5G를 넘어 6G 통신 인프라 구축에 필요한 기술 경쟁이 진전을 보이고 있다. 초기 세대 RF 전력 증폭기는 LDMOS가 이끌어왔지만 이보다 탁월한 RF특성과 출력을 제공하는 RF GaN-on-Si 기술이 프로토타입에서 성과를 보이며 대량생산을 목표로 연구 개발이 가속화하는 상황이다.

최근 세계적인 반도체 회사 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 통신, 산업, 방위 및 데이터센터 산업 분야 반도체 공급업체인 메이콤 테크놀로지 솔루션스 홀딩스(MACOM Technology Solutions Holdings, 이하 메이콤)와 함께 RF GaN-on-Si 프로토타입 생산에 성공했다고 밝혔다.

RF GaN-on-Si는 5G 및 6G 인프라 성장에 상당한 잠재력을 가지고 있다. 현존하는 가장 오래된 RF 전력 기술인 LDMOS(Laterally-Diffused Metal-Oxide Semiconductor)는 초기 세대 RF 전력 증폭기(PA) 제품을 이끌어왔다. GaN은 이러한 RF 전력 증폭기의 LDMOS보다 탁월한 RF 특성과 훨씬 더 높은 출력을 제공하고, 실리콘 또는 실리콘 카바이드(SiC: Silicon Carbide) 웨이퍼에서 제조할 수 있다. 

RF GaN-on-SiC는 고전력 애플리케이션에서 SiC 웨이퍼에 대한 경쟁 심화와 비주류 반도체 공정으로 인해 비용 부담이 증가할 수 있다. 반면, ST와 메이콤이 개발 중인 GaN-on-Si 기술은 표준 반도체 공정 플로우에 통합이 가능해지면서 보다 효과적인 규모의 경제와 경쟁력 있는 성능을 함께 제공할 것으로 예상된다.

ST에서 제조한 프로토타입 웨이퍼와 디바이스는 현 시장에서 기존 LDMOS 및 GaN-on-SiC 기술과 효과적으로 경쟁할 수 있는 비용 및 성능 목표를 달성했다고 ST측은 밝혔다. 이 프로토타입은 현재 검증 및 산업화 단계로 이동하면서 또 하나의 중요한 이정표가 될 것으로 보인다. 

ST는 연내 검증 및 산업화 단계란 이정표를 달성할 계획이다. 이러한 진전에 따라 ST와 메이콤은 첨단 RF GaN-on-Si 제품의 출시를 가속화하고자 그 노력을 더욱 확대하는 방안을 논하기 시작했다.

에도아르도 멀리 ST 수석 부사장은 “현재 이 기술은 기존 LDMOS와 GaN-on-SiC에 효과적으로 도전할 수 있는 성능 레벨과 공정 성숙도에 도달했다”며 “무선 인프라 등 대량생산 애플리케이션에 비용 효율성과 공급망 이점을 제공할 수 있을 것”으로 내다봤다.

스티븐 G. 댈리 메이콤 회장은 “GaN-on-Si 기술의 상용화 및 대량생산을 위해 ST와 함께 계속 발전해 나갈 것이다. ST와의 협력은 메이콤의 RF 전력 전략에서 중요한 부분이며, GaN-on-Si로 기술 요건을 충족하는 애플리케이션을 대상으로 시장 점유율을 확장할 수 있다고 확신한다”고 말했다.