I. 서론

21세기를 맞는 전자·정보통신산업은 디지털 기술의 발전과 정보통신기술의 융합으로 새로운 시장의 창출과 함께 고도정보화서비스에 대한 니즈로 인하여 21세기에도 높은 성장이 예상되고 있다. 특히 디지털 기술의 급속한 발전으로 신속한 기술개발과 신제품 출시로 인해 세계 시장의 구조가 빠르게 바뀌고 있고, 무선인터넷의 확산으로 이동통신서비스산업에도 새로운 비즈니스의 기회가 폭발적으로 등장하는 등 발전 패러다임 변화가 급속히 이루어지고 있다.

그 중에서도 무선인터넷의 급속 확대로 정보통신산업이 PC중심에서 이동통신단말기를 비롯한 휴대형 정보통신단말기 중심으로 전개되고 있으며 금년 일본을 시작으로 국내에서도 2002년 하반기부터 서비스가 개시될 예정인 차세대이동통신 IMT-2000서비스의 본격화로 관련 단말기 및 부품의 신규수요 확대가 예상되고 있다.

그러나 CDMA단말기는 세계 제1위의 수출국가 위치에도 불구하고 고질적으로 핵심부품의 대외의존도가 높아 수출효자산업임과 동시에 부품국산화라는 핵심과제를 동시에 던져주고 있다. 또한 2000. 6. 1일자로 이동통신단말기 보조금폐지로 내수 단말기 수요의 급격한 감소로 이동통신부품 업체들의 어려움이 가중되고 있기도 하다.

하지만 무선인터넷 이용인구가 1,500만명을 돌파함에 따라 무선인터넷 기능을 강화한 단말기 출시의 가속화와 세계 최대 잠재시장인 중국의 CDMA채택으로 CDMA시장의 급부상이 기대되고 있어 앞으로 이동통신부품 업체들에게 새로운 기회를 가져다줄 것으로 보인다.

이와 같이 핵심부품 국산화제고라는 과제와 새로운 시장확대에 따른 기회라는 2마리 토끼를 모두 잡기 위해서는 이동통신 핵심부품 분야의 집중적인 기술개발 노력이 요구되고 있다. 따라서, 본 논고에서는 이러한 이동통신의 급성장에 따라 고성능화와 광대역화, 그리고 초소형화로 발전해 가고 있는 이동통신용 RF 핵심부품을 각 부품별 기술동향과 효과적인 기술개발 방향에 대하여 기술하고자 한다.

1. 이동통신서비스의 발전 및 IMT-2000

이동통신단말기의 발전동향을 보면, 800㎒대역의 주파수밴드를 사용하며 AMPS라고 불리는 아날로그 셀룰러인 제1세대 이동통신, 제2세대로는 디지털 셀룰러로 불리며 북미와 한국 등에서 사용하고 있는 CDMA나 유럽형의 GSM이 있다. 제1세대와 제2세대의 주파수밴드를 배가하여 사용하는 PCS는 전세계적으로 북미형과 유럽형이 있으며, 각 나라마다 주파수밴드의 할당이 다르지만 대략 1800∼1900㎒ 범위를 사용하고 있다.

그리고, 보다 더 많은 정보 및 서비스를 받고자 하는 수요자의 요구와 전세계 통신시장의 단일화라는 목적으로 언제, 어디서나, 누구에게나 음성통신은 물론 데이터 및 동영상 멀티미디어까지 송수신 가능한 체세대 이동통신규격이 필요하게 되어 미국, 일본, 유럽 등 국가에서 ‘IMT-2000’이라는 제3세대 이동통신을 제안하게 되었다.

현재 IMT-2000서비스는 현재의 2세대 이동통신 표준인 IS-95(CDMA), GSM(TDMA) 등의 기존자원을 최대한 활용하면서 상호 호환될 수 있도록 하면서 동영상멀티미디어 서비스를 사용자에게 제공하려는 추세이다.

이를 실현하기 위한 2가지 접근방식에 있어서, 하나는 북미가 주도하는 동기방식인 cdma2000으로 고속무선데이터 구현을 위해 2세대에서는 IS-95A/B규격으로 최대 전송속도를 64Kbps까지, 2.5세대 Pre IMT-2000에서는 IS-2000(1X)규격으로 최대 384Kbps까지, 3세대 IMT-2000에서는 광대역을 사용한 최대2Mbps전송속도를 갖는 cdma2000규격으로 발전해 가고 있다.

또 한편에서는 유럽이 주도하는 비동기방식인 W-CDMA로서 2세대에서는 GSM/HSCSD 규격으로 최대 전송속도를 57.6Kbps까지, 2.5세대에서는 GPRS/EDGE규격으로 최대 115Kbps/384Kbps까지, 3세대에서는 광대역을 사용한 최대 2Mbps전송속도를 갖는 W-CDMA규격으로 발전하는 방향이다.

