<시지트로닉스의 6인치 GaN 반도체 에피 웨이퍼>국내 중소기업이 차세대 전력반도체로 평가받고 있는 질화갈륨(GaN) 전력용 반도체 6인치 웨이퍼 설계와 제조 등 일괄 기술체계를 구축했다. 수입에 의존해온 GaN 반도체 에피성장부터 소자공정까지 순수 국내 기술로 완성할 수 있는 가능성을 제시했다.반도체 소자 제조기업 시지트로닉스(공동대표 심규환·조덕호)는 ‘GaN 전력소자’ 연구과제를 공동수행 중인 한국나노기술원에서 3세대 와이드밴드갭(WBG) 반도체 가운데 고주파 동작 성능이 탁월한 GaN 6인치 에피 기판에 인핸스먼트 모드(E-mode) 전력반도체 소자를 구현하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.WBG 반도체는 밴드갭이 1.1eV 정도인 기존 실리콘 반도체에 비해 밴드갭이 3.4eV 이상으로 높은 GaN, 실리콘 카바이드(SiC), 산화갈륨(Ga2O3)를 통칭한다. 그중 GaN 전력반도체는 세계적으로 기술 개발 경쟁이 심화되고 있다. 제어회로를 집적화할 수 있는 물질적 특성을 지닌 GaN이 미래 모빌리티 시스템 크기와 무게를 줄이고 전력효율을 높이는 데 매우 유리하기 때문이다.GaN 전력반도체는 동작속도가 빨라 고주파(RF) 소자로 이동통신과 레이다 전력증폭기에 이용할 수 있으며, 정보통신기술(ICT) 뿐만 아니라 K-국방·K-우주용 등 고부가가치 반도체 산업구조로 전환하는 데 중요한 전략 부품으로 사용할 수 있다.전북대 실험실 창업기업으로 창업한 시지트로닉스는 한국전자통신연구원(ETRI)에서 기술이전을 받아 국내 최초로 GaN을 이용한 전력반도체 개발에 성공했으며, 한국나노기술원과 GaN 반도체 에피 웨이퍼 소재 국산화 플랫폼을 구축해왔다.그동안 외국에서 모든 에피 기판을 수입해 GaN 반도체 소자를 연구해 왔으나 자체적으로 GaN 전력용 반도체 6인치 웨이퍼 설계와 제조 기술 개발에 성공했다. 고도 기술력이 필요한 에피성장을 비롯해 소자공정까지 국산화할 수 있는 기술력을 확보했다.이 회사는 이번 연구성과를 토대로 추가로 양산화 기술을 개발해 오는 2025년까지 에피성장을 포함한 모든 제조공정을 내재화해 새로운 GaN 전력 반도체를 출시할 계획이다.심규환 대표는 “‘에피에서 소자까지’를 표방해 정전기, 광센서, 파워 분야 다양한 신소자 사업화를 추진하고 있다”며 “에피성장기술로 고유한 소자구조를 빠르게 구현해 성능과 가격 경쟁력을 동시에 확보하고 제품화하는 방식을 기술경영의 원칙으로 삼고 있다”고 말했다.

전력반도체 소자 개발업체인 시지트로닉스는 무선 전력전송 분야 기업인 워프솔루션과 질화갈륨(GaN) 기반의 파워반도체 개발 및 제품 공급에 관한 양해각서(MOU) 체결했다고 27일 밝혔다.시지트로닉스는 전력반도체인 GaN 파워(Power) 6인치 FAB을 국내 최초로 개발한 회사다. 이번 업무협약을 통해 시지트로닉스는 워프솔루션의 원거리 무선충전용 GaN power 소자를 공동 개발하고, 완성품을 워프솔루션에 공급하기로 했다.GaN 전력반도체 소자는 실리콘 소자에 비해 소비전력을 낮출 수 있고 고온과 높은 전압에서도 성능을 낼 수 있는 차세대 반도체다. 한편 시지트로닉스는 올해 코스닥 상장을 추진 중이다. 

