X-band GaN MMIC HPA 기술

기술개요

• 군 감시정찰 무기체계중 X-band 대역 AESA 레이더, KDDX 레이더 등에 활용 가능한 GaN 화합물반도체 기반 30W 이상 출력 특성을 갖는 MMIC 전력증폭기 기술

기술개발 목적 및 필요성

• • 급변하는 전장 환경의 변화에 따라 군수분야에서는 전투기, 전차, 함정 등에 탑재하기 위한 최첨단의 초소형, 고성능 위상배열 레이더 시스템의 필요성이 증가되고 있으며 이와 같은 성능을 만족하기 위하여 핵심 부품의 고성능, 소형, 경량화의 필요성이 점차 증대되고 있음

  
  

  • 특히 군수와 민수의 고출력 소자의 요구가 증대됨에 따라 GaN 기반의 초고주파 부품이 최근 많은 주목을 받고 있음. GaN는 GaAs, Si 부품 등에 비해 초고주파에서 우수한 전력 특성과 높은 효율 특성, 높은 항복 특성 등을 가지고 있어 RF 시스템의 성능 및 신뢰성 향상이 기대되고, 소형화 및 경량화 달성에 최적화 되어 있고, 이러한 이유로 최근 전 세 계적으로 GaAs 기반의 초고주파 부품이 GaN 기반의 부품으로 대체되고 있는 상황 임

  
  

  • GaN MMIC 기술은 이동통신, 레이더 및 위성통신 송수신기에 사용되는 핵심기술로, 미국, 유럽 및 일본의 경우 정부 주도하에 소재부터 시스템 개발까지 자체 연구 추진 및 상용화를 통해 관련 기술 확보가 필요함

  
  

  • 고출력·고효율 특성을 지원하는 우수한 물성을 가진 마이크로파대역 질화갈륨(GaN) 기반 화합물반도체 공정 기술 과 단일집적회로(MMIC: Monolithic Microwave Integrated Circuits)를 국산화 개발하고, 이를 이용하여 고효율·고 신뢰성 X-대역 GaN 전력증폭기 MMIC 제품을 기술이전하여 사업화로 연계하고자 함

기술의 특징 및 장점

• • GaN 반도체는 큰 밴드갭 에너지(band-gap energy: 3.4 eV)로 인하여, 5 MV/cm 이상의 높은 임계 파괴 전계 (critical breakdown field)를 가지며, 소자 제작 시 높은 항복전압에 기인하여, 고전압 구동이 가능한 장점을 가지며, 안정적인 고온 구동이 가능함으로, 소자의 모듈 및 시스템의 냉각장치 소형화가 가능함

  
  

  • GaN 반도체 소자는 낮은 온저항(Ron : on-resistance) 특성으로 인해, 고주파 동작 시 소자의 전력 손실 감소와 고 효율 동작을 가능하게 함으로써, RF 전력증폭기의 소형화 및 경량화가 가능함

  
  

  • GaN MMIC HPA 부품은 해외의존도가 100%로서 국내 제조 기술이 전무한 실정이나 기술선진국에서는 국가 주요 기술로 지정하여 수출에 상당히 보수적으로 대응하고 있고 GaN 기반 RF MMIC HPA의 시장은 높은 기술 수준의 다 품종·소량생산이 특징을 가지므로 국내 기업의 상용화 및 시장진입을 위한 원천 기술력 확보가 가능함

  
  

  • GaN MMIC HPA는 항공·우주·군사용 레이더 등 거의 모든 분야에 가격 및 기술 경쟁력을 갖는 다양한 분야의 응용성 이 기대되는 산업적 파급효과가 지대하게 큼

  
  

  • GaN MMIC HPA 국산화를 통해 국내 고출력 소자에 대한 해외 기술 의존도를 낮출 수 있으며, 해외 기술의존도가 높 은 핵심부품을 국산화하여 국내뿐만 아니라 해외 수출을 통해 국내산업 및 수출산업의 활성화가 가능함