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파라피에이, X-band 송수신 모듈용 MMIC 2종 국산화 성공

국방 반도체 팹리스 전문기업 파라피에이는 X-band 송수신 모듈(TRM)의 핵심 부품인 15W급 질화갈륨(GaN) 전력증폭기 마이크로파 집적회로(MMIC)와 2단 자기바이어스 갈륨비소(GaAs) 저잡음(LNA) MMIC를 순수 국산기술로 자체개발했다고 15일 밝혔다. TRM은 능동전자주사배열(AESA) 레이다를 구성하는 수천 개의 안테나 소자 각각에 연결돼 신호를 송신·수신하는 핵심 모듈이다. TRM의 송신 경로에는 신호를 증폭해 안테나로 내보내는 전력증폭기(HPA) MMIC가, 수신 경로에는 미약한 수신 신호를 잡음을 최소화하며 증폭하는 LNA MMIC가 탑재된다. 이 두 종류의 MMIC는 TRM의 출력과 감도, 나아가 레이다 전체의 탐지 거리와 효율을 좌우하는 가장 중요한 반도체 부품으로, 그동안 U사의 제품이 우리나라를 포함한 전 세계 시장에서 널리 채용돼 왓다. 특히 전력증폭기는 GaN, 저잡음증폭기는 GaAs 등 서로 다른 화합물 반도체 공정을 사용해 각각 최고의 성능을 구현해야 한다. 또한 고출력에 따른 방열·효율 문제와 극도로 낮은 잡음지수를 동시에 만족시켜야 하기 때문에 매우 높은 설계 난이도를 갖는 기술 영역이다. 파라피에이가 이번에 개발한 X-band TRM용 전력증폭기 MMIC는 GaN HEMT 공정 기반의 15W급 고출력 증폭기로, U사의 기준제품과 호환되도록 설계돼 기존 시스템에 별도의 회로 변경 없이 그대로 대체 적용할 수 있다. 가장 주목할 성과는 전력증폭기의 가장 중요한 제원인 전력부가효율(PAE) 성능이다. 효율은 TRM 의 발열과 소비전력, 그리고 레이다 시스템 전체의 냉각 부담과 직결되는 핵심 지표로, 이번에 개발된 MMIC는 동일 출력 조건에서 U사 기준제품 대비 약 40%에서 45%로 크게 개선된 결과를 얻었다. 이는 출력과 이득 등 여타 주요 제원이 경쟁 제품과 동등한 수준을 유지하면서 이루어낸 결과로, 순수 국산 설계기술의 경쟁력을 입증하는 성과다. 함께 개발된 LNA MMIC는 GaAs pHEMT 공정 기반의 2단 구조로, 낮은 잡음지수와 충분한 이득을 동시에 확보했다. 이 제품 역시 U사 경쟁 제품과 핀투핀(pin-to-pin)으로 호환된다. 이 LNA 의 가장 큰 강점은 자기 바이어스 설계를 적용했다는 점이다. 일반적인 GaAs LNA는 정상 동작을 위해 음(−)의 게이트 전압과 양의 드레인 전압을 별도로 인가해야 하고, 전원 인가 순서(sequencing)까지 관리해야 하는 번거로움이 있다. 반면 파라피에이의 자기바이어스 LNA는 단일 전원만 인가하면 곧바로 동작하므로, 별도의 음전압 생성 회로나 바이어스 시퀀싱 회로가 필요 없다. 이는 TRM 및 시스템 설계를 크게 단순화하고 부품 수와 비용을 줄여 주는 매우 간편한 응용성을 제공한다. 파라피에이 대표이사인 양영구 교수는 "FEM에 이어 TRM의 심장에 해당하는 전력증폭기와 LNA까지 국산 설계기술로 확보함으로써, 송수신단 핵심 반도체의 완전한 국산화에 한걸음 더 다가섰다"며 "이로써 X-band 대역의 주요 제품군을 모두 갖춘 완성된 라인업을 확보하게 됐다"고 밝혔다. 양 교수는 이어 "특히 가장 중요한 제원인 효율에서 세계적인 경쟁 제품을 앞선 것은 우리의 설계 역량을 보여 주는 성과라고 판단한다"며 "Ku- 및 Ka-대역으로 제품군을 확장하여 국방 우주 반도체 기술 자립에 기여하겠다"고 강조했다.