'고속화' 및 '광대역화'로 특징으로 하는 제3세대 이동전화 IMT-2000 서비스가 개시되면 이동통신단말기 하나로 보다 다양하고 편리한 멀티미디어 서비스 및 무선인터넷 서비스를 제공받게 됨으로써 일상생활에 큰 변화를 가져다 줄 것이다.

IMT-2000은 인터넷 이메일, 영상교통 정보, 주식정보 차트와 그래픽 정보조회가 가능하며 회사원의 경우 출장 중에 영상 회의도 가능하게 된다. 이밖에 가정주부는 집에서 전자홈쇼핑이 가능하게 되는 등 우리의 생활 전반에 걸쳐 더욱 편리하고 효율적이 됨으로써 삶의 질 향상이 크게 개선될 전망이다.

최근에는 선진국 및 국내 연구소·대학을 중심으로 벌써 입체영상통신이 가능한 4세대 이동통신서비스기술을 개발중에 있기도 하여 3세대 IMT-2000이 현재 서비스를 확대하고 있는 2.5세대와 중장기적으로 관련 기술개발이 이슈화되고 있는 4세대 이동통신의 과도기적 서비스에 머무를 지도 모른다는 예상이 조심스럽게 나오고 있기도 하다.

<표 1> 기술표준별 이동전화 세계 시장전망             (단위 : 백만명)
*자료 : ARC Group, Future Mobile Handsets, 2000. 1

1. 개황

이동통신 부품은 이동통신, 위성통신, 방송, 무선 분배망, 네트워크 등의 신호처리를 위한 디지털 부품, 신호의 송수신, 증폭, 변조 및 복조를 수행하는 능동부품, 신호를 내부 연계하는 수동부품, 능동 및 수동소자를 일체화한 복합부품을 포함하는 것으로 정의할 수 있다. 산업사회의 고도화에 따라 빠르고 정확한 다량의 정보 전달이 필수적으로 되고 있으며, 음성뿐만 아니라 데이터·화상전송, 인터넷 통신 등의 기능이 필요하게 되었다. 이에 따라 이동통신시스템은 수 GHz 대역이하의 셀룰라, PCS에서 IMT-2000, ITS-DSRC, GPS, WLL, 초단거리 구내 무선통신망으로 서비스가 전개되고 있으며 향후 B-WLL, 무선 ATM-LAN, MBS 등 수십 GHz 대역으로 발전이 예상되고 있다. 이에 대응한 이동통신 부품 또한 고집적화, 초고속화, 저전력화, 저가격화의 방향으로 발전되고 있으며, 향후 기기 자체가 하나의 부품모듈로 구현되는 것도 그렇게 머지않은 일이 될 것이다.

<그림 4> 이동통신부품의 기술 RoadMap

일반적인 CDMA 단말기를 구성하고 있는 부품은 RF(Radio Frequency)부, IF(Intermediate Frequency)부, BBA(Baseband Analog)부, Baseband Modem 부 및 MSM 칩 등으로 크게 5부분으로 나눌 수 있으며 기타 사용자인터페이스에 필요한 입출력 주변장치등이 추가된다. RF부분에 대한 부품구성도는 <그림>과 같다.

최근 이동통신단말기 시장의 세계적인 급성장 추세에 따라 관련 이동통신용 부품 수요도 급증하고 있다. 이에 따라 일부 부품의 경우 2000년 하반기까지 공급부족 상황이 계속되었다. 그러나 부품업체들의 지속적인 생산시설 증설로 2001년 이후는 상당부분이 해소될 것으로 전망되고 있다. 특히 칩부품, SAW필터, TCXO 등의 심각한 공급부족현상이 계속되었으나 업체들의 증설로 현재는 상당부분이 해소된 상태이다. 국내의 경우 이동통신단말기 보조금폐지의 영향으로 내수시장의 위축, CDMA 위주의 제품구조 및 내수 위주의 영업활동 등으로 일본의 부품업체에 비해 부품시장의 위축현상이 더욱 두드러진 상태이다.

그러나 IMT-2000이 본격화되면 단말기의 고기능화 및 기존 단말기와 호환이 가능하도록 하는 muli화에 대응하여야 하는 등의 수요로 인해 전체 부품 수는 현재보다 증가할 것으로 예상되고 있어 시장 전체적으로는 큰 변화는 없을 것으로 전망되고 있다. 단말기의 고기능화에 따라 디스플에이의 Full Color화, Camera장착, MP3기능, Bluetooth 및 소형 Memory Card 슬롯 등 사용자의 니즈에 따른 기능부품의 채용으로 신규 부품 수요의 증가가 예상되고 있다.

