행사는 뛰어난 기술로 전파방송 산업을 선도하는 기업에게 상을 수여하는 ‘전파방송 기술대상’으로 그 포문을 열었습니다. 그리고 시상식에서 삼성전자 반도체는 저전력·초소형 5G FR1(Frequency Range 1) RF(Radio Frequency) 송수신기 ‘엑시노스(Exynos) S5511’ 기술로 최고상인 대통령상을 수상하는 영예를 안았죠.

5G 시대, 전파 기술의 집약체 5G FR1 RF 송수신기
‘엑시노스 S5511’로 대통령상을 거머쥔 삼성전자 반도체 S.LSI사업부

삼성전자 반도체의 5G FR1 RF 송수신기 ‘엑시노스 S5511’은 6GHz 이하 5G 주파수와 기존 멀티모드(2G·3G·LTE)를 지원하는 RFIC 기능을 획기적으로 강화한 것으로, 국내 독자 기술로 개발하여 그 공로를 인정받았습니다.

RFIC는 모뎀칩에서 나오는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해 통신에 사용할 수 있는 주파수로 방출하고, 반대로 무선 주파수 신호를 수신해 디지털 신호로 변환하여 모뎀으로 전송하는 역할을 수행하는 ‘무선 주파수 송수신 반도체’인데요. 하나의 칩으로 여러 통신 규격을 동시에 지원하면 모바일 기기 설계 시 공간 부담 및 전력 소모를 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.

이번에 대통령상을 수상한 ‘엑시노스 S5511’의 특징은 무엇일까요?

엑시노스 S5511, ‘초소화’, ‘저전력’으로 글로벌 우위 차지!

기술이 고도화될수록 더 작은 단위의 초고집적 반도체를 위한 연구가 지속되고 있는데요. ‘엑시노스 S5511’은 세계 최고 사양의 5G FR1* RF 송수신기로 기존 멀티모드(2G/3G/4G)와 6GHz 이하 5G FR1 대역을 모두 지원합니다. 또한 4K 화질, 30GB 크기의 영화를 46초에 다운로드 받을 수 있는 최고 5.3Gbps의 데이터 수신(6CA) 성능과 최고 1.58Gbps의 데이터 송신(2CA) 성능을 구현해 초고속 5G 이동 통신을 지원하며, 정밀한 위치 측정이 가능한 이중 대역 GPS 수신까지 지원하도록 개발되었습니다.

무엇보다도, 삼성전자 반도체의 독자적인 기술로 칩 크기와 소모 전류를 획기적으로 줄였는데요. 새로운 모듈 구조를 적용해 칩의 면적을 기존 대비 21% 절감해, 면적 최소화를 이뤄냈고, 데이터 전송 속도와 같은 동작 조건에 따라 디지털 전압을 조절하는 방식을 적용해 VoLTE 전력도 기존 대비 48%를 절감했습니다.

‘엑시노스 S5511’ 개발에 참여한 삼성전자 반도체 S.LSI사업부 임직원들의 수상소감을 들어보았습니다.

엑시노스 S5511는 삼성전자 5G 프리미엄 스마트폰 및 해외 스마트폰 제조사로의 수출을 통해 국산 반도체의 위상을 높이는 데 기여하고 있는데요. 스마트폰 외에도 AI(인공지능), 커넥티드카, 자율주행차, IoT(사물인터넷)과 같은 4차 산업혁명의 기본 플랫폼으로 응용처를 확대하며, 5G 시장에서 더 많은 활약을 펼칠 삼성전자 반도체에 많은 관심과 응원 부탁드립니다!

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삼성전자가 차세대 ‘8나노 RF(Radio Frequency) 공정 기술’을 개발하고, 5G 이동통신용 반도체 파운드리 서비스를 강화합니다.

5G 통신용 RF 파운드리 확대… 서브6GHz~밀리미터파까지 본격 공략

삼성전자는 8 나노 RF 파운드리로 멀티 채널, 멀티 안테나를 지원하는 5G 통신용 RF 칩을 원칩 솔루션으로 제공해 서브 6GHz부터 밀리미터파(mmWave)까지 5G 통신 반도체 시장을 적극 공략할 계획입니다.

삼성전자는 2015년 28나노 12인치 RF 공정 파운드리 서비스를 시작한 후, 2017년 업계 최초 본격 양산을 시작한 14나노를 포함해 8나노까지 RF 파운드리 솔루션을 확대했습니다.

RF 칩은 모뎀칩에서 나오는 디지털 신호를 아날로그로 변환해 우리가 사용할 수 있는 무선 주파수로 바꿔주고, 반대로 모뎀칩으로 전송하기도 하는 무선 주파수 송수신 반도체로, 주파수 대역 변경과 디지털-아날로그 신호 변환을 하는 로직 회로 영역과 주파수 수신, 증폭 등의 역할을 하는 아날로그 회로 영역으로 구성됩니다.

삼성전자는 2017년부터 지금까지 프리미엄 스마트폰을 중심으로 5억 개 이상의 모바일 RF 칩을 출하하며 시장 리더십을 유지하고 있습니다.

14나노 공정 대비 칩 전력 효율 35% 증가, 면적 35% 감소

삼성전자 8나노 RF 공정은 이전 14나노 공정 대비 RF 칩 면적을 약 35% 줄일 수 있으며, 전력 효율도 약 35% 향상됩니다.

반도체 공정이 미세화 될수록 로직 영역의 성능은 향상되지만, 아날로그 영역에서는 좁은 선폭으로 인해 저항이 증가하고 수신 주파수의 증폭 성능 저하, 소비전력 증가 등이 발생합니다.

삼성전자는 적은 전력을 사용하면서도 신호를 크게 증폭할 수 있는 RF 전용 반도체 소자 ‘RFeFET(RF extremeFET)’를 개발해 8나노 RF 공정에 적용했습니다.

특히, 삼성전자는 RFeFET의 전자가 흐르는 통로인 채널(Channel) 주변부에 특정 소재를 적용하고, 물리적인 자극을 통해 전자 이동 특성을 극대화했습니다.

RFeFET의 성능이 크게 향상돼, RF 칩의 전체 트랜지스터의 수가 줄어들어 소비전력을 줄일 수 있고, 아날로그 회로의 면적 또한 줄일 수 있습니다.

진화된 파운드리 기술로 ‘반도체 비전 2030’ 달성 박차

삼성전자 파운드리사업부 기술개발실 이형진 마스터는 “공정 미세화와 RF 성능 향상을 동시에 구현한 삼성전자 8나노 기반 RF 파운드리는 소형·저전력·고품질 통신의 장점을 갖춰 고객들에게 최적의 솔루션을 제공할 것”이라며, “삼성전자는 최첨단 RF 파운드리 경쟁력을 바탕으로 5G를 비롯한 차세대 무선통신 시장을 적극 대응해 나갈 것”이라고 말했습니다.

삼성전자는 초미세 공정 기술력, 안정적인 양산 체제, 파운드리 생태계 확대 등을 통해 ‘반도체 비전 2030’ 달성에 박차를 가할 계획입니다.

[인포그래픽]

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