비냉각 InAlGaAs 기반의 레이저 다이오드 설계 및 제작기술
? 최근 3GPP (3rdGenerationPartnershipProject)LTE(LongTermEvolution)(3.9세대) 및 LTE-Advanced (4세대)의 국내 무선 이동통신 상용 서비스가 본격적으로 시행됨에 따라 Gbps급 이상의 광부품의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있음.
? 통상 광통신에서 사용되고 있는 레이저 다이오드는 DFB-LD (distributed feedback laser diode) 형태로 구현되며, 단일모드 광출력을 얻기 위해 회절격자 기술을 사용함.
? 일반적으로DFB-LD소자는 활성층 영역을 얻기 위해 InP 기반의 InGaAsP를 활성층으로 사용하여 구현되지만, InGaAsP를 활성층으로 사용할 경우 전도대의 에너지 대역 오프셋(offset)가 작아서 열 특성에 취약하여 고온에서 레이저를 구동할 경우 레이저의 출력 특성이 저하됨. 이와 같이 고온 특성이 좋지 않으면 TEC(Thermo-electric controller)를 사용하여 소자의 온도를 제어해야 하므로, 고비용/고전력의 단점을 가짐.
? 따라서 DFB-LD의 열 특성을 향상시키기 위해서는 전도대의 에너지 대역 오프셋가 높은 물질을 활성층으로 사용하여 고온에서 전자가 활성층에 잘 가두어지는 구조의 레이저가 도입되면, TEC 제어 없이 사용 가능한 광소자를 얻을 수 있음.
? 본 기술이전에서는 전도대의 에너지 대역 오프셋가 높은 InAlGaAs을 활성층으로 사용하여 온도 특성이 우수한 레이저 다이오드의 에피구조를 설계하고, 칩 소자의 수율을 향상시키기 위해 회절격자에 대한 공정기술을 제공하는 것이 목표임. 또한 칩소자의 특성을 측정하고 평가하는 기술은 칩소자의 성능 향상 및 수율 향상을 위해 중요한 기술이므로 소자 측정/평가 기술을 제공하는 것이 목표임.
? 본 기술이전은 비냉각방식 단일모드 레이저 다이오드를 설계하기 위한 InAlGaAs 에피구조 설계 기술과 회절격자 제작 기술을 제공함으로 해서 업체의 시장진입 지원.
? 기술이전의 내용은 에피설계기술, 회절격자 제작기술로 구분됨.
? ETRI는 회절격자 기술 기반 레이저 다이오드 제작을 20여년간 진행하여 왔으며, 본 기술이전과 관련된 기술에 대한 국내 최고의 기술력을 보유하고 있어, 국가연구기관의 중소기업지원의 흐름에 적합한 기술이전.
? 레이저 다이오드 대량생산 설비를 완비한 오이솔루션(주)와 ETRI의 통신소자 기술의 접목을 통해 신규시장 창출이 가능. (기술경쟁력과 생산경쟁력의 결합)
기술명 : InAlGaAs 활성층 레이저 다이오드의 구조설계 및 공정기술
-InAlGaAs/InP 에피 설계 및 평가 기술
-회절격자 설계 및 제작 기술
기술명 : InAlGaAs 활성층 레이저 다이오드의 구조설계 및 공정기술
(1) InAlGaAs 에피 설계 기술
- ETRI 자체 개발 에피 설계 기술
- InAlGaAs LD 에피구조 성장 및 제공 (2-inch 2장)
- 업체 직원 교육을 통한 에피 설계 기술 지원
(2) 회절격자 제작 기술
- 정밀 파장제어 회절격자 설계 및 제작 방법 제공
- 회절격자 공정 기술 제공
(3) 기술이전 일정 계획
- 기술이전 일정은 기술별 순차적으로 이전 및 교육
- 기간: 2014. 11.(계약완료시점) ~ 6개월
? 반도체 레이저 다이오드를 개발함으로 해서 10G TOSA을 개발 및 생산할 수 있는platform 기술을 확보할 수 있고, 업체의 10G 및 그 이상의 bandwidth 광 트랜시버의 상용화 및 사업에 실질적인 도움이 될 것으로 예상됨.
? 고급기술인 장거리용 10 Gbps급 Transceiver 모듈을 위한 핵심 부품인 비냉각 DFB 레이저 모듈에 적용함으로 해서 선진국 기술과 대등한 위치로 접근할 수 있고 패키징 분야에 적용할 수 있는 칩을 개발함으로 해서 소형화/저전력화/저가화 추세를 따라잡을 수 있음.
? 이를 바탕으로 차세대 요구사항인 40Gbps등의 초고속 광모듈 부품 개발에 대한 기반 기술을 확보할 수 있으며 국내의 패키징 기술을 선진국 수준으로 향상시킬 수 있는 파급 효과가 있고 테라급 통신시스템에 소요되는 광부품을 개발할 수 있음.
? 장거리용 10 Gbps급 Transceiver 모듈을 위한 핵심부품으로 국내외에서 수요가 크게 증가하고 있음. 하지만, 국외 선진 업체에서는 자사 transceiver 모듈용으로 제작하여 사용하고, 일부 업체가 해외에 제한적으로 판매하고 있는 실정이고, 국내에는 고가의 장거리용 10 Gbps급 레이저 모듈 제작 업체가 없는 실정임.
? 순수한 광모듈 부품에 대한 Ovum의 세계시장 분석데이타를 보면, 2010에는 10Gbps 광모듈의 시장 규모가 $7.5억 규모로 예상됨.
? 개발된 제품으로 100억 이상의 매출(수출)증대가 예상되고 이로 인한 해외시장의 개척효과가 있음. 또한, 고속통신용모듈 패키지와 더불어 제품의 다양화를 이룰 수 있음.
? 10G 광모듈 확보를 통해 무선 데이터 통신량의 증대 및 사용자 데이터 사용량 증대에 따른 Backhaul 확보의 필요성에 따른 사업자 사업타당성 확보.
? 선도적으로 개발한 결과물이 국제표준에 반영되도록 표준화 활동을 적극 추진하여 세계시장 진출기반 확보.