이동통신단말기의 가격하락으로 인해 PAM의 가격하락이 진행중이며 특히, 국내에서는 단말기 보조금 폐지로 업체간 경쟁이 심화되는 가운데 PAM의 가격하락이 심화되고 있는 실정이다. 국내 CDMA용 단가는 1999년 $5에서 2000.6월 $3 ∼4, 2000년말 $3까지 하락하고 있다. GSM용 단가는 현재 Single 325엔, DCS-1800 410엔, Dual $4.5 수준이다.

□ 기술 동향

PAM은 전원의 종류에 따라 단전원·양전원 방식으로 구분이 되며 현재는 단전원 방식이 주종을 이루고 있다. 양전원 방식인 경우에는 단말기 내부에 regulator를 별도로 장착하여야 하므로 채용을 꺼리고 있는 실정이고 단전원 방식은 Conexant, RFMD사 등, 양전원 방식은 Siemens가 대표적인 생산업체이다.

이동통신단말기의 고기능화 및 향후 서비스가 시작될 IMT-2000 등에 대응하기 위하여 PAM의 소형화 및 저전력화 추세가 가속되고 있으며 단말기의 소형화에 대응해 Chip과 Package Module의 소형화가 진행중(2000년 0.07cc → 2004년 0.03cc)이다. Battery의 고용량화 및 PAM의 저전력화 등에 따른 이동통신단말기의 대기시간이 확대됨으로서 최근에는 대기시간이 350시간을 넘는 제품도 등장하고 있다.

한편 Battery의 전압은 4.2V인데 비해 PAM의 구동전압이 3V임에 따라 이동통신단말기 사용시 Battery의 전압이 3V 이하로 떨어지는 현상이 발생함에 따라 2.6 ∼ 2.7V의 저전압 구동 제품 개발이 진행 중이다. 향후 3 ∼ 5년간은 GaAs HBT가 주력으로 자리잡을 것으로 예상되고 있다. 주요 단말기업체들은 특성이 안정적인 GaAs HBT를 주로 사용 중이나 1 Package화를 위해서는 SiGe HBT의 채용이 불가피하게 될 것으로 전망되고 있다.

그러나 완벽한 신뢰성 평가가 이루어질 때까지 SiGe 제품을 채용하는 것을 미루고 있는 보수적인 입장을 취하고 있는 것이 보편적인 경향이다. Qualcomm 등은 이미 1 Package화를 통한 저가격화에 대응해 SiGe HBT의 개발을 추진중이며 최근의 제품개발 추세에 따라 효율 18% 향상, 동작전류 20% 감소, Size는 약 30% 축소된 성능이 한층 향상된 제품의 출현이 예고되고 있다.

나. SAW 필터

□ 부품의 개요

SAW 필터는 압전기판 상에 송수신용의 2개 전극(IDT)을 설계해 인가된 전기신호를 표면탄성파로 변환하는 과정에서 특성 주파수만을 통과시키는 Band Pass Filter로 wafer를 이용한 반도체기술과 고주파기술이 결합된 제품으로 소형화, 저전력화에 대한 대응이 요구되고 있다.

현재는 통신용이 수요의 60%를 점유하고 있는 가운데 그 가운데서 이동통신단말기용이 75%로 최대의 시장을 형성하고 있다. 주요 용도로는 통신용 및 칼라TV용으로 구분된다.

- 통신용 : 주파수 범위 100 - 2,000MHz의 이동통신단말기, CLP, Pager, BS용 등

- 칼라TV용 : 주파수 범위 10 - 100MHz의 칼라TV, VTR용 등

SAW 필터 세계 시장은 1999년 9억 7,000만개였으며 2000년에는 10억 9,000만개에 달한 것으로 전망된다. SAW 필터의 세계수요는 연평균 12% 증가할 것으로 전망되고 있어 안정적으로 시장이 성장할 것으로 보인다. 1999년 이동통신단말기 시장의 급성장 및 핵심자재인 Ceramic Package의 공급부족으로 심각한 공급부족 상태였으나, 2000년부터도 업체들의 생산설비 확대로 어느 정도 수급 균형이 해소되기는 하였지만 2001년에 가서야 수급균형이 유지될 것으로 보인다.

Dual Band 이동통신단말기의 증가 및 IMT-2000 서비스 실시 등에 따라 이동통신단말기용은 14%의 성장이 전망되고 또한 AV용의 지속적인 수요 증가 및 GPS, 무선LAN 등 신규 수요에 의해 6%대의 성장을 예상되고 있다.

제조업체들이 이동통신단말기용을 중심으로 증설에 주력한 결과 AV용은 EPCOS가 일부기종을 단종함에 따라 수급에 문제가 있었으나 최근 생산을 재개함에 따라 현재는 안정적인 수급 상태를 보이고 있다. 전세계적으로 이동통신단말기시장의 생산조정 등에 따라 내수시장에 주력했던 국내업체들은 생산량 대폭 축소하고 있다.

