ETRI, 질화갈륨칩 설계키트 공개
세계 최고 수준… 해외 의존 탈피
K-반도체 경쟁력 강화 견인할듯
차세대 화합물반도체로 주목받는 '질화갈륨(GaN) 반도체 칩'을 설계·제작할 수 있는 파운드리 서비스가 국내에서 처음으로 시작된다. 그동안 전량 수입에 의존하던 GaN 반도체 칩을 국내에서 제작할 수 있게 됐다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 4일 대전 본원에서 '통신용 화합물반도체 연구 파운드리 구축사업으로 개발한 '150나노(0.15㎛) 질화갈륨 마이크로파집적회로(MMIC) 공정설계키트(PDK)' 공개 발표회를 개최했다.
질화갈륨은 기존 반도체 소재인 실리콘과 탄화규소, 갈륨비소 등에 비해 전력밀도가 높고, 열전도도가 뛰어나 전투기 능동위상배열(AESA) 레이더, 6G 통신 등에 쓰인다.
최근에는 군사적 목적으로 널리 쓰이면서 국가 전략물자화의 대표 기술로서 중요성이 커지고 있다. 특히 이번에 개발한 150나노 질화갈륨 반도체는 전 세계적으로 6개 기관에서만 파운드리 생산이 가능하다.
ETRI는 지난 36년 간 팹을 운영하며 축적한 화합물반도체 기술을 토대로 수율이나 신뢰성 측면에서 세계 최고 수준의 질화갈륨 반도체를 개발하고, 파운드리 생산 체계까지 구축했다. 그동안 국내 화합물반도체 관련 기업들은 칩을 만들기 위해 외국 파운드리 업체에 의존하다 보니 경쟁력이 떨어졌다. 공급망 이슈로 인한 어려움도 겪어왔다.
ETRI는 PDK를 제공해 방산 등 반도체 관련 기업의 칩 제작과 검증을 지원할 계획이다. 이를 위해 다음달 중 멀티프로젝트웨이퍼(MPW) 서비스를 위한 제안서 접수를 받아 4개 기업을 선정, 설계 신청을 받아 파운드리 서비스를 시작한다. 올해부터 3년 동안 총 12개 기업의 수요를 받아 Ka-밴드 주파수 대역까지 지원하는 MMC 제작을 무료로 제공할 방침이다. 아울러 ETRI가 제공하는 PDK는 소자 정보와 모델, 레이아웃·회로 검증 등을 포함하고, MMC 설계를 위한 환경으로 제공함으로써 사용자들이 보다 쉽게 파운드리 서비스를 활용할 수 있다.
국내에서는 이동통신용 300∼400나노(0.3∼~0.4㎛) GaN 반도체 파운드리 상용 서비스가 제공돼 왔지만, X-밴드 이하 주파수 대역으로 제한됐다. 이번 150나노급 파운드리 서비스는 이전보다 초미세 패턴으로 반도체 화합물 물성이 우수해 30㎓ 대역에서 동작 가능한 GaN 소자와 집적회로를 제작할 수 있다.
방승찬 ETRI 원장은 "파운드리 서비스 제공으로 그동안 국내에서 불가능했던 30㎓ 주파수 대역에서 150나노급 질화갈륨 소자와 집적회로를 제작할 수 있게 됐다"며 "차세대 이동통신과 레이다 등에 쓰이는 고출력 질화갈륨 소자 국산화를 실현함으로 수출규제 대응과 공급망 이슈에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
ETRI 연구진이 150나노 질화갈륨(GaN) 반도체 칩을 설계·제작 지원하는 프로세스설계키트(PDK)를 공개했다. 사진은 ETRI 반도체 팹에서 실험하는 연구진 모습. ETRI 제공
