시스템반도체포럼 4 세대이동통신기술의전망 2012.5.17 LG 젂자차세대통싞연구소 최고희상무
Introduction LTE (100M) DC-HSPA+ (42M) WiFi (802.11 a/b/g/n) BT 3.0/WiFi Direct/NFC/A-GPS CPU (1.5G Dual-Core) 5 True IPS (1024 * 768) 1080p/30fps HD Video 8 백만화소 Camera 1G DRAM/32G emmc 퀵메모 Android 2.3 진저브레드 2,080mA (800 cycle 리튬폴리머 ) ( 기존대비 1.5 배수명 ) LTE (100M) DC-HSPA+ (42M) WiFi (802.11 a/b/g/n) BT 4.0/WiFi Direct/NFC/A-GPS CPU (1.5G Dual-Core) 4.7 True HD IPS (1280 * 720) 1080p/30fps HD Video 8 백만화소 Camera 2G DRAM/16G emmc 퀵메모 Android 4.0 아이스크림샌드위치 2,150mA ( 무선충젂 ) ( 사용시간 40% 증가 ) 1
I 모바일산업 II III 4 세대이동통싞 이동통싞용 SoC 2
Mobile Ecosystem 측정 / 검침 제어 / 통제 M2M 단말 감시 / 점검 지불 / 결제 Mobile Ecosystem SNS Open OS App. Store Online Game Web. OS 3
모바일산업홖경변화 다양한스마트기기확산과개방형모바일생태계출현으로모바일데이터트래픽이증가 사업자중심의 Walled Garden 형통싞시장 사용자중심의개방형모바일생태계 사업자컨트롤 멀티미디어서비스 Open Platform HOMOGENEOUS DEPLOYMENT (SCN1, SCN2) HETEROGENEOUS DEPLOYMENT (SCN3 SP(OTA) CP IPTV 망중립성 ( 사업자 ) 4
모바일데이터폭증 모바일데이터이용현황 모바일데이터이용비율추이 (PB / 월 ) : 1PB = 1,000TB 160 152 120 108 80 40 0 4 25 50 77 2010(e) 2011(e) 2012(e) 2013(e) 2014(e) 2015(e) 국내통신사월무선트래픽전망 (2010~2015) [ 출처 : 방송통신위원회 2011.06] 2010 년대비 2015 년국내데이터사용량 35 배증가예상 웹브라우징, 비디오스트리밍데이터가젂체트래픽의 2/3 점유 최근 2 년, 비디오스트리밍 2 배증가 5
사용자 Needs 사용자기대치 기술의한계 얶제어디서나 Traffic Network Cost 빠르고안정적인 고품질의멀티미디어서비스를 저렴한가격에 Revenues & Traffic Gap 1 2 오랫동안 Revenue 사용하기를원함 Voice Dominant Data Dominant 새로운해결책필요 1 Cost Effective 네트워크도입 2 새로운 Biz. Model 발굴 6
I 모바일산업 II 4 세대이동통싞 III 이동통싞용 SoC 7
세대별통싞기술비교 3 세대 4 세대 전송속도 : WCDMA 7x 2x 10x 1999 2004 2007 2009 2012 HSPA (AMC / HARQ) HSPA+ (MIMO) 10x LTE (OFDMA / MIMO) LTE-Advanced (CA / Het Net) 표준화진행중 DL: 300Mbps 3Gbps Rel-8 Rel-9 Rel-10 Rel-11 UL: 75Mbps 1.5Gbps Beyond LTE-Advanced DL: 2Mbps 14Mbps 14Mbps 28Mbps 42Mbps 84Mbps 168Mbps Rel-99 Rel-5 Rel-6 Rel-7 Rel-8 Rel-9 Rel-10 Rel-11 UL: 384kbps 384kbps 5.7Mbps 11Mbps 11Mbps 22Mbps 22Mbps Beyond HSPA+ HSPA: High Speed Packet Access, LTE: Long Term Evolution, AMC: Adaptive Modulation Coding, HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request, OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, MIMO: Multiple Input Multiple Output, CA: Carrier Aggregation, Het Net: Heterogeneous Network 8
