Atomera·IQE, RF용 GaN-온-실리콘 웨이퍼 공동 개발 착수

반도체 소재 기술 기업 Atomera와 에피택셜 웨이퍼 전문 제조사 IQE가 RF(고주파) 응용 분야를 겨냥한 GaN-온-실리콘(GaN-on-Silicon) 웨이퍼 공동 개발 파트너십을 체결했다. Semiconductor Digest가 2026년 10월 25일 보도한 내용에 따르면, 양사는 Atomera의 독자 소재 기술인 MST(Mears Silicon Technology)를 GaN-온-실리콘 웨이퍼에 적용해 성능을 최적화하기로 했다.

GaN(질화갈륨)은 실리콘 대비 높은 전자 이동도·절연 파괴 전압·열 안정성을 갖춘 와이드밴드갭 반도체 소재다. 특히 5G 기지국 전력 증폭기(PA), 방산 레이더, 위성통신, 자율주행 라이다(LiDAR) 등 고주파·고출력 응용처에서 실리콘 기반 소자의 성능 한계를 넘는 수단으로 채택이 확산되고 있다.

MST는 Atomera가 개발한 원자층 수준의 소재 엔지니어링 기술로, 실리콘 기반 반도체 격자 내 특정 위치에 산소 원자 단층을 삽입해 전자 산란을 줄이고 이동도를 높이는 원리다. 이번 협력에서는 GaN-온-실리콘 에피 구조에 MST를 접목해 전류 처리 능력과 RF 특성을 동시에 개선하는 것을 목표로 한다.

IQE는 영국에 본사를 둔 글로벌 에피택셜 웨이퍼 선두 기업으로, GaAs·InP·GaN 등 화합물반도체 웨이퍼를 파운드리 및 IDM 고객사에 공급하고 있다. 이번 파트너십에서 IQE는 MST 최적화 GaN-온-실리콘 웨이퍼를 직접 제조해 시장에 공급하는 역할을 맡는다.

GaN-온-실리콘 방식은 GaN-온-SiC(탄화규소) 대비 웨이퍼 단가가 낮고 대구경화가 용이하다는 장점이 있다. SiC 웨이퍼는 200mm 이상 대구경 양산 수율 확보에 어려움이 있는 반면, 실리콘 기판은 200mm·300mm 팹 인프라를 그대로 활용할 수 있어 볼륨 마켓 진입 비용을 낮출 수 있다.

이번 협력은 시장 확대 측면에서도 주목된다. Atomera 측은 MST 기술이 GaN-온-실리콘 소자의 항복전압과 누설전류 특성을 개선해 RF 출력 밀도를 높일 수 있다는 입장이다. 이는 동일 칩 면적 내에서 더 높은 출력을 구현하거나, 동일 출력 사양에서 칩 크기를 줄이는 방향 모두에 적용될 수 있다.

국내 시장과의 연관성도 있다. 한국 정부는 화합물반도체 R&D 상생팹에 정부·민간 공동 투자를 착수한 바 있으며, GaN 소재 및 에피 기술 확보가 핵심 과제 중 하나로 꼽힌다. GaN-온-실리콘 웨이퍼 기술의 글로벌 진전은 국내 연구기관 및 기업의 기술 벤치마크에도 영향을 준다.

5G 인프라 투자 확대와 함께 RF GaN 수요는 가파른 성장세를 보이고 있다. 시장조사기관들은 GaN RF 소자 시장이 2030년까지 연평균 두 자릿수 성장률을 이어갈 것으로 전망하고 있으며, 에피택셜 웨이퍼 공급망의 다양화가 공급 안정성 확보에 중요한 요소로 부상하고 있다.

현재 GaN-온-SiC 에피 웨이퍼는 Wolfspeed(미국), Coherent(미국) 등 소수 기업에 집중돼 있다. IQE와 같은 독립 에피 공급사가 GaN-온-실리콘 기술력을 강화하면 공급원 다변화가 가능해져 RF 반도체 설계사(팹리스)와 시스템 업체의 조달 리스크를 낮출 수 있다.

GaN 소자 성능 개선은 소재 레벨에서의 혁신이 결정적인 변수다. 이번 Atomera-IQE 협력처럼 에피 구조 자체에 신소재 기술을 접목하는 접근은, 팹 공정 미세화에 집중했던 기존 성능 개선 방식과 달리 소재 물성 향상을 통한 차별화 전략으로 업계의 관심을 받고 있다.

향후 양사가 공동 최적화를 완료하고 IQE의 파운드리 생산으로 이어지면, RF GaN-온-실리콘 웨이퍼의 가격 경쟁력과 성능이 동시에 높아지면서 볼륨 시장 채택이 가속화될 가능성이 있다. 이는 GaN 소재 생태계 전반의 성장을 견인하는 계기가 될 수 있다.