▲ ▲브릿지룩스가 최근 LED를 기반으로 한 실리콘 기판 기술을 선보였다.. ▲브릿지룩스가 최근 LED를 기반으로 한 실리콘 기판 기술을 선보였다.

세계적인 LED 조명 기술 및 솔루션 개발업체인 브릿지룩스(Bridgelux Inc.)가 와트(W)당 135 루멘의 성능을 낼 수 있는 GaN-on-Silicon 기반의 LED 기술 시연에 성공해 관련 업계의 주목을 끌고 있다.

이는 실리콘 기반 LED를 위한 업계 최초의 상용 등급 성능이다.

웨이퍼 성장 시 대부분의 LED 에피택셜 웨이퍼는 사파이어 또는 탄화규소(silicon carbide) 기판을 출발 재료(starting material)로 사용한다.

그러나 대구경 사파이어와 탄화규소 기판은 가격이 비싸고 작업하기 까다로울 뿐만 아니라 사용 범위가 제한적이다.

이런 이유로 높아진 가격은 가정 및 상업용 빌딩에서의 LED 조명 보급 확대에 걸림돌이 되고 있다.

그러나 저렴한 대형 실리콘 웨이퍼 상에서 질화갈륨(GaN)을 성장시키는 기술을 이용하면 최신 반도체 제조에도 적용이 가능할 뿐만 아니라 현재 이용되고 있는 방식보다 비용 측면에서 75% 가량 개선이 가능하다.

와트 당 135루멘이라는 성능은 350mA에서 동작하는 단일 1.5mm 전력 LED를 사용해 4,730K CCT에서 달성할 수 있었다.

이렇게 만들어진 LED는 350mA에서 2.90V, 1Amp에서 3.25V 미만의 전력만을 필요할 정도로 동작 전압이 매우 낮은 것이 특징이다.

또한 낮은 순방향 전압과 뛰어난 내열 성능을 제공함으로써 고성능, 조명 등급의 애플리케이션에 이상적이다. 이 밖에도 8인치 실리콘 웨이퍼 상에서 에피택시 공정 최적화 실현을 통해 기존의 자동화 반도체 라인에서도 LED 제조가 가능하게 됐다.

실리콘 기판으로의 전환은 LED 산업에 있어서 혁신적인 계기가 될 것으로 회사는 전망하고 있다.

브릿지룩스는 이 기술을 업계에 보급하는데 좋은 입지를 보유하고 있다.

LED 연구 및 개발 분야의 개척자인 스티브 레스터(Dr. Steve Lester) 박사는 GaN-on-Silicon R&D에 전념해온 세계적인 수준의 브릿지룩스의 소재 연구원 및 칩 설계 엔지니어 팀을 지난 5년간 이끌어 오고 있다.

이와 함께 현재 업계에서는 실리콘상의 질화갈륨 성장에 대한 대대적인 연구개발이 급속도로 늘고 있는 추세다.

그 결과 브릿지룩스가 발표한 GaN on Silicon 성능 레벨은 1~2년 전에 나온 최첨단 사파이어 기반 LED의 성능에 필적한다.

브릿지룩스는 최초 GaN-on-Silicon 상용 제품을 향후 2~3년간에 걸쳐 공급할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

소규모 자산 운영 형태를 유지하고 있는 브릿지룩스는 LED 에피택시 분야에서 보유하고 있는 강력한 R&D 및 IP를 내세워 실리콘 기반 LED를 공동개발 할 계획이다.

브릿지룩스는 현재 여러 유명 반도체 기업과 완전하게 감가상각된 전세계 다수의 8인치 반도체 제조 팹 운영의 활용 방안에 대해 협의 중이다.

브릿지룩스의 빌 왓킨스(Bill Watkins) 대표는 “이번 성과는 실리콘 소재 및 에피택시 공정 기술 분야에서 자사의 강력한 선도력을 반영한다”며 “실리콘 기반 LED 기술을 이용해 비용을 크게 줄일 수 있게 됨으로써 앞으로 고체 조명에서 요구되는 업프런트 자본 투자 부문에서도 대폭적인 절감을 달성할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

또 “향후 사무용 조명, 가정용 애플리케이션 같이 가격에 민감한 시장도 빠른 속도로 고체 조명으로 전환될 것”이라고 전망했다.