반도체 소재 스타트업 아이브이웍스의 선택적 재성장 기술 ‘reGaN’을 적용한 GaN(질화갈륨) 트랜지스터가 세계 최초로 최대 발진 주파수 700GHz를 넘어서는 성능을 달성했다.
해당 성과는 경북대학교 전자공학부 김대현 교수 연구팀이 개발한 45nm급 GaN HEMT 기반 연구 결과로, 반도체 분야 최고 권위 국제 학술대회인 VLSI Symposium 2026에서 공개됐다.
연구팀은 45nm 게이트 길이를 적용한 GaN 트랜지스터에서 최대 발진 주파수(fmax) 742GHz를 기록했다. 평균 주파수(favg) 역시 497GHz를 달성하며 GaN 트랜지스터 기반 초고주파 소자 가운데 최고 수준 성능을 확보했다.
초고주파 영역은 그동안 인화인듐(InP) 기반 트랜지스터가 기술 우위를 보여온 분야로 평가돼 왔다. InP는 높은 주파수 특성을 갖지만 낮은 항복 전압과 고출력 구현의 한계가 존재해 시스템 확장성에서는 제약이 지적돼 왔다.
반면 GaN 반도체는 높은 전력 밀도와 항복 전계 특성으로 차세대 고출력·고주파 소자 후보로 꼽혀 왔지만, 상대적으로 초고주파 영역에서는 성능 구현이 어려운 것으로 알려져 있었다.
연구팀은 45nm급 초미세 게이트 공정을 적용해 이러한 한계를 극복하는 동시에 고주파 성능을 극대화했다.
핵심 기술로는 아이브이웍스의 선택적 재성장 기술 ‘reGaN’이 적용됐다. reGaN은 소스·드레인 영역에 고농도 n-type GaN을 선택적으로 재성장시켜 접촉 저항을 낮추는 방식으로, 트랜지스터 성능 향상에 핵심 역할을 한 것으로 설명된다.
아이브이웍스는 이번 연구에서 4인치 웨이퍼 전 영역에 걸쳐 저항 균일성을 확보하며 공정 안정성과 재현성을 입증했다고 밝혔다. 또한 재성장 계면 저항(Rint)을 0.027Ω·mm 수준까지 낮춰 이론적 한계에 근접한 수치를 구현한 것으로 전해졌다.
경북대 김대현 교수는 “이번 연구는 GaN HEMT의 RF 성능 한계를 한 단계 끌어올린 결과”라며 “산업계 재성장 기술과 대학 소자 연구 역량이 결합된 산학협력 성과”라고 설명했다. 이어 “6G 및 K-국방용 테라헤르츠 대역을 향한 연구를 가속하겠다”고 밝혔다.
아이브이웍스 노영균 대표는 “reGaN 기술은 이미 대만 주요 파운드리에서 품질 인증과 양산 채택을 거친 기술”이라며 “이번 성과는 초고주파 GaN 반도체 연구에서도 기술 경쟁력을 입증한 사례”라고 말했다.
이번 연구는 경북대, 한국전자통신연구원(ETRI), 아이브이웍스, 큐에스아이, 텍사스공과대학교, KAIST 등이 공동 참여했다. 경북대는 삼성미래육성사업과 연구재단 차세대 화합물반도체 사업 지원을 받아 연구를 수행했다.
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