LED 기판 소재 `탈(脫) 사파이어` 기류…실리콘·질화갈륨 웨이퍼 상용화 박차

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사파이어 위주였던 발광다이오드(LED)용 웨이퍼(기판) 시장에 변화의 조짐이 나타나고 있다. 실리콘·질화갈륨(GaN) 등 대체 소재를 사용한 웨이퍼가 상용화를 앞두고 있다.

6일 업계에 따르면 일본 도시바는 오는 10월 실리콘 웨이퍼를 이용한 백색 LED를 양산할 계획이다. 도시바는 미국 브릿지룩스와 협력해 실리콘 기반 LED 양산 기술을 확보하고 일본 이시카와 현에 위치한 200㎜(8인치) 웨이퍼 공장에서 제품을 생산하기로 했다. LED는 통상 사파이어나 탄화규소 웨이퍼를 쓴다. 세계 LED 기판 수요 중 사파이어가 90%, 탄화규소가 10%를 차지한다. 반도체 제조용 실리콘 웨이퍼를 LED에 적용하는 건 이례적으로, LED 가격을 낮추는 계기가 될지 관심이 쏠린다.

실리콘은 사파이어 대비 대구경이 가능하고 가격이 저렴하다. 실제 실리콘 웨이퍼는 최대 12인치까지 상용화된 반면 사파이어 웨이퍼는 6인치가 최대다. 웨이퍼가 클수록 더 많은 LED를 만들 수 있으며 생산단가도 그만큼 떨어지기 때문에 양산 기술 확보 시 유리하다. 실리콘 웨이퍼는 LED 가격을 30% 낮출 수 있는 것으로 알려졌다. 하지만 광 손실이 커 고품질 제품을 만드는 데는 한계가 있다는 평이다.

질화갈륨(GaN) 웨이퍼도 사파이어 기판을 대체할 채비에 돌입했다. 서울반도체가 질화갈륨(GaN) 웨이퍼를 이용한 LED를 양산할 계획이다. 질화갈륨 웨이퍼는 LED와 물성이 같아 이론적으로 고효율의 LED를 제조할 수 있는 가장 적합한 소재로 꼽힌다. 하지만 장당(2인치 기준) 100만원을 훌쩍 넘는 고가라는 점이 부담이다. 업계에선 50만원 미만으로 낮아질 때 경쟁력을 갖출 것으로 전망하고 있다. LED 생산 비용에서 웨이퍼 비중은 2% 내외에 불과하다. 하지만 웨이퍼는 LED 품질을 결정하는 첫 번째 요소여서 중요성이 크다.

전문가들은 사파이어 소재가 당분간 LED 시장 내 주를 이루겠지만 내년부터는 새로운 소재 기판이 본격 도입될 것으로 분석했다. 남정호 SNE리서치 상무는 “질화갈륨 웨이퍼는 탁월한 성능에 의심의 여지가 없기 때문에 웨이퍼 가격을 낮추는 것이 관건”이라며 “실리콘 웨이퍼는 품질과 효율에 대한 양산 기술이 확보되면 빠른 속도로 시장에 확산될 것”이라고 말했다.

업계에 따르면 LED용 기판 소재에 대한 연구는 일본이 앞서 있는 가운데 국내에선 삼성코닝정밀소재가 질화갈륨 웨이퍼를, 실리콘 웨이퍼는 삼성종합기술원·LG이노텍에서 개발을 진행 중인 것으로 알려졌다.


(출처: SNE리서치)

LED 기판 소재 `탈(脫) 사파이어` 기류…실리콘·질화갈륨 웨이퍼 상용화 박차


윤건일기자 benyun@etnews.com