진화된 파워 GaN-on-Si 다이오드 및 트랜지스터 아키텍처 개발 및 상용화 위한 협력

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 프랑스 원자력청(CEA) 산하 전자정보기술연구소 레티(이하 CEA-Leti)와 파워 스위칭 디바이스용 GaN(Gallium Nitride)-on-Silicon 기술의 상용화를 위해 협력한다고 발표했다. 이 파워 GaN-on-Si 기술을 통해 ST는 하이브리드 및 전기 자동차를 위한 온-보드 충전기, 무선 충전, 서버를 비롯해 고효율, 고전력 애플리케이션을 지원할 수 있게 된다.

광폭 밴드갭 반도체 소재인 GaN 디바이스는 실리콘 같은 기존 반도체 소재보다 더 높은 전압, 주파수, 온도에서도 작동이 가능하다. ST는 이외에도 SiC(silicon carbide)과 RF Gallium Nitride(GaN) 등 두 개의 광폭 밴드갭 기술을 개발하고 있다.

레티는 CEA 테크 산하 기술 연구소로서 스마트하고 에너지 효율이 좋은 안전한 솔루션을 구현하는 산업을 위한 미니어처 기술의 세계적인 리더이다. 1967년 설립된 레티는 마이크로&나노기술을 개척하여 글로벌 기업, 중소 기업 및 스타트업들을 위해 적용 가능한 솔루션들을 차별화해 맞춤형으로 제공해 왔다. 헬스케어, 에너지, 디지털 마이그레이션 분야의 핵심 과제들을 해결해 왔으며, 센서에서 데이터 처리 및 컴퓨팅 솔루션에 이르기까지 다양하게 훈련된 팀들을 통해 세계 정상급의 산업화 설비를 활용하여 안정적인 전문성을 제공하고 있다

이번 양사의 협업은 200mm 웨이퍼 상에서 첨단 GaN-on-Si 다이오드와 트랜지스터 구조를 개발하고 검증하는 데 중점을 둔다. 시장조사업체 IHS 마킷(IHS Markit)은 이 시장이 2019년부터 2024년까지 CAGR(연평균 성장률)이 20%를 넘을 것으로 예상하고 있다. ST는 레티와 함께 IRT 나노일렉의 프레임워크 내에서 레티의 200mm R&D 라인을 이용해 공정 기술을 개발하고, 2019년에 엔지니어링 샘플을 검증할 계획이다.

이와 동시에 ST는 2020년 프랑스 투르(Tours)에 위치한 전공정 웨이퍼 팹(Front-End Wafer Fab)에서 초도 생산을 진행할 수 있도록 GaN/Si 헤테로 에피택시(hetero-epitaxy) 공정을 포함한 완전한 제조라인을 구축할 예정이다.

또한 파워 애플리케이션에서 GaN-on-Si 기술이 지닌 잠재력을 감안해 레티와 ST는 고전력-밀도 의 파워 모듈 조립시 디바이스 패키징을 개선해주는 첨단 기법들을 연구하고 있다.

마르코 몬티(Marco Monti) ST오토모티브 및 디스크리트 그룹 사장은 “ST는 광폭 밴드갭(Wide-Bandgap) 반도체가 지닌 엄청난 가치를 인지하면서, 파워 GaN-on-Si의 제조 및 패키징 기술을 위한 CEA-레티와의 이번 협업을 통해 ST가 신뢰할 수 있는 고품질 제품을 양산할 수 있는 검증된 역량 외에도 GaN 및 SiC 제품 및 성능 측면에서 업계 최상의 포트폴리오를 확보하게 되었다”라고 말했다.

엠마누엘 사보나디에르(Emmanuel Sabonnadiere) 레티 CEO는 “레티팀은 레티의 200mm 범용 플랫폼을 이용해 ST의 전략적인 GaN-on-Si 전력-전자 로드맵을 전폭적으로 지원할 것이며, 이 기술을 투르에 위치한 ST의 GaN-on-Si 전용 제조라인으로 이전할 모든 준비를 갖췄다”라며, “양사 팀들이 참여한 이번 공동 개발은 IRT 나노일렉의 프레임워크 프로그램을 활용해 필요한 전문성을 확장하고 장치 및 시스템 레벨에서부터 혁신화를 꾀한다”고 밝혔다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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