GaN전력소자연구실/IT부품산업기술연구부

Presentation on theme: "GaN전력소자연구실/IT부품산업기술연구부"— Presentation transcript:

1 GaN전력소자연구실/IT부품산업기술연구부
IT R&D Global Leader [첨부 제4호] 레이저 공정장비 개발을 위한 전력반도체 및 UV-LED 소자/공정기술 ETRI Technology Marketing Strategy 배성범 GaN전력소자연구실/IT부품산업기술연구부 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부 ETRI OOO연구소(단, 본부)명

2 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
목 차 1. 기술의 개요 2. 기술이전 내용 및 범위 3. 경쟁기술과 비교 4. 기술의 사업성 - 활용분야 및 기대효과 5. 국내외 시장 동향 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

3 1. 기술의 개요 : (1) Laser Drilling
레이저에서 입사되는 에너지 I Mirror Control 소재표면에서 반사된 에너지 3 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

4 1. 기술의 개요 : (2) Laser Annealing
▶ 레이저 공정기술 ▶ 레이저 적용 IGBT 단면도 그림. Schematic of Excimer laser annealing 웨이퍼 표면에 짧은 시간 동안 고에너지의 레이저를 조사하여 표면 특성을 변화시킴 전력반도체 레이저 어닐링 공정을 개발하여 소자 특성을 개선함 그림. FS IGBT 단면도 Backside p+/n+ FS 이온주입 후 레이저 어닐링 적용 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

5 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
1. 기술의 개요 : (3) GaN 전력반도체 GaN 전력소자 에피기술/소자기술/공정기술은 레이저 공정장비 기반의 차세대 초소형 전력모듈 개발에 필요한 핵심기술임. Single chip Multi-chip GaN 전력소자 Integration Module 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

6 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
1. 기술의 개요 : (4) UV-LED 380nm 기반의 UV-LED 에피/소자 기술은 레이저 공정 기반의 Deep-UV 수직형 LED 소자개발에 필요한 핵심기술임. Industry (Curing) Medical (treatment/ analysis) sterilization/disinfection Lateral LED Vertical LED 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

7 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
1. 기술의 개요 : (5) 전력반도체 (IGBT) IGBT 전력소자의 소자/공정기술은 레이저 공정장비 기반 고효율 인버터의 스마트 전력모듈 개발에 필요한 핵심 기술임. 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

8 2. 기술이전 내용 및 범위 : (1) GaN 전력반도체
기술 개발 현황 전력-에피/소자 설계/제작관련 독자적인 기술 개발 에피구조 /소자구조 관련 특허 보유 기술 개발은 시제품 단계 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

9 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
2. 기술이전 내용 및 범위 : (2) UV-LED 기술이전 내용 및 범위 내용 : UV-LED용 에피/소자/제조공정 기술 범위 : 380nm UV-LED 에피기술 380nm UV-LED 소자 및 제작 공정기술 380nm UV-LED 칩 시제품 및 판매 실시권리(관련특허 포함) 기술 개발 현황 UV-LED 에피기술 UV-LED 공정기술 UV-LED 소자기술 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

10 2. 기술이전 내용 및 범위 : 전력반도체(IGBT)
내용 : 전력반도체용 레이저 어닐링 평가 기술 범위 : Dopant Peak 농도 및 접합깊이 분석기술 Dopant Activation 평가기술 Damage 평가기술 전력반도체 소자 특성 평가기술 기술 개발 현황 Dopant Peak 농도/깊이 분석 Dopant Activation 평가 Damage 평가 전력반도체 특성 평가 Boron 20KeV, 2E15 980nm Laser Annealing Metal ~3E20/cm3 ~0.3um 전력반도체 특성 평가 - BV, Leakage Current, Vce(sat), Switching SRP 분석 (Example) PIN Diode 누설전류 평가 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

11 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
3. 경쟁기술과 비교 : (1) GaN 전력반도체 경쟁기술 대비 우수성 기술의 특징 저결함 고품위 GaN 에피기술 및 이종접합 제어기술 기존 전력반도체 소재에 비해 GaN 전력소자의 높은 전력밀도에 의한 칩 면적 감소 및 효율 증대 Back-side via-interconnection을 통한 전력반도체 소자 집적화 기존 경쟁기술 대비 개량된 부분 기술적 측면 : 초소형 전력 모듈화를 통한 전력효율 개선, Via-hole interconnection을 통한 소자 집적화 사업적 측면 : 대외 수입의존도가 높은 전력모듈의 국산화 및 경쟁력 강화, Power module : PKG Size & Price ↓ Wire bonding → Via-hole 기반 Interconnection 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

12 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
3. 경쟁기술과 비교 : (2) UV-LED 경쟁기술 대비 우수성 기술의 특징 저결함 고품위 GaN 에피기술 및 UV-LED 에피설계 기술 자외선 파장 가변이 가능한 MQW 성장기술 및 소자 제작기술 Via-hole을 통한 전극층 형성 및 수직형 소자구조 기술 기존 경쟁기술 대비 개량된 부분 기술적 측면 : 고출력 수직형 LED 구조, Via-hole을 이용한 전극구조 형성 사업적 측면 : 고출력대외 수입의존도가 높은 전력모듈의 국산화 및 경쟁력 강화, 기존 수직형 LED 기술 (LLO) AlN buffer : 기존 LLO 공정불가 λ< 193nm : 고가의 장비비용 수직형 소자 구현의 어려움 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

