사진: IVWorks 엔지니어가 고균일성 및 고품질 GaN 에피택셜 성장을 지원하는 대규모 하이브리드 MBE 시스템에 배치하기 위해 플라즈마 소스를 교정하고 있습니다.
대한민국 대전 IVWorks사의 독자적인 reGaN 선택적 재성장 기술을 적용한 질화갈륨(GaN) 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT)가 세계 최초로 최대 발진 주파수(f)를 달성했습니다.최대700GHz를 초과하는 대역폭을 구현했습니다. 이는 경북대학교 전자공학과 김대현 교수 연구팀이 개발한 45nm GaN HEMT 소자를 통해 시연되었으며, 6월 18일 미국 하와이 호놀룰루에서 열린 2026 IEEE/JSAP VLSI 기술 및 회로 심포지엄에서 공개되었습니다.
연구팀은 게이트 길이가 45nm인 GaN 트랜지스터를 제작하여 기록적인 f 값을 달성했습니다.최대742GHz의 주파수 응답을 달성하며 GaN 트랜지스터 기술의 RF 성능에 대한 새로운 기준을 세웠습니다. 또한, 이 소자는 497GHz의 평균 주파수(favg)를 기록했는데, 이는 현재까지 보고된 모든 GaN 트랜지스터 기술 중 최고 수치입니다. IVWorks는 이러한 결과가 GaN 반도체가 초고주파 영역에서도 충분한 성능 경쟁력을 갖추고 있으며, 미래의 서브테라헤르츠 및 테라헤르츠 전자 시스템을 위한 유력한 플랫폼이 될 수 있음을 보여준다고 밝혔습니다.
인듐인화물(InP) 기반 트랜지스터는 탁월한 전자 전송 특성 덕분에 오랫동안 테라헤르츠 이하 주파수 영역을 지배해 왔지만, 상대적으로 낮은 항복 전압으로 인해 출력 전력과 시스템 확장성이 제한되었습니다. 반면, 갈륨질화질소(GaN)는 높은 항복 전기장, 높은 전력 밀도, 그리고 뛰어난 열 안정성을 모두 갖추고 있어 차세대 고주파 및 고출력 응용 분야에 매력적인 소재입니다. 그러나 GaN을 이용한 초고주파 성능 구현은 여전히 중요한 과제로 남아 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 첨단 45nm 게이트 공정과 최적화된 소자 구조를 적용하여 고주파 성능을 극대화했습니다.
핵심적인 성공 요인은 IVWorks의 독자적인 reGaN 선택적 재성장 기술이었습니다. IVWorks가 독점 개발한 reGaN 기술은 소스 및 드레인 영역에 고농도 도핑된 n형 GaN을 선택적으로 재성장시켜 접촉 저항을 크게 줄입니다. 본 연구의 공동 연구 파트너인 IVWorks는 4인치 웨이퍼 전체에 걸쳐 탁월한 공정 균일성과 뛰어난 재현성을 입증했습니다. 또한, 재성장 계면 저항(R)을 감소시켰습니다.정수저항은 0.027Ω-mm까지 감소하여 해당 캐리어 농도에서 달성 가능한 이론적 한계에 근접합니다.
김대현 교수는 “이번 연구는 GaN HEMT의 RF 성능 한계를 새로운 차원으로 끌어올렸으며, 세계 최초로 700GHz를 초과하는 h 값을 갖는 GaN HEMT를 구현함으로써 초고주파 응용 분야에서 GaN 반도체의 잠재력을 입증했습니다.”라고 말했습니다. 그는 또한 “이번 연구는 산업계의 첨단 에피택셜 성장 및 재성장 기술과 대학의 소자 및 회로 연구 전문성을 결합한 성공적인 산학 협력의 사례라는 점에서 특히 의미가 큽니다.”라고 덧붙였습니다.
"이번 성과를 발판 삼아 6G 통신 및 첨단 방위 기술에 사용되는 테라헤르츠 주파수 대역을 겨냥한 차세대 GaN 전자 소자 개발을 더욱 가속화할 계획입니다."
IVWorks는 이번 성과가 GaN 기술이 기존 RF 및 전력 전자 장치를 넘어 6G 통신, 첨단 레이더 시스템, 위성 통신 및 차세대 방위 전자 장치를 포함한 새로운 서브테라헤르츠 및 테라헤르츠 응용 분야로 확장될 수 있는 잠재력을 더욱 부각시킨다고 밝혔습니다.
IVWorks의 노영균 CEO는 “reGaN은 이미 주요 파운드리에서 품질 검증을 통과하고 양산에 적용된 핵심 기술입니다.”라고 말하며, “이번 성과는 IVWorks의 하이브리드 MBE 기반 reGaN 플랫폼이 제조 준비가 완료되었을 뿐만 아니라 차세대 서브테라헤르츠 및 테라헤르츠 GaN 전자 장치의 핵심 기반 기술임을 입증하는 것입니다.”라고 덧붙였습니다. 또한 “IVWorks의 기술이 세계적인 연구 성과에 기여하게 되어 자랑스럽습니다.”라고 밝혔습니다.
게시 시간: 2026년 7월 6일