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다채널 PAM4용 DBR-EAM 칩 구현기술

전수책임자
권오기
참여자
권오기, 김기수, 이철욱
기술이전수
1
이전연도
2023
협약과제
20HH8100, 5G 기지국 프론트홀 기술 개발, 장순혁
21HH6600, 5G 기지국 프론트홀 기술 개발, 장순혁
22HB3500, 400Gbps 코히어런트 광트랜시버 개발 , 권오기
22HH7800, 5G 기지국 프론트홀 기술 개발, 장순혁
23HH5900, 5G 기지국 프론트홀 기술 개발, 장순혁
23HB3500, 400Gbps 코히어런트 광트랜시버 개발 , 권오기
본 기술은 "5G 기지국 프론트홀 기술개발” (2020-0-00847)내 “O-band 파장가변 LD칩 기술개발” 과제와 “400G 코히어런트 광트랜시버 기술개발” (2022-0-00584) 에서 개발되었으며, 과제 결과물 중 하나인 “다채널 PAM4용 DBR-EAM칩 구현 기술“ 이전을 통해 파장가변 광원칩의 핵심기술을 이전하고자 함.
- 기술이전 내용은 업체 요구사항을 만족하는 소자에 대한 구현기술들을 포함한다.
? 광트랜시버 제작시 원재료 비용은 광원칩 (39.5%), IC (12.4%), isolator (10.4%), PD (10.2%) 순이며, 광원칩은 단가면에서도 여타 부품에 비해 매우 높은 가격이며, 현재 ~25Gbps NRZ(non-return-to-zero)의 동작속도에서 제한적 파장가변 광원 (파장가변 범위~ 3.2nm)의 DFB(distributed feedback)-LD가 적용되고 있음.
? 본격적인 5G의 본격적인 적용과 함께 인벤토리 코스트 저감을 위해서는 25Gbps NRZ 이상 혹은 50G PAM4(pulse amplitude modulation level 4)의 고속 변조와 8채널 이상(6nm 이상)의 파장가변이 가능한 반도체 칩 기술이 필요하며, 현재 논의되는 Smart MSA와 향후 적용되는 범위를 감안하면, 칩 수준에서는 100G PAM4 동작이 가능한 동작의 기술개발이 조속히 요구되며, 향후 튜너블 광원칩을 기반으로 한 관련 응용 네트웍은 향후 SDN(software defined network)에 효과적으로 적용될 것으로 판단됨.
본 기술은 WDM 시스템내 다채널 동작을 지원하고, 각 채널별로 100Gbps PAM4 신호를 제공할 수 있는 DBR-EAM 형 파장가변 변조광원으로서, 종래의 SG-DBR 구성에 비해 소자구성이 간단하고, 파장가변 동작이 쉬워서 저가격 제공이 가능하고, 종래의 DFB-TEC 구성에 비해서는 고속동작과 광대역 파장가변이 가능한 장점이 있음.
A. 기술명 : 다채널 PAM4용 DBR-EAM 칩 제작기술 (세부기술 1)
1) 요구사항
- 8/16채널 동작 TLD(tunable laser diode) 칩
- 50/100Gbps PAM4 동작 (채널당)
- IT 버전 동작조건 (55도)
2) 세부기술: DBR-EAM 제작칩 및 관련기술
- ETRI 제작 DBR-EAM 반도체 칩 제공
- 요구사항을 반영한 칩 제작기술 제공

B. 기술명 : O-band DBR-EAM 칩 설계기술 (세부기술 2)
1) 요구사항
- O-band 동작 DBR-EAM (에피/도파로) 구조
- DBR-EAM 단일집적 구성
- IT 조건에서 성능평가 및 개선 검토
2) 세부기술: DBR-EAM 구조설계 및 관련기술
- 업체제작 DBR-EAM 구성
- 요구사항을 반영한 구조 설계기술 제공
A. 기술명 : 다채널 PAM4용 DBR-EAM 칩 제작기술 (세부기술 1)
1) ETRI 파장가변 광원 칩 제공
- 파장가변 반도체 광원 제작칩 (성능 요구사항 반영)
- 칩 개수: 조정가능 (1회, xx개 이내)
- 적용칩에 대해 업체 사용 허가
2) 기술이전 일정 계획
- 기간: 2023. 8. 1 ~ 2023. 10. 31

B. 기술명 : O-band DBR-EAM 칩 설계기술 (세부기술 2)
1) 업체 파장가변 광원 구조 제공
- 파장가변 반도체 광원 구조 (업체 공정 및 기술상황 반영)
- 설계 횟수: 조정가능 (1~2회)
- 설계구성의 제작 칩에 대해 특성 평가 및 개선 검토 (x 회 이내)
2) 기술이전 일정 계획
- 기간: 2024. 3. 1. ~2024. 5. 31
? 지난 몇 년간 CWDM 망 기반 3G-PP LTE 및 LTE-A의 국내 무선 이동통신 상용 서비스의 시행으로 인해 파장고정 Gb/s급 광원의 수요가 폭발적으로 증가하였으며, 이후 5G 수용을 위한 파장가변 시스템으로의 변화에 맞춰 국내의 광통신 모듈회사가 이를 수용하여 신규로 형성되는 시장에 진입 가능성이 높음.
? 세계적으로 수직계열 인수합병을 통해 칩 수급이 어려워지고 있는 상황에서 상용화 경험을 보유한 업체에서 이를 수행해서 시장요구에 대응하는 제품개발시 국내시장 활성화 뿐 아니라, 세계시장 진입도 가능할 것으로 판단됨.
? 국내업체의 칩 제작 및 모듈 기술에 대해 ETRI의 개발 기술을 결합하여 요구조건에 만족하는 국내솔루션 개발의 성공 가능성 높음.