판매가는 RF용이 연평균 -11%로 하락폭이 커 60엔 수준이며 상대적으로 IF용은 Custom화 제품의 특성상 가격하락 요인이 적어 -4%로 소폭 하락하고 있는 추세이다. AV용은 Set의 판매가격 하락으로 -10%의 수준이나 현재는 EPCOS가 가격을 주도하고 있다.

□ 기술 동향

SAW 필터도 이동통신단말기에 사용되는 다른 부품과 마찬가지로 소형화, Chip화가 진행되고 있는 가운데 특히 복합화, Unit화, Module화가 급속하게 진전되고 있다. RF용은 3mm×3mm에서 2mm×2.5mm, IF용은 5mm×11mm 제품에서 5mm×7mm로 소형화되고 있다. 최근에는 RF용이 2mm×2mm, IF용은 3.8mm×3.8mm 제품도 시판되기 시작하여 소형화가 급진전되고 있다.

또한 Dual Band용으로서 2개 부품을 1 Package화한 제품도 출시되고 있는데 Murata는 유럽용 900MHz/1.8GHz 대응 1 Package 제품을 출시 중이다. NEC는 2000년 2월 Plastic Package를 이용한 경량화 제품(RF용 3mm×3mm, 14g)을 개발하고 2000년 8월에 출시할 예정인 것으로 알려지고 있다. 또한 이동통신단말기의 고주파화에 대응하기 위해 기판 재료인 LN, LT를 온도계수 및 삽입손실이 좋은 LBO, 랑거사이트 등으로 대체 중이며, RF용은 IDT 간격이 협소화되어 서브 미크론의 반도체 제조공정(CDMA : 1㎛, PCS : 0.5㎛, IMT-2000 : 0.3㎛ 예상)이 필요하다.

최근 이동통신단말기의 부품 수를 감소하기 위한 방식인 Direct Conversion 또는 저주파 IF단의 채용으로 Band Pass Filter를 없애거나 줄이려는 시도가 진행중이다. 이 경우 SAW필터 감소에 대한 일부 우려가 있으며 성능 저하 등에 대한 문제로 채용 여부는 아직 불투명한 상태이다. 2000년 6월 국제 마이크로파 회의에서 미국 Analog Device와 Mitsubishi사가 W-CDMA단말용 Dicrect Conversion방식의 RF Chip을, Philips는 Near-Zero IF 방식을 채용한 GSM용 RF Chip을 발표하였다.

다. TCXO

□ 부품의 개요

TCXO는 수정진동자에 발진회로를 부가하고 외부온도 변화에 따른 발진주파수의 변동을 보상하기 위해 감온소자를 부가한 수정발진기로 특히, 이동통신단말기에서는 기준주파수를 발생시키는 발진기로서 고정도 온도안정성을 요구하기 때문에 TCXO가 주로 채용되고 있다.

구성방법으로는 수정진동자를 구입하여 단말기 제조업체가 직접 발진회로를 구성하는 것과 수정진동자와 발진회로로 구성된 TCXO의 형태로 실장하는 방법이 있다. 1998년 Nokia가 전 제품에 TCXO를 채용하면서 시장확대의 계기를 마련하였다. 수정진동자를 구입하여 직접 발진회로를 구성하는 방법이 Cost Down에 효과적이라는 판단에 따라 GSM에서 주로 이용되었으나, TCXO의 소형화·저가격화에 따라 채용이 증가 추세에 있다.

TCXO의 세계시장 규모는 이동통신단말기 시장의 확대에 따라 1999년 2억 7,000만개에서 2000년에는 4억 3,000만개로 70% 가까이 급성장할 것으로 전망되고 있다. 이러한 추세는 앞으로도 계속되어 2003년까지 연평균 36%의 높은 성장을 지속할 것으로 예상되고 있다. 이동통신단말기 제조업체에 따라서는 직접 수정진동자를 구매, TCXO 회로를 설계하여 자사제품에 실장하는 경우도 있으나, 그러나 Nokia, Motorola 등 주요 이동통신단말기 업체들 대부분은 TCXO 형태로 구입하고 있어 향후 이동통신단말기 시장에 비례하여 시장 규모가 성장할 것으로 전망된다.

이러한 현상은 2001년에야 해소될 것으로 보이며 수정진동자를 자사제품에 사용하고 있는 주요 일본 TCXO 업체들의 시장점유율이 더욱 커지게 될 것으로 예상된다. 특히, Kyocera는 이동통신부품을 주력사업으로 선정하여 육성함에 따라 1996년 18.4%이든 시장점유율을 2000년에는 24.1%까지 확대한 것으로 추정되고 있다.

