RFHIC 사업보고서 (2022.12)
1. 사업의 개요

가. 회사의 현황 (1) 사업 개황(가) 영위 사업의 요약

당사는 경쟁사보다 먼저 미래 산업의 변화를 예측하여 신소재인 질화갈륨(Gallium Nitride, 이하 GaN)을 이용한 제품 개발 및 상용화를 시도하였습니다.

당사가 중소기업이지만 비교적 짧은 기간 안에 시장을 공략할 수 있었던 이유는 GaN이라는 신소재를 이용한 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 전력 증폭기(이하, GaN 전력증폭기)를 개발했기 때문입니다. 해외 글로벌 경쟁사들이 기존 30여 년 동안 시장을 장악한 실리콘 기반 LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)라는 소자에 집중할 때 높은 가격 때문에 군사용, 인공위성 등 제한된 용도로 사용하고 있는 GaN을 통신용으로 대량 양산, 적용하여 실리콘 기반 LDMOS와 경쟁할 수 있는 가격구조를 갖추게 되었습니다. GaN 전력증폭기는 LDMOS 전력증폭기에 비해 효율은 10% 정도 높으며, 제품 크기는 최대 절반으로, 전력 사용량은 20% 정도 절감할 수 있는 강점이 있어 전 세계 기지국 시장에 확대 적용되고 있습니다.

당사의 주력 제품에는 GaN 트랜지스터와 GaN 전력증폭기가 있으며 당사 전체 매출액의 90% 이상 차지하고 있습니다. 당사의 가장 큰 경쟁력은 국내에서 유일하게 GaN 트랜지스터를 생산하고 있다는 것입니다. 생산된 GaN 트랜지스터는 직접 판매하거나, 당사의 GaN 전력증폭기에 사용되기도 합니다. (나) 설립 배경

당사는 무선 통신장비 시장에서 전량 수입 제품으로만 의존하였던 전력증폭기를 국산화하고, 나아가 세계 최고의 제품을 만들겠다는 일념으로 설립되었습니다.

일반 사용자에게는 다소 생소한 개념인 전력증폭기는 무선 통신장비의 송수신단에서 신호를 증폭시켜주는 매우 중요한 역할을 담당합니다. 무선 통신기술의 특성상 원하는 위치에서 원하는 신호를 송수신하기 위해서는 날씨, 지형 등 외부 간섭에 의해 신호가 변형 내지 소멸 등의 왜곡이 발생하지 않도록 크게 증폭시켜 주어야 합니다. 이러한 전력증폭기 기술은 무선 통신장비의 사양을 결정하는 핵심 요소로서, 인공위성, 기상, 방위산업용 레이더 등 활용 범위가 다양합니다.

(다) 설립 이후 성장과정

구분	주요 사업전략 및 성과

창업 단계(1999년 ~ 2005년)	알에프에이치아이씨㈜는 전량 수입 제품에만 의존하였던 RF(Radio Frequency) 부품을 국산화하고, 나아가 세계 최고의 제품을 만들겠다는 일념으로 설립되었습니다. 이후 전력증폭기 분야에 전진하여 신소재인 GaN을 이용한 트랜지스터 및 전력증폭기 개발에 착수하였습니다. 당시 세계 시장은 기존 해외 글로벌업체들이 30년 동안 실리콘(Si) 기반의 LDMOS 로 시장을 차지하고 하고 있었습니다.당사는 시장 및 산업이 발달됨에 따라, GaN이 근시일내 세계 시장에서 많은 수요가 발생할 것이라는 믿음으로 GaN 트랜지스터, 전력증폭기 개발 및 상용화를 위해 연구하였습니다.

