할 경우 전례 없이 우수한 신호 처리능력과 같은 여러 가지 새로운 특성과 이점을 제공함으로써 RF·아날로그 디자인에 매우 유리하다.

예를 들면 지금까지는 OFDM(직교주파수분할) 변조를 위한 선형성을 유지하면서 칩의 출력 전력을 적절히 제공할 수 있게 하기 위해 대부분의 와이파이 SoC에 디지털 전치 왜곡(DPD, digital pre-distortion) 기술을 사용해 왔지만 CMOS 전력 증폭기 기술이 현재 사용하고 있는 3G·4G-LTE 휴대형 애플리케이션용 GaAs(갈륨비소) 기반 전력 증폭기를 대체하는 유망한 새로운 기술로 빠르게 떠오르고 있다.

이처럼 강력하고 정교한 디지털 기술은 모든 형태의 RF프론트-엔드 솔루션을 제어하고 성능을 향상시키는데 적용할 수 있는 반면 SoC(베이스밴드/트랜시버)와 RF부품을 모두 동일 CMOS 공정에서 디자인하고 제작하면 최상의 시너지 효과를 얻을 수 있다.

이것이 바로 RF액시스의 뉴클리어스 제품군이 지향하는 목표다. RF액시스는 특허 받은 구성기술과 독자적인 첨단 기술 및 자체 디자인 노하우를 바탕으로 각종 기술적 난제를 극복하고 저전압에서 고성능, 선형 RF 출력이 가능한 CMOS 디바이스를 제작할 수 있는 기술을 확보했다.

하나의 대표적인 예가 표준 0.18um CMOS 공정에 기반한 RF액시스의 2.4GHz 11b/g/n/ac 전력 증폭기인 RFX240로서 이 제품은 GaAs나 SiGe(실리콘 게르마늄) 공정을 사용한 경쟁 디자인 제품을 능가하는 우수한 전력부가 효율(PAE)로 공급 전압 5V에서 64QAM OFMD를 위한 평가 모듈(EVM)이 3%인 26dBm(400mW)의 선형 출력을 제공한다.

RF액시스는 저비용 CMOS 공정기술을 채용함으로써 전력 증폭기, 저잡음 증폭기(LNA) 및 안테나 스위치 등을 모두 갖춘 다양한 2.4·5GHz RFeIC 포트폴리오를 양산해 비교가 안될 만큼 저렴한 가격으로 첨단 성능 제품을 제공하고 있다.

RF액시스는 뉴클리어스 제품군을 통해 고성능 RF를 나노미터 공정 노드에 통합함으로써 기술의 한계를 더욱 뛰어 넘는다는 전략이다. 뉴클리어스45는 DPD기술을 사용하지 않고 802.11ac 표준에 준거한 256QAM 변조를 위한 가장 엄격한 선형성 요구를 충족시킬 수 있는 18dBm의 출력 전력을 제공하도록 디자인 됐다.

저잡음 증폭기(LNA)가 통합돼 임피던스 정합 및 안테나 스위치와 관련된 모든 손실을 포함해도 시스템 차원의 잡음 수치가 극히 낮은 2.5dB밖에 되지 않는다. RF성능은 GaAs, SiGe 또는 SOI(실리콘 온 인슐레이터, Silicon on insulator) 같은 고비용의 반도체 공정에 의한 최신 디자인 제품과 맞먹는다.

뉴클리어스 솔루션은 무선통신기기 업계로 하여금 무선 주파수(RF)와 디지털 및 혼합신호를 더욱 낮은 단위의 미크론 공정 노드에서 견실하게 동기화할 수 있게 함으로써 고객사들이 디자인 주기를 가속화하고 개발 위험성을 크게 낮추며, 개발에서 출시까지 걸리는 기간을 단축할 뿐 아니라 막대한 신규 연구개발(R&D) 투자를 막으면서 목표 RF 성능을 달성할 수 있게 한다.

마이크 네샷 RF액시스 회장겸 최고경영자(CEO)는 “RF 프론트-엔드는 회로선 바(bar)의 숫자를 극대화하고 스마트폰과 태블릿PC 등 무선통신기기의 최고 데이터 처리 속도를 보장하는데 매우 중요한 역할을 한다”며 “RF디자인은 극히 어렵기 때문에 무선통신기기 업계는 RF 프론트-엔드를 디자인하는데 지금까지 고비용의 GaAs나 SiGe 기술에 의존해 왔고 RF액시스는 전적으로 CMOS 공정으로 디자인함으로써 성능이 저하되지 않는 완벽한 RF프론트-엔드 솔루션을 파격적인 가격에 공급하는 업체”라고 강조했다.

네샷 회장은 또 “RF액시스는 뉴클리어스의 출시를 통해 무선통신기기 업계에 CMOS만이 가능하고 와이파이나 지그비(ZigBee), 블루투스 또는 사물인터넷(IoT)용 주력 SoC와 무리 없이 호환되는 RF프론트-엔드 솔루션을 공급함으로써 그 사명을 본격적으로 수행할 수 있게 됐다”고 덧붙였다. <voxpop@cctvnews.co.kr>

이광재 기자 다른기사 보기