□ 기술 동향

Analog의 경우, 0.07cc까지 개발되어 제품화되고 있고, 소형화에는 한계가 있어 0.07cc 이하에서는 고안정도 및 소형화에 유리한 IC를 채용한 Digital화가 진행 중이다. TCXO업체들은 1999년 Analog방식에서 Digital TCXO로 제품을 교체하기 시작하여 TCXO → VC-TCXO → DTCXO로 제품 전개중이며 특히, DTCXO가 되면서 써미스터를 이용한 온도보상회로가 IC화 됨에 따라 기존의 온도센서인 써미스터가 없어지는 등 소형화(0.024cc)에 기여하고 있다

Motorola, Simens 등 단말기 제조업체들은 Crystal + Chipset로 부품의 복합화를 위한 기술개발을 진행하고 있으며 현재는 0.07cc 제품이 주류인 가운데 0.024cc로 대폭적으로 초소형화된 제품이 양산 초기 단계로 들어섬에 따라 TCXO의 소형화는 급속하게 진전될 것으로 전망되고 있다.

DTCXO(IC-TCXO)의 제품 변천을 보면

- 1996년 일본빅터, 마츠시다전자부품이 온도보상회로와 발진회로를 최초로 1 Chip화

- 1997년 동양통신기가 0.126cc IC-TCXO를 개발

- 1998년 일본전파공업이 0.07cc급을 개발 및 양산 (현재 주류를 형성하고 있음)

- 1999년초 0.024cc를 개발 및 양산

- 0.07cc급부터 미소온도변화 대응이 가능하고, 무조정화 실현

- Set업체의 채용 증가로 대부분 이동통신단말기에 채용

으로 발전해 왔다.

이동통신단말기의 소형화에 따라 발진회로 부품의 소형 SMD화도 활발하게 진행중인데, 현재 1998년에 출시된 0.07cc가 주생산 제품이며, IC가 내장된 0.024cc DTXCO가 일부 일본 업체를 중심으로 양산되고 있는 상황이다. 일본전파, 동양통신기, Kyocera가 1999년말부터 월 20~30만개 규모로 양산 중이며 2000년 상반기부터 2001년 상반기에는 0.024cc급으로 제품 중심이 이동될 것으로 예상 됨에 따라 일본 및 국내 업체들도 0.024cc급의 조기 개발에 주력하고 있다.

국내는 한국단자공업, 써니전자 등이 VCTCXO를 생산중인 데, 한국단자공업은 2000년 5월부터 월 50만개에서 2000년말 150만개로 생산 확대될 전망이며 싸니전자는 최근 VCTCXO사업에 진출을 검토중이고 부방테크론도 VCTCXO의 개발을 진행중이다.

□ 부품의 개요

VCO는 인가전압의 변화에 따라 Varactor Diode의 용량을 가변시켜 원하는 발진주파수를 얻는 고주파 Device로서 이동통신단말기, Cordless전화, GPS 등 무선기기에 채용된다. VCO는 발진부와 공진부로 구성되며 무선통신기기에서는 수신측의 음성신호를 추출하기 위한 국부공진기능 (1st/2nd Local발진기)과 송신측에서 반송파를 만드는 기능을 수행한다.

VCO에 대해서는 안정적 출력을 가지는 높은 주파수 안정도, 저위상잡음(P/N), 소형화·박형화, 저소비전력화 및 고주파화 등의 제품특성이 요구되고 있다.

현재까지는 주로 이동통신단말기용으로 공급되고 있으며 기타 통신기기에서는 일부 기종에만 채용되고 있고 일본의 경우 이동통신단말기용 비중이 1998년 96%로 거의 대부분을 차지하고 있으며 1999년에는 97%로 더욱 증가하고 있다. 특히, GSM용의 비중이 갈수록 증가하고 있는 것으로 나타나고 있다.

1999년 VCO 세계 시장은 수량 기준으로 3.7억 개였으며, 2000년에 5.8억 개로 급성장할 것으로 전망되며, 2003년 6.9억 개로 연평균 16.6%의 성장률을 보일 것으로 예상된다. 최근 단말기의 Multi-mode화에 따라 VCO의 사용량이 급격하게 증가하고 있으나, 앞으로는 Package화로 인해 수량 자체는 크게 증가하지 않을 것으로 예측되며 장기적으로는 IC화가 진행됨에 따라 현재와 같은 VCO제품은 성장률이 둔화될 것으로 전망된다.

일부 GSM Dual 단말기에는 최대 5개의 VCO(RX 2개, TX 2개, Local 1개)를 사용함으로써 GSM 단말기를 중심으로 한 Dual 이동통신단말기의 시장확대에 따른 초기 수요가 급증하고 있는 추세이다.

세계시장점유율은 일본 업체인 Murata, Matsushita부품, Alps전기 등 3개사가 시장의 60% 이상 점유하고 있으며, Alps, Fujitsu 등이 최근 중국 생산을 강화하면서 선두 업체들을 추격 중이다.

