요즘 우리는 전 세계적인 무선 연결을 당연시하는 경향이 있습니다. 커피숍에 있든, 호텔 방에 있든, 아니면 3만 5천 피트 상공의 비행기 안에 있든, 꽤 빠른 속도로 인터넷을 이용할 수 있을 가능성이 높습니다. 하지만 이렇게 끊임없이 연결되어 있음에도 불구하고, 우리는 여전히 열쇠를 잃어버리거나 스마트폰을 어디에 두었는지 잊어버리곤 합니다.
새로운 연결 기술들은 이 두 가지 시나리오 모두에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 기존 Wi-Fi 표준의 차세대 버전인 Wi-Fi 7은 초고속 전송 속도를 구현하도록 설계되었습니다. 최종 버전의 Wi-Fi 7은 현재의 유선 속도를 따라잡거나 심지어 능가할 것으로 예상되어, VR 및 기타 고대역폭 애플리케이션에 이상적입니다.
울트라 와이드밴드(UWB)는 엄밀히 말해 Wi-Fi의 범주에 속하지는 않지만, Wi-Fi를 강화하고 보완해 줄 보조 무선 기술로 볼 수 있습니다. UWB는 열쇠를 더 쉽게 찾을 수 있게 해줄 뿐만 아니라(혹은 잃어버릴 가능성을 줄여줄 수도 있겠지만), 언젠가는 열쇠 자체를 완전히 대체할 수도 있습니다!
이러한 차세대 기술에는 많은 기대가 걸려 있으며, 이들은 소비자용 및 산업용 하드웨어를 그 어느 때보다 한 단계 더 발전시킬 것입니다. 반도체가 이러한 응용 분야를 가능하게 하는 핵심 기술인 만큼, 품질을 보장하기 위해 제조 공정 중 해당 반도체 칩을 철저히 테스트하는 것이 매우 중요할 것입니다.
아래에서는 테스트가 왜 복잡한 특성 분석 단계에서 벗어나 효과적인 양산 단계 테스트로 발전해야 하는지, 그리고 기술 개발과 실제 사용을 위한 기술 테스트 방식 사이에 어떻게 상생 관계를 형성할 수 있는지에 대해 논의하겠습니다.
Wi-Fi 7의 기초
엔지니어들에게 IEEE 802.11be로 더 잘 알려진 Wi-Fi 7은 글로벌 Wi-Fi 연결 표준의 차세대 버전입니다. 이 표준은 무엇보다도 현재의 Wi-Fi 6E 표준에서 처음 도입된 개선 사항인 6GHz 대역을 기반으로 합니다. 이 표준은 2008년 Wi-Fi 4(802.11n) 시절부터 주류로 사용되어 온 2.4GHz 및 5GHz 대역 위에 새로운 무선 주파수 대역을 개방합니다. 이 추가된 주파수 대역은 네트워크 혼잡 완화와 전송 속도 향상에 도움이 될 수 있습니다.
하지만 Wi-Fi 7이 제공하는 것은 이것뿐만이 아닙니다. 이번 진화 과정에서 자동 주파수 조정(AFC), 멀티링크 운영(MLO), 4K 직교 진폭 변조(QAM)와 같은 기술들이 새롭게 도입되거나 개선될 예정입니다.
- AFC는 6GHz 대역과 밀접한 관련이 있습니다. 이를 통해 Wi-Fi 기기들이 이미 이 주파수 대역을 활용하고 있는 다른 장비들, 예를 들어 민감한 국방부 및 NASA 위성 통신 시스템과도 공존할 수 있게 될 것입니다.
- MLO는 Wi-Fi 7의 5GHz 대역과 6GHz 대역이 주파수 대역상 인접해 있다는 점을 활용합니다. MLO 덕분에 휴대전화와 IoT 기기는 여러 무선 채널에 동시에 접속하여 신호 안정성과 효율성을 높일 수 있게 될 것입니다.
- 4K QAM은 진폭과 위상이 서로 다른 신호를 중첩하여 전송함으로써, 한 번의 전송에 담을 수 있는 데이터 양을 늘립니다. 이전의 Wi-Fi 5(802.11ac)에서는 이러한 신호 중 하나가 256가지 상태를 가질 수 있었습니다. 반면 4K QAM은 이 수치를 4,096가지로 대폭 늘렸습니다. Wi-Fi 7은 이러한 기능을 표준으로 확립할 것입니다.
이러한 기술들은 당연히 더 강력한 송신, 수신 및 처리 기능을 갖춘 실리콘을 필요로 합니다. 또한 많은 칩이 ARM 프로세서와 더 많은 온보드 RAM을 탑재하여 연산 성능을 높일 것입니다. 이는 제조부터 배포에 이르는 각 단계마다 결함 탐지 비용이 상당히 증가하므로, 결함 있는 칩이 소비자에게 전달되는 것을 방지하기 위해 테스트 과정에서 RF 방식과 디지털 방식을 모두 고려해야 함을 의미합니다.
