레이더·전기차 `차세대 반도체 소자` 국산화 성공

입력: 2022-09-21 14:03 이준기 기자

폰트

기자 구독

출력밀도 300와트급 질화갈륨
'설계~패키징' 모든 공정 개발

한국전자통신연구원(ETRI)은 S-대역 300와트급 질화갈륨 전력소자를 국산화하는데 성공했다.

ETRI 제공

군사용 레이더나 전기자동차 등에 적용할 수 있는 차세대 반도체 전력 소자가 국산화됐다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 'S대역 300와트급 질화갈륨 전력소자' 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

질화갈륨은 열에 강하고 전력밀도가 높아 차세대 반도체 소재로, 실리콘에 비해 항복전압이 3배 이상 높아 고전압 동작에 유리하다. 또 스위칭 속도가 매우 빨라 별도의 에너지 저장공간이 필요하지 않다 보니 고전압 전력 반도체에 적합하다. 또한 갈륨비소에 비해 7배 이상 높은 전력밀도와 전력효율을 얻을 수 있어 통신시스템 효율 개선과 소형화도 가능하다. 그동안 질화갈륨 전력 소자 기술은 미국, 일본 등 일부 국가만이 군사적 목적으로 활용하고 있어 기술 확보가 어려웠다.

연구팀은 질화갈륨 고전자이동도 트랜지스터(HEMT) 구조를 설계하고 전력소자 칩을 패키징해 출력 밀도 300와트, 전력밀도 1㎜당 10와트 이상의 질화갈륨 반도체 소자를 개발했다. 기존 전력밀도 1㎜당 8.4와트 수준의 상용 질화갈륨 반도체 소자 성능을 뛰어넘는 세계적인 수준이라고 연구팀은 설명했다. 특히 설계부터 공정, 측정, 패키징까지 모두 순수 국내 기술로 개발해 반도체 소자의 해외 의존도를 낮추고, 기술 격차를 줄이는 데 기여할 전망이다.

강동민 ETRI RF·전력부품연구실장은 "세계적 수준의 성능을 지닌 고출력 질화갈륨 반도체 전력소자 기술을 국내 기술로 확보했다는 데 의미가 있다"며 "질화갈륨 반도체 소자의 출력 강화와 5G 28㎓ 대역의 주파수로 확장하기 위한 후속 연구를 진행할 계획"이라고 말했다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr