작년 11월 서울 마포구 상암 아프리카 콜로세움에서 진행된 ‘2023 산학프로젝트 챌린지’에서 홍익대학교 AGTL팀이 산업통상자원부 장관상(최우수상)을 수상하는 영예를 안게 되었다. ‘산학프로젝트 챌린지’는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원(KIAT)의 ‘산업혁신인재성장지원사업’ 지원을 받는 석/박사 학생이 산업현장에서 나타나는 기술적 문제를 기업과의 산학프로젝트를 통해 해결한 혁신 성과를 선보이는 자리이다. 반도체, 디스플레이, 미래차, 조선, 철강, 첨단소재 등의 분야에서 총 489개 팀이 참가하였다. 

해당 프로그램에 지원하여 참여하게 된 홍익대학교 AGTL팀은 전자전기공학부 김형탁 교수가 과제책임을 맡고 있는 차세대 전력반도체 전문인력 양성사업에 참여하고 있는 팀이다. 차호영 교수의 지도 하에 전자전기공학과 이성훈 석사과정 팀장을 비롯하여 화학공학과 송봉근 교수 연구실 조이안, 이수현 석사과정 그리고 신소재공학과 권용우 교수 연구실 박찬후 석사과정까지 총 4명이 참가했다. AGTL팀은 예선과 본선 1차를 통과하여 최종 20팀이 진출한 본선 2차에서 최종 수상하였다. 

홍익대학교 AGTL팀은 산학협력을 통해 GaN 전자 소자 개발 전문 팹리스 기업 ‘칩스케이’의 애로 기술을 해결한 대표적 사례로, GaN 수직형 소자개발에 주력하였다. 최근 질화갈륨(GaN) 전력반도체 소자에 대한 연구와 개발이 활발하게 진행되고 있는데, 특히 GaN 수직형 소자는 소형화, 경량화, 고효율의 강점을 지니고 있어 전기자동차와 같은 차세대 반도체 응용분야에서 큰 기대를 모으고 있다. 일본, 미국, 유럽 등지에서도 GaN 수직형 소자 기술 개발에 주력하고 있는 것에 비해 국내에서는 GaN 수직형 전력반도체 기술개발에 대한 지원이 아주 미미한 실정이며, 고품질의 동종기판 확보의 어려움으로 인해 기초적인 연구 단계에 머물러 있다. 국내 GaN 수직형 소자 제조 기술 리더십을 확보하여 기술경쟁력을 강화하고 관련 특허 및 지식재산을 확보할 필요성이 대두되고 있는 것이다. 

이러한 필요성에 따라 AGTL팀은 ‘Edge-termination’ 기술로 ‘Trench MIS 필드 플레이트’ 구조를 개발하여 항복전압을 개선하는 새로운 소자 구조를 개발하는데 성공하였다. 이를 통해 1 건의 SCI 저널 논문을 포함한 총 7건의 논문 및 특허 출원, 학회 우수 발표상을 비롯한 여러 후속 성과를 창출하였다. 또한 수직형 소자 구조 개발 프로그램을 제작하여 소자 설계에 적극 활용할 수 있는 환경을 구축하여 수직형 소자 설계 특허 관련 기술 이전도 준비중이다. 수직형 소자 설계에 소요되는 시간적 및 물리적 비용을 대폭 감소시켜 설계 관련 애로기술을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

본 프로젝트를 통해 칩스케이는 GaN 수직형 소자 개발을 통하여 사업 영역을 확대하고 매출 증대에도 기여할 것으로 기대되며, 고전압 고전류 시장에 기존 계획보다 더 빠르게 진입하여 시장 조기 선점을 꾀하고 있다. 더불어 전력반도체 전문인력 채용도 준비 중으로 관련 일자리 창출에도 기여하게 된다. 추후 연구 계획으로는 수직형 다이오드 공정과 Bevel 구조를 갖는 소자를 설계하는 것과 GaN 수직형 FET 소자를 공정 및 설계하는 것이라 밝혔다.

온라인커뮤니케이션실 정한나 기자