이 기술은 위성통신에 활용되는 핵심 모뎀 기술로, 이동통신 표준화 기술협력기구(3GPP)의 최신 표준(릴리즈-17)에 맞춰 개발됐으며 ‘엑시노스 모뎀 5300’에 적용해 검증을 완료했습니다.

비지상 네트워크는 미래 모빌리티 시대를 앞당기는데 필수적인 위성통신 기술로, 표준 기술이 확보됨에 따라 통신 사업자와 단말기, 반도체 업체 모두가 쉽게 접근하고 활용할 수 있어 빠른 확산이 기대됩니다.

이 기술은 사막·바다·산악 지대의 통신 음영지역이나 재해 상황에서도 사각지대 없는 통신 환경을 제공하고, 지상네트워크가 닿지 않는 무인항공기, 플라잉카 등 도심항공교통(Urban Air Mobility, UAM) 등에 폭 넓게 활용될 수 있습니다.

삼성전자는 5G 기반으로 지구를 공전하는 저궤도 인공위성의 위치를 정확하게 예측하고, 주파수 오류를 최소화하는 ‘도플러 천이 보상(Doppler Shift Compensation)’ 기술을 확보했습니다.

이 기술을 적용하면 5G 간단한 문자 메시지 외에도 사진과 영상 등 대용량 데이터의 양방향 송수신도 가능합니다.

또, NB-IoT 기반 위성통신 표준기술도 개발해 차세대 엑시노스 모뎀에 적용할 예정입니다. 이 경우, 수신 감도 개선을 위한 무선통신용 고출력 안테나 칩이 없어도 위성 송수신 출력이 가능하기 때문에 모바일 제품의 디자인 제약을 줄일 수 있습니다.

삼성전자는 향후 5GㆍNB-IoT 기술이 적용된 엑시노스 모뎀을 지속 발전시켜 인공위성 기반의 5G 이동통신 상용화 시기를 앞당기는 한편, 6G를 기반으로 한 만물인터넷(IoE, Internet of Everything) 시대의 필수 기술을 선제적으로 확보해 나간다는 계획입니다.

삼성전자 시스템LSI사업부 김민구 부사장은 “삼성전자는 2009년 업계 최초로 4G LTE 모뎀을 상용화하고, 2018년에는 5G 통신표준 기반 멀티모드 모뎀을 업계 최초로 개발하는 등 무선 통신 기술 리더십을 이어가고 있다”며 “향후 지상ㆍ비지상 네트워크를 아우르는 하이브리드 통신과 6G 이동통신 기술을 적극 선도해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

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삼성전자가 초고속 데이터 서비스 시장의 성장을 주도할 14나노 기반 차세대 모바일 D램 ‘LPDDR5X (Low Power Double Data Rate 5X)’를 업계최초로 개발했습니다.

차세대 5G 서비스에 최적화된 ‘고성능ㆍ고용량ㆍ저전력’ 특성 확보

삼성전자의 14나노 LPDDR5X는 한층 향상된 ‘속도ㆍ용량ㆍ절전’ 특성으로 5G, AI, 메타버스 등 폭발적으로 성장하고 있는 미래 첨단 산업에 최적화된 메모리 솔루션입니다.

삼성전자는 2018년 세계 최초 8Gb LPDDR5 D램을 개발한데 이어, 이번 업계최초 LPDDR5X 개발을 통해 모바일 D램 시장에서 기술 리더십을 더욱 공고히 했습니다.

LPDDR5X의 동작 속도는 현존하는 모바일 D램 중 가장 빠른 최대 8.5Gbps로 이전 세대 제품인 LPDDR5의 동작속도 6.4Gbps 대비 1.3배 빠릅니다.

또한 삼성전자는 이번 제품에 업계 최선단 14나노 공정을 적용해 용량과 소비전력 효율에서 차별화된 경쟁력을 구현했습니다.

이번 제품은 선단 공정 적용을 통해 기존 LPDDR5 대비 소비전력 효율이 약 20% 개선됐습니다.

삼성전자는 이번 LPDDR5X의 단일칩 용량을 16Gb으로 개발하고 모바일 D램 단일 패키지 용량을 최대 64GB까지 확대해 5G 시대 고용량 D램 수요에 적극 대응할 계획입니다.

지속적인 성능/전력 효율 개선으로 AI, 서버 등 적용 분야 확대

삼성전자는 올해 말부터 글로벌 IT 고객과의 기술 협력을 통해 고객의 차세대 기술에 대한 최적의 솔루션을 제공하고, 신규 라인업으로 빠르게 전환시켜 나갈 예정입니다.