시장진입 단계(2006년 ~ 2008년)	GaN 트랜지스터 및 전력증폭기 상용화를 위한 당사의 노력은 해외에서 먼저 결실을 맺었습니다. 글로벌 업체인 Wolfspeed(구, CREE)와 원재료인 GaN 웨이퍼에 대한 안정적 공급을 약속하는 전략적 파트너쉽을 구축하였습니다. 이를 기반으로, 당시 고가인 GaN에 대한 가격 경쟁력을 보유할 수 있었습니다.당사는 독자적으로 개발한 기술력(웨이퍼 설계 및 패키징 기술 등) 및 가격 경쟁력을 바탕으로 경쟁사보다 5년 빠르게 GaN을 적용한 고효율 트랜지스터 및 전력증폭기를 세계 최초로 무선 통신시장에 출시하여 상용화에 성공하였습니다. GaN 전력증폭기는 기존 LDMOS 전력증폭기에 비해 효율은 10% 이상 높으며, 제품 크기는 절반으로, 전력 사용량은 20% 이상 절감할 수 있는 제품입니다.

성장 단계(2009년 ~ 2013년)	당사에서 세계 최초로 상용화 시킨 GaN 전력증폭기는 통신용 기지국의 성능 및 효율을 높이는 핵심 부품입니다. 당사는 국내 대표기업인 삼성전자의 기지국(BTS : Base Transceiver Station, RRH : Remote Radio Head)에 당사 제품이 적용되어 전력증폭기 분야 국내 1위 업체로 발돋움 하였습니다.삼성전자와의 거래는 기업의 성장에 큰 기회였습니다. 당사는 특정 업체에 대한 의존도를 낮추고 매출처의 다각화를 위해 해외 시장 공략을 준비하였습니다. 글로벌 통신장비업체인 화웨이, 노키아, 에릭슨과의 거래를 위하여 벤더등록을 추진하였고, 미국 방산업체 납품을 위하여 미국 노스캐롤라이나주에 공장과 법인을 설립하였습니다.그 결과, 여러 해외 글로벌 통신장비업체들의 핵심 파트너로 자리매김할 수 있었으며, 무선 통신분야에서 획득한 가격경쟁력을 바탕으로(GaN 트랜지스터를 방산용 레이더에 적용) 레이더 및 군용 통신장비 분야로 사업 영업을 확대하였습니다.

재도약 단계(2014년 ~ 2017년)	국내 이동통신사(SK텔레콤, KT, LG유플러스)의 국내 기지국 투자가 감소하면서 당사 매출액의 60%이상 차지하는 삼성전자 매출액이 감소하고 삼성전자 비즈니스가 GaN 전력증폭기에서 GaN 트랜지스터로 변경되어(삼성전자에서 당사 GaN 트랜지스터를 구매하여 자체적으로 전력증폭기 제작) 당사의 전체 매출액은 감소하게 되었습니다.다행히 2012년부터 준비해온 중국시장에서 중국 휴대폰 시장의 수요 급증으로 중국 정부가 3G망 대신 4G LTE 기지국 설치를 확대하면서 세계 1위 통신장비업체인 화웨이와의 거래가 시작되었습니다.또한, 무선 통신분야에서 획득한 가격경쟁력과 기술력을 바탕으로 방위산업용 레이더 시장 진입에 성공하여 L3Harris, Airbus, Cobham, LIG넥스원 등 과의 거래가 시작 및 확대 되었습니다.

