로옴, 발진 출력 4배 높인 2세대 THz파 발진 디바이스 개발

로옴(ROHM)은 공명 터널 다이오드(Resonant Tunneling Diode, RTD)를 적용한 2세대 테라헤르츠파(THz wave) 발진 디바이스를 개발하고, 이를 평가할 수 있는 평가 키드인 RTD-EVK-G2를 출시했다. 

로옴에 따르면, 2세대 제품은 0.5×0.5mm의 칩 크기를 유지하면서 내부 구조를 개선해 최대 발진 출력을 기존 대비 약 4배인 40µW까지 높였다. 출력 향상으로 대상물을 투과하거나 반사한 뒤의 테라헤르츠파를 더 쉽게 검출할 수 있어, 높은 신호 품질이 요구되는 센싱 및 이미징 등의 애플리케이션에 적합하다.

패키지는 기존 1세대 제품과 동일한 4.0×4.3mm 크기의 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)를 적용했다. 이에 따라 제한된 공간에서도 평가 환경을 구축할 수 있다. 또한, RTD 방식은 다른 테라헤르츠파 발생 방식에 비해 발열과 소비전력이 낮아 기업과 연구기관의 애플리케이션 개발 부담을 줄여준다.

테라헤르츠파 발진의 다른 방식으로는 전기 신호의 주파수를 정수배로 변환해 출력하는 주파수 체배 방식과, 파장이 다른 2개의 레이저 광을 포토 믹서로 혼합할 때 발생하는 차주파수에서 생성하는 포토믹싱 방식이 있다. 두 방식 모두 테라헤르츠파의 발생에 높은 비용과 대형 장치가 필요하다.
 

로옴은 자사의 2세대 제품이 비파괴 검사와 의료·헬스케어 분야의 이미징 및 센싱, 재료 식별, 수분 검출 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대하고 있다. 저소비전력이 요구되는 용도에는 1세대 제품도 계속 공급할 예정이다.

평가 키트 RTD-EVK-G2는 8월부터 세트당 35만 엔(부가세 별도)에 판매되며, 구매를 위해서는 로옴과의 NDA(기밀유지계약) 체결이 필요하다. 

도쿄과학대학 종합 연구원 미래산업기술 연구소 사후미 스즈키(Safumi Suzuki) 교수는 “테라헤르츠파는 비파괴 검사나 이미징·센싱, 무선 통신 등 폭넓은 분야에서의 활용이 기대되지만, 상용화를 위해서는 대규모 장비 및 고액의 도입 비용 등 해결해야 할 과제가 산적해 있다”며 “로옴과의 장기간에 걸친 공동 연구를 통해 개발한 RTD 테라헤르츠파 디바이스는 소형 사이즈와 저소비전력으로 냉각 장치가 필요 없다는 특징이 있을 뿐만 아니라, 낮은 비용으로 도입이 가능해 기업이나 연구 기관에서의 테라헤르츠파 연구에 대한 참여를 촉진하고 있다”고 말했다. 

켄 나카하라(Ken Nakahara) 로옴 연구개발센터장은 “RTD-EVK-G2의 제공을 통해 테라헤르츠 기술의 실용화에 있어서 큰 진전이 있을 것으로 기대한다”며 “2세대 제품은 소형 사이즈를 그대로 유지함과 동시에 발진 출력을 약 4배 향상시키는 데 성공해 시장 요구에 대응할 수 있게 되었다”고 말했다. 또는 그는 "앞으로도 로옴은 고객, 파트너, 대학 · 연구 기관, 행정 기관과 연계해 테라헤르츠파 애플리케이션 개발을 지원함으로써 지속 가능한 사회의 실현에 기여해 나갈 것"이라고 덧붙였다. 

로옴은 2000년대 후반부터 도쿄과학대학과 오사카대학 등 대학 및 연구기관과 공동 연구를 진행하며 RTD 기반 테라헤르츠파 발진 및 검출 디바이스를 개발해 왔다. 2024년에는 1세대 제품의 샘플 공급을 시작해 기존 방식 대비 소형화와 비용 절감을 구현했으며, 이번에 시장의 고출력 요구에 대응하기 위해 소형 크기를 유지하면서도 발진 출력을 향상시킨 2세대 제품을 선보이게 됐다.

또한, 로옴은 테라헤르츠파 연구와 애플리케이션 개발을 지원하기 위한 다양한 지원 체계도 제공한다. RTD-EVK-G2는 디지런트(Digilent)의 Analog Discovery 3™ 등 계측 장비와 PC, 소프트웨어를 조합해 테라헤르츠파의 발진 및 검출을 손쉽게 평가할 수 있도록 설계됐다.

 

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공명 터널 다이오드(Resonant Tunneling Diode, RTD)
반도체 소자를 사용한 테라헤르츠파 광원의 일종. 실온에서 발진 가능하며, 소형, 저소비전력 등 많은 장점이 있다.

AEM(오토모티브일렉트로닉스매거진)

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