15ZB1400, ESSOP CUBE 기술 기반 차세대 레이더 3D 모듈 개발,
Lee Jin Ho
Abstract
1. 필요성 및 중요성 1.1. 연구개발과제의 필요성 o 최근 군수용 시스템의 다기능화, 소형화 및 경량화에 대한 요구가 증가함에 따라 과거의 2차원 구조의 레이더 송수신 모듈(Brick type T/R (Transmitter/Receiver) module)보다 최신 반도체 및 패키지 기술로 제작된 3D 모듈 형태의 레이더 송수신모듈(Tile type T/R module)의 개발 필요성이 증가하고 있음.
o 2차원 구조의 레이더 송수신 모듈은 하나의 기판 위에 MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), 수동소자 등의 부품을 평면적으로 배치하여 공간적인 효율성이 떨어지는 반면 3D 모듈 형태의 레이더 송수신모듈은 반도체 집적회로 기술과 3D-IC 기술을 접목하여 다수의 기판을 적층함으로 각 층마다 부품을 분산 배치하는 구조로 소형화, 경량화에 매우 유리한 구조임.
o 소형화, 경량화에 있어 필요한 핵심 기술 중에 하나는 GaN Power amplifier (PA) MMIC 기술을 개발하는 것으로 이는 GaAs 기술 대비 높은 전력밀도, 기판의 열전도도, 효율을 보이기 때문임.
o 국내 0.25um GaN 공정을 이용한 MMIC 개발은 기존의 아직 시도되지 않는 분야로 X-대역 RF 기술의 100% 국산화를 위해 반드시 확보되어야 하는 기술임.
o 국내 고유의 GaN Transistor 소자 구조, 설계 및 공정 기술과 0.25um급 gate length 형성을 위한 e-beam lithography 공정을 활용해 국내 독자기술 개발이 가능하고, 이온주입 공정을 통한 소자 격리도 향상과 절연막 공정을 이용한 interface leakage 최소화 기술 보유로 외국 기술에 종속되지 않는 안정적 국내 개발로 X-대역 RF 기술의 국산화 및 기술독립이 필요한 시점임.
o GaN 기반의 밀리미터파 국방부품 기술에 대한 선진국의 기술 장벽이 높고, 수출통제로 인해 차세대 무기체계 개발을 위한 부품 확보가 어려워 반드시 부품의 국산화가 필요한 핵심적 원천기술임.
o 3D 송수신 모듈에 있어 기술적으로 가장 중요한 문제는 방열 문제임. 이를 위해 3D모듈에 적합한 heat spreader와 thermal interface material (TIM) 개발이 필수적임. 특히 GaN PA MMIC와 같은 고출력 소자의 동작시 발생하는 열을 효율적으로 제어하기 위해서는 공정 온도에서 안정적인 TIM 소재 개발이 핵심 기술임.
o 3D 송수신 모듈의 방열 면적이 줄어듦으로 인해 고 열전도도를 갖는 금속 heat spreader만으로는 모듈의 동작 안정성을 보장할 수 없기 때문에 높은 효율의 heat spreader 기술 개발이 필수적임.
o 국방 분야 뿐 아니라 향후 민간부문에서 시장을 선도할 수 있는 고부가가치 부품기술로 새로운 성장 동력 기회를 제공할 뿐만 아니라 유망 부품산업을 주도적으로 육성할수 있는 기술임.
( 출처 : 본론 1. 필요성 및 중요성 7p )
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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