FLOSFIA의 홍보 기사에 가깝지만, 산화 갈륨이라는 게 잘 알려져있지 않다보니 이런거라도 봐서 정보를 모아야겠다 싶어서 올려 봅니다. 

 

산화 갈륨(Ga2O3)는 실리콘(Si)은 물론이고, 차세대 전원 장치에 사용하는 탄화 실리콘(SiC)와 질화 갈륨(GaN) 이상의 성능을 실현할 수 있습니다. 이론적으로는 말이죠. 전원 장치의 이론적인 성능을 평가하는 바리가 지수에 따르면 산화 갈륨은 실리콘의 3000배, SiC의 6배, GaN의 3배에 달합니다. 

 

또 제조 비용이 실리콘 수준으로 저렴하며, 일본 회사들이 앞장서서 개발하는 소재이기도 합니다. 산화 갈륨을 전원 장치용으로 연구하기 시작한 건 10년 전. 일분 NICT와 교토 대학, 다무라 제작소가 2010년 경에 연구를 시작했습니다. 이후 FLOSFIA라는 벤처 기업을 분사시켜 연구가 진행 중입니다.

 

 

FLOSFIA는 자신들의 산화 갈륨에 3가지 장점이 있다고 주장합니다. 산화 갈륨 자체가 다른 재료보다 더 높은 성능을 낼 수 있고, 산화 갈륨 중에서도 높은 성능을 실현하는 α상의 산화 갈륨을 골라내며, 원료 용액을 안개처럼 반응시키는 성막 기술인 미스트 CVD 기법의 개발입니다.

 

 

비스트 CVD법을 사용하면 성장 박막의 결정 구조가 웨이퍼의 결정 구조와 똑같아집니다. 웨이퍼는 α상 알루미나(AI2O3), 스파이어를 사용합니다. 사파이어의 결정 구조는 커런덤 구조라 불리며, 사파이어 웨이퍼에 미스트 CVD 기법으로 성장시킨 박막 역시 커런덤 구조가 됩니다. 사파이어 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼보다는 비싸지만 탄화 실리콘이나 질화 갈륨 웨이퍼보다는 훨씬 쌉니다. 또 미스트 CVD 기법을 사용하면 웨이퍼를 재사용할 수 있어 실리콘 웨이퍼 수준으로 저렴해집니다.

 

 

FLOSFIA는 우선 일본 시장에서 제품을 판매하고 있습니다. 10년 전만 해도 탄화 실리콘(SiC) 제품을 취급조차 하지 않았으나, 10년 후인 지금은 많이 보급됐는데요. 산화 갈륨의 경우 고객들의 거부감이 없다고 합니다. 탄화 실리콘을 통해 새로운 재료를 도입하는 경험이 생겨서라는군요.

 

 

FLOSFIA의 첫 제품은 쇼트키 배리어 바이오드(SBD)입니다. 내압 600V, 전류 10A입니다. 정격 전력은 몇백W~1kW에 달하는 제품입니다. 서버나 에어컨의 전원 공급 장치에서 역률 개선 회로(PFC)에 탑재됩니다. 기존 SiC보다 성능이 높고 제조 비용이 저렴합니다. 양산은 올해 예정. 

 

 

산화 갈륨 SBD는 2인치(50mm) 사파이어 웨이퍼로 생산합니다. 양산 단계에서는 3인치(75mm) 사파이어 웨이퍼로 전환해 처리량을 높이고 제조 비용을 낮출 계획입니다. 생산은 외부 기업에서 진행하나 미스트 CVD기법의 산화 갈륨 박막 성장 같은 핵심 공정은 직접 합니다. 웨이퍼 처리 공정과 패키징은 외부 기업에서 진행합니다. 

 

 

매출 목표는 2030년에 1000억엔. 산화 갈륨 계열의 전원 장치 시장 규모는 2030년에 1542억엔에 도달할 것이라 예측하고 있습니다. 그럼 전체 시장의 2/3을 먹겠다는 계획이군요.