5세대(5G) 이동통신 시대가 코앞으로 다가오면서 질화갈륨(GaN) 기반 반도체 시장이 커지고 있다. 

질화갈륨은 실리콘(Si)보다 고압·고열에 강한 ‘와이드밴드갭(WBG)’ 소재다. 

같은 WBG 소재인 실리콘카바이드(SiC)보다 견딜 수 있는 전압이나 온도가 낮지만, 신호 변환(Switching) 속도가 빠르고 이 과정에서 에너지 손실율도 적어 고주파용 통신 시스템이나 자동차용 전력 시스템에 적합하다.

▲인피니언테크놀로지스는 연말 GaN 기반 400V·600V 고이동도트랜지스터(HEMT) ‘CoolGaN’를 양산한다./인피니언

인피니언테크놀로지스(지사장 이승수)는 연말 GaN 기반 400V·600V 고이동도트랜지스터(HEMT) ‘CoolGaN’를 양산, GaN 제품군을 확대한다고 11일 밝혔다. 현재 엔지니어링 샘플이 제공되고 있다.

이 제품은 실리콘(Si) 기반 HEMT보다 온-저항(on-resistance)이 낮아 외부 커패시턴스 크기를 줄일 수 있고, 스위칭 잡음(noise) 현상 원인 중 하나인 회복 전하(recovery charge)도 없다.

현재 시중에 출시된 GaN 기반 HEMT의 수명이 40년 정도지만, 이 제품의 수명은 약 55년에 달한다. 고장률은 100ppm(parts per million)이다. 

이 제품은 실리콘 기판에 전이층(Transition Layer)을 성장시킨 후 GaN 및  알루미늄질화갈륨(AlGaN) 층을 증착해 만든다. 

AlGaN과 GaN층 사이에서 전자가 오가는 2차원 전자 가스(2DEG) 방식으로 저항 값을 실리콘(Si) 기반 수퍼정션(SJ) 금속산화막반도체 전계효과트랜지스터(MOSFET)의 10분의 1로 낮췄다.

 
인피니언은 지난 2015년 파나소닉(Panasonic)과의 협력하는 한편 인터내셔널랙티파이(IR)를 인수하며 GaN 사업을 확대해왔다. 하지만 실리콘카바이드(SiC) 기반 제품군보다 종류가 많지 않았다.

스테판 메츠거(Steffen Metzger) 인피니언 고전압 변환 사업부 선임 이사는 “인피니언은 전력 반도체 분야의 다음 주자인 갈륨 나이트라이드에 집중하고 있다”며 “GaN은 고주파·중전압 시스템의 개발 및 운영 비용을 낮출 수 있다”고 말했다.