Wi-Fi 7 기기가 궁극적으로 어디에나 보급될 것임에도 불구하고(혹은 그 때문에), 테스트를 위한 필수 요건 중 하나는 용도에 따라 전원 공급 장치와 직렬 데이터 통신 프로토콜을 포함하게 될 것입니다. 예를 들어, 현장에 배치된 저전력 IoT 기기는 고사양 스마트폰과는 전력과 연결성 측면에서 요구 사항이 크게 다를 것입니다. 그 결과, 변수가 더 많아져 테스트의 복잡성이 높아질 것입니다.
UWB의 기초
UWB는 단거리 통신을 위해 설계된 무선 통신 기술입니다. 이 기술의 가장 일반적이고 실용적인 용도는 지연 시간이 극히 짧고 정밀도가 높은 위치 추적, 즉 마이크로 포지셔닝입니다. UWB는 기기 간에 펄스 형태의 전파를 주고받으며, 전송 시간차를 바탕으로 거리와 상대적 위치를 계산하는 방식으로 작동합니다. UWB를 비용 효율적이고 특정 용도에 최적화된 일종의 레이더라고 생각할 수 있습니다.
UWB는 Wi-Fi 표준의 일부는 아니지만, IEEE 802.15.4z라는 독자적인 글로벌 표준을 갖추고 있습니다. 또한 UWB가 현재 및 향후 Wi-Fi 버전과 어떻게 결합되어 활용될 수 있을지 쉽게 짐작할수 있습니다. 혼잡한 지역에서 모바일 기기는 UWB를 활용하여 최적의 연결 지점을 정밀하게 파악할 수 있을 것입니다. 마찬가지로, UWB와 Wi-Fi를 결합하면 대형 주차장에서 차량의 위치를 파악하고, 자동으로 잠금을 해제하기 전에 접근하는 운전자의 신원을 안전하게 인증하는 데 활용할 수 있습니다.
Wi-Fi와 비교할 때, UWB는 더 넓은 주파수 대역을 사용하며 전력 소모가 적고, 다른 방식(비-QAM)의 변조 파형을 활용합니다. 따라서 칩 아키텍처는 Wi-Fi보다 다소 복잡합니다. 동시에 송신, 수신 및 처리 기능 측면에서는 매우 유사한 요구 사항이 있으며, 이러한 기능 역시 전력 효율이 높으면서도 성능이 뛰어난 ARM 프로세서에 의해 수행될 가능성이 높습니다. 따라서 UWB 칩은 고유한 사용 사례와 RF 특성에 최적화된, 이와 유사한 테스트 플랫폼을 필요로 할 것입니다.
테라다인, Wi-Fi 7 및 UWB 테스트의 난제 해결
Wi-Fi 7 및 UWB와 같은 신기술이 전 세계적인 혁신을 주도하고 있다는 점은 의심의 여지가 없으며, 여기에는 해당 기술을 평가하는 복잡한 과제를 수행할 수 있는 테스트 패러다임도 포함됩니다. 최첨단 무선 표준은 더 높은 주파수, 더 넓은 대역폭, 그리고 (해)변조 기능을 지원할 수 있는 테스트 전략의 진화를 요구합니다. 또한 설계 단계부터 생산 단계까지의 과정을 효율화할 수 있는 전문 지식도 필요합니다.
테라다인은 이러한 모든 과제를 해결합니다. 그 방법은 다음과 같습니다:
설계. 우선, 테스트 엔지니어들은 시중에서 구할 수 있는 기기를 사용하여 새로운 실리콘 칩의 특성을 분석할 수 있습니다. 이러한 특성 분석 단계에서, 테라다인(Teradyne)은 LitePoint와 같은 업계 선도 기업들과의 협력 관계를 바탕으로 테스트 장비 구축에 필요한 고품질 부품의 조달 및 공급을 지원할 수 있습니다. 이러한 부품들은 단일 사이트 구현을 기반으로 한 비자동화 기술을 활용하여 다품종 소량 생산에도 사용될 수 있습니다. 이는 향후 대량 자동화를 위한 기반 역할도 겸하게 됩니다.
생산. 새로운 실리콘 칩의 생산 계획은 대개 설계 과정과 병행하여 수립됩니다. 그러나 비효율적인 다중 공급업체 방식 대신, 다양한 장치를 테스트할 수 있는 유연성을 갖춘 검증된 단일 플랫폼을 선정하여 공동 개발하는 것이 더 합리적이고 비용 효율적입니다. 그러면 대량 생산에 특화된 전문가에게 생산을 아웃소싱하는 것을 신뢰하며 핵심 사업에 집중할 수 있습니다. 이는 결과적으로 상용화 위험을 최소화하고, 테스트 장비의 활용도를 극대화하며, 비용을 효과적으로 관리할 수 있게 합니다. 그리고 궁극적으로 양산까지의 시간을 획기적으로 단축시킵니다.
테라다인(Teradyne)을 통해 전체 워크플로와 대량 자동화를 향한 여정은 단일 사이트 설계에서 시작됩니다. 결함 및 이상치를 탐지하는 검증된 방법은 이러한 디바이스의 기능 테스트에 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
- 송신기 품질: 출력, 파형(예: 펄스), 스퍼(즉, 스퓨리어스 방출), 위상 잡음 및 변조.