VCO는 이동통신단말기 세트의 제품변화 추세에 따라 소형/Dual화하고 있으며 또한 고부가 제품인 Hi-power 관련 제품의 비중이 확대되어 가고 있는 추세로 현재는 0.05cc가 주류이나 Matsushita, Murata등은 이미 0.024cc까지 개발을 완료하여 소형화가 급속하게 진행되고 있다.

구체적으로 Matsushita와 Murata는 0.05cc →0.035cc →0.024cc 단계별로 소형화하고 있으며 현재는 주로 0603 Type의 칩제품을 채용한 소형화가 진행중이며 TDK는 세라믹 적층방식을 이용하여 소형화를 시도하고 있다.

GSM을 중심으로 한 Dual 단말기(CDMA+PCS, GSM+DCS1800, AMPS+CDMA+PCS 등)의 증가추세에 따라 VCO 제품의 Dual화가 가속되고 있다. Single Type이 100엔 이하인데 비해 Dual Type의 경우 170∼180엔으로 각 사가 고부가 제품 전략 차원에서 Dual제품 생산에 주력하고 있으며 GSM의 경우, VCO 출력은 직접 출력 신호를 이용하는『Offset PLL방식』의 주파수 변환회로 채용으로 VCO의 고출력화가 진행되면서 Hi-power 제품(Output level : -12min dBm(기존) → 7∼14dBm(고출력용))이 증가하고 있다.

Matsushita, Murata, Alps전기 등 세계적으로 대표적인 VCO 공급업체의 제품구성을 보면 VCO 전체제품 가운데서 0.05cc 이하의 소형 제품을 비롯한 Dual/High Power 제품이 차지하는 비중이 80% 이상으로 나타나고 있다. 또한 현재 주류인 0.05cc의 절반 이하로 소형화된 0.024cc제품도 개발이 완료되어 있어 소형화 추세는 급속하게 진행될 것으로 전망된다.

Ericsson은 VCO+Antenna S/W+Front end부를 1 Chip화하였으며 Sagem은 PLL IC+VCO+PAM의 IC화 진행중이며, Fujitsu도 2000년 4월부터 가격 300엔인 VCO내장 PLL Synthesizer를 공급하고 있으며, Maknica도 1999년 초에 3개의 VCO와 2개의 RF 신세사이저 및 IF 등을 1 Chip화해 GSM, DCS1800, PDC, PHS에 대응하고 있다. 미 Analog Device는 2000년 6월 VCO, Loop Filter에 접속하지 않고 Up/Down 컨버젼용 국부발진회로(LO)를 구성한 PLL Synthesizer IC를 발매할 예정이다.

국내에서 삼성전기가 2000. 6월 VCO, PLL IC, Loop Filter를 복합화한 0.15cc급 PSM을 개발하고 IS-95C 및 IMT-2000에 적용을 추진 중으로 2000년 9월부터 본격 양산하여 2000년 100만개, 2001년 3,000만개까지 확대할 계획으로 알려지고 있다.

마. Duplexer

□ 부품의 개요

Duplexer는 단말기의 Antenna하단에 위치하며, 송수신 주파수를 분리, 통과시켜 주는 Band Pass Filter로 일반적으로 송·수신용으로 각각 1개의 BPF로 구성된다. Duplexer는 이동통신단말기에서 차지하는 면적이 크기 때문에 회로, 구조 및 재료 등에 대하여 다방면에서의 연구개발을 통하여 초소형화하려는 노력들이 한창 진행 중이다.

Duplexer는 유전체 공진기를 결합한 유전체 Duplexer, 여러 공진기를 하나의 블록 형태로 구성한 모노블록형 Duplexer, 세라믹 적층기술을 이용한 적층 Duplexer, SAW필터로 구성한 SAW Duplexer로 구분된다.

유전체 Duplexer는 현재 주로 PCS 단말기를 중심으로 시장이 형성되고 있으며 CDMA의 경우는 SAW Duplexer를 채용하고 있는 추세이며 GSM의 경우는 유전체 Duplexer보다는 저가의 RF Diode스위치를 주로 채용하고 있으며 이 외에도 WLL, GPS, Cordless Phone 등 주로 이동통신단말기에도 채용되고 있다.

1999년 Duplexer의 세계시장 규모는 2억 6,000만개였으며 2000년 에는 4억 1,000만개이 이를 것으로 전망된다. Digital 이동통신단말기의 보급 확대에 따라 Duplexer의 수요도 계속 증가하고 있는 추세이며 향후에는 SAW Duplexer 제품의 채용이 확대되어 갈 것으로 전망이다. 1999년을 기점으로 SAW Duplexer의 채용이 점차 확대되어 감에 따라 유전체 Duplexer는 감소하는 추세이다.