2018년 ~ 현재	당사는 5세대 이동통신(5G)시대를 대비하여 GaN 트랜지스터(GaN on SiC)를 적용한 고주파, 광대역, 고효율 특성을 갖는 Hybrid 통신용 전력증폭기를 개발하였습니다.Hybrid 통신용 전력증폭기는 전력밀도가 높은 GaN 반도체를 이용하여 Massive MIMO 구현에 필요한 소형화 및 저전력 고효율 기술을 구현한 증폭기로써 기존 매크로 셀 기지국을 보완하여 향상된 네트워크 속도 및 품질을 제공합니다.신소재 영역까지 사업분야를 확대하기 위하여 기존의 GaN 트랜지스터(GaN on SiC)의 성능을 발전시킨 GaN on Diamond 웨이퍼(Wafer) 및 이를 이용한 트랜지스터 공정, 패키지 등 원천기술을 확보하였습니다. (국내/외 8개국, 총 106건 특허)Diamond는 기존의 실리콘이나 탄화규소(SiC)에 비해 열전도성이 4 ~ 10배 우수하여, GaN의 기판으로 활용할 경우 전력밀도, 전력효율 및 선형성의 개선으로 초소형기지국 구현에 높은 경쟁력을 확보할 수 있으며, 특히 SWaP(Size, Weight and Power) 특성이 가장 요구되는 방산제품에 가장 적합한 소재입니다.당사는 GaN on Diamond 소자를 사용한 고출력 반도체 전력증폭기를 개발하여 기존 진공관(Magnetron, TWT : Traveling Wave Tube, Klystron등)을 1:1로 대체할 뿐 아니라, 다양한 영역으로 사업을 확대하고 있습니다.일반산업, 과학, 의료용(Industrial, Science, Medical, ISM) 분야에서 사용되는 RF/Microwave Generator의 핵심 부품은 기존의 진공관을 비롯하여주로 마그네트론을 사용하였습니다. 관련 산업의 발달로 보다 우수한 RF/Microwave 신호 특성 및 에너지 효율이 요구됨에 따라 GaN 트랜지스터 및 전력증폭기를 활용한 RF/Microwave Generator의 개발이 요구되고 있습니다. 당사는 다수의 레이더 교체 사업 등의 경험을 바탕으로 수 kw급의 RF/Microwave 생성기를 성공적으로 개발하였으며, 이를 바탕으로 의료용 가속기, 산업용 건조기, 플라즈마(Plasma)를 이용한 반도체 공정 장비 등 RF 에너지 분야의 사업 확대도 추진하고 있습니다.위성통신 분야에서는 보다 빠른 데이터 속도와 우수한 품질의 서비스 제공을 위해 고출력 전력증폭기의 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 고출력 전력증폭기는 인공위성의 중계기 또는 송신단에 필수적인 부품으로, 현재 진공관(TWT) 또는 GaAs 전력증폭기가 주로 사용되고 있으며, AI, 홀로그램, 메타버스 등 지속적으로 증가하는 데이터 요구사항을 충족하기 위해 보다 우수한 위성용 GaN 전력증폭기에 대한 수요와 문의가 증가하고 있습니다. 당사는 항공우주 품질경영시스템(AS9100) 인증 취득을 비롯하여, 위성 관련 국책사업을 다수 수행하고 있으며, 해외 기업과도 위성 관련 프로젝트를 다수 수행하고 있습니다.

(2) 제품 설명Radio Frequency(RF)는 3khz ~ 300GHz 주파수를 갖는 전자기파(전자파)를 방사하여 정보를 교환하는 통신 방법으로 라디오, 디지털 위성방송, 무선 이동통신, 무선 LAN 등 우리의 일상에서 밀접하게 사용되고 있으며, 나아가 군사용/기상용 레이더, 위성통신 등 산업 전반에서 다양한 분야에 활용되고 있는 기술입니다. 당사는 RF분야에서도 무선 이동통신과 레이더 분야에 집중하고 있으며 화합물 반도체 소재를 사용한 제품을 생산 및 판매하고 있습니다. (가) 화합물 반도체 웨이퍼에 대한 설명

1) 실리콘(Si)

실리콘(Silicon, Si)은 규소라고 불리우며, 유리의 원재료이기도 합니다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 모레, 암석 등에 분포되어 쉽게 구할 수 있으며, 산소 다음으로 지구 매장량이 많아, 다른 화합물 반도체 소재와 비교하여 매우 값 싼 소재입니다. 미량의 불순물을 첨가하여 전기적 특성의 변화를 쉽게 얻을 수 있어, 다이오드 및 트랜지스터 등 반도체와 관련된 연구분야에서 다양하게 활용되고 있습니다.

