무선 통신의 기초

스마트폰의 무선 회로에서 LNA·믹서·PLL 등을 포함하는 트랜시버는 CMOS 칩에 집적되는 경우가 많은 한편, 송신 PA에는 GaAs HBT 등의 화합물 반도체가 사용되는 경우가 많다. 그 주된 이유로 가장 적절한 것은?

  1. ACMOS 트랜지스터는 GHz 대역의 높은 주파수에서는 동작하지 않기 때문에
  2. B미세한 CMOS 트랜지스터는 내압이 낮아 큰 출력 전력을 효율적으로 끌어내기 어려운 한편, GaAs HBT는 내압과 높은 주파수에서의 출력·효율이 뛰어나기 때문에
  3. C화합물 반도체 쪽이 제조 비용이 싸고, 큰 웨이퍼로 양산하기 쉽기 때문에
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정답: B. 미세한 CMOS 트랜지스터는 내압이 낮아 큰 출력 전력을 효율적으로 끌어내기 어려운 한편, GaAs HBT는 내압과 높은 주파수에서의 출력·효율이 뛰어나기 때문에

미세화한 CMOS는 다수의 트랜지스터를 싸게 집적할 수 있고 GHz 대역의 신호도 다룰 수 있으므로, LNA·믹서·PLL, 나아가 기저대역 처리까지를 1칩에 모으는 데 적합합니다. 한편 PA는 수백 mW 정도의 전력을 높은 효율과 선형성으로 내야 하는데, 내압이 낮은 미세 CMOS에서는 전압 진폭을 크게 하기 어려워 효율이나 출력 면에서 불리해집니다. 따라서 스마트폰의 PA에는 GaAs HBT가, 기지국과 같은 고출력 PA에는 내압과 방열 면에서 더욱 뛰어난 GaN HEMT가 많이 사용되고 있습니다. 화합물 반도체 웨이퍼는 일반적으로 실리콘보다 작고 비싸므로, 필요한 부분에만 구분하여 사용하고 있습니다.

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