CDMA에서는 유전체 Duplexer의 채용율이 50% 정도로 감소하였고 주 시장인 PCS에서도 Fujitsu등이 SAW Duplexer 샘플을 이미 출시한 상태이다. 그러나 SAW Duplexer는 현재 수요초과인 상태이므로 제품의 원활한 공급 여부가 향후 유전체 Duplexer 시장의 성장을 좌우할 것으로 전망되고 있다. 따라서 SAW Duplexer의 공급상황이 개선될 때까지 당분간은 유전체 Duplexer 시장이 유지될 전망이다. 그러나 1 ∼ 2년 후에는 수급이 균형을 이룰 것으로 예상됨에 따라 SAW Duplexer로의 제품 전환이 예상된다.

한편 SAW Duplexer외에 F-BAR(Film-Bulk Acoustic Resonator)도 새로운 제품으로 등장할 가능성이 큰 것으로 전망되고 있다. 이에 따라 현재 TDK를 비롯한 여러 회사들이 F-BAR의 개발을 진행 중인 것으로 알려져 있다. F-BAR는 필터특성, 전력통과 특성이 우수하고 소형화가 용이하여 SAW를 대신할 수 있는 제품으로서 미·일을 중심으로 현재개발 진행 중이다. TDK는 현재 영국 Grandfield 대학과 공동개발을 진행 중으로 2년 후에 제품화할 계획이며 미 Agilent사는 2000년 초 CDMA용 F-BAR를 개발하고 9월부터 미국 및 말레이시아 공장에서 제품을 양산할 계획으로 알려졌다.

□ 기술 동향

 유전체 Duplexer Monoblock형이 일반적인 가운데 소형화, 박형화가 진행되고 있다. 결합형이 주로 채용되었던 1998년 이전까지는 이동통신단말기용 부품 가운데서 크기가 가장 큰 부품이었으나 이후 모노블럭형이 출시됨으로서 소형화가 급진전되고 있다. 유전체 Duplexer의 발전과정을 보면 1997년 결합형에서 1998년 이후에는 모노블럭형이 주류를 이루고 있으며 2000년 이후에는 SAW Duplexer와 새로운 F-BAR이 주류로 등장할 것으로 전망되고 있다.

그러나 IMT-2000의 경우, SAW Duplexer보다는 유전체 Duplexer를 채용할 가능성이 클 전망이다. SAW Duplexer의 경우 고주파화에 따라 전극 선폭을 0.3㎛까지 감소시켜야 하나, 이 경우 출력 저하를 야기시켜 제품화에 어려움이 예상되고 있다.

유전체 Duplexer는 고주파화에 따라 제품 Size를 감소시킬 수 있어 오히려 소형화가 촉진되고 있으며 IMT-2000 서비스가 본격화되면 유전체 Duplexer의 시장확대가 예상된다.

바. Isolator

□ 제품 개요

Isolator는 이동통신단말기의 전송단(Tx)에서 PAM(Power Amp. Module)과 안테나 사이에서 PAM 소자로 유입되는 반송파를 제거함으로써 System의 안정화 및 단말기의 신뢰성을 확보하는데 이용되는 부품으로 주요 기능으로는

- 안테나로부터 되돌아오는 반사신호를 흡수하여 Amp를 보호

- 고주파신호의 흐름을 한 방향으로 제어하여 신호의 혼조를 억제

- PAM의 부하 임피던스를 안정시키고, 안테나와 분리하여 Amp가 안정하게 작동

하도록 하는 것이다.

□ 시장동향

Isolator관련 세계시장 규모는 1999년 6억불, 2001년 8억불, 2003년 11억불로 연평균 24%의 높은 성장을 계속할 것으로 예측되고 있다. 혼신방지에 적합한 Device로 단말기의 신뢰성 향상과 수명연장에 기여하기 때문에 채용이 증가하고 있는 것이다.

Nokia, Qualcom, Ericsson, Motorola는 2000년부터 단말기당 Isolator 2개 소요되는 AMPS/PCS Dual 방식이 주축이 되는 Dual Mode 단말기의 생산에 본격 돌입할 것으로 알려지고 있어 이런 추세가 계속될 경우 Isolator의 수요증가에 크게 기여할 것으로 보인다.

또한 Isolator를 모든 단말기에 채용하고 있는 일본 PDC, PHS(J-PCS, J-CDMA)의 시장 확대로 수요증가가 예상되고 있다.

Murata, Hitachi, TDK 3사를 비롯한 일본업체가 현재 세계시장을 독점하고 있는 상태로 Murata는 2000년 1월 현재 500만개/월 규모의 생산시설을 증설중이며 제품 전량을 일본에서 생산하고 있으며 설계기술이 우수한 편이다. Hitachi는 전량 태국 OEM공장(KTS사)에서 생산하고 있으며 규모는 월 1,000만개에 이르고 있다.