2) 갈륨비소(GaAs)

갈륨비소(Gallium Arsenide, GaAs)는 갈륨(Gallium, Ga)과 비소(Arsenide, As)를 혼합한 화합물로, 실리콘(Si)에 비해 약 6배 가량 빠른 전자이동도와 넓은 에너지 밴드갭으로 인하여 250GHz 이르는 고주파 대역에서 사용할 수 있는 소자입니다. 이러한 특성으로 인해 갈륨비소(GaAs)는 전력증폭기나 스위치 등의 전자 디바이스용으로 주로 사용됩니다.이러한 소재적 특징에도 불구하고, 실리콘(Si) 대비 지구 매장량이 적어 상대적으로 고가의 소재로 분류되며, 웨이퍼의 크기가 커질수록 쉽게 깨져 대량 생산이 어렵고 또한 구동 시 전력 소모가 심한 단점으로 인해 위성 및 군사 등 일부 분야에서만 사용되고 있습니다.

3) GaN on SiC질화갈륨(Gallium Nitride, GaN)은 갈륨(Gallium, Ga)과 암모니아를 약 1,100℃ 에서 반응시켜 얻어지는 화합물입니다. GaN은 넓은 에너지 밴드 갭을 가지고 있으며, 높은 열전도도를 지니고 있습니다. 또한, 고주파에서 동작 성능이 실리콘(Si) 대비 1000배, 탄화규소(SiC) 대비 3배 가량 높아 고주파, 고전력 반도체 소자로는 최적의 재료입니다. 다소 높은 가격으로 인하여 위성 및 군사 등 일부 분야에서만 사용되었지만, 최근에는 실리콘(Si)과의 가격 격차가 좁혀지고 있어 많은 사업영역에 사용되고 있습니다.탄화규소(Silicon Carbide, SiC)는 반도체 재료로 널리 알려 있는 실리콘(Si)과 탄소(C)와의 반응에 의해 생성되는 화합물로, Diamond 다음으로 경도가 커 최초에는 사포의 재료로 사용되었으며, 현재 기존의 실리콘(Si)에 비해 고전압, 고출력, 고온 등 전기적 특성 뿐만 아니라, 기계적, 열적 특성이 우수하여, 반도체 소재로서 연구되고 있는 재료입니다.일반적으로 GaN 웨이퍼라고 하면 토대가 되는 기판위에 GaN을 성장시킨 구조를 갖는 웨이퍼를 지칭합니다. 여기에서 사용되는 기판은 질화갈륨(GaN), 탄화규소(SiC), 사파이어(Sapphire), 실리콘(Si)이 사용될 수 있습니다.GaN on SiC는 대구경화가 어려워 다소 가격이 고가이지만, 탄화규소(SiC)의 우수한 열전도율 및 양질의 GaN을 안정적으로 성장시킬 수 있는 장점으로 인하여 화합물 반도체 제작에 가장 현실적인 대안으로 꼽히고 있으며 당사의 제품에는 GaN on SiC 웨이퍼가 사용되고 있습니다. (나) 제품의 설명 1) 무선 통신 사업부문

가) GaN 트랜지스터

당사에서 제작하는 GaN 트랜지스터는 약한 전기 신호를 크게 증폭하는 반도체 부품으로 소재의 특성으로 인하여 3GHz 이상의 고주파에서 특히 뛰어난 효율 및 성능을 발휘합니다. GaN 트랜지스터는 무선 통신 시스템의 주요 구성요소인 이동통신 기지국 및 중계기의 송수신단에서 주로 사용되며, 레이더, 위성통신, 선박 등 다양한 분야에도 적용될 수 있습니다.

무선 통신장비인 기지국은 장비 내부의 각종 부품에서 발생하는 열로 인하여 온도가 상승하고 이러한 온도 상승은 장비의 오작동 및 성능 저하의 주요 원인이 되고 있습니다. 기지국 운영업체(예로 SK텔레콤 같은 이동통신사)들은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기지국 내에 각종 냉방장치를 설치하고 있어서 전력 소비를 증가시키고 있습니다. 결국 기지국 장비의 전력소비량 대부분을 차지하는 전력증폭기의 효율이 개선되어야 그에 따른 발열량을 감소시킬 수 있고 냉방장치에 소모되는 전력을 개선할 수 있습니다.

