[디지털데일리 한주엽기자] 발광다이오드(LED) 칩의 생산 원가를 획기적으로 줄일 수 있는 질화갈륨온실리콘(GaN-on-Si) 공정이 내년을 기점으로 본격 도입될 것으로 보인다.

10일 시장조사업체 IHS아이서플라이는 GaN-on-Si 공정으로 생산된 실리콘 기반 LED 칩의 출하량이 올해부터 평균 69%씩 성장해 2020년에는 전체 시장에서 차지하는 비중이 40%에 육박할 것으로 전망했다.

실리콘 웨이퍼는 기존 LED 칩의 주 재료인 사파이어 웨이퍼 보다 값이 싸고 대형화가 쉬워 ‘규모의 경제’를 이룰 수 있다. 실리콘 웨이퍼 위에서 질화갈륨(GaN)을 성장시키는 GaN-on-Si 공정을 도입하면 보다 저렴하게 LED를 생산할 수 있다는 의미다.

디킨스 조 IHS아이서플라이 조명 및 LED 분야 수석연구원은 “사파이어는 대형 잉곳을 만드는 것이 어려운 반면 실리콘 웨이퍼는 직경을 8~12인치로 확장하는 것이 용이하다”라며 “실리콘을 활용하면 더 많은 LED 칩을 저렴하게 만들 수 있다”고 말했다.

세계 5위권 LED 업체 가운데 3곳이 GaN-on-Si 양산 공정을 도입하거나 도입을 계획하고 있다. 2위 업체인 삼성전자 LED사업부는 올해 200mm GaN-on-Si 공정의 파일럿 라인을 구축할 것으로 전해졌다. 3위 업체인 오스람은 독일 웨이퍼 업체인 아쭈로(Azzurro)의 기술을 이전받아 2014년 양산에 돌입할 것이라고 발표했다. 4위 업체인 LG이노텍은 LG실트론과 함께 관련 양산 기술을 개발하고 있다.

미국 조명 업체인 브릿지룩스의 LED 기술 자산을 인수한 일본 도시바는 이미 GaN-on-Si 기반 LED 제품을 선보이며 해당 시장에 본격적으로 뛰어든 상태다.

그러나 일각에선 낮은 수율로 애를 먹을 수도 있다는 견해를 내놓고 있다. 실리콘은 사파이어보다 강도가 낮기 때문이다. 질화갈륨을 성장시키는 과정에서 일부 실리콘이 깨지는 문제는 필수적으로 해결해야할 과제다.

조 IHS 연구원도 “반도체 사업에 기반을 둔 업체들은 우수한 성능의 검사 도구를 보유하고 있다”라며 “이들 검사 도구는 수율을 높이는 데 도움이 되겠지만, 단기간에 LED용으로 전환하긴 쉽지 않을 것으로 본다”라고 말했다.

<한주엽 기자>powerusr@ddaily.co.kr