ETRI, 200W 질화갈륨 전력소자 개발...일본 수출규제 대응 큰 도움

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국내 연구진이 군사용 레이더 및 이동통신 기지국에 주로 쓰이는 고출력 전력소자를 국산화하는데 성공했다. 관련 외산 장비 의존도를 줄이고 일본 수출 규제 대응에도 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI·원장 김명준)은 RF·전력부품연구실이 소자 설계부터 공정, 측정 및 패키징까지 순수 우리 기술로 'S-대역 200와트(W)급 질화갈륨(GaN) 전력소자' 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

ETRI가 개발한 S-대역 200W급 GaN 전력소자 웨이퍼
<ETRI가 개발한 S-대역 200W급 GaN 전력소자 웨이퍼>

S-대역은 4기가헤르츠(㎓) 주파수 대역을 뜻한다. 주로 레이더 장비, 5세대(G) 이동통신, 와이파이(WiFi), 블루투스 통신 등에 활용한다. 고출력, 고전압, 고효율 특성을 지닌 GaN 전력 소자가 핵심재료로 최근 각광을 받는데, 국내에는 기술력과 가격 경쟁력을 갖춘 곳이 얼마 없어 전량 외산 장비를 수입해야 했다. 이는 최근 일본의 전력반도체 및 집적회로 수출 규제로 꼭 대응해야 하는 분야다.

ETRI는 지난 4년 노력 끝에 S-대역 200W 전력소자 칩을 개발했다. 이는 미국과 일본의 세계최고 반도체 회사 제품과 대등한 성능 수준을 자랑한다. 25년 이상 화합물 반도체를 연구해온 노하우와 반도체 개발 전력소자를 설계·제작 할 수 있는 ETRI 내 장비와 시설을 활용해 성과를 낼 수 있었다 이미 가로 0.78㎜, 세로 26㎜ 크기 칩을 패키징해 성능 검증까지 마쳤다.

이 칩은 150W 이상 높은 시스템 출력을 필요로 하는 레이더 개발에 많은 도움이 된다. 군용 고출력 레이더뿐만 아니라 차세대 이동통신 기지국 및 중계기, 선박용 및 차량용 레이더, 위성통신 등 활용범위가 넓다.

ETRI는 앞으로 기술 주파수와 출력을 확장하고 민수와 군수 관련 핵심 부품을 국산화하는 연구를 진행할 계획이다. GaN 기반 집적회로 개발 연구도 심화한다.

강동민 RF·전력부품연구실장은 “국내 우수한 설비와 연구진 노력으로 고출력 GaN 전력소자 기술을 확보했다”며 “이 기술이 반도체 핵심 부품 국산화 및 외산 장비 잠식을 막는데 도움이 되기를 바란다”고 밝혔다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com