5G 스마트폰 핵심 기술과 SWOT 분석 기반의 정책 이슈
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5G 스마트폰 핵심 기술과 SWOT 분석 기반의 정책 이슈
  • 이승윤 기자
  • 승인 2019.05.21 18:05
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2019년 4월 당초 계획을 훨씬 앞당겨 5G 이동통신 상용서비스가 개시되면서 이동통신사, 스마트폰 제조업체, 스마트폰 플랫폼(OS) 기업들의 시장 경쟁이 치열해지고 있다. 5G 스마트폰은 사물인터넷(IoT), 스마트 홈 어플라이언스, 웨어러블 기기 등과의 연결성과 아울러 모바일 결제 플랫폼과 신종 보안위협 등에도 대응할 수 있으며, 100Gbps급의 3D 홀로그램 영상을 전송할 수 있는 고도의 지능화된 성능을 요구하고 있다.

또한, 다양한 융합기술을 통해 주변기기들을 연결할 수 있는 융합 센서 네트워킹 기능 등 새로운 비즈니스 모델을 수용할 수 있는 플랫폼을 요구하고 있다. 이에 따라 스마트폰의 하드웨어 성능만으로는 차별적 우위를 지속하기 어려워지고, 후발 국가의 도약으로 시장진입 장벽은 더욱 높아지고 있다.

이번 리포트에서는 2019년 4월 상용서비스를 개시한 5G 스마트폰 핵심기술(mmWave/멀티코어 64비트 CPU 기술/모바일 DRAM 기술/초절전 에너지 기술/무선충전 기술 등)에 대해 알아보겠다. 아울러 국내 5G 스마트폰 산업에 대한 SWOT 분석결과를 토대로 C/P/N/D 기술적 요구사항과 정책적 지원 필요성에 대해 확인해 보겠다.

5G 스마트폰 핵심기술

▲ mmWave 기술

무선통신표준화단체(3GPP)에서는 NTT 도코모/후지쓰/삼성전자 등과 공동으로 Release 12 규격을 발표하면서 밀리미터파 기술을 차세대 스마트폰에 활용할 수 있는 방안들을 제시한 바 있다. 여러 국제연구단체에서 수행하고 있는 ‘mmWave’ 기술 적용성 연구사례를 요약하면 다음과 같다.

NTT DoCoMo에서는 11GHz의 중심주파수를 사용해 10Gbps의 고속 패킷 송수신 기술을 시연한 바 있다.

• WPC(The International Wireless Industry Consortium)에서는 세계 유수의 기관이 참여해 밀리미터파/THz 관련 선도적 연구결과를 교류하면서 5G 이동통신 시스템 기반기술 개발에 주력해왔다.

• 뉴욕대학교폴리테크닉대학(Polytechnic Institute of NYU)에서는 밀리미터파 기술을 이용해 구축된 무선통신 채널의 여러 파라미터에 대한 측정결과를 토대로 5G 셀룰러 네트워크에 대한 적용 가능성을 연구해왔다.

• METIS(Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society)에서는 핵심 회원사인 에릭슨(스웨덴)의 주도로 5G 무선 연구 프로젝트를 추진해왔으며, 유럽에서의 5G-NOW(5G-Non-Orthogonal Waveform) 활용방안을 집중 연구해왔다

▲ 멀티코어 64비트 CPU

5G 스마트폰은 100Gbps급의 전송률로 실감형 3D/4D/홀로그램 콘텐츠를 실시간 양방향으로 전송하고, 다양한 융합 기술을 통해 언제 어디서든 주변기기와 연결 가능한 기술을 구현하고 있다. 이를 위해 5G 스마트폰은 다양한 운영체제에 적용할 수 있는 초절전 대용량 배터리 성능이 요구되며, 기존의 프로세서보다 전력 효율이 높은 멀티코어 64비트 CPU 코어가 필요하며, 심지어 256코어와 같은 높은 집적도의 CPU가 요구될 수도 있다.

이는 데스크톱 PC급의 데이터 처리 성능과 맞먹는 성능으로서 모바일 CPU 기반 AP(Application Processor) 시장의 동반성장을 기대하고 있다. AP 기술시장은 향후 2~3년 동안은 스마트폰과 태블릿 PC 제품군 중심으로 성장하다가 디지털 가전이나 자동차 등 ICT전 분야로 확산될 것으로 전망된다. 5G 스마트폰 CPU는 운영체제나 미들웨어, 애플리케이션을 실행하는 CPU를 탑재해야 한다.

또한, GPU는 OpenVG, OpenGL ES와 같은 그래픽 언어나 라이브러리를 지원할 수 있어야 한다. 아울러 H.264, MPEG2, DivX, Xvid와 같은 다중 멀티미디어 코덱을 지원할 수 있는 전용 하드웨어 IP, 제어모듈, 프로세서가 요구된다. [그림 1]은 일반적인 AP의 구조다.

64비트 프로세서는 서버나 워크스테이션을 위한 CPU로 개발됐지만, 최근에는 멀티코어 기술이 적용되면서 5G 스마트폰 성능을 향상시키는 데 크게 기여하고 있다. 5G 스마트폰을 위한 CPU는 높은 성능을 제공하는 저전력 프로세서가 필요하다. 이를 위해 ICH(I/O Controller Hub)와 MCH(Memory Controller Hub) 기능을 SCH(System Controller Hub)로 통합해 전력효율성이 향상시킴으로써 저전력과 휴대성을 향상시키고 있다.

▲ 모바일 DRAM 기술

이외에 또다른 중요 요소로는 모바일 DRAM이 있다. 5G 스마트폰에 탑재된 DRAM은 미세공정 기술력에서 글로벌 기업 간 차별성이 나타나고 있다. 국내 메모리 반도체 제조기술력은 10㎚급 공정 기술까지 확보한 상태로, 국제 경쟁력은 충분한 것으로 판단된다. 10㎚급 미세공정 적용이 본격화되기 시작한 2013년부터 국내업체와 후발업체와의 격차가 더욱 커지고 있다. 삼성전자는 독자 설계기술과 10㎚급 공정기술을 적용한 12GB급 초고속 모바일 DRAM 양산에 성공했다. 이는 1세대(20㎚급) 8GB DRAM보다 생산성을 50% 이상 높여 차세대 스마트폰이나 태블릿 PC 등에 충분히 적용할 수 있는 것으로 평가받고 있다.

▲ 저전력 기술

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