GaN 트랜지스터는 에너지 밴드 갭이 넓어서 높은 출력에서 고효율을 발휘할 수 있으며 전력밀도가 높아 제품의 소형화가 가능합니다. 전력증폭기에 GaN 트랜지스터를 적용하면 기지국 장비의 소형화 및 높은 효율의 구현이 가능하여 전력 소비를 절감할 수 있고 장비 자체의 효율도 향상시킬 수 있습니다. 전력증폭기에 기존의 실리콘(Si) 기반의 LDMOS 트랜지스터 대신 GaN 트랜지스터를 사용하면 효율 및 전력 소비 문제에 대하여 개선할 수 있습니다. 나) 통신용 GaN 전력증폭기

당사에서 주로 제작하는 통신용 GaN 전력증폭기는 작은 사이즈의 기판 안에 입출력 정합(Matching) 회로를 포함하여 사용자의 편리성을 극대화한 제품으로, 무전기와 같은 휴대용 무선 통신, 5G Massive MIMO용 기지국, 초소형기지국, Point-to-Point 애플리케이션에 적용을 위해 개발되었습니다. 통신용 GaN 전력증폭기는 COB(Chip on board) 공정을 통해 GaN 웨이퍼를 질화 알루미늄(AlN) 기판 상에 올리는 방식으로 제작됩니다. 입출력 정합 및 바이어스 회로는 표면 마운트 타입의 패키지로 통합되어 장착됩니다. 통신용 GaN 전력증폭기는 위성통신, LTE, WCDMA, WiMAX, Point-to-Point 및 레이더 등 다양한 분야에서도 활용될 수 있습니다. 당사의 통신용 GaN 전력증폭기는 자체 제작한 GaN 트랜지스터를 사용하거나(기지국 및 중계기용) 자체 디자인한 GaN 웨이퍼를 사용하기 때문에(초소형 기지국용) 고객사에 경쟁력 있는 가격으로 공급이 가능합니다. 통신용 GaN 전력증폭기를 기지국에 사용하면 시스템 전체 효율을 높일 수 있어 유지보수비를 절감할 수 있으며, 시스템의 소형화에 유리합니다.

2) 방위산업 사업부문가) 레이더용 GaN 전력증폭기

당사의 레이더용 GaN 전력증폭기는 GaN 트랜지스터를 이용한 회로 기판으로 구성된 SSPA(Solid State Power Amplifier) 형태로 제작됩니다. 50V의 낮은 전압에서 동작하며 모듈 형태로 제작되어 기존 진공관(Magnetron, TWT, Klystron 등) 대비 효율이 우수하고 소형화에 유리한 특징을 가지고 있습니다.레이더용 GaN 전력증폭기는 레이더 시스템의 송수신부 또는 안테나 장치에 장착되어 제어부의 명령을 받아 RF(Radio Frequency) 송신출력을 안테나로 공급하는 필수 장비입니다. 레이더용 GaN 전력증폭기가 포함된 송수신부의 경우 레이더 시스템 전체 비용의 30%를 차지하며 전체 시스템의 운용 효율을 결정하는 핵심 요소입니다. 최근 레이더 개발 사업은 성능개선, 운용 유지비용의 절감 및 효율의 극대화를 위해 GaN 트랜지스터를 사용한 전력증폭기가 적용되고 있습니다.

3) RF 에너지 사업 부문

가) Microwave Generator

Microwave Generator는 기존 마그네트론 방식과 반도체 방식으로 구분할 수 있습니다.