- 수신기 감도: 동적 범위, 신호대잡음비, 채널 선택도, 차단 및 스퍼.
- 성능 시험: 다중 경로 및 도플러 변조에 대한 민감도, 감도.
- 기타 기능: 처리량, 입사각, 비행 시간(ToF) 등.
- 보정 및 비닝: 실제 적용을 위한 최적화, 빌드 및 성능별 실리콘 선별.
잘 구축된 단일 테스트 사이트는 매우 귀중하지만, 양산 단계에서는 비용 부담이 클 수밖에 없습니다. 테스트 비용을 절감하는 최선의 방법은 테스트 과정을 대충 처리하는 것이 아니라 규모를 확대하는 것입니다. 현재의 모델에 따르면, 대량 생산에 대한 전문 지식이 뒷받침된다면 4~8개의 테스트 사이트가 최적의 수준입니다. 사이트 수나 대상 무선 애플리케이션에 관계없이, 성능, 품질, 비용이라는 세 가지 요소를 모두 충족하지 못하는 테스트 솔루션은 진정한 양산 준비가 된 것이라고 할 수 없습니다.
테라다인(Teradyne)과 울트라플렉스(UltraFLEX)를 활용한 양산 준비 완료된 대량 생산
단일 생산기지에서의 시험 생산에서 대량 생산(HVM)으로의 확장은 기술적, 경제적 측면을 모두 고려해야 합니다. 이 두 요소는 서로 밀접하게 연관되어 있으며, 신뢰할 수 있고 경험이 풍부한 HVM 파트너가 있다면 다중 생산기지로의 전환은 상당한 장기적 경제적 이점을 가져다줄 수 있습니다.
HVM이 제대로 수행되면 신기술이 더 빠르게 시장에 출시될 수 있을 뿐만 아니라 품질 보증 수준도 높아지므로, 제조업체는 수익과 투자 수익률(ROI)을 모두 사업에 재투자할 수 있습니다. 이는 5G와 밀리미터파(mmWave)뿐만 아니라 Wi-Fi 7과 UWB에도 마찬가지로 적용되는 사실입니다.
이 분야에서 테라다인을 차별화하는 점은 바로 양산에 완벽히 대비된 HVM 솔루션을 제공할 수 있는 역량입니다. 이것이 정확히 무엇을 의미할까요? 무엇보다도 다음과 같은 점들이 있습니다:
- 테라다인은 반도체 공급망에서 확고한 입지를 갖춘 검증된 핵심 파트너입니다.
- 당사는 주요 반도체 외주 조립 및 테스트(OSAT) 서비스 업체를 대상으로 한 도입 실적을 보유하고 있습니다.
- 우리의 성공은 소비자용 기기의 반도체 칩 양산을 간소화할 차세대 무선 표준을 숙달하는 데 달려 있습니다.
- 당사는 무선 애플리케이션 분야의 급속한 발전에 발맞춰 성능, 품질 및 수익성을 보장할 수 있는 솔루션을 갖추고 있습니다.
- 당사의 UltraFLEX 테스터는 광범위한 설치 기반을 보유하고 있으며, 미래의 연결성 요구를 충족시키기 위해 Wi-Fi 7 및 UWB 기능을 추가하는 새로운 솔루션을 개발하고 있습니다.
즉, 설계부터 생산에 이르기까지 Wi-Fi 7, UWB 및 그 이상의 기술을 구동하는 칩의 대량 양산(HVM)으로 전환하기 위한 모든 준비가 완료되었습니다. 당사의 제조 자동화 기술은 소켓, 로드 보드, 핸들러, 테스트 장비부터 수상 경력에 빛나는 IG-XL 소프트웨어에 이르기까지 광범위한 영역을 아우릅니다. 마지막으로, 미래 솔루션을 공동 개발하고 확장 가능한 테스트 아키텍처를 통해 상용화 확대를 지원할 수 있는 전문가 팀을 보유하고 있습니다.
UltraFLEX 플랫폼을 기반으로 한 테라다인의 차세대 연결 솔루션에 대해 자세히 알아보시려면 당사로 문의해 주십시오.
데이비드 본드란 테라다인(Teradyne)의 무선 제품 매니저로, 밀리미터파(mmWave) 애플리케이션을 포함한 대량 생산용 ATE 솔루션을 담당하고 있습니다. 그는 록웰 인터내셔널(Rockwell International), 왓킨스-존슨(Watkins-Johnson), 퍼시픽 모노리틱스(Pacific Monolithics), 캘리포니아 마이크로웨이브(California Microwave), 안리쓰(Anritsu), OML, 라이트포인트(LitePoint), 어드밴테스트(Advantest), 아스트로닉스 테스트 시스템즈(Astronics Test Systems) 등에서 엔지니어링 및 마케팅 직책을 역임했습니다. 데이비드는 캘리포니아 주립 폴리테크닉 대학교 포모나(California State Polytechnic University, Pomona)에서 전기공학 학사 학위를 취득했습니다.