차세대 전력반도체 핵심기술 개발, 해외 의존서 탈피 소자 크기 절반, 성능 10배·가격 경쟁력 20배 높여 국내 연구진이 차세대 전력반도체로 불리는 산화갈륨(Ga2O3) 전력반도체의 핵심소재 및 소자 공정기술 개발에 성공했다. 산화갈륨은 최근 들어 전 세계적으로 매우 활발히 연구되고 있는 차세대 전력반도체 핵심 소재다. 일본과 미국이 기술적 우위에 있고 이번 기술 개발로 격차가 줄어들게 되었다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 한국세라믹기술원(KICET)과 함께 국내 최초로 3kV급 산화갈륨 전력반도체 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(모스펫, MOSFET) 소자 기술을 개발했다고 밝혔다. 특히 이번 성과는 세계 최초로 시도된 플랫폼형 단일 연구단 프로젝트에서 상용화 기술까지 체계적으로 연계되어 개발된 성공적인 연구개발 사례다. 전력반도체 소자는 소재·부품·장비 관련 12대 국가전략기술 중 하나다. 이동 및 양자통신, 전기차, 태양광 및 풍력발전, 전력전송, 국방, 우주항공, 양자컴퓨터 등 국가 산업 전반에 쓰이는 핵심 부품이다. 현재 95% 이상 해외 수입에 의존하고 있다. 따라서 이번 차세대 산화갈륨 전력반도체 소재 및 소자 기술의 국산화는 국가 전략
캐나다 전 지역 비즈니스 확대 추진 본격화 내년 상반기 美로 시장 진출 목표...친환경 에너지 분야 ‘도전장’ 전력반도체 업체 파워큐브세미가 캐나다 전자부품 업체 시그마 컴포넌트(Sigma Component Design Ltd)와 협력체계를 구축해 북미 시장 공략에 첫발을 뗐다. 파워큐브세미는 실리콘 및 실리콘카바이드(SiC) 소자를 개발·생산하는 업체다. 최근 산화갈륨(Ga2O3) 전력반도체 시장 선점을 목표로 산화갈륨 전용 팹을 신설했다. 이는 국내 차세대 화합물 전력반도체 소자 개발 및 생태계 구축에 주력하고 있는 모습이다. 이번 양사의 파트너십은 파워큐브세미의 북미 시장 공략에 초석이 될 전망이다. 양사는 그 시작으로 캐나다 전 지역의 비즈니스 확대를 추진하기로 했다. 현재 전기차 충전기에 탑재되는 고성능 전력반도체 부품인 슈퍼정션 모스펫(SJ MOSFET) 및 실리콘카바이드 모스펫(SiC MOSFET) 샘플을 제출해 제품 승인을 기다리고 있다. 여기에 캐나다 스노우모빌 제조업체의 온보드 차저(OBC), Low DC-DC Converter(LDC) 등 전력 모듈 공급 수주를 따내 전력 모듈 사업화 기반을 마련했다. 파워큐브세미는 이를 발판으로 내년 상
中, 갈륨과 게르마늄 관련 품목 허가를 거쳐 수출하는 방안을 내달부터 시행키로 결정 중국이 3일 반도체용 희귀금속인 갈륨과 게르마늄에 대한 수출을 8월 1일부터 통제하기로 한 것은 이날 발표된 재닛 옐런 미국 재무장관의 중국 방문(6∼9일)을 앞두고 이뤄졌다는 점에서 특히 함의가 주목된다. 중국 상무부와 세관총서는 수출통제법, 대외무역법, 세관법 등 규정에 입각해 갈륨과 게르마늄 관련 품목에 대해 허가를 거쳐 수출하도록 하는 방안을 내달부터 시행하기로 결정했다. AFP통신은 갈륨이 집적회로, 발광다이오드(LED), 태양광 패널을 위한 광전지 패널 등에 사용되는데 유럽연합(EU)이 핵심적인 산업 원료로 분류하고 있다고 전했다. 특히 차세대 전력반도체 소재로 주목받는 산화갈륨과 질화갈륨도 이번에 중국이 수출을 통제하기로 한 갈륨 관련 품목에 포함됨에 따라 한국 반도체 업계에 미칠 영향도 관심을 모으는 형국이다. AFP통신이 인용한 유럽연합 집행위원회(EC)의 2020년 통계에 따르면, 중국은 전 세계 갈륨 생산의 80%를 감당하는 사실상의 독점적 생산국이다. 게르마늄은 광섬유와 적외선 카메라 렌즈 등에 필수적인 금속으로 역시 중국이 전 세계 생산량의 80%를 책