삼성전자 메모리사업부 DRAM설계팀 황상준 전무는 “최근 증강현실, 메타버스, AI 등 고속으로 대용량의 데이터 처리가 필요한 첨단 산업이 확대되고 있다”며 “삼성전자는 이번 LPDDR5X를 통해 모바일 시장뿐만 아니라 서버, 오토모티브 시장까지 고성능 저전력 메모리 수요를 창출해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

삼성전자는 향후에도 지속적인 성능 및 전력 효율 개선을 통해 첨단 모바일 D램 라인업을 확대하고, 프리미엄 D램 수요에 안정적으로 대응할 수 있는 양산 체제를 구축해 시장 리더십을 더욱 강화해 나갈 계획입니다.

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삼성전자가 5G 스마트폰 시대를 주도할 고성능 모바일 D램과 낸드플래시 메모리를 결합한 LPDDR5 uMCP 신제품을 출시했습니다.

* LPDDR : Low-Power Double Data Rate   * uMCP : UFS(Universal Flash Storage) Multi-Chip Package

고사양 모바일 D램과 낸드플래시를 결합한 uMCP 신제품 출시

삼성전자가 이번에 출시한 멀티칩 패키지는 플래그십 스마트폰에 탑재되는 것과 동일한 최고 성능 메모리인 LPDDR5 제품을 포함하고 있으며 낸드 플래시 역시 최신 인터페이스인 UFS 3.1을 지원하는 최고 사양의 솔루션입니다.

이번 제품은 모바일 D램과 UFS 3.1 규격의 낸드 플래시를 하나로 패키징해 모바일 기기 설계에 장점을 갖춘 제품으로, 삼성전자는 모바일 D램과 낸드 플래시 메모리를 다양한 용량으로 제공해 스마트폰 제조사들이 폭넓게 탑재할 수 있도록 지원할 계획입니다.

삼성전자는 모바일 D램은 6GB부터 12GB까지, 낸드 플래시는 128GB부터 512GB까지로 구성된 다양한 멀티칩 패키지로 출시합니다.

이번 제품에 탑재된 LPDDR5 모바일 D램은 이전 LPDDR4X 대비 1.5배 빠른 25GB/s의 읽기/쓰기 속도를 지원하고, UFS 3.1 규격의 낸드 플래시는 3GB/s로 UFS 2.2에 비해 두 배 빠릅니다.

중저가 5G 스마트폰까지 탑재… 5G 대중화 견인

최신 메모리 규격을 지원하는 삼성전자 LPDDR5 uMCP는 중저가 스마트폰 사용자들도 5G 기반으로 제공되는 고해상도 컨텐츠 등 대용량 데이터 처리가 필요한 서비스를 안정적으로 이용할 수 있도록 지원합니다.

삼성전자는 가로 11.5mm, 세로 13mm의 작은 사이즈의 최첨단 멀티칩 패키지로 구현해, 스마트폰 제조사들의 디자인 편의성과 공간 활용성을 높였습니다.

삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 손영수 상무는 “이번 제품은 고해상도 영상의 끊김없는 스트리밍과 고사양 게임은 물론 최근 급부상하고 있는 메타버스까지 5G 스마트폰 사용자들에게 최상의 사용자 경험을 제공하는 메모리 솔루션이 될 것”이라며, “글로벌 스마트폰 제조사들과 협력을 강화해 급성장하는 5G 스마트폰 시장을 적극 공략할 계획”이라고 밝혔습니다.

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급변하는 기술의 흐름 속 한 시대를 풍미했던 세대를 뜻하는 단어, ‘X세대, 밀레니얼 세대, Z세대’. 이 시기에는 무선 통신기 ‘삐삐’부터 현대인의 필수품 ‘스마트폰’까지 격동의 시기를 거친 통신기술이 있었는데요. 찬란하게 빛났던 그때 그 시절 통신 기술의 변천사를 소개합니다.

여기 삐삐 치신 분? 무선 호출기의 등장

휴대폰이 상용화되기 전, X세대의 아이콘이라 할 수 있는 무선 호출기가 등장합니다. 일명 ‘삐삐’라고 불린 이것은 무선으로 전송된 신호를 수신해 음향이나 진동, 빛으로 호출을 알리는 소형 수신기인데요.

무선 호출기는 1958년 처음 상용화됐지만, 국내에서는 1982년 12월에 처음 개시되었습니다. 이 중 우리가 흔히 알고 있는 전화번호 표시 방식의 무선 호출기는 1986년에 본격적으로 개시됐고, 1995년에는 가입자가 무려 8백만 명을 돌파하며 세계에서 4번째로 많을 만큼 열기가 뜨거웠는데요. 당시 카페에서는 전화번호가 적힌 피켓을 들고 돌아다니는 직원도 심심치 않게 보였다고 합니다. 길거리에서는 삐삐 호출 소리에 공중전화 부스로 뛰어가는 사람들도 많았고요. ‘삐삐’는 이렇게 이 시기 황금기를 거치며 90년대 중반까지 선풍적인 인기를 얻게 됩니다.