2026.06.15 11:26장경윤 기자

파라피에이, 방산반도체 부품 'X밴드 FEM' 4종 개발

반도체 팹리스 파라피에이는 "미국 Q사가 사실상 독점 중인 방산반도체 핵심 부품 X-밴드(band) 프론트엔드 모듈(FEM) 4종을 순수 국산기술로 개발했다"고 15일 밝혔다. 파라피에이는 지난 2021년 성균관대학교 양영구 교수 연구실에서 창업한 팹리스다. 방산 및 우주 반도체 분야, 특히 송수신 집적회로는 GaN(질화갈륨), GaAs(갈륨비소) 등 화합물 반도체를 주로 이용해 설계한다. 우수한 성능과 극도로 높은 신뢰성이 동시에 요구되는 고난도 기술이다. FEM은 레이더나 통신시스템 안테나 바로 앞에 위치하는 고집적 반도체 모듈이다. 하나의 FEM에는 스위치 MMIC, 리미터 MMIC, 전력증폭기(HPA) MMIC, 저잡음증폭기(LNA) MMIC 등 여러 반도체 칩이 하나의 패키지 위에 다중 칩 형태로 집적된다. 각 칩은 GaN 공정, GaAs pHEMT 공정, GaAs PIN 공정 등 서로 다른 반도체 공정을 통해 최적 성능을 구현해야 한다. 높은 집적도로 인한 신호 간섭, 고출력에 따른 방열, 패키지 효과 등을 동시에 해결해야 해서 설계 난도가 매우 높다. X-밴드는 방산 분야 핵심 주파수 대역이다. 특히 9~10 GHz 대역은 능동전자주사배열(AESA) 레이더와 각종 방공 레이더, 미사일 등에 광범위하게 사용되고 있다. 수요가 많고 기술 경쟁이 치열하다. 아울러 인접 주파수 대역에도 방산 및 우주 분야 핵심 주파수가 밀집해 있어 기술 확장성이 높다. 그동안 X-밴드 FEM은 미국 Q사가 사실상 독점해왔다. 방산반도체 분야에서 진입장벽이 가장 높은 제품군으로 인식돼 왔다. 파라피에이가 이번에 개발한 X-밴드 FEM은 총 4종이다. 각각 4개의 입출력 포트를 갖춘 6×6mm² 크기의 16W급 및 8W급 FEM 2종과, 스위치를 포함해 3개의 입출력 포트를 갖춘 7×7mm² 크기의 10W급 및 5W급 FEM 2종이다. 부품번호는 FR100XQ4, FR050XQ4, FR100XQ3, FR050XQ3 등이다. 파라피에이 홈페이지에서 데이터시트를 확인할 수 있다. 파라피에이는 "해당 제품은 대부분 제원에서 Q사 기존 제품과 동등하거나 이를 상회하는 성능을 달성했다"며 "FEM에 사용하는 개별 HPA(고출력증폭기)와 LNA(저잡음증폭기) MMIC도 단품 패키지 형태로 제품화를 완료했다"고 설명했다. 패키지 기술도 부각했다. 파리피에이는 "Q사의 FEM이 적층기판 기반 LGA(Land Grid Array) 패키지를 사용해 높은 진입장벽의 한 요소로 작용한 반면, 파라피에이 FEM은 상대적으로 저렴한 QFN(Quad Flat No-lead) 패키지를 적용해 우수한 성능과 함께 가격 경쟁력까지 확보했다"고 자평했다. 양영구 파라피에이 대표는 "이번 성과를 바탕으로 다양한 전자전용 고출력 MMIC 와 Ku-밴드 및 Ka-밴드 FEM 등으로 제품군을 확장해, 방산·우주반도체 분야에서 세계적 기술 경쟁력과 제품군을 갖춘 기업으로 성장하겠다"고 밝혔다.

2026.05.15 11:06장경윤 기자