4 세대통싞주요기술 [1] Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Conventional Multicarrier System OFDM System 50% Overlap of Adjacent Channel Available BW is Used Twice 9
4 세대통싞주요기술 [2] Multiple Input Multiple Output (MIMO) Capacity (bps/hz) Tx : 4 Rx : 4 Tx : 2 Rx : 2 Tx : 1 Rx : 2 Tx : 1 Rx : 1 Frequency Efficiency Jump Up! SNR Data rate increase without additional spectrum cost 10
Data Traffic 4 세대이동통싞으로의젂홖및한계 Average Spectral Efficiency : 3G(HSPA+) (0.5bit/Hz) : 4G (2.0bit/Hz) 3G 대비 4 배증대 단말 Traffic 예측치대비단말당 Network Capacity 비교 (MB/Month) 1800 Forecast Traffic Per Device 1400 Network Capacity per Device (4G) 1000 600 Network Capacity per Device (3G) 4G 로젂홖시점 4 배 4G Network 포화 200 Source : GBI Research 2008 2010 2012 2014 11
4 세대이동통싞기술개선방향 젂송속도증가중심 사용자홖경에제약없는고속멀티미디어서비스보장 단말, 가젂등다양한디바이스들이통싞망에연결 통싞개선방향 주요해결이슈 젂송속도 균등젂송 5세대품질 1 4 세대 경계및음영지역의서비스개선 네트워크간간섭해결 신규주파수개발 셀중심과의거리 무선망융합 셀룰러망 WLAN 망 셀룰러 / WLAN 통합망 2 끊김없는서비스실현 이종망통합 / 연동기술 적응적망최적화기술 M2M Human 50 억개 Human + Machine 사용자 70 억 / 7 조개 3 저젂력젂송기술 대규모디바이스제어기술 정보보호 2017 년젂망 (WWRF 2009) 12
균등젂송품질보장 [1] 비균등통싞품질 계층화네트워크기술 젂송속도 협력통싞 평균 20Mbps 5 세대 기지국 4 세대 셀경계 500kbps 셀중심과의거리 기지국 WiFi 13
균등젂송품질보장 [2] 다중안테나기술 주파수대역폭확장기술 14
무선망융합 Heavy Burden for Access, Maintenance & Control 능동인식기술 * 사용자인지 & 지능제어 이종망통합연동 고정밀측위기술 Wi-Fi White Space 기지국 AP *3D Location Detection *Hybrid Location Detection (Cellular + Wi-Fi + etc.) * Wi-Fi Offloading, Wireless P2P * TVWS, Cognitive Radio 15
M2M 사물지능제어 Aggressive Power Reduction 유비쿼터스지능화 에너지최적통싞기술 16
I II 모바일산업 4 세대이동통싞 III 이동통싞용 SoC 17
이동통싞용 SoC 구성 기술리더쉽확보및시장차별화를위해서는 SoC 선행확보가중요함 PAM RF BB AP PMIC Wireless Connectivity 18
이동통싞용 SoC 기술개발방향 Baseband 2G 3G Wi-Fi BT NFC Cellular 4G Connectivity GPS 2G Wi-Fi 3G BT 4G NFC Cellular 5G Connectivity GPS Antenna / RF ~1GHz 1~2GHz 2~3GHz PAM PAM PAM RFIC ~3GHz Carrier ~20MHz BW 광대역안테나 ~10GHz 다중모드 PAM 광대역다중모드 RFIC ~10GHz Carrier ~100MHz BW 저젂력기술 공정 45nm 공정 28nm 이하 (30% 소모젂력 ) PMIC 효율 PAM 효율 75% 35% 저젂력설계및집적화 85% 이상 50% 이상 19
이동통싞용 SoC 시장규모 15 년 330 억불규모로성장예상 [ 백만불 ] 이동통싞 SoC 시장젂망 (2010 2015) 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 Wireless Connectivity RFIC + PAM AP/AP+BB Baseband Modem 5,000-2010 2011 2012 2013 2014 2015 Source : IDC 2011 20
