브릿지룩스, GaN-on-Silicon 기반 LED의 와트당 루멘 성능 혁신

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2011-08-18 10:25

서울--(뉴스와이어)--세계적인 LED 조명 기술 및 솔루션 개발업체인 브릿지룩스(Bridgelux Inc.)는 기존에 달성했던 GaN-on-Si(Gallium Nitride on Silicon)의 와트 당 루멘 값 기록을 또 한번 갱신했다고 밝혔다. 브릿지룩스는 자사의 버퍼 레이어(buffer layer) 특허 기술을 이용해 상온에서 보잉(bowing) 현상 없이 8인치 실리콘 웨이퍼 상에서 균열 없는 GaN층 성장 구현을 성공적으로 시연했다. 이로써 실리콘 기판에서 GaN LED의 성능 및 생산력 가속화를 추진해 나가는데 있어 업계 주도적인 역할을 더욱 확대해 나가게 됐다.

이번에 브릿지룩스가 달성한 성능은 오늘날의 첨단 사파이어 기반 LED와도 경쟁이 충분히 가능한 수준이다. Cool white LED는 4350K CCT에서 160Lm/W의 높은 효율을 제공하며, GaN-on-Si 칩에서 생성된 Warm white LED는 2940K의 색 온도 및 80의 CRI에서 125Lm/W를 제공한다.

LED는 보통 사파이어 또는 탄화규소(silicon carbide) 기판을 출발 재료(starting material)로 사용하는데, 이들은 실리콘에 비해 가격이 비싸다. 이로 인한 높은 생산 비용은 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. 브릿지룩스의 공정 기술을 이용하면 LED 제조 비용을 대폭 절감하고 기존의 백색 조명 기술에 대한 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 기대된다.

브릿지룩스의 스티브 레스터(Steve Lester) CTO는 “오늘 발표한 성능 수준은 이제까지 GaN-on-Si 분야에서 발표된 기술 중 최고의 Lm/W 성능을 자랑하며, 사파이어 또는 탄화규소에서 성장된 최상급 상용 LED 제품의 성능에도 견줄 수 있을 만큼 경쟁력을 갖춘 것”이라며 “최첨단 에피택셜 공정 기술 개발을 주도하는데 전념하고, 세계적인 수준의 소재 연구원 및 칩 디자인 엔지니어 팀을 구축하는데 많은 투자를 아끼지 않음으로써 이러한 성과를 거둘 수 있었다. 현재 에피택셜 공정 기술 개발 진척 속도에 매우 만족하고 있으며, 사파이어 기반의 상용 LED 양산에서 실리콘 기판으로의 전환을 촉진하기 위해 앞으로 더욱 적극적으로 GaN-on-Si 공정을 개발해 나갈 계획이다. 브릿지룩스의 첫 번째 상용 GaN-on-Si 제품은 향후 2년 내로 시장에 선보일 예정”이라고 밝혔다.

GaN의 열 팽창 계수는 실리콘보다 상당히 크며, 이러한 불일치로 인해 상온 또는 에피택셜 성장 과정에서 에피택셜 필름의 균열 또는 웨이퍼 보잉 현상을 유발할 수 있다. 브릿지룩스의 특허 버퍼 레이어 공정에서는 상온에서 평면에 가까운 균열 없는 웨이퍼 생산이 가능하다.

캡슐화된 1.5mm 청색 LED는 350mA에서 콘센트의 59% 효율로 591mW를 발광한다. 이 LED는 350mA에서 2.85V의 매우 낮은 순방향 전압이 특징으로, 고전류 밀도에서 사용하기에 적합하다. 이 LED는 1A의 구동 전류, 3.21V 순방향 전압에서 1.52W의 청색 전력을 방출해 콘센트의 47% 효율을 제공한다. 455nm 평균 파장의 8인치 LED 웨이퍼에서 시그마 6.8nm의 파장 균일도 구현 또한 시연됐다.

브릿지룩스의 빌 왓킨스(Bill Watkins) CEO는 “이번에 이러한 새로운 기술 성능을 달성한 것은 연구개발에 지속적으로 투자하고, 고체 조명 시장의 요구 대응에 집중한 결과”라며 “이는 업계의 판도를 바꿔놓을 만한 주요 기술 혁신으로, 고체 조명에서 요구되는 선행 자본 투자를 크게 절감할 수 있어 시장에서의 그 채택 속도가 더욱 가속화될 것으로 예상된다. 브릿지룩스는 소규모 자산 운영 형태를 유지하고 있기 때문에 실리콘 기판으로의 전환에 있어 이점을 누릴 수 있는 유리한 위치에 있다. 브릿지룩스는 LED 에피택시 분야에서 보유하고 있는 강력한 R&D 및 IP(Intellectual Property)를 바탕으로 기존의 반도체 제조업체들과 협력해 나갈 계획이다. 업계 유수 반도체 기업들과의 파트너십을 통한 기존 반도체 팹 이용은 생산 비용, 이익 및 ROI에 긍정적인 영향을 끼칠 수 있을 것”이라고 밝혔다.

브릿지룩스 개요
브릿지룩스는 400억 달러 규모의 전세계 조명 시장을 1000억 달러 규모로 변화시킬 수 있는 우수 조명 기술 및 솔루션을 보유하고 있는 선도적인 기술 개발/생산 업체이다. 브릿지룩스는 미국 캘리포니아 리버모어에 본사를 두고 있으며, 반도체 조명(solid state lighting, SSL) 분야의 개척자로서 발광다이오드(light-emitting diode, LED) 조명 시스템의 비용 감소를 꾀함으로써 LED 시장을 확대해 나가고 있다. 현재 많은 램프 및 조명 제조업체들이 브릿지룩스의 독자적인 광원 특허기술을 이용해 백열등, 할로겐등, 형광등 및 HID(high intensity discharge) 조명과 같은 기존 조명 기술을, 가로등, 상업용 조명 및 소비자 제품 등 급증하고 있는 실내외 조명 시장에 적합하면서도 고성능, 고에너지 효율의 백색광을 제공할 수 있는 고집적 고체 조명 솔루션으로 대체하고 있다. 전세계 600개의 특허(출원 중인 것 포함)를 보유하고 있는 브릿지룩스는 조명 산업에 특화된 솔루션을 설계하는 업계 유일의 수직 통합형 LED제조업체이자 반도체 광원 개발업체이다. 상세 정보는 홈페이지(www.bridgelux.com)를 참조하면 된다.