무선 호출기 ‘삐삐’는 수신만 가능한 단방향 수신 장치입니다. 발신자가 무선 호출기에 번호를 남기면 수신자 호출기의 작은 창에 숫자가 뜨는데요. 이 숫자를 공중전화에 입력하면 음성 메시지를 확인할 수 있었습니다. 숫자로 메시지를 남길 수 있다는 점에서 ‘숫자 언어’라는 독특한 문화가 형성되기도 했죠.

그 시절 우리들의 암호! 추억의 삐삐 약어 981(구팔일) : 급한일 79337 : 친구야 힘내! 505 : S.O.S 1717 : 일찍일찍 151155(1V1155->MISS) : 그립다 1052(10VE ->LOVE) 사랑해

파란 VT화면의 추억! 원조 채팅족의 등장, PC통신

‘채팅’의 역사는 생각보다 오래 됐습니다. 한국에서 처음 채팅이 시작된 것은 약 30년 전 커뮤니티 서비스 ‘PC통신’으로 거슬러 올라 갑니다.

PC통신은 전화 모뎀을 기반으로 한 커뮤니티 서비스로, 데이터 교환 속도가 느리고 이용 시간이 길면 통신 요금도 더 많이 나오는 구조였습니다. 화려한 이미지보단 텍스트로만 구성된 파란색 화면, VT(가상터미널)로 서비스 되었는데요. 지금 생각하면 다소 지루해 보일 수 있는 이 파란색 화면에 빠져드는 사람들은 점점 늘어만 갑니다.

한국에서는 1986년 전후 ‘천리안’, ‘케텔(1992년 이후 하이텔)’ 등의 서비스가 등장하며 본격적인 PC통신의 시작을 알렸습니다. 이어 삼성 SDS가 ‘유니텔’ 서비스를 시작하는 등 1990년대에 전성기를 맞게 되죠. PC통신으로 이어진 인연을 다룬 영화 ‘접속’에서도 ‘유니텔’을 사용하는 모습을 볼 수 있는데요. 이 당시 X세대를 중심으로 ‘채팅족’도 등장하며 새로운 채팅 문화도 형성했습니다.

문자 메시지까지 된다고? 꿈의 기술이라 불린 PCS 휴대폰

당대 최고의 스타 김국진이 출연한 시티폰 광고를 기억하시나요? 일명 벽돌폰이라고도 불렸던 시티폰은 오직 발신만 가능한 휴대폰입니다. 공중전화 반경 200m 안에서의 발신만 가능했지만, ‘불편해도 공중전화보다 낫다’는 평을 받으며 큰 인기를 얻게 되는데요.

1997년 PCS(Personal Communications Service) 휴대폰이 등장하며 시티폰은 출시 3년만에 자취를 감추게 됩니다. 개인 휴대폰 PCS는 시티폰 인기가 정점에 달했던 1997년 말부터 상용화되었는데요. 이는 정보통신부가 ‘코드분할다중접속(CDMA)’ 기술을 이동통신에 적용하면서 가능해졌습니다. 음성통화 외에 문자 메시지와 E-mail을 핸드폰으로 보낼 수 있게 된 것이죠.

PCS폰은 당시에 합리적인 가격을 형성하며 휴대폰의 대중화를 이끌었습니다. 삼성전자 애니콜 ‘SPH-2000’도 많은 인기를 얻었는데요. 애니콜은 독보적인 기술력으로 1996년에 40%의 점유율을 차지하고, 2002년에 ‘SGH-T100’을 출시하며 1천만대 판매 기록을 내는 등의 놀라운 성과를 기록했습니다. 특히 이 제품은 ‘박막액정표시장치(TFT LCD)’로 세계 최초 컬러 액정을 탑재하며 세계적인 관심도 받았습니다. 이 때부터 삼성전자는 세계적인 휴대폰 제조사로 이름을 알리게 되죠.

채팅의 무대는 이제 웹과 메신저로

2000년대 들어 초고속통신 및 WWW(World Wide Web) 인터넷이 대중화되면서 PC통신은 추억 속으로 사라집니다. 전화 모뎀 기반이었던 채팅이 인터넷 웹 기반으로 옮겨간 것인데요. 이때 ‘하늘사랑’, ‘세이클럽’, ’버디버디’와 같은 채팅 서비스를 제공하는 커뮤니티가 유명세를 타게 됩니다.

특히 당시 채팅 서비스는 사용자 폭이 넓은 인터넷의 장점을 활용해 학연, 지연 등 연결고리가 있는 사용자를 이어주는 ‘매칭 서비스’를 제공했는데요. ‘동창 찾기’ 서비스로 대한민국 내 SNS의 시초가 된 ‘다모임’이 대표적입니다.

빠른 통신 속도와 향상된 PC의 기능으로 기존에 없던 멀티미디어 채팅 문화도 모습을 드러냈습니다. 단순히 문자를 넘어 영상으로 소통하는 화상채팅이 등장한 것인데요. 웹캠을 활용해 촬영도 가능한 ‘하두리’ 서비스도 큰 인기를 끌었습니다.

