"imec이 300mm GaN(질화갈륨) 기반 전력 전자 소자 개발과 제조 비용 절감을 위한 오픈 이노베이션 프로그램을 발표했다. 엑시트론, 글로벌파운드리, KLA, 시놉시스, 비코 등이 첫 파트너로 참여하며, 고전압 및 저전압 전력 전자 응용 분야에 적합한 차세대 GaN 기술 생태계 구축에 착수한다."
나노전자 및 디지털 기술 전문 연구기관 imec은 300mm 실리콘 기반 GaN 전력 소자 개발을 위한 산업 제휴 프로그램을 공식 출범했다. 프로그램은 GaN 에피 성장, 저·고전압용 GaN HEMT(고전자이동도 트랜지스터) 공정 기술을 포함하며, 산업 전반의 공정 호환성과 생산 효율을 높이는 데 목적을 두고 있다.
현재 GaN 소자는 대부분 200mm 웨이퍼에서 생산되고 있으며, 300mm로의 전환은 소자당 제조 비용 절감과 고성능 전력 소자의 대량 생산 가능성을 동시에 기대할 수 있다. imec은 기존 200mm 기반 기술 자산을 바탕으로, 300mm GaN 공정 개발과 통합을 가속화할 계획이다.
대표 참여 기업으로는 GaN 에피택시 장비 제조사 엑시트론, 글로벌파운드리, 반도체 공정 검사 장비 제조사 KLA, 반도체 설계 자동화 분야의 시놉시스, 에피 성장 기술 보유 기업 비코가 포함된다.
기술 플랫폼은 우선 300mm 실리콘(111) 기판 기반의 저전압 애플리케이션(100V 이상)용 p-GaN HEMT 개발에 집중한다. 이 과정에는 p-GaN 식각, 옴접촉 형성, 양자 효율 향상 등 핵심 공정이 포함되며, 이후에는 650V 이상 고전압용 개발도 예정돼 있다. 고전압 소자에는 QST 기반의 CMOS 호환 기판이 활용되며, 웨이퍼 뒤틀림 제어 및 기계적 강도 확보가 핵심 과제로 제시된다.
적용 가능한 주요 산업 분야로는 전기차 온보드 충전기(OBC), 태양광 인버터, AI 데이터센터 전력 분배 시스템 등이 있으며, 해당 기술은 기존 실리콘 기반 전력 소자 대비 경량화, 소형화, 고효율화 측면에서 경쟁 우위를 갖는다.
imec 스테판 드쿠테르 박사는 “300mm 전환은 비용 절감뿐 아니라 차세대 전력 소자 설계 유연성과 CMOS 장비 활용 측면에서 전략적 의미를 갖는다”며 “이미 POL 컨버터를 위한 저전압 p-GaN HEMT 기술이 대표적인 사례가 되고 있다”고 밝혔다. 이어 “엑시트론, 글로벌파운드리 등과의 협업을 시작으로 더 많은 파트너의 참여를 기대하며, GaN 생태계 확대에 박차를 가하겠다”고 덧붙였다.
imec은 2025년 말까지 300mm 전용 장비를 클린룸 내에 완비하고, 후속 개발을 위한 산업 파트너 협력 확대에 나설 예정이다.
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