디 일렉 장경윤 기자 2022.10.04 00:00  ETRI 기술이전 통해 300W급 S-밴드 GaN RF HEMT 동작성능 검증레이다 장비, 5G, 가전기기 등 다양한 산업에 적용 가능2차 기술이전 진행 중…지속 개발 통해 오는 2024년 양산 목표S-band GaN RF HEMT 소자의 단면구조. 출처: 시지트로닉스시지트로닉스는 한국전자통신연구소의 기술이전을 통해 300W급 GaN(질화갈륨) RF HEMT(고전자이동도 트랜지스터)의 동작성능을 검증 완료했다고 30일 밝혔다.최근 공개된 S-대역 300와트(W)급 질화갈륨 전력소자는 S-대역인 2-4㎓(기가헤르츠) 주파수에서 동작해 군수 산업에선 레이다 장비에 적용되며, 5G 이동통신, 와이파이(WiFi), 블루투스에 활용된다. 또한 가전산업 수요처로 RF 오븐, 플라즈마 조명 및 반도체 장치용 고주파 발생기(RF generator)가 출현해 신시장에 대한 활용도가 높아지고 있다.시지트로닉스는 한국전자통신연구원(ETR)과의 1차 기술이전에서 고출력과 고효율을 동시에 만족시키는 질화갈륨 HEMT를 제작했으며, 칩을 패키징하고 검증 모듈에 장착해 출력전력 300W, 전력밀도 10W/mm 이상의 질화갈륨 반도체 소자 성능을 확인해 기술자립화를 달성하게 됐다. 이는 국내 최초 사례다.ETRI 강동민 박사(RF·전력부품연구실장)는 "해당 기술은 세계적으로 미국과 일본만 보유하고 있는 최신형 전투기의 핵심기술인 에이사 (AESA) 레이더에 적용이 가능하므로 방위산업의 경쟁력 강화에 크게 기여할 것"이라며 밝혔다. GaN RF 소자가 들어가는 AESA 레이더는 이지스함, 패트리어트와 같은 감시정찰 원거리 초정밀 체계에 사용돼 국방자립화의 핵심 기술로 지목되고 있다.시지트로닉스는 지난 2020년부터 ETRI로부터 기술이전을 받기 시작했으며, 현재는 2차 기술이전을 진행 중이다. 소자의 구조와 공정기술, 패키징 기술을 보강해 2023년에 샘플 수준을 확보하고 2024년에는 대량생산으로 진입하는 것을 목표로 하고 있다. 또한 시지트로닉스는 회사의 6인치 팹에 일부 장비를 보강함으로써 생산성을 높일 계획이다. 기존 ETRI의 팹은 4인치 기반이다. 시지트로닉스는 "기본적으로 개발에서 사업화까지 필요한 통상적인 엔지니어링 이슈들이 남아 있고, 차세대 제품화에 추가적인 시간과 전문인력이 소요되는 바, 질화갈륨 반도체 사업화를 위해 ETRI 연구진과 지속적인 협력을 구상하고 있다"며 "제품의 출력을 강화하고 5G 28GHz 고주파로 확장하기 위한 후속 개발로 연계할 계획"이라고 밝혔다.시지트로닉스는 전북대학교의 실험실창업 벤처기업이다. 그동안 구축한 'M-FAB'의 시설과 장비를 기반으로 6인치 WBG(와이드밴드갭) 반도체인 GaN SiC의 소자공정에 대한 파운드리 공정서비스를 개시했다. 광사진전사용 스텝퍼를 비롯한 80여 종의 장비를 보유해 6인치 전공정, 후공정, 테스트까지 생산 및 공정서비스 전반을 제공하고 있다. 이밖에 나노 수준 미세접합의 반도체 신소자 구조를 구현하는데 특화된 기술력으로 ESD(TVS), 광센서(APD, BB-PD), 전력소자(MOS, MCT)를 사업화하고 있으며, 6인치 M-FAB을 더욱 보강함으로써 3세대 반도체인 GaN, SiC, Ga2O3 에 대한 기술개발과 사업화를 중점으로 추진하고 있다. https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=18222 

시지트로닉스는 칩 스케일 패키지 (CSP: Chip Scale Package) 용도로, 과전류-과전압에 의한 손상을 방지하는 플립칩(Filp Chip) 과도전압억제소자(TVS, Transient Voltage Suppressors) 신제품 FC-TVS를 출시하였다.일반적으로 플립칩 TVS는 패드 금속으로 사용되는 AuSn(금과 주석 합금)에서 Au와 Sn의 조성비에 따라서 다이접착 강도나 금속퍼짐 등의 특성이 크게 영향을 받게 되어 품질 조절이 어려운 문제가 있다.당사에서 개발한 FC-TVS는 양호한 다이접착 강도를 가짐과 동시에 패드금속이 녹아서 칩 외곽 가장자리 측면까지 이동하여 신뢰성에 영향을 주는 문제를 차단할 수 있어 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다. 이에 따라서 본 TC-TVS 제품은 패드간의 전기적 절연이 완벽히 이뤄지는 초소형 제품으로서 세계적 수준의 양산 기술로 평가된다.FC-TVS 제품의 정전기 방호기능은 IEC61000-4-2 Level 4를 만족시키며, 사용전압(VBR)은 7V~70V, 두께는 70~150um 범위에서 조절 가능하며 고객의 다양한 요구에 따른 사양으로도 칩 공급이 가능하다.FC-TVS는 현재 국내.외 몇 개 업체만 양산 기술을 보유하고 있는 첨단 제품으로 단가가 매우 높고 납기도 매우 길어서 국내.외의 셋트 업체는 많은 어려움을 겪고 있다. 시지트로닉스에서 제공하는 FC-TVS 제품은 단가 문제와 납기 측면에서 매우 높은 경쟁력을 갖춘 국내 최초의 양산제품으로 평가된다. 또한 고객의 다양한 요구 사양에 맞추어 칩의 크기, 두께 및 패드금속 재질 등 특화된 형태의 제품으로도 공급이 가능하므로 관련 사용자에게 기술적 편의가 제공될 수 있다.향후, 자동차용 고출력 LED와 산업용 수처리, 배기가스 센서 및 가정용 정수기, 가습기, 냉장고, 에어컨 등 다양한 응용 분야에서 초박형화, 소형화, 경량화에 크게 기여할 것으로 기대된다.작성일 : 2021-11-11시지트로닉스