PC에서 모바일로, 스마트폰 시대의 개막

휴대폰 문자와 PC로 분화되었던 채팅 문화는 스마트폰이 등장하며 그 경계가 흐려집니다. 2010년 이후 기술의 중심은 PC에서 스마트폰을 비롯한 모바일 기기로 이동하게 되는데요. 웹 채팅도 자연스럽게 모바일로 옮겨갑니다. 동시에 문자 메시지(SMS/MMS)와 SNS의 특성이 결합된 ‘모바일 메신저’ 어플리케이션이 인기를 얻죠.

이 시기에는 WCDMA 통신망을 사용하면서 스마트폰으로 영상통화도 가능해졌습니다. 음성 통화와 문자 전송이 가능했던 CDMA 기술에서 영상이라는 ‘멀티미디어 통신’이 더해진 것인데요. 전세계 스마트폰 산업은 삼성전자 갤럭시를 필두로 호황을 맞게 됩니다.

5G와 AI, IoT까지… 이제는 초연결 시대

4차 산업 혁명의 주요 기술인 5G, AI, IoT로 인해 IT산업은 새로운 국면에 접어들었습니다. 안전한 자율 주행차, 생산성이 극대화된 스마트공장, 효율적이며 편리한 스마트홈까지 다양한 기술들이 등장하고 있는데요. 5G가 발전하며 영화 한편을 약 수초 만에 다운받을 수 있을 만큼 데이터 전송 속도도 빨라졌습니다.

이제 영화로만 상상했던 모습이 현실로 다가오고 있습니다. 고도의 증강현실(AR), 가상현실(VR)은 5G로 우리 삶에 녹아 들고, 영화 처럼 소통이 인공지능과 사랑에 빠지게 될 지도 모르겠습니다. 삶의 방식이 바뀌고 생산성이 극대화 되면서 사람들의 상호작용 방식 자체도 바뀌게 될 것입니다.

지금까지 아날로그 통신 서비스부터 5G로 이어질 미래 기술까지, 통신 기술 변천사를 함께 알아보았습니다. 각 세대를 풍미했던 통신 기술은 단순한 기술을 넘어 문화를 형성해 왔는데요. 미래 세대는 어떤 기술이 소통 문화를 만들어갈지 기대됩니다.

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5G(5세대 이동통신) 시대가 도래하면서 우리의 일상에도 많은 변화가 생길 것으로 예상됩니다. 5G는 ‘빠름’의 대명사로 쓰이던 LTE(4G)보다 최대 20배 가량 빠른 속도를 자랑할 만큼 혁신적인 기술인데요. 예전에 없던 새로운 기술인 5G를 가능하게 하기 위해서는 이를 뒷받침 할 수 있는 다양한 기술들이 필요합니다.

최근 삼성전자 DS부문에서 이러한 초고속 데이터 통신을 가능케 하는 무선통신기술의 핵심 반도체 ▲엑시노스 모뎀 ▲무선 주파수 송수신 반도체 ‘엑시노스 RF(Radio Frequency) 5500’ ▲전력 공급 변조 반도체 ‘엑시노스 SM(Supply Modulator) 5800’을 출시했는데요. 5G 토탈 모뎀 솔루션 개발의 주역으로 RF칩과 SM칩을 개발한 System LSI사업부(이하 S.LSI사업부)의 MSC설계팀을 만나 봤습니다.

5G 시대의 문을 열다, 토탈 모뎀 솔루션

5G, 이른바 NR(New Radio)은 기존 4G LTE보다 넓은 고주파수 대역을 사용하면서 초저지연성과 초연결성 등의 강점을 자랑하는 이동통신기술입니다. 마치 새로운 차원의 데이터 고속도로를 뚫 은 것처럼 주파수를 넓게 쓸 수 있기 때문에 대용량의 데이터 전송과 지연 없는 통신이 가능해집니다.

첨단기술의 결정체, 5G 모바일 속에는 이를 가능하게 하는 숨은 기술 RF 칩과 SM 칩이 있습니다.

무선 주파수 송수신 반도체 ‘엑시노스 RF(Radio Frequency) 5500’

RF 칩은 모뎀에서 나오는 디지털 신호를 아날로그로 변환해 우리가 사용할 수 있는 주파수로 바꿔주고 반대로 모뎀으로 전송하기도 하는 무선 주파수 송수신 반도체입니다.

이번에 출시한 ‘엑시노스 RF 5500’이 특별한 이유는 5G를 지원하는 트랜시버(Transceiver)인 동시에 2세대부터 5세대까지 모든 단계의 통신을 하나의 칩으로 지원하는 최초의 칩이라는 데에 있습니다. 2개 이상의 규격을 만족시키려면 보통 2개의 개별적인 칩이 필요하지만 이 제품은 하나의 반도체가 그 기능을 지원하기 때문에 모바일 기기 설계 시 공간 부담과 전력소모를 줄인다는 장점이 있습니다.

