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테스, 고성능 GaN 증착장비 개발…"저궤도 위성통신 시장 공략"

국내 반도체 제조장비 기업 테스가 탄화규소(SiC)·질화갈륨(GaN) 증착장비로 차세대 전력반도체 시장을 적극 공략한다. 특히 고주파·고전압 특성이 요구되는 저궤도 위성통신용 분야에서 업계 유일의 독자 기술로 차별화를 노린다는 전략이다. 서동식 테스 OED사업본부총괄(전무)은 지난 12일 서울 코엑스에서 열린 '세미콘코리아 2026' 전시관에서 기자와 만나 이같이 밝혔다. SiC·GaN 등 화합물반도체 시장 정조준 최근 테스가 주목하고 있는 회사의 신성장동력은 SiC, GaN 등 차세대 전력반도체 시장이다. 해당 소재는 기존 반도체 소재인 실리콘 대비 고온·고전압에 대한 내구성, 전력효율성 등이 뛰어나다. SiC는 고전압에서 구동이 가능해 전기차 등 오토모티브에서, GaN은 고속 스위칭 특성 덕분에 고주파 무선통신(RF) 산업에서 수요가 높다. 이에 테스는 SiC 및 GaN 소재를 웨이퍼에 성장시키기 위한 유기금속화학증착(MOCVD) 장비 '트리온(TRION)' 시리즈를 개발해 왔다. MOCVD는 금속 유기 원료를 사용해 웨이퍼에 특정 박막을 형성하는 공정이다. SiC·GaN용 MOCVD 기술은 진입장벽이 높지만, 테스는 기존 UVC LED용 MOCVD 장비 상용화로 확보한 기술력을 토대로 시장 진입을 자신하고 있다. 서 전무는 "트리온은 테스의 독자적인 증착 기술이 적용된 장비로, 다양한 차세대 전력반도체 산업을 공략할 예정"이라며 "기존 시장을 독점해 온 해외 기업 대비 기술적으로 뛰어난 성능을 보유하고 있다"고 말했다. 독자 기술로 저궤도 위성통신 RF 시장 진입 기대 특히 가장 최근 출시된 트리온-GaN은 향후 급격한 발전이 예상되는 저궤도 위성통신 분야에 적용될 것으로 기대된다. 저궤도 위성통신은 지구 표면으로부터 수백~1000km대 상공에 위성을 배치하는 통신 기술이다. 스페이스X의 '스타링크'가 대표적인 사례다. 저궤도 위성통신은 고속 데이터 전송을 위해 수십 기가헤르츠(GHz)급의 고주파 대역 통신이 필요하며, 여기에 고출력 RF 파워 앰프가 쓰인다. 그런데 기존 RF용 GaN 전력반도체는 20GHz 이상의 고전력·고전압 RF 동작 조건에서 칩 성능 저하 문제에 직면하고 있다. 내부에서 누설 전류 차단, 고전압 지지 등의 역할을 담당하는 GaN 버퍼(Buffer)의 절연성 및 전압 내구성이 충분치 않아서다. 이에 업계는 GaN 버퍼층을 AIN(질화알루미늄) 소재로 대체하려는 시도가 일어나고 있다. AIN은 GaN 대비 고전압 환경을 더 잘 견디며, 절연 특성도 뛰어나다. 다만 동시에 AIN은 원자 간격 차이로 GaN과의 완벽한 접합이 어렵다. 이 경우 칩 내부에 결함이 생겨 불량을 일으킬 수 있다. 트리온-GaN은 테스의 독자적인 '튜너블 트리플 페어 노즐' 기술이 적용됐다. 해당 기술은 총 3개층에서 좌·우측, 중앙에 위치한 노즐을 개별적으로 제어해, 기존 단일 노즐 방식 대비 AIN 버퍼 층을 정밀하고 빠르게 성장시킬 수 있다. 서 전무는 "AIN 버퍼 층을 안정적으로 성장하려면 가스 전환 속도가 빨라야 하는데, 기존 MOCVD 장비는 노즐 전단에 공정 가스가 혼합되는 영역이 넓어 가스 전환 응답에 한계가 있었다"며 "반면 테스는 공정 가스 혼합 구간을 최소화한 구조 적용으로 신뢰성이 매우 높다"고 강조했다. 트리온-GaN은 유럽 주요 대학 및 연구소를 중심으로 성능 검증이 진행될 예정이다. 서 전무는 "올해 상반기 내에 평가를 받을 것"이라며 "테스트 결과가 확보되면 본격적인 상용화 준비에 나설 수 있을 것"이라고 말했다. 다양한 포트폴리오 확보…산화갈륨 시장도 대비 이외에도 테스는 다양한 분야의 차세대 전력반도체 시장을 공략하고 있다. 지난해 하반기 출시된 SiC 전력반도체용 CVD 장비 '트리온-SiC'는 현재 국내는 물론 중국 고객사를 대상으로 프로모션을 진행하고 있다. 특히 차세대 전력반도체 응용처로 주목받는 고전압용 슈퍼정션 MOSFET 공정에도 적용이 가능할 것으로 기대된다. 해당 장비는 고온 환경에서도 우수한 온도 균일도와 도핑 제어 성능을 확보한 것이 특징이다. 실제로 얇은 두께의 박막을 여러 차례 반복 성장한 결과, 8인치 웨이퍼 기준으로 1% 수준의 두께 균일도 및 도핑 균일도를 유지하는 결과를 얻어냈다. 서 전무는 "올해 한국과 중국 고객사 진입을 목표로 하고 있다"며 "레퍼런스가 확보되면 내년부터 3년 이내에 회사의 전체 매출에서 15~20%까지 기여할 수 있을 것으로 전망하고 있다"고 말했다. 광반도체 분야에서는 마이크로 LED용 MOCVD 장비 개발을 진행 중이다. 테스는 국책과제를 통해 마이크로 LED 에피 공정을 위한 싱글 웨이퍼 기반 6인치 MOCVD 장비를 연내 개발 완료할 계획이다. 이후 내년부터는 12인치 장비 개발에 착수해 차세대 디스플레이 시장을 공략한다는 전략이다. 초고전압 전력반도체용 차세대 소재인 산화갈륨(Ga₂O₃) 분야의 진출도 계획하고 있다. 산화갈륨은 SiC 및 GaN 대비 내구성 및 전력효율성이 더 우수하면서도, 제조 비용이 저렴하다는 강점을 지니고 있다. 서 전무는 "아직은 상용화되지 않았으나, 산화갈륨은 AI 산업을 위한 고전압 분야에 적용될 수 있는 소재"라며 "정부에서 국책 과제가 나오고 있어, 테스도 시장 진입을 위한 준비를 하고 있다"고 밝혔다.