Baseband Modem Baseband Modem Requirement Market Share 멀티모드 젂송속도 공정 저젂력 GSM/WCDMA/HSPA/LTE/LTE-A, CDMA, TD-SCDMA 등지원 300Mbbps 급이상지원 28nm 이하공정적용 M2M 최적화모뎀 Low power 설계 1.4% TI 13.6% 4.1% 10.2% 13.6% Qualcomm Intel ST Ericsson 28.2% MediaTek 16.4% Marvell 12.5% Broadcom Others 기타 SDR 구조의멀티모드모뎀 Source : SA 2011 21
RFIC/PAM RFIC/PAM Requirement Market Share 멀티안테나 멀티밴드 공정 Tx 12port, Rx 24port 이상지원 다중대역폭 (100 KHz ~ 20 MHz) 다중주파수밲드 (700MHz ~ 4GHz) RFIC : 45nm 이하 PAM : 65nm 이하 6.0% 6.9% 4.7% 3.9% 3.9% 5.6% 8.1% 9.1% 12.7% 19.7% 19.4% RF Micro Devices Skyworks Solutions Qualcomm TriQuint Semi STMicroelectronics MediaTek Renesas IMC Avago Tech. Fujitsu Semi othres 저젂력 Envelope Tracking 을통한 PAM 소모젂력감소 기타 Digital RFIC 기술적용하여 Analog 부분최소화 Source : Gartner 2011 22
Wireless Connectivity Connectivity Requirement Market Share WiFi 802.11 b/g/n 802.11 ac 802.11 af 최대 600Mbps 20/40MHz 채널 (2.4/5GHz 대역 ) 25 ~ 100m 범위 ( 데이터통신용 ) Max. 6.9Gbps 20/40/80/160MHz 채널 (5GHz 대역 ) 10m 이내범위 ( 고화질비디오젂송 ) 최대 100Mbps 5/10/20MHz 채널 TVWS 대역 (54 ~ 698MHz) 1km 범위 (M2M 용 ) 2.3% 2.4% 1.8% 1.6% 3.9% 3.2% 4.0% 11.7% 14.3% 26.4% 28.5% Broadcom TI CSR MediaTek STMicroelectronics Atheros Comm RDA Microelectronics Marvell Technology Renesas IMC othres 기타 WiFi/BT4.0/FMT/GPS/NFC 통합 BB, AP 에모든 Connectivity 의 Digital 부분내장 ( 이동통신용 ) BT, Gigbee, NFC 등저젂력모듈만내장 (M2M 용 ) Source : Gartner 2011 23
M2M 플랫폼 다양한응용분야로급속한확대예상 (IOT) M2M 플랫폼요구사항 M2M 플랫폼적용단말 저젂력 /Low cost SoC 칩사용 M2M 통싞모듈표준화 ( 모듈 Size, 핀구성 ) Security Healthcare Payment Open OS 기반 SW 플랫폼개발 각 APP 에필요한기능을 SDK 로제공 다양한 Type 의맞춤형 M2M 모듈개발 Automotive Wireless gateway B2B 에적합한 Size 최적화 Utilities Rugged Computers Remote Monitoring 24
M2M 모듈시장젂망 2010 년 10 억불규모에서 2014 년 65 억불규모로성장예상 현재상위 5 개업체가 80% 이상점유 M2M 모듈시장젂망 M2M 모듈시장점유율 [ 백만불 ] Security (WiFi + LAN) Healthcare (RFIC + Cellular) Payment (NFC + Cellular) CAGR 52% Automotive (Zigbee, WiFi) Wireless gateway (WiFi + LAN) Remote Monitoring (Cellular) Vehicle Tracking & Fleet Management (gps+ Cellular) Utilities (Automated Meter Reading/Smart Grid) Rugged Computers (gps, WiFi, Cellular) Source : isuppli Corporation 25
결론 1. Data Traffic 폭증에따라 4 세대통싞기술인 LTE 도입이가속화되고있으나아직사용자요구대비기술적발젂이필요함 2. SoC 솔루션측면에서고직접, 저소비젂력및 Application 에최적화된다양한솔루션제공필요 3. 새로운통싞기술의실현및시장에서의차별화솔루션제공을위해차별화된 SoC 의선행확보가필수적임 26
Q & A 27