[로이슈 심준보 기자] 반도체 소재 기업 아이브이웍스는 선택적 재성장 기술 'reGaN'을 적용한 초고주파 트랜지스터가 세계 최초로 최대 발진 주파수(fmax) 700GHz 장벽을 돌파했다고 18일 밝혔다.

아이브이웍스에 따르면 이는 경북대학교 전자공학부 김대현 교수 연구팀이 개발한 45nm급 GaN(질화갈륨) HEMT를 통해 입증된 성과로, 18일 반도체 분야 최고 권위 국제 학술대회인 VLSI Symposium 2026에서 공개됐다.

이번 연구는 경북대 연구팀과 전자통신연구원, 아이브이웍스, 큐에스아이, 텍사스공과대학교, 카이스트가 공동으로 수행했으며, 경북대의 경우 삼성미래육성 사업 및 연구재단 차세대 화합물반도체 사업의 지원을 받아 진행됐다.

연구팀은 45nm 게이트 길이의 GaN 트랜지스터를 구현해 fmax 742GHz를 기록했다고 설명했다. 평균 주파수(favg)는 497GHz를 달성하며 역대 GaN 트랜지스터 기술 중 가장 높은 수치를 기록했다.

연구팀에 따르면 초고주파 영역은 전통적으로 InP(인화인듐) 기반 트랜지스터가 주도해왔다. InP는 높은 주파수 특성을 가졌으나, 낮은 항복 전압과 고출력 구현의 한계로 시스템 확장성에 제약이 있다.

반면 GaN 반도체는 높은 항복 전계와 전력 밀도를 바탕으로 차세대 고출력·고주파 소자로 주목받아 왔다. 그러나 상대적으로 초고주파 달성이 어려운 특성으로 사용에 우려가 있었다는 것이 연구진의 설명이다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 45nm급 초미세 게이트 공정을 적용해 소자의 고주파 성능을 끌어올렸다고 전했다. 이를 위해 아이브이웍스의 선택적 재성장 기술 ‘reGaN’이 주효했다고 덧붙였다.

reGaN은 아이브이웍스의 독점 공급 기술로, 소스·드레인 영역에 고농도 n-type GaN을 선택적으로 재성장해 트랜지스터의 접촉 저항을 크게 낮출 수 있는 것이 특징이다.

아이브이웍스는 이번 연구에 공동 연구자로 참여해 4인치 웨이퍼 전 영역에서 우수한 저항 균일성을 확보하며 공정의 안정성과 재현성을 입증했다.

또한 재성장 계면 저항(Rint)을 0.027Ω·mm 수준까지 낮췄는데, 이는 해당 전자 농도 조건에서 달성 가능한 이론적 한계에 근접한 수치로 알려졌다.

경북대학교 김대현 교수는 “이번 연구는 GaN HEMT의 RF 성능 한계를 한 단계 끌어올린 결과로, 세계 최초의 700 GHz급 fmax 달성을 통해 GaN 반도체의 초고주파 응용 가능성을 실증했다”라며,

“특히 산업체의 우수한 에피 및 재성장 기술과 대학의 소자·회로 연구 역량이 결합된 대표적인 산학협력 성과라는 점에서 의미가 크다”라고 말했다.

그러면서 “이번 성과를 바탕으로 6G 및 K-국방용 테라헤르츠 주파수 대역을 향한 차세대 GaN 전자소자 연구를 더욱 가속화할 계획”이라고 밝혔다.

이어 아이브이웍스 노영균 대표는 “reGaN은 이미 대만 메이저 파운드리 업체로부터 품질 인증을 통과하고 양산에 채택된 핵심 기술"이라며 "이번 성과는 자사의 Hybrid-MBE 기반의 reGaN 기술이 최고 수준의 초고주파 GaN 반도체 연구에도 적용되며 기술 경쟁력을 입증한 의미 깊은 사례”라고 말했다.

심준보 로이슈(lawissue) 기자 xzvc@lawissue.co.kr