전력 공급 변조 반도체 ‘엑시노스 SM(Supply Modulator) 5800’

앞서 언급한 RF 트랜시버가 통신기지국에 데이터를 발신하기 위해서는 전력 증폭 반도체를 이용해 신호를 증폭시키는 과정이 필요합니다. 전력 공급 변조 반도체인 SM 칩은 이러한 신호증폭에 필요한 전압을 조절해 배터리 효율을 높여주는 기능을 담당하는 반도체인데요.

신호를 송신할 때 가장 배터리 소모가 많은 전력 증폭 소자(Power Amplifier, 이하 PA)의 전력효율을 개선해 실제로 배터리 효율을 높여주는 기능을 담당합니다. 특히 모바일 기기와 통신기지국 간의 거리 정보를 바탕으로 필요 전압을 최적화해 단말기에서 사용되는 배터리 소모를 개선하며 효율적으로 처리합니다.

세계 최초에서 세계 제일로, RF 칩과 SM 칩의 경쟁력

그렇다면 이번에 출시된 ‘엑시노스 RF 5500’과 ‘엑시노스 SM 5800’의 경쟁력은 무엇일까요?

우리나라는 4세대 통신이 보편화됐지만 전 세계적으로는 2G부터 3G, 4G까지 다양한 통신 기술을 사용하고 있습니다. 여기에 이제 5G까지 등장한 건데요. 국내뿐 아니라 전 세계에서 사용하려면 모든 규격을 지원해야 하는데 다른 규격의 칩이 모바일에 2개 이상 들어간다고 하면 배터리 효율이 떨어지고 모바일 기기의 크기가 커질 수 있습니다. 엑시노스 RF 5500은 하나의 칩으로 기존 통신표준인 2G/3G/4G LTE와 함께 새로운 표준인 5G NR까지 지원하는 경쟁력을 갖췄습니다.

또한 엑시노스 SM 5800은 데이터 전송량이 큰 5G 통신에 맞게 최대 100㎒ 무선 대역폭을 지원하고, 모바일 기기와 통신기지국 간의 거리 정보를 바탕으로 필요 전압을 최적화 해 배터리 효율을 최대 30% 개선합니다.

현재 엑시노스 RF 5500와 엑시노스 SM 5800은 모두 삼성전자가 세계적으로 리더십을 발휘하고 있습니다. 삼성전자는 이 기술의 우수성을 인정받아 ‘반도체 올림픽’이라고도 불리는 국제반도체 기술학회(이하 ISSCC) 2019에서 우수 논문으로 선정되기도 했습니다. 이는 반도체 분야 최고의 학회인 ISSCC에서의 해당 기술이 상품 가치를 인정받은 것뿐만 아니라 학술적 기여까지 인정받았다는 것을 의미합니다.

무선통신기술 혁신의 주역들을 만나다

5G 토텔 모뎀 솔루션을 개발한 MSC(Mixed Signal Circuit)설계팀은 RF 트랜시버와 SM 칩 외에도 SOC/아날로그 IP 등 아날로그랑 디지털이 혼합된 설계 작업 등을 진행하고 있습니다.

다양한 기술의 설계 경험을 갖고 있지만 RF 칩, SM 칩의 설계 과정은 남달랐다고 하는데요. 5G가 세상에 처음 나온 새로운 표준 규격이다 보니 개발 과정에서 발생한 문제점과 돌발상황들에 대해 대처하는 것이 쉽지 않았습니다. 직접 개발에 참여한 분들을 만나 개발 과정에서 느낀 점을 들어봤습니다.

강상훈 님: 문제 없이 순조롭게 지나간 건 기억에 남지 않고 늘 어려웠던 순간들만 기억에 남는데요. 이번에는 세상에 없던 주파수를 쓰는 일이다 보니 설계의 방식도 달라지고 예측이 불가능한 부분이 많았습니다.

설계를 완성해가는 단계에서 만족스럽지 못한 결과를 받았을 때가 있었는데요. 멀리 돌아가더라도 중간에 아쉬운 부분 없이 만드는 게 중요하다고 생각해 다시 작업을 진행했고 덕분에 완벽한 제품을 만들어 낼 수 있었기에 더욱 의미 깊습니다.

노미야마 님: 평소 IC를 설계할 때는 기존에 있던 회로를 바탕으로 설계를 하는데, 5G는 제로 상태에서 회로 설계를 한다고 생각될 만큼 고생이 많았습니다. 새로운 표준이기 때문에 설계 과정에서는 알 수 없다가 실행하는 과정에서 나오는 문제들이 많았지만 팀원들이랑 함께 하다 보니 결국엔 해결이 되더라고요.

