모뎀과 RF칩, SM칩은 초고속 데이터 통신을 가능케 하는 무선통신기술 핵심 반도체다.

모뎀칩이 휴대폰의 음성, 데이터 정보를 신호로 변환하거나 외부의 신호를 음성, 데이터로 변환해준다면, RF칩은 신호를 전파로 주고 받을 수 있도록 조정하는 역할을 한다. 이 과정에서 전파 신호를 더 효율적으로 보낼 수 있도록 전압을 조정해 주는 것이 SM칩이다.

‘엑시노스 RF 5500’과 ‘엑시노스 SM 5800’ 기술은 지난 2월 미국 샌프란시스코에서 열린 ‘국제반도체기술학회(ISSCC) 2019’에서 우수 제품 논문으로 선정됐으며 ‘엑시노스 5G 모뎀’과 함께 차세대 5G 플래그십 스마트폰에 탑재될 예정이다.

□ ‘엑시노스 RF 5500’, 하나의 칩으로 2G부터 5G까지 구현

RF 트랜시버(Radio Frequency Transceiver)는 모뎀에서 나오는 음성과 데이터 신호를 외부에 전송이 가능한 주파수로 바꿔 모바일 기기와 기지국간 데이터를 주고받는 역할을 하는 반도체다.

‘엑시노스 RF 5500’은 2세대부터 6기가헤르츠(GHz) 이하 5세대통신 표준까지 하나의 칩으로 지원할 수 있는 것이 특징으로 단말기 설계시 공간 부담을 줄여주는 장점이 있다.

삼성전자는 데이터 전달 속도를 향상 시키기 위해 ‘엑시노스 RF 5500’에 4개의 안테나를 동시에 사용 가능한 ‘4×4 MIMO(다중안테나) 기술’과 주파수 변복조 방식인 ‘256QAM(직교 진폭 변조)’ 기술을 적용했다.

□ ‘엑시노스 SM 5800’으로 배터리 소모 최적화

RF가 통신기지국에 데이터를 발신하기 위해서는 전력 증폭 반도체를 이용해 신호를 증폭시키는 과정이 필요하다. 전력 공급 변조 반도체(SM)는 신호증폭에 필요한 전압을 조절해 배터리 소모를 효율적으로 관리한다.

‘엑시노스 SM 5800’은 최대 100메가헤르츠(MHz) 무선 대역폭을 지원해 데이터 전송량이 큰 5G 통신에서도 효율적인 데이타 전송이 가능하다.

특히 모바일 기기와 통신기지국 간의 거리 정보를 바탕으로, 필요 전압을 최적화해 단말기에서 사용되는 배터리 소모를 최대 30% 개선한다.

삼성전자 시스템LSI사업부장 강인엽 사장은 “삼성전자는 첨단 5G 포트폴리오를 바탕으로 이동통신 분야에서 혁신을 이끌고 있다”며, “삼성 엑시노스 5G 솔루션은 강력한 성능과 전력 효율을 제공함과 동시에 각 세대별 이동통신 표준을 지원해 어디서든 끊김 없는 연결을 제공할 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 24기가헤르츠(GHz) 이상 초고주파 대역(mmWave)을 지원하는 RF 트랜시버와 위상배열(Phase Array) 제품의 상용화를 추진하는 한편 추후 모뎀을 프로세서에 통합한 차세대 5G 반도체도 선보일 계획이다.

▲ 삼성전자, 5G 토탈 모뎀 솔루션

자율주행 자동차, 가상현실(VR), 사물인터넷(IoT) 등 5세대 통신 기술을 활용한 새로운 서비스 상용화가 한 걸음 다가왔다. 삼성전자가 5G 이동통신 표준을 적용한 멀티모드 통신 칩 ‘엑시노스 모뎀 5100’을 공개하며, 이를 탑재한 개발용 단말기로 5G 기지국 기반 무선환경 송수신 시험에 성공한 것. 5G 상용화를 선도할 ‘엑시노스 모뎀 5100’의 특징을 아래 인포그래픽에서 한눈에 살펴보자.

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

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 진행됐다.

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

‘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 제품이다.

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 지원한다.

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 있다.

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

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 밝혔다.

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 확보했다.

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

▲ 삼성전자, 업계 최초 5G 표준 멀티모드 모뎀