2026.02.19 16:43장경윤 기자

DB하이텍, 650V GaN HEMT 공정 확보…10월 MPW 진행

8인치 파운드리 전문기업 DB하이텍은 차세대 전력반도체인 650V E-Mode GaN HEMT(전계모드 갈륨나이트라이드 고전자이동도 트랜지스터) 공정 개발을 마무리 짓고, 고객이 제품을 시험 생산할 수 있는 GaN 전용 MPW(멀티 프로젝트 웨이퍼)를 10월 말 제공한다고 11일 밝혔다. GaN 소재의 반도체는 기존 Si(실리콘) 기반의 반도체에 비해 고전압, 고주파, 고온에 강하며 전력 효율이 높아 SiC(실리콘카바이드) 등과 함께 최근 차세대 전력반도체로 각광받고 있다. 특히 전기차, AI(인공지능) 데이터센터, 고속 충전, 5G, 로봇 등의 신규 고성장 분야에서 수요가 급증하는 추세다. 시장조사기관인 욜디벨롭먼트에 따르면, GaN 시장은 2025년 5억3천만 달러에서 2029년 20억1천300만 달러로 연평균 약 40%로 급속 성장할 전망이다. 이번에 DB하이텍이 개발한 650V E-Mode GaN HEMT는 그 가운데서도 고속 스위칭과 안정성이 특징으로 전기차 충전기, 데이터센터의 전력변환기, 5G 통신 분야 등에서 활용도가 높다. DB하이텍은 시장이 초기 단계이던 2022년부터 GaN, SiC 등 화합물반도체를 차세대 사업으로 정하고 공정 개발을 진행해 왔다. DB하이텍 관계자는 "세계 최초로 0.18um BCDMOS(복합전압소자)를 개발하는 등 Si 기반 전력반도체에서 이미 글로벌 기술경쟁력을 인정받고 있으며, GaN 공정의 추가로 전력반도체 파운드리 기업으로서 회사의 경쟁력이 더욱 강화될 것으로 기대된다"고 밝혔다. DB하이텍은 이번 650V GaN HEMT 공정 개발을 시작으로 IC(집적회로) 형태로 설계할 수 있는 200V GaN 공정과 650V GaN 공정을 2026년 말까지 순차 개발할 예정이다. 이후에는 시장 상황과 고객의 수요 등을 고려해 더 넓은 전압대까지 공정을 확장하며 사업 기반을 견고히 할 계획이다. 이에 발맞춰 DB하이텍은 현재 충북 음성에 있는 상우캠퍼스에 클린룸 확장 또한 추진 중이다. 회사 측에 따르면 신규 클린룸은 8인치 웨이퍼 월 3만 5천 장가량을 증설할 수 있는 규모로, GaN을 비롯해 BCDMOS, SiC 등이 생산될 예정이다. 증설이 완료되면 DB하이텍의 생산능력은 현재 15만 4천 장 대비 23% 증가한 19만 장이 된다. 한편, DB하이텍은 현재 개발 중인 SiC 기술력 홍보와 강화를 위해 다음 주인 9월 15일부터 18일까지 부산 벡스코에서 개최되는 ICSCRM 2025(국제탄화규소학술대회)에 참가한다. DB하이텍은 이 자리에서 SiC를 포함한 GaN, BCDMOS 등 전력반도체 최신 기술 개발 현황을 선보이고, 고객 및 업계 관계자와 만날 예정이다.

