실리콘게르마늄반도체 상용화 활기

실리콘게르마늄(SiGe) 소재의 반도체가 잇따라 개발, 상용화되고 있어 차세대 고주파(RF) IC용 반도체로 자리잡을 전망이다.

미국 IBM이 지난 87년 SiGe반도체 공정기술을 이용한 유무선통신용 RF IC를 처음 선보인 후, 독일 테믹(TEMIC), 일본 NEC·히타치, 캐나다 SiGe마이크로시스템스 등 외국 반도체업체와 한국전자통신연구원(ETRI), 에이에스비 등 국내연구기관과 업체들이 SiGe반도체의 원천기술 개발 및 상용화에 나섰다.

◇SiGe반도체란=실리콘게르마늄(SiGe)은 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge) 원자를 합성해 만든 반도체로 소자의 고속동작을 구현할 수 있다.

에너지 갭(gap)이 1.12eV인 실리콘과 0.66eV인 게르마늄을 합성할 경우, 에너지 갭이 다른 헤테로(hetero) 구조의 양자소자를 만들 수 있어 전자소자의 속도를 높이거나 효율이 높은 광기능 소자를 제작할 수 있다.

SiGe반도체는 현재의 Si반도체보다 고주파에서 잡음이 적고 동작의 선형성(linearity)이 뛰어나며 RF IC시장에서 주류를 이루고 있는 갈륨비소(GaAs)반도체에 비해 집적도가 높고 가격이 저렴해 GaAs반도체를 대체할 것으로 전망되고 있다.

◇세계동향=SiGe반도체 기술의 선두주자인 IBM은 지난 98년 말 65㎓급 SiGe 이중접합양극성트랜지스터(HBT)를 개발한 데 이어 최근 멀티플렉스·디먹스·아날로그·디지털컨버터 등을 하나의 칩에 구현한 무선통신용 표준 IC의 생산에 들어갔다.

이 회사는 또 알카텔·지멘스·노던텔레콤·모토로라·퀄컴·인터실 등 세계 주요 반도체·통신업체와 기술 라이선싱 계약을 체결, SiGe반도체를 적용한 위치측정시스템(GPS)수신기, 파워PC용 프로세서, 유럽형이동전화(GSM)·코드분할다중접속(CDMA)용 TX/RX, SONET용 40Gbps 수신기 등의 통신용 제품의 개발에 나섰다.

독일의 테믹은 지난해 SiGe 소재의 GSM, PCS, 유럽형디지털무선전화기(DECT), TX/RX, 블루투스(Bluetooth) 무선 LAN용 저잡음증폭기(LNA) 및 전력증폭기 등을 개발했다. 아울러 올상반기 광통신용 고속 SiGe소자를 개발해 40Gbps 광전송용 먹스(MUX)를 실장하는 데 성공했으며, 이중상보성금속산화막반도체(BiCMOS) 공정에 기반을 둔 새로운 칩의 개발에 나설 예정이다.

이 회사는 퀄컴과의 차세대 CDMA 기술개발 부문에서 협력관계를 체결, 내년중 SiGe 소재를 적용한 6세대 CDMA 칩세트의 개발에 착수했다.

캐나다의 SiGe마이크로시스템스는 SiGe HBT 기술을 개발, 미국 맥심과 캐나다 SIGEM 등에 기술이전했다. 이밖에 일본 NEC·히타치가 80㎓ SiGe HBT를 이용한 10∼40Gbps 광전송용 IC의 상용화에 주력하고 있다.

◇국내현황=국내업체들도 SiGe반도체 기술개발 및 상용화에 본격 나섰다. 그러나 아직까지 외국 선발업체에 비해 SiGe 소재 반도체의 상품화가 더디고 기술투자도 부족한 실정이다.

한국전자통신연구원(ETRI·원장 정선종)은 지난 91년부터 SiGe 소재 기술개발에 착수해 98년 SiGe HBT를 개발했다. 아울러 올상반기 HBT를 금속산화물(MOS)과 접합한 BiCMOS 개발에 착수해 2001년중 수탁생산 서비스가 가능한 데이터베이스를 구축할 계획이다.

ETRI의 SiGe연구팀이 설립한 에이에스비(대표 염병렬)는 ETRI에서 개발한 70㎓급 SiGe HBT 기술을 활용, 현재 대우전자와 상품화를 위한 막바지 작업을 진행하고 있다. 또 이 회사는 SiGe HBT를 이용한 무선통신기지국용 고출력 트랜지스터와 단말기용 RF IC의 생산에도 착수할 계획이다.

이외에 삼성전자·KEC·광전자 등 국내 반도체업체들도 ETRI로부터 HBT기술을 이전받아 각각 RF IC와 단위소자 개발에 나설 계획이다.

<온기홍기자 khohn@etnews.co.kr, 신선미기자 smshin@etnews.co.kr>