일본 단말기용 Isolator 생산업체는 현재 Power용(기지국용) Isolator를 전량 미국에서 수입하고 있으나 향후 이동통신산업의 확대에 따른 시장성과 제품구성 전략상 필요성이 증가하면서 이들 제품 개발에 참여하고 있다.

Isolator는 이동통신단말기의 제품 수요에 개발 방향이 크게 영향을 받고 있어 이동통신의 Digital화, 고주파화 추세와 더불어 고성능이면서 소형, 박막화를 위한 기술개발이 요구되고 있다. 구체적으로 고성능화측면에서는 High Isolation, Low Insertion Loss, 소형화측면에서는 More Small Size(h=2.0㎜ → 1.7㎜), 복합기능화측면에서는 Internet-Phone, Video-Phone 등이며 향후 동화상 전송시 Power가 증가함에 따라 Isolator의 필요성은 더욱 증가할 것이다.

시장측면에서는 RF MLC-Package 수요가 증가하고, RF Device의 High Power에 대한 요구가 증대되고 있어 IMT-2000, WLL 등 차세대 이동통신단말기에 대응하기 위한 Isolator와 기지국용 고출력 Isolator가 필요하다.

Ⅲ. 국내 전자부품의 기술개발 혁신방향

이동통신 RF부품을 비롯한 전자부품은 전자기기의 복합화, 다양화 추세에 따라 그 종류의 다양성과 차별화가 한층 심화되고 있다. 이에 따라 전자부품에 대한 기술개발도 "선택과 집중"하여 기술개발자원의 효율화를 이루어 디지털 시대의 신속한 제품 대응력을 증대하고 기술개발의 효율화를 기함과 기술개발 주체의 역량을 배가시키기 위한 기술혁신전략 또한 중요하다. 향후 국내 전자부품 업체의 경쟁력을 제고하고 부품전문기업의 기반확대를 위한 기술혁신전략으로 다음 3가지를 제안하고자 한다.

1. 전자부품 일괄기술개발시스템의 도입

기존의 개별 부품위주의 단편적인 정부의 기술개발지원방식에서 탈피하여 부품의 기술유사성과 다기능·복합 one-chip화에 대응할 수 있는 부품군(cluster) 단위의 패키지사업으로 추진하는 일괄기술개발시스템의 도입이다. 이를 통하여 소규모 기술개발지원에서 탈피하여 부품개발의 규모의 경제를 이루고 부족한 전문기술인력을 집중하며 기술개발 수직·수평적 주체간의 기술협력체계의 강화로 기술개발의 시너지효과를 높여야 할 것이다.

2. 부품전문 기술개발 인프라강화

기술전문 벤처·중소기업의 성장여건 조성을 위한 인프라 구축을 위하여 신기술정보네트워크 운영 및 신뢰성 지원센터의 확대이다. 일부 거대품목을 제외하고는 다품종 소량생산의 부품산업 특성상 기업의 영세성으로 기술개발에 필요한 인프라를 기업 자체적으로 유지하기 어려우므로 앞으로는 기술개발지원과 함께 부품에 대한 신기술·표준화 정보의 제공과 부품의 신뢰성을 확보하여 제품 경쟁력을 높일 수 있는 관련 인프라 구축을 중점 추진해 나가야 할 것이다.

3. 지원대상기업의 선택과 집중

핵심부품분야별 1∼2개의 세계 일류급 부품기업의 육성이 필요하다. 중점 개발대상 품목의 "선택과 집중"뿐 만 아니라 기술개발 지원도 앞으로는 세계적으로 일류가 될 가능성이 있는 기업만을 선별하여 집중 지원함으로써 주요 부품분야별로 세계적인 일류기업을 육성하는 star company 육성책이 효과적이라 할 수 있다.

지금 펼쳐지고 있는 디지털 시대에는 분명히 기존의 사업전략과 기술개발전략이 아닌 디지털 시대, 글로벌 시대에 맞는 전략을 수립, 대응해 나가야 한다. 21세기에는 전자부품산업이 일부 거대품목에 편중된 발전이 아닌 다양한 수출효자 품목을 키워나가 균형발전을 이루고 전자산업의 경쟁력기반을 확고히 구축해 나갈 수 있도록 디지털 시대의 패러다임에 맞는 유망 품목에 대한 선택과 이를 효과적으로 개발할 수 있는 기술개발전략을 수립하여 산학연관이 공동으로 노력해 나가야만 할 것이다.

[1] Fuji Chimera Research Institute, Inc.,2000 有望 電子部品材料 調査總攬", 2000년
[2] ETRI, "IMT-2000 기술/시장 보고서", 2000년 12월 30일
[3] KETI 이규복 "이동통신단말기용 RF부품의 기술동향", 1999년 4월
[4] KETI "전자·정보통신부품개발 5개년 계획", 1999년10월
[5] KETI, "유망전자기기 및 부품 현황분석", 2000년 10월