세계적인 나노전자 및 디지털 기술 연구기관 Imec이 GaN(갈륨나이트라이드, 질화갈륨)의 300㎜ 웨이퍼 전환을 통해 첨단 전력 전자 소자 개발 및 제조 비용 절감에 본격 나선다.

Imec은 300㎜ GaN 기반 전력 전자 소자 개발을 위한 오픈 이노베이션 프로그램을 공식 출범했다고 10일 밝혔다.

이번 프로그램은 저전압부터 고전압까지 다양한 전력 전자 애플리케이션을 지원하며, 웨이퍼 직경을 기존 200㎜에서 300㎜로 확장함으로써 제조 효율성과 비용 절감을 동시에 실현할 수 있을 것으로 기대된다.

Imec의 산업 제휴 프로그램(IIAP)의 일환으로 진행되는 이번 300㎜ GaN 트랙에는 엑시트론(AIXTRON), 글로벌파운드리(GlobalFoundries), KLA, 시놉시스(Synopsys), 비코(Veeco) 등 업계 주요 기업들이 첫 파트너로 참여해 완전한 생태계 구축을 지원한다.

300㎜ GaN 프로그램은 GaN 에피택시 성장과 고전자이동도 트랜지스터(HEMT) 공정 개발을 중심으로 진행되며, CPU와 GPU용 저전압 POL(Point-of-Load) 컨버터 등 첨단 전력 소자 개발에 최적화되어 있다.

특히 300㎜ 기판을 활용하면 생산 규모 확대와 함께 제조 단가를 낮출 수 있어 산업 전반에 긍정적인 영향을 미칠 전망이다.

GaN 기술은 기존 실리콘 기반 솔루션 대비 소형화, 경량화, 고효율 에너지 변환이 가능해 차세대 전력 전자 제품의 핵심으로 부상하고 있다.

대표적인 적용 분야로는 전기차 온보드 충전기(OBC), 태양광 인버터, 통신 및 AI 데이터센터용 전력 분배 시스템 등이 있으며, 이는 탈탄소화·전기화·디지털화 흐름에 기여한다.

Imec은 기존 200㎜ GaN 기술에서 축적한 전문성을 바탕으로 300㎜ 실리콘(111) 기판을 활용한 저전압 p-GaN HEMT 기술 플랫폼을 우선 구축하고 있으며, 이후 650V 이상 고전압 애플리케이션을 위한 QST 엔지니어드 기판 기반 개발도 추진 중이다.

이 과정에서 웨이퍼 뒤틀림 제어와 기계적 강도 확보가 핵심 과제로 떠오르고 있다.

스테판 드쿠테르(Stefaan Decoutere) Imec GaN 프로그램 디렉터는 “300㎜ 웨이퍼 전환은 단순한 생산 확대를 넘어, CMOS 호환 GaN 기술을 통해 첨단 장비에서 고성능 전력 소자 개발을 가능하게 한다”며 “POL 컨버터에 적합한 극도로 스케일링된 p-GaN 게이트 HEMT는 CPU와 GPU의 에너지 효율을 높이는 데 기여할 것”이라고 밝혔다.

Imec은 2025년 말까지 300㎜ 전용 클린룸 장비를 완비할 계획이며, 설계부터 에피택시, 공정 통합, 패키징까지 긴밀한 협력을 통해 GaN 기술의 상용화를 가속화 할 방침이다.

드쿠테르 디렉터는 “엑시트론, 글로벌파운드리, KLA, 시놉시스, 비코와 함께 시작한 이번 프로그램에 더 많은 파트너가 합류해 GaN 생태계를 더욱 강화하길 기대한다”고 덧붙였다.