차세대 초광대역갭(UWBG) 전력반도체 핵심 소재인 산화갈륨(Ga₂O₃) 분야 기술 도약을 위해 한국과 미국 산·학·연이 국경을 넘어 상호 연구개발(R&D) 협력의 발판을 마련했다.
산화갈륨 단결정 소재 전문기업 악셀(대표 강진기)은 경상국립대학교 경남우주항공방산과학기술원(GADIST)과 함께 23일 경남 진주 악셀 본사에서 미국 공군연구소(AFRL) 초청 '전력반도체 R&D 동향 및 기술 교류' 세미나를 개최했다.
세미나에는 국방과학연구소(ADD), 국방기술진흥연구소, 국방반도체사업단, 한국기초과학지원연구원, 한국생산기술연구원, 한국표준과학연구원 등 국내 주요 연구기관과 대학교, 반도체 소재·부품·장비 기업 관계자들이 참석해 상호 기술 교류의 장이 펼쳐졌다.
악셀은 지난해 일본에 이어 세계 두 번째로 4인치 반도체 웨이퍼용 산화갈륨 단결정을 성장시키는 데 성공했다. 앞서 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 기술 기반으로 2인치 산화갈륨 단결정을 개발하는 데 성공했으나 해당 기술이 대면적 고품질 기판 양산에는 부적합하다고 판단해 과감히 VB(Vertical Bridgman) 기술로 전환해 단기간에 이뤄낸 성과다.
VB는 일본 신슈대학이 2023년 세계 최초 개발한 기술로 이를 계승한 노벨 크리스탈 테크놀로지(NCT)가 2024년 4인치 산화갈륨 결정 양산을 시작한 바 있다.
악셀은 비록 NCT보다 후발주자임에도 불구하고 AFRL의 까다로운 품질 테스트에서 NCT 제품보다 우수한 성적표를 받았고 AFRL과 지속적인 협력 관계를 이어가기로 하면서 이번 세미나를 개최하기에 이르렀다.
이날 강연자로는 미국 오하이오주 데이턴 라이트-패터슨 공군기지에 있는 AFRL 센서국에서 디바이스팀 리더로 재직 중인 앤드류 J. 그린 박사가 초청됐다.
앤드류 박사는 실리콘(Si)에서 시작해 인듐(In) 화합물과 갈륨비소(GaAs), 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN)으로 이어진 전력반도체 소재 기술의 여정에서 AFRL이 일찍이 더 큰 밴드갭, 높은 전계 강도, 방열성과 내구성 측면에서 일찍이 산화갈륨에 주목한 배경을 소개했다.
AFRL 디바이스팀은 2015년 세계 최고 수준의 전계효과 트랜지스터 개발을 시작으로 2025년 DC-DC 컨버터에 이르기까지 매년 산화갈륨 소자 분야에서 세계 최초 기록을 써 내려가고 있다.
앤드류 박사는 “산화갈륨 관련 글로벌 공급망은 이미 더 높은 수준의 기술성숙도(TRL) 실증에 요구되는 기판과 에피택시 공정을 제공할 준비가 돼 있다”면서 “AFRL의 목표는 전력 모듈에 톰합되는 확장 가능한 산화갈륨 소자 기술을 개발하고 실증하는 것”이라고 강조했다.
강연 후 앤드류 박사는 악셀 공장에서 단결정 성장 공정을 직접 확인하는 시간을 가졌다. 세미나를 공동 주관한 GADIST GNU우주항공방산연구소 우주·방산첨단소재연구센터는 앞으로 양국 간 상호 협력 강화를 다짐하는 의미에서 앤드류 박사에게 감사패를 전달했다.
진주=노동균 기자 defrost@etnews.com