나노융합기술원이 산업통상자원부 지원의 ‘와이드밴드갭(Wide Band Gap, WBG) 소재 기반 차량용 전력반도체 제조공정 기반 구축’ 사업에 최종 선정됐다. 나노융합기술원은 주관기관으로서 2022년부터 2024년까지 3년간 총 137억5,000만 원을 투자해 와이드밴드갭 소재 기반의 차세대 차량용 전력반도체 상용화 기반 구축을 통해 기업을 지원할 계획이다. 와이드밴드갭 반도체는 실리콘보다 큰 밴드갭(전자가 존재하지 않는 공간)을 갖는 반도체 소재인 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3)으로 생산한 차세대 반도체다. 기존 실리콘 소재 기반 반도체보다 초고속·고효율·고온으로 극한 환경에서 뛰어나다는 특성이 있다. 이번 사업에 선정된 나노융합기술원은 설립 초기부터 10년 이상 전력반도체 분야에 특화해 핵심 시설과 첨단장비, 전담인력을 갖추고, 기술개발, 공정서비스, 전문인력양성을 지원하며 역량을 축적해왔다. 독일 프라운호퍼 IISB 연구소와도 국제 공동연구를 통해 전력반도체 핵심기술개발과 기술사업화지원 등을 꾸준히 추진하고 있다. 2019년에는 과학기술정보통신부로부터 전력반도체 분야의 우수한 제조공정 장비와 기술력 등을 인정받아 소재, 부
차세대 전력반도체를 대량 생산하는 원천기술이 한국원자력연구원 연구진에 의해 개발됐다. 지난 10일 원자력연구원에 따르면, 전력을 제어하는 반도체인 전력반도체는 전기차·신재생 에너지 설비의 핵심 부품으로, 주로 실리콘(Si) 소재로 만들어진다. 최근에는 전력 효율·내구성을 극대화한 탄화규소(SiC)·질화갈륨(GaN)·산화갈륨(Ga2O3) 등 3대 핵심소재를 기반으로 한 차세대 전력반도체 시장이 부상하고 있다. 단단하고 고온에 강한 탄화규소는 전력변환 시 손실이 적고, 높은 전력에 대한 제어능력이 실리콘보다 600배 우수한 것으로 알려졌다. 해외에서는 탄화규소 소재 웨이퍼를 작게 자른 '소형 반도체 칩' 단위에서 실험하는 수준인데, 원자력연 하나로이용부 박병건 박사팀이 이번에 현재 사용되는 탄화규소 웨이퍼 그대로 여러 장을 한꺼번에 도핑하는 데 성공했다. 연구진이 세계 최초로 개발한 '탄화규소 반도체 웨이퍼 대량 도핑 기술'의 주요 토대는 국내 유일 연구용 원자로인 '하나로'를 이용한 '중성자 핵변환 도핑'(NTD) 기술이다. 도핑은 결정의 물성을 변화시키기 위해 소량의 불순물을 첨가하는 공정으로, 주로 반도체를 제조할 때 전기적 특성을 높이려고 사용된다. 부도
헬로티 김진희 기자 | 한국세라믹기술원은 전력반도체용 고품질 산화갈륨(Ga₂O₃) 단결정 기판 제조기술을 본격적으로 개발한다. 이는 과학기술정보통신부의 나노 및 소재기술개발사업을 통해 진행된다. 이를 위해 20일, 한국세라믹기술원 진주 본원에서 이영국 한국연구재단 소재·부품단장 등 관계자 10명이 참석한 가운데 현판식을 가졌다. 산화갈륨(Ga₂O₃)은 친환경차에 적용되어 고전압 인버터의 고효율화 및 소형화를 할 수 있고 제조비용을 줄일 수 있는 반도체 소재로 2025년까지 전력반도체 시장의 10%를 차지할 정도로 급부상하고 있으나, 현재는 일본이 관련 시장을 독점하고 있다. 산화갈륨(Ga₂O₃)은 기존 실리콘(Si)이나 광대역 반도체 물질인 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN)보다 우수한 성능이 기대되는 새로운 전력반도체 소재로써 크게 기판소재와 에피 소재로 구분할 수 있으며, 산화갈륨 기판 소재는 일본에서 5년 전 상용화가 되었다. 이를 극복하기 위해 정부는 한국세라믹기술원을 주축으로 공동연구팀을 구성하고 5년 동안 133억원을 투입하여 4인치급 산화갈륨 단결정 잉곳 및 장비‧가공기판‧에피 등의 소재와 장비 제조기술을 개발할 예정이다. 총괄기관인 한국세라믹
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