2025.09.11 16:26장경윤 기자

로옴, 고내압 GaN 소자용 절연 게이트 드라이버 IC 양산 돌입

로옴(ROHM) 주식회사는 600V 클래스의 고내압 GaN HEMT 구동에 최적인 절연 게이트 드라이버 IC 'BM6GD11BFJ-LB'를 개발했다고 15일 밝혔다. GaN 디바이스와 본 제품을 조합해 사용하면, GaN 디바이스의 고주파·고속 스위칭 시 안정적인 구동을 실현해 모터 및 서버 전원 등 대전류 어플리케이션의 소형화와 고효율화에 기여한다. 신제품은 로옴 최초의 고내압 GaN HEMT용 절연 게이트 드라이버 IC다. 급격한 전압 상승 및 강하를 반복하는 스위칭 동작 시 디바이스와 제어 회로를 분리해, 안전한 신호 전달을 실현한다. 독자적으로 개발한 온칩(on-chip) 절연 기술을 사용함으로써 기생 용량을 저감하고, 최대 2MHz의 고주파 구동을 실현했다. GaN 디바이스의 고속 스위칭 성능을 최대화시켜 어플리케이션의 저전력화와 고성능화에 기여할 뿐만 아니라, 주변부품을 소형화할 수 있어 실장 면적 삭감으로도 이어진다. 또한 절연 게이트 드라이버 IC의 노이즈 내성을 나타내는 공통 모드 과도 내압 (CMTI)은 기존품 대비 1.5배에 해당하는 150V/ns로, GaN HEMT 스위칭 시 우려되는 높은 슬루율(slew rate)에서의 오동작을 방지해 안정적인 제어를 서포트한다. 최소 펄스 폭은 기존품 대비 33% 축소, ON 시간은 최소 65ns로 단축했다. 이에 따라 고주파화 시에도 최소 Duty 비를 확보할 수 있어, 손실 저감을 최소한으로 억제할 수 있다. GaN 디바이스의 게이트 구동 전압 범위는 4.5V~6.0V, 절연 내압은 2500Vrms로, 로옴의 EcoGaN™ 시리즈의 새로운 라인업인 650V 내압 GaN HEMT 'GNP2070TD-Z'를 비롯해, 다양한 고내압 GaN 디바이스의 성능을 최대화시킬 수 있다. 출력 측의 소비전류는 0.5mA (최대)로 업계 최고 수준의 저소비전력 성능을 달성해 대기전력도 삭감할 수 있다.

2025.05.15 13:30장경윤 기자

로옴, 무라타제작소 AI 서버용 전원에 'EcoGaN' 공급

로옴은 'EcoGaN' 제품인 650V 내압, TOLL 패키지 GaN HEMT가 일본 무라타 제작소 그룹인 무라타 파워 솔루션의 AI(인공지능) 서버용 전원에 채용됐다고 13일 밝혔다. 저손실 동작 및 고속 스위칭 성능을 실현한 로옴의 GaN HEMT는 무라타 파워 솔루션의 5.5kW 출력 AI 서버용 전원 유닛에 탑재돼, 전원의 고효율 동작과 소형화에 기여한다. 해당 전원 유닛은 2025년부터 양산을 개시할 예정이다. EcoGaN은 GaN의 성능을 최대화함으로써 어플리케이션의 저소비전력화와 주변 부품의 소형화, 설계 공수와 부품수 삭감을 동시에 실현하여 저전력·소형화에 기여하는 로옴의 GaN 디바이스다. 최근 AI(인공지능) 및 AR(증강현실) 등 IoT 분야의 진화에 따라 전 세계적으로 데이터 통신량이 증대하고 있다. 특히 AI에 의한 1회의 답변에 사용되는 전력 소비량은 통상적인 인터넷 검색의 수배에 해당한다고 알려져 있으며, 이러한 작업을 처리하는 고속 연산 디바이스 등에 전력을 공급하는 AI 서버용 전원에도 조속한 효율 개선이 요구되고 있다. 이러한 상황에서 낮은 ON 저항 및 고속 스위칭 성능을 특징으로 하는 GaN 디바이스는 전원의 고효율 동작 및 전원 회로에서 사용되는 인덕터 등 주변부품의 소형화에 기여할 수 있으므로 주목받고 있다. 로옴은 "EcoGaN이 전원의 글로벌 리더인 무라타 파워 솔루션의 AI 서버용 전원 유닛에 탑재돼 매우 기쁘게 생각한다"며 "이번에 탑재된 GaN HEMT는 업계 최고 수준의 스위칭 성능과 고방열 TOLL 패키지를 채용한 제품으로, 무라타 파워 솔루션의 전원 유닛에 있어서 고밀도화와 고효율화 실현에 기여한다"고 밝혔다. 회사는 이어 "일렉트로닉스를 통해 사회에 기여하고자 하는 동일한 경영 비전을 가진 무라타 제작소와 향후 협업을 지속함으로써 전원의 소형화, 고효율화를 추진하여 인류의 풍요로운 생활에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다.

2025.02.13 09:07장경윤 기자