앞으로 도래할 5G 시대의 첫 문을 연 MSC설계팀원들의 감회와 소감은 남달랐는데요. 의미있는 기술 개발을 시작으로 앞으로 이루고 싶은 목표에 대해 들어봤습니다.

MSC설계팀장 이종우 상무: 5G 시대가 열리면서 우리가 남들에 앞서 의미 있는 첫발을 내딛게 되어 무척 좋은 일이라고 생각합니다. 이러한 성과를 팀원들이 한마음 한 뜻으로 이루어냈다는 것이 더욱 뿌듯하고 고맙기도 합니다. 이번 일을 발판으로 앞으로 더 좋은 제품을 만들어내도록 노력하겠습니다.

강상훈 님: 첨단 기술을 열어갈 차세대 5G 모바일 기기에 저희 칩셋이 또 하나의 최초로서 발을 내디뎠다는 데 의미가 남다릅니다. 엔지니어로서 자부심과 함께 동기부여도 되고요. 앞으로 처음을 넘어 세계 제일의 제품을 만들도록 노력하겠습니다.

백상현 님: 세계 최고가 되고 싶다는 말에 동감하고요. 그에 더해 저희만의 오리지널리티를 갖춘 제품을 만들고 싶습니다. 그렇게 한다면 저희가 업계에서 더욱 주도권을 가질 수 있을 거라고 생각합니다.

앞으로 5G 주파수 대역은 점점 대중화되고, 이후 더 높은 주파수 대역까지 사용하게되는 시대가 온다면 RF와 SM는 더욱 핵심적인 기술이 될 전망인데요. 더욱 빠르고 편리한 생활을 위해 세계 최고의 기술을 앞서 만들어 갈 삼성전자 DS부문의 활약을 응원해주세요!

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이렇듯 기술의 발달은 우리의 삶을 편리하게 하는 동시에 정보 유출의 가능성도 우려가 되는데요. 오늘은 미래의 정보 보안 기술로 주목받고 있는 ‘양자 암호’에 대해 알아보겠습니다.

지금까지 써온 RSA 공개키 암호화 방식

데이터를 잠그는 행위를 ‘암호화’라고 한다면, 이를 해제하는 행위를 ‘복호화’라고 합니다. 실제 금고를 열고 닫을 때처럼 데이터를 잠그고 해제하는 과정에서도 ‘키(Key)’가 필요한데요. 일반적으로 암호화할 때 사용한 키를 복호화하는 대상에게 전달하는 과정에서 유출의 위험이 발생하게 됩니다. 이를 해결하기 위해 ‘공개키 방식’이 등장했습니다.

공개키 방식은 시스템을 통해 암호화와 복호화에 서로 다른 키를 분배합니다. 공개키 방식 중에서도 큰 정수의 소인수분해가 힘들다는 점을 이용해 키를 만드는 방식을 ‘RSA’라고 하는데요. 소수 두 개를 곱하고, 그 곱을 원래의 소수로 분해하는 수학적 방식을 기반으로 하는 알고리즘입니다.

이러한 RSA 공개키 암호화 방식은 태생적인 한계가 있습니다. 큰 정수의 소인수분해가 힘들다는 점을 이용한 방식이기에 소인수분해를 빠르게 할 수 있는 기법이 발견된다면 그 안전성에 위협이 될 수 있는데요. RSA 암호 알고리즘의 안전성은 사용되는 키의 길이가 길수록 높아지지만 키 길이가 길면 암호화, 복호화 속도가 느려지는 단점이 있습니다.

차세대 암호화 기술 ‘양자 암호’의 등장

빅데이터, 초연결의 시대에 새로운 암호화 방식의 필요성이 대두되었고, 이렇게 등장한 것이 ‘양자 암호’입니다. 기존의 암호화 기술은 풀기 어려운 수학 문제를 기반으로 안전성을 확보했다면, 양자 암호는 양자역학이라는 물리학 법칙을 기반으로 합니다. 더 이상 쪼갤 수 없는 물리학적 최소 단위인 ‘양자(Quantum)’의 특성을 이용해 도청이나 해킹이 불가능한 암호를 생성하는 것이죠.

양자 암호화는 키를 분배하는 과정에서 일반 암호통신처럼 정보에 대한 암호화와 복호화를 거치는 방식이 아닌, 원거리의 두 사용자가 동일한 ‘비밀키’를 가지는 방식입니다. 비밀키 생성을 위해 정보를 주고받는 과정은 양자상태에서 이뤄지기 때문에 제 3자는 키에 대한 정보를 전혀 알 수 없는데요.

양자는 동일한 양자 상태를 복제할 수 없고, 한 번 측정한 후에는 측정 전의 상태로 되돌릴 수 없는 특징이 있습니다. 이로써 암호키를 가진 송신자, 수신자만 암호화된 정보를 해독할 수 있게 되고, 이것이 양자 암호의 안정성의 근거가 되는 것이죠.