13 3. 경쟁기술과 비교 : (3) 전력반도체(IGBT)
경쟁기술 대비 우수성 기술의 특징 Thin Wafer 기술 및 이를 이용한 IGBT 도통 손실 최소화 기술 Thin Collector 기술 적용으로 스위칭 손실 특성 최소화 개선된 특성을 갖는 IGBT 소자 기술로의 적용 가능 (FS-IGBT, RC-IGBT) 기존 경쟁기술 대비 개량된 부분 기술적 측면 : 빠른 스위칭 특성, 고 신뢰성 및 안정된 온도특성 사업적 측면 : 수입의존도가 높은 전력모듈의 국산화 및 가격 경쟁력 강화 * FS-IGBT (Field Stop IGBT) * RC-IGBT (Reverse Conducting IGBT) - No Epi Wafer  Lower Wafer ~20% Cheaper - No Lifetime Control Process  Simpler Process - Positive Temp Coefficient  Thermal Stability, Parallel Operation - Ruggedness  Large SOA 기존 PT - IGBT NPT - IGBT 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

14 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
4. 기술의 사업성 (1/3) : GaN 전력반도체 GaN 전력소자 기술 예상 응용제품 및 서비스 : 전력반도체 소자, 고효율 전력모듈 사업성 : 제품화 후 관련 시장 진출로 안정적 지속 성장 가능 기술이전 업체 선정에 대한 의견 기술능력 : 레이저 장비기술 또는 화합물반도체 소자 관련 기술력이 필요한 기업 재무능력(또는 기업규모) : 제한없음 사업화 시 제약조건 레이저 장비 및 제작공정 양산기술 Inverter/Converter Power Semiconductors 예상 응용 제품군 Hybrid Car Motor Control Electronics & Computing Power Switch GaN vs. SiC SWOT 분석 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

15 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
4. 기술의 사업성 (2/3) : UV-LED 자외선 LEDs (chip/PKG) 시장성 : 조명, 의료용, 환경 및 산업용 광원소자 LED chip : 440억원/2012년, 900억원/2015년(Yole 2011) 사업성 : UV-LED 소자 기술력을 보유한 중소/벤처기업 기술이전 업체 조건 : 레이저 공정기술 또는 화합물 반도체 소자기술력이 필요한 기업 사업화시 제약 조건 : 레이저 장비 및 제작공정 양산기술 자외선 LED 광원모듈 시장성 : 의료용 /환경용/산업용/조명용 광원모듈 (UV 램프 시장 : 427M$/2012, (Yole2011)) 사업성 : LED 광원모듈별 전문 중소/벤처업체 기술이전 업체 조건 : 레이저 공정기술 또는 수직형 LED 소자기술력이 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

16 4. 기술의 사업성 (3/3) : 전력반도체(IGBT)
예상 응용제품 및 서비스 : 전력반도체 소자, 가전/산업용 전력모듈 사업성 : 저비용/고성능의 기반 소자의 다양한 제품화로 지속 성장 가능 기술이전 업체 선정에 대한 의견 기술능력 : 레이저 장비기술 또는 전력반도체 소자 관련 기술력이 필요한 기업 재무능력(또는 기업규모) : 제한없음 사업화 시 제약조건 레이저 장비 및 제작공정 양산기술 제품화 IGBT전력소자 특성 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

17 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
5. 국내외 시장 동향 (1/3) : GaN 전력반도체 세계 전력반도체 시장 규모는 2009년 200억 달러, 2010년 230억 달러, 2011년 250억 달러, 2012년 260억 달러, 2013년 280억 달러로 연평균 9% 로 성장 예측(Power Management Market, iSuppli, 2009년) 국내에서는 아직 독자 개발된 GaN 전력에피 및 소자는 없는 실정임 GaN 에피기판과 소자 시장은 2015년 각 각 3.5억달러, 1억달러 규모로 예상 (Yole 2010) 전력반도체 시장 전망(출처: Power Management Market, iSuppli, 2009년) GaN Power device 시장(출처: Yole 2010 ) 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

18 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부
5. 국내외 시장 동향 (2/3) : UV-LED 380nm 자외선 LED 경화(Curing)용 UV-LED 광원 모듈 기존의 UV-Lamp 시장을 대체하기 위한 제품 개발중임 UV-Lamp에 대한 환경규제로 인하여 급속한 시장확대 예상됨. 의료용 UV-LED 광원모듈 IT-BT 융합의 의료용 광원 모듈 특정 자외선 파장을 이용한 의료용 진단/치료기기 시장 형성이 예상됨. 환경용 UV-LED 광원모듈 UV 광원을 이용한 공기/수질정화용 모듈에 응용 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

19 5. 국내외 시장 동향 (3/3) : 전력반도체(IGBT)
전력효율성에 대한 관심이 높아지면서 세계 전력반도체는 131억달러 규모 (2012년 기준) 로 성장할 것으로 예상되며, 제품별로는 IGBT파워모듈과 파워 FET 시장이 빠른 성장세를 보일 것으로 전망된다. IGBT 소자 및 모듈은 연평균 6~7% 성장해 2015년에 32억달러 시장을 형성할 것으로 예상되며 전압 군으로는 1200V~1700V급의 IGBT소자 및 모듈이 급격히 성장할 것으로 전망되어지고 있다. 전력반도체 시장 전망 (출처:IC Insights, 2011년) IGBT 시장 전망 (출처:IMS Research, 2009년) 부품소재연구부문/IT부품산업기술연구부

20 감사합니다. ♣ 연락처 : IT부품산업기술연구부, 배성범 선·연 (042-860-1667, bsb9894@etri.re.kr)
♣ 연락처 : IT부품산업기술연구부, 배성범 선·연 ( , ETRI OOO연구소(단, 본부)명