2019년 4월3일 SK텔레콤, KT, LG유플러스 등 3개 이동통신사는 5세대(5G) 이동통신 스마트폰을 개통했다. 2018년 12월 기업 고객을 대상으로 시작한 5G 서비스가 일반인에게까지 확대된 것이다.5G 서비스를 시작한지 5년 반이 조금 넘은 상황에서 6G 서비스에 대한 논의가 진행 중이다. 초고주파 대역의 사용 및 전파 손실, 고속 이동 환경에서 안정성 확보, 인공지능(AI) 기반 네트워크 관리 및 보안, 친환경 및 에너지 소비, 초연결 사회 구현에 따른 개인 정보보호, 표준화 지연과 기술 격차와 같은 다양한 기술적, 정책적, 환경적 이슈 등이 제기되고 있기 때문이다.초고주파 대역의 사용 및 전파 손실 문제와 관련해서 초고주파용 통신 부품이나 소자에서 디임베딩(De-embedding) 알고리즘에 관한 연구도 활발히 진행되고 있다.PCB 인덕터(Inductor)뿐만 아니라 주파 트랜지스터(RF Transistor), 고주파용 커패시터 및 저항 (High-Frequency Capacitors and Resistors), 고주파 필터(RF Filter), 안테나, 변압기 (RF Transformer)와 같은 다양한 고주파 소자에서 디임베딩 알고리즘은 매우 중요한 역할을 수행한다.이번 회에서는 'PCB 인덕터용 디임베딩 알고리즘' 논문을 소개한다. 본 논문은 2022년도 한국전자파학회 하계종합학술대회 논문집 Vol. 10, No. 1 2022. 8. 17~20에 게재됐다.PCB 인덕터의 특성은 네트워크 분석기(Network Analyzer)를 이용한 S-파라미터 측정, 인덕턴스 브리지(Inductance Bridge), 주파수 응답 분석기(Frequency Response Analyzer), 타임 도메인 반사 측정(Time Domain Reflectometry, TDR), 레이저 스캐닝 진동계(Laser Scanning Vibrometer), 등을 통해 측정될 수 있다.본 논문에서는 PCB 인덕터의 특성을 정확하게 추출하기 위해 디임베딩 알고리즘을 제안한다.◇ 서론... 픽스처(Fixture) 성분이 포함된 DUT 분석시 디임베딩 작업 필수PCB 인덕터의 온-웨이퍼(On-Wafer) 측정 시에 Ground-Signal-Ground (GSG) 패드와 상호연결라인(Interconnection Line)의 성분이 포함된 상태에서 Device-Under-Test(DUT)를 분석하면 픽스처(Fixture) 성분이 포함된 특성을 분석하는 것이기 때문에 디임베딩 작업을 필수적으로 필요로 한다.패드(Pad)와 쇼트(Short) 2개의 패턴을 바탕으로 디엠베딩 알고리즘이 수행되며, DUT만을 시뮬레이션한 주파수 특성과 Total Pattern에 디임베딩을 적용한 주파수 특성을 비교하여 제안된 알고리즘의 정확성을 확인했다.◇ 본론... 패드와 쇼트 패턴들을 이용한 디임베딩 알고리즘 제안CMOS 트랜지스터의 경우에는 PSOD(Pad-Short-Open De-embedding)이 필요하지만 면적이 큰 DUT의 경우 PSOD를 변형시킨 PSD(Pad-Short De-embedding)를 수행한다.패드, 쇼트, DUT가 포함된 토탈(Total) 구조의 레이아웃(Layout)과 등과 회로(Equivalent circuit)는 Fig.1에서 볼 수 있다.▲ 각 구조의 레이아웃 및 등가회로등가 회로의 Y1 성분과 Z1 성분은 각각 GSG 패드에서 기생 어드미턴스(Parasitic admittance) 성분과 상호연결라인(Interconnection Line)에서 기생 임피던스(Parasitic impedance) 성분을 나타낸다.즉, Y1 성분 값은 패드(Pad) 구조 측정을 통해 기생 어드미턴스 성분을 추출해 생성된다. Z1 성분값은 쇼트(Short) 구조에서 패드 구조의 Y1 성분을 제거해 만들어진다.추출된 Y1 성분값과 Z1 성분값을 바탕으로 수식(1)을 통해 DUT가 포함된 전체(Total) 구조로부터 DUT만의 2-Port Y 매트릭스(matrix)가 획득된다.▲ 수식 (1)[Y]Total 및 [Y]DUT는 각각 Total 구조와 DUT만의 2-Port Y 매트릭스를 나타낸다.DUT의 Reff와 Leff, Total 구조에 PSD를 적용하지 않고 얻은 Reff와 Leff, DUT만을 시뮬레이션(simulation)해서 얻은 Reff와 Leff들을 각각 비교했다. 그 결과는 Fig.2에 도시된 바와 같다.▲ 비교 결과◇ 결론... 디임베딩 알고리즘을 적용해 추출한 PCB 인덕터의 Y 파라미터와 인덕터만을 시뮬레이션한 Y 파라미터의 비교값이 관심 주파수 대역에서 동일본 연구는 온-웨이퍼(On-wafer) 측정 환경에서 인덕터만의 특성을 추출하기 위해 패드와 쇼트 패턴들을 이용한 디임베딩 알고리즘을 제안했다.디임베딩 알고리즘을 적용해 추출한 PCB 인덕터의 Y 파라미터와 인덕터만을 시뮬레이션한 Y 파라미터를 서로 비교한 결과값은 관심 주파수 대역에서 동일함이 확인되므로 제안한 알고리즘이 올바르게 동작되는 것으로 검증됐다.▲ 신윤상 전문위원 (서울대학교)