광 PCB란? 광 PCB 기술전망

일반적인 PCB는 정보가 점점 더 빨라지고 용량도 커짐에 따라서 일반 기능에 한계에 부딪히고 있습니다. 일반 PCB의 전송속도의 한계는 최대 2.5 Gbps입니다. 전기 선로 간의 누화 특성도 있고 실장 밀도의 제약 50 Signal Line/inch)도 있습니다. EMI/EMC 등의 영향으로 대용량 고속 전송에는 한계가 있습니다.

 

인터넷 이 점점 더 빨라지고 5G시대에 와서 전송과 교환 시스템의 대용량화와 고속화, 고밀도화의 추세에 대응하기 어려워서 광 PCB 기술이 대두되고 있습니다.

 

광 PCB의 필요성 

 

1. 정보의 고속화와 대용량화되어짐에 따라 PCB 일반 기능에 한계점에 직면하고 있다
2. 인터넷 사용에 따른 전송 및 교환 시스템의 대용량화 고속화 및 고밀도화 추세에 대응하기 위해 필요하다
3. 전송 용량이 2.5Gbps 이상의 시스템에서는 광회로의 적용이 더욱 바람직하다
4. 향후 Tbps 이상 수준에서는 Embedded 광회로 시스템이 필연적으로 요구된다
5. 빛을 이용한 FEPCB와 WEPCB가 주목 대상이다
   FEPCB (Fiber Embedded PCB)
   WEPCB (Waveguide Embedded PCB)
6. 광기술을 기존의 PCB에 접목시킴으로써 PCB의 크기와 집적도와 전송속도 및 용량의 기능을 높일 수 있다. 

광 PCB의 기술동향

 

1. Wave Guide Embedded PCB

• 고분자 평면 광도파로를 사용하여 주로 유럽에서 개발되고 있다
• 대부분 연구는 VCSEC를 사용한 Multi Mode 광도파로 기술에 초점을 맞추고 있다
• 고분자 광도파로에 사용되는 재료로는 저손실로 열안정성이 우수한 고분자 재료가 개발되고 있다

2. FEPCB와 WEPCB에 대한 연구는 MLB PCB사이에 Polymeric Waveguide Array를 적층 하는 구조를 대부분 채택하고 있다.

 

3. 광 PCB는 미국의 POINT, CHEETAB 독일의 F-IZM, 일본의 NTT 등에서 컨소시엄을 구성하여 개발 중에 있다

4. 국내에는 삼성전기가 광 Fiber와 광 도파로를 이용한 광 PCB연구를 하고 있다

 

향후 광 PCB 발전방향

 

1세대의 광 PCB는 광섬유를 사용하여 Mother Board와 DAughtercard를 링크하는 시스템을 구축하였다. 2세대에서는 광섬유를 고분자 필름에 결함 한 Flexfoil을 이용한 시스템을 말한다.

 

제1세대와 2세대로 불리는 기술은 국내 및 국외의 생산현장에서 양산단계에 도입한 지 오래되었다. 최근에는 광섬유와 광도파로를 PCB 기판 내에 내장된 embedding 시스템으로 전기적 신호를 광신호로 변환하여 전송하는 hybrid 시스템인 3세대 광 PCB의 시대가 도래하고 있다. 대부분의 PCB 시장은 제2세대 기술이 점유할 것으로 예상된다

 

Embedded 광회로 시스템의 1,2세대는 광섬유와 커넥터로 구성된 Point to Point 연결로서 실장 밀도가 낮고 각종 광소자를 실장 시키고 광섬유를 수동으로 진행시켜야 하기 때문에 상당히 높은 제조비용이 소모되었다. 그리하여 광도파로를 내장한 제3세대 임베디드 광회로 시스템이 제안되어 많은 연구가 진행되고 있다. 임베디드 광회로 시스템은 순수한 Optical Layer로 이루어진 것이 아닌 Optical Layer와 Electrical Layer 가 적층으로 구성된 Hybrid구조가 주로 이루고 있다.

 

초고속 대용량 광통신 시스템에 대한 시대적인 요구가 폭발적으로 증가되고 있고 이에 따라 초고속 대용량 전송이 가능한 광접속을 통한 임베디드 광회로 시스템 기술 수요가 증가하고 있다.

 

광배전 회로 시스템은 군수 우주 항공 통신과 같은 특수분야 적용을 넘어서 통신 정보통신 컴퓨터 등에 적요가 시작되었다. 광컴퓨터에서 마이크로 나노전자 산업의 발전으로 급속히 빨라지는 칩속도를 기반으로 한 CPU 프로세서의 속도는 수십 GHz 이상으로 증가하고 있으며 컴퓨터 시스템 간 접속장애 및 병목현상이 발생, 새로운 개념의 인터페이스 기술이 요구됨에 따라 병렬 광 인터페이스를 통해 프로세서와 주변 기기를 연결하게 되면 프로세스 클럭 속도와 데이터 전송속도 차이에 따른 성능 한계를 극복할 수 있기 때문에 광배선 기술을 이용한 광 컴퓨팅 기술이 급속도로 발전할 것이다. 

 

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