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ETRI, 휴대폰용 전압변환 ASIC 칩 개발
ETRI, 휴대폰용 전압변환 ASIC 칩 개발
  • 한국정보통신
  • 승인 2002.08.24 10:30
  • 호수 11322
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칩면적 일본제품 대비 81%
IT 기기 소형, 경량화 가능

노트북, 휴대전화 등 IT기기의 두께를 절반으로 줄일 수 있는 ASIC칩(주문형 반도체 칩)이 국내에서 개발됐다.

한국전자통신연구원(ETRI) 반도체·원천기술연구소 집적회로연구부(부장 김종대 박사)는 휴대통신단말기용 부스트 DC-DC 컨버터(승압형 직류-직류 변환기) ASIC칩을 개발했다고 19일 밝혔다.

DC-DC 컨버터는 배터리 등의 직류전기를, 각 부품에 맞는 전압의 직류로 바꿔 배분하는 장치로서 휴대전화, 노트북 등 IT제품에 필수적인 부품이다.

이들 제품의 슬림화를 위해 DC-DC 컨버터를 하나의 칩으로 집적시키는 기술이 전세계적으로 연구돼 왔는데 그동안 이 붕야에서 성공을 거둔 국가는 일본이 유일했다.

이번 ASIC칩 개발은 정통부 선도기술개발 과제인 '휴대단말기용 DC-DC 컨버터 ASIC 칩 개발'사업의 일환으로 이뤄진 것.

ETRI의 휴대통신단말기용 승압형 DC-DC 컨버터 ASIC칩은 면적이 일본 제품의 81%에 불과하면서도 성능은 더욱 뛰어난 것이 특징이다. 이번 칩 개발로 우리 나라는 단번에 세계 정상의 DC-DC 컨버터 칩 기술 보유국이 됐다.

ETRI는 이번에 개발한 기술을 산업체에 이전할 계획이며 내년 하반기쯤 양산에 들어갈 계획이다. ETRI는 제품 양산이 본격화되면 연 2억 달러 규모의 휴대폰 배터리보호 및 DC-DC 컨버터 시장에 큰 변화를 몰고 올 것으로 전망하고 있다. DC-DC 컨버터 칩 기술의 주요 내용은 다음과 같다.

□ 적층형 칩 구조로 세계에서 가장 작은 '30㎛ 두께의 변압기' 구현 = 배터리 등 전원의 전압은 한 가지인 반면, IT 기기의 내부 부품들은 저마다 다른 정격전압을 갖고 있다. 이에 따라 변압기 역할을 하면서 전류를 정밀 제어하는 장치가 필수적인데, 이것이 바로 DC-DC 컨버터이다.

DC-DC 컨버터는 변압기 코일 역할을 하는 '인덕터'와 전류를 제어하는 반도체 회로(IC)로 구성돼 있는데, '인덕터'가 5mm∼1cm 높이의 덩어리 형태여서 IT 제품 슬림화에 걸림돌이 돼 왔다.

이 '인덕터'를 박막형으로 만들어 IC와 함께 하나의 칩에 집적하려는 연구가 시작됐고 종전까지는 일본이 유일하게 개발품을 내놓은 상태였다.

그러나 인덕터 옆에 IC회로를 '나란히 붙이는' 병렬구조여서 면적을 많이 차지하고 공정이 복잡한 문제점을 안고 있었다.

때문에 이를 층층으로 쌓는 '적층형' 구조를 연구 중이었는데, 우리나라에서 ETRI가 한 발 앞서 적층형 구조의 칩으로 개발, 일본 제품의 81%에 불과한 면적으로 DC-DC 컨버터 칩을 구현하는데 성공했다. 5mm 이상 우뚝 서 있던 부품이 불과 30㎛(마이크론, 1㎛은 1,000분의 1 밀리미터) 두께로 기판에 붙어 있게 된 것이다.

특히 ETRI의 적층형 원칩화 기술은 하나의 웨이퍼에서 더욱 많은 수의 DC-DC 컨버터 ASIC칩을 더욱 간단한 공정으로 생산할 수 있게 했다.

□ 열과 잡음도 줄이면서 뛰어난 품질 구현 = ETRI는 인덕터 부분을 '이중나선형'으로 설계, 동일한 조건에서 '인덕턴스 수치'를 일본 제품의 4.8배까지 끌어올렸다.

열과 잡음이 정밀 IT제품에 치명적일 수 있다는 점을 고려할 때 '인덕턴스' 수치는 DC-DC 컨버터 ASIC칩의 안정성을 결정하는 요소라 할 수 있다.

ETRI의 DC-DC 컨버터 ASIC칩은 입력전압 3.3V에 대해 출력 전압 9V, 출력전력 1.2W를 내면서 일본제품과 동등한 품질계수를 기록했다.

□ 2억 달러 규모 세계 시장 노려 = 연구 책임자인 ETRI의 김종대 박사는 "머리카락 굵기의 3분의 1도 안 되는 30 마이크론(㎛)에 불과한 박막 인덕터를 내장한 DC-DC 컨버터 ASIC 칩을 만들어 낸 ETRI의 기술력은 명실상부한 세계 정상급"이라며, "이번 기술이 상용화되면, 세계적으로 2억 달러 규모의 휴대폰 배터리보호 및 DC-DC 컨버터 관련 전원소자 시장을 석권할 것"이라고 말했다.

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