도시바 일렉트로닉스 디바이스/스토리지 주식회사(Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation, 이하 ‘TDSC’)가 차세대 IEEE802.11ax 무선 LAN(근거리 통신망)용 저전압 5 GHz 수신기를 개발했다고 발표했다. 회사는 벨기에에서 9월 14일 개최된 유럽반도체회로회의(European Solid-State Circuits Conference)에서 이 기술의 세부사항을 보고했다.

고속 통신 환경을 필요로 하는 사물인터넷(IoT)이 지속적으로 증가함에 따라 다양한 무선 LAN기기가 더욱 많이 늘어나고 있다. 차세대 무선LAN인 IEEE 802.11ax기술은 각종 기기가 많이 있는 환경에서도 이전 제품 기술 보다 속도가 4배 더 빠르다. 하지만 전력을 적게 소비하면서 디지털 신호를 고속으로 처리하려면 공급 전압이 1.0V 이하에서 작동하는 고속 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체) 디바이스를 채용해야 한다. RF(무선 주파수) CMOS 수신기 등 CMOS 아날로그 회로는 디지털 회로와 달리 전압이 떨어지면 성능이 대폭 저하된다. 이러한 문제를 극복하기 위해 1.0V 이하에서 작동될 수 있는 새로운 회로 기술이 필요하게 됐다. 

TDSC는 저전압 RF 수신기를 위한 3가지 신기술을 개발했다. 그 중 첫 번째가 가변 선형 RF 증폭기(RF AMP)다. 신호 진폭은 공급 전력의 전압에 영향을 받기 때문에 RF AMP의 선형성은 전압이 떨어지면 낮아 진다. 기존 RF AMP는 선형성을 향상시키기 위해 가변적 저항체를 사용해야 하지만 저항기의 값을 조정함에 따라 내부 DC(직류)전압과 증폭기의 성능도 변동된다. 도시바의 RF AMP 신제품은 이러한 문제를 해결하기 위해 고선형성 경로와 내부 전압 조정 경로 등 두 개의 입력 경로를 동시에 채용한다. 새로운 RF AMP는 내부 DC전압을 전혀 변경하지 않아도 선형성을 조정할 수 있다.

두 번째는 저소음 주파수 변환기다. 주파수 변환기는 받은 RF 신호를 저주파 신호로 변환해 아날로그 변환기에서 디지털 변환기로 입력한다. 기존 주파수 변환기는 DC 전류원을 사용해 저전압 상태에서 변환 스위치의 성능을 향상시키지만 이러한 추가 전류원은 저주파수 소음을 유지하면서 성능이 저하된다. 도시바의 새 주파수 변환기는 DC 전류원을 변환 스위치의 RF쪽으로 이동시켜서 저주파수 소음을 억제한다. 저주파수 소음은 원하는 저주파수 신호에서 분리된 RF 주파수로 상향 변환된다. 그 결과 소음을 저하시키지 않으면서 스위치가 성능을 충분히 낼 수 있게 된다.

세 번째는 전류 추가기인 OP AMP다. OP AMP는 아날로그 신호를 디지털 변환기에 입력하기에 충분한 수준으로 변환된 저주파수 신호를 증폭시킨다. 최대 출력 신호 수준이 공급 전원의 전압에 의해 제한되기 때문에 OP AMP는 운용 전압 범위를 낮춰야 한다. 새로운 OP AMP는 DC 전류원을 고속 차동 전류 반복기로 억제해 저전압 환경에서도 보다 높은 출력 전압을 제공한다.

TDSC는 이러한 세 가지 기술을 5 GHz 무선 LAN 수신기에 통합함으로써 차세대 무선LAN에 필수적인 수준의 성능을 구현할 수 있게 됐다.