이러한 양자의 특성 때문에 아직까지는 비밀키 분배 과정에서 도청이나 해킹은 불가능합니다. 도청을 하려면 양자 상태가 전송되는 채널에 접근해서 측정을 해야 하는데, 그 순간 양자 상태가 변화하면서 훼손될 수 밖에 없기 때문인데요. 이때 수신자는 데이터에 대한 도청 시도를 파악하고 수신된 정보를 폐기할 수 있습니다.

차세대 보안 기술로 주목받는 양자 암호. 양자 암호화 기술이 일반적으로 도입되기까지는 아직 해결해야 할 연구 과제가 남아있는데요. 우리나라가 세계 최초로 5G 기술의 상용화를 이뤄낸 만큼, 양자 암호 기술의 선진국으로 발돋움할 수 있기를 기대해봅니다.

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5G 시대의 도래

2018년 12월, 국내 이동통신 3사는 동시에 5G 전파 송출에 성공했습니다. 전 세계 최초로 이뤄낸 성과라 더욱 의미가 있는데요. 이로써 인공지능(AI), 클라우드, 사물인터넷(IoT), VR·AR 등의 기술을 보다 손쉽게 구현할 수 있는 5G 시대가 도래했습니다.

이 기술들은 5G 통신망이 뒷받침되어야 하는 4차 산업혁명의 핵심기술이라는 공통점이 있는데요. 세계 각국에서 5G 시장을 선점하기 위한 각축전이 벌어지고 있는 것도 4차 산업의 기술과 5G 통신망의 밀접한 상호관계 때문입니다.

5G 기술의 특징

5G 기술의 가장 큰 특징은 ‘초고속·저지연·초연결성’입니다. ‘초고속성’은 현재 4세대 이동통신기술 인 LTE(Long Term Evolution)와 비교했을 때 가장 큰 차별점이기도 한데요. 5G는 이론상 LTE보다 최대 20배 빠른 20Gbps의 속도가 될 것으로 예상됩니다. 앞으로 구현될 AR, VR과 같은 콘텐츠를 즐기기 위해서는 더욱 빠른 속도로 더 많은 데이터를 전송할 필요가 있는 것이죠.

‘초저지연’은 끊김이 없는 서비스를 의미합니다. 현재 단말기에서 기지국까지 걸리는 시간을 대폭 줄여 실시간 서비스에 더욱 가까워지는데요. 그렇기 때문에 초저지연성은 안전한 자율주행을 가능하게 하는 핵심요건입니다.

‘초연결성’은 동시에 접속할 수 있는 기기의 수가 많아지는 것을 뜻합니다. 5G 시대에는 1㎢ 이내 사물인터넷과 스마트 기기를 동시에 연결할 수 있는 양이 100만 개로, 4G의 10만 개 보다 10배 정도 늘어날 것이라 예상됩니다. 이는 선이 없는(Wireless) 스마트시티가 가능해지는 것을 의미합니다.

5G 시대의 핵심 기술

삼성전자는 국제 표준을 만족하는 5G 모뎀을 개발하며 5G 이동통신 시장에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 삼성전자는 지난 7월 3.5GHz 5G NR 기지국을 공개한 데 이어, 8월 업계 최초로 5 세대 이동통신 표준(5G NR 릴리즈-15)을 적용한 멀티모드 통신 칩 ‘엑시노스 모뎀 5100’을 공개 했습니다. 이로써 사물인터넷, 오토모티브 등 산업 전분야로 확장될 5G 시장의 기술 리더십을 확보했습니다.

또 다른 5G 시대의 핵심기술로 ‘네트워크 슬라이싱(Network Slicing)’이 주목받고 있습니다. 말 그대로 네트워크를 쪼개는 것, 즉 하나의 네트워크를 분리해 각 서비스 특성에 맞춘 전용 네트워크를 제공하는 기술인데요. 4G 이동통신까지는 셀 안에서 트래픽 용량을 넓히는 것에 주력한 반면, 5G 이동통신에서는 셀 안에 얼마나 많은 장치를 수용할 수 있느냐가 중요해지면서 등장한 개념입니다. 5G 시대에도 ‘초고속·저지연·초연결’ 수준의 품질을 필요로 하지 않는 서비스가 여전히 존재하기 때문에 앞으로 이 같은 기술이 활용될 전망입니다.

코앞으로 다가온 새로운 이동통신 시대. 우리나라는 5G 기술의 연내 전국 상용화를 위해 바쁘게 달려가고 있는데요. 삼성전자 DS부문은 5G 시장을 이끌어갈 다양한 반도체 솔루션을 제공하기 위해 더욱 노력하겠습니다.

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차세대 통신 칩 ‘엑시노스 모뎀 5100’ 개발로 5G 상용화 앞당겨

삼성전자는 15일 ‘엑시노스 모뎀 5100’을 탑재한 단말기의 OTA(Over The Air) 송수신 시험에 성공함으로써 5G 이동통신 상용화를 위한 모뎀 핵심 기술을 확보했다고 밝혔습니다.

OTA 시험은 기지국과 단말기 간의 무선 통신을 확인하는 테스트로, 이번 시험은 ‘엑시노스 모뎀 5100’을 탑재한 개발용 단말기와 5G NR 기지국(3.5GHz 대역)을 활용해 진행됐습니다.

삼성전자의 이번 송수신 시험 성공으로 ‘엑시노스 모뎀 5100’을 탑재한 5G 모바일 기기의 상용화 시기가 한층 앞당겨질 것으로 전망됩니다.

하나의 칩으로 멀티모드(5/4/3/2G) 제공, 효율적인 데이터 통신 가능

‘엑시노스 모뎀 5100’은 하나의 칩으로 5G뿐 아니라 각 세대별 이동통신 규격(GSM/CDMA, WCDMA/TD-SCDMA/HSPA, LTE 등)까지 지원하는 ‘멀티모드’ 방식으로 보다 안정적이고 효율적인 데이터 통신이 가능한 제품입니다.

특히 5G 통신환경인 6GHz 이하 주파수 대역에서 기존 4G 제품보다 1.7배 빠른 최대 2Gbps의 데이터 통신속도를 지원하며, 초고주파 대역(mmWave, 밀리미터파)에서도 5배 빠른 6Gbps의 다운로드 속도를 지원합니다.

6Gbps는 FHD 고화질 영화(3.7GB)를 5초 만에 다운로드할 수 있는 속도로, 소비자들은 향상된 모뎀 성능을 통해 초고화질 영상이나 가상현실(VR), 홀로그램, 자율 주행 등 대용량 무선인터넷 서비스를 원활하게 이용할 수 있습니다.

또한 이번 제품은 4G 통신환경에서도 1.6Gbps의 속도를 지원해 한층 빠르고 안정적인 데이터 통신이 가능하며, 2세대 10나노 첨단 공정이 적용되어 소비전력도 절감됐습니다.

삼성전자 시스템LSI사업부 강인엽 사장은 “시장에서 검증된 삼성전자만의 4G 통신 기술을 기반으로 업계 최초로 5G 국제 표준에 부합하는 ‘엑시노스 모뎀 5100’을 개발했다”며, “사물인터넷, 오토모티브 등 산업 전분야로 확장될 5G 시장에서도 지속적으로 기술을 선도해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

한편 삼성전자는 지난 7월 3.5GHz 5G NR 기지국을 공개한 데 이어 업계 최초로 국제 표준을 만족하는 5G 모뎀을 개발함으로써 5G 이동통신 시장에서의 기술 리더십을 확보했습니다.

삼성전자는 올해 말부터 ‘엑시노스 모뎀 5100’과 함께 모뎀을 구동하는데 필요한 다양한 반도체 솔루션(RFIC, ET, PMIC 등)을 공급해 나갈 계획입니다.

[참고]

□ 5세대 이동통신(5G NR, 5th Generation New Radio)
– 5G NR(New Radio)는 국제 이동통신 표준화 단체(3GPP, 3rd Generation Partnership Project)가 개발한 새로운 규격이다. 이동통신 국제 표준은 장기간에 걸쳐 수 차례 업그레이드 되는데 지난 6월 최초의 국제 5G 표준인 릴리즈-15가 공개됐다. 5세대 이동통신 표준(5G NR 릴리즈-15)은 6GHz 이하 주파수대역(2.5GHz, 3.5GHz, 4.5GHz 등)과 밀리미터파(mmWave)로 불리는 초고주파 대역(26GHz, 28GHz, 39GHz 등)을 활용해 통신하는 기술로 대용량 데이터 전송과 지연없는 통신이 가능하다. 4세대가 고속 인터넷 및 실시간 스트리밍에 집중했다면 5세대에서는 초고해상도 영상, 홀로그램, 실시간 AI, 자율 주행 등을 통해 모바일을 넘어 사물인터넷이나 오토모티브 등 다양한 분야에서 새로운 사용자 경험을 제공할 수 있다.

□ OTA(Over The Air)
– 네트워크 장비 업체의 기지국을 활용한 무선 환경에서 기지국과 단말기가 무선으로 통신하는 상황

□ RFIC(Radio Frequency IC)
– 무선통신용 고주파 칩으로, 고주파 신호를 받아 통신 모뎀이 처리할 수 있는 저주파 대역으로 변조하거나 그 반대의 역할을 한다.

□ PMIC(Power Management IC)
– 전력관리 칩으로, IT 기기에 필요한 전력을 공급/관리하는 역할을 한다.

□ ET(Envelope Tracker)
– 모뎀 및 전력 증폭 소자의 전력효율 개선 칩

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