당사의 Microwave Generator는 자체 생산한 다수의 GaN 전력증폭기와 이를 위한 전원공급장치(Power Supply Unit) 및 GaN 전력증폭기와 전원공급장치를 제어하는 제어 모듈을 포함하는 시스템입니다. 기존 마이크로파 생성을 위해 사용되었던 마그네트론 기반 시스템을 대체하기 위해 개발된 제품으로, 원하는 주파수로 선택적으로 가변하여 사용할 수 있습니다. 또한, 불필요한 노이즈(noise)가 적어 신호 특성이 우수하고, 제품의 소형화에 유리한 특징을 가지고 있어 반도체 장비를 비롯하여 공업용 설비, 기초 과학 연구시설, 의료기기 등 마이크로파를 사용하는 다양한 분야에서 사용될 수 있습니다. 또한, 사용 분야에 따라 신호 특성에 맞추어 최적화할 수 있는 제어 모듈을 통해 보다 안전하고 손쉽게 사용할 수 있도록 제작되었습니다.

4) 위성통신 사업 부문가) 위성용 GaN 전력증폭기

전력증폭기는 인공위성의 중계기나 지구국의 송신단에서 사용되는 필수 장비입니다.당사의 위성용 GaN 전력증폭기는 GaN 트랜지스터 또는 GaN MMIC가 실장된 캐리어와 전기적으로 연결되는 회로 기판으로 구성된 SSPA(Solid State Power Amplifier) 형태로 제작됩니다. 기존 진공관(TWT, Klystron 등)에서 밖에 구현할 수 없었던 고출력의 성능과 넓은 대역폭을 구현하면서, 소형ㆍ경량화에 유리한 특징을 가지고 있습니다. 또한, 자외선, 우주 방사선, 극저온 온도 등 극한의 우주환경에서 운용이 가능도록 구조 해석 및 설계되었으며, 차세대 소형 위성에 탑재되었습니다. (다) 경기변동과의 관계

1) 무선 통신 사업부문

무선 통신 사업분야에 적용되는 GaN 트랜지스터 및 통신용 GaN 전력증폭기는 국가의 통신 서비스 산업의 발전과 서비스 가입자의 규모에 따라 수요가 달라집니다. 일반적으로 5세대 이동통신기술(5G)과 같은 신규 서비스가 도입되면 통신 서비스 사업자들은 보다 많은 가입자의 유치 및 안정적인 서비스를 제공하기 위해 네트워크망 구축을 위한 기지국 및 중계기 수요가 늘어나게 됩니다. 서비스 도입 초기에는 이러한 수요가 폭발적으로 증가하지만 서비스 안정기에 접어들면서 수요의 증가폭은 감소할 수 있습니다. 유지 및 보수 측면의 새로운 수요가 발생하면서 일정 수준의 수요를 유지할 수 있습니다.

또한, 무선 통신 산업은 전 세계가 일괄적으로 특정 서비스를 도입이 되는 것이 아니여서, 각 국가별 산업 성숙도에 따라 영향을 받을 수 있습니다.

2) 방위산업 사업부문

방위산업 사업분야에 적용되는 레이더용 GaN 전력증폭기는 국가의 경기변동에 영향을 받지 않습니다. 오늘날 급변하는 국가간의 정세 속에서, 국가 방위에 핵심 설비인 레이더는 유지 보수, 성능 개선에 대한 수요가 지속적으로 발생하고 있습니다. 또한, 기술의 발달로 기존 레이더 체계에서는 탐지되지 않는 미사일, 전투기 등이 개발되면서, 미국, 영국 등 선진국을 중심으로 최신 기술인 반도체 송수신기를 도입한 레이더의 도입을 적극적으로 추진하고 있습니다.

3) RF 에너지 사업부문

RF 에너지 사업분야에 적용되는 Microwave Generator는 반도체, 공업, 기초과학, 의료 등 마이크로파가 활용되는 산업 전반에서 사용될 수 있습니다. 일부 산업에서 경기 침체 등으로 인한 수요 감소가 발생할 수 있으나, 가속기, 플라즈마 등 최첨단 기술이 요구되는 분야에서 마이크로파를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 반도체 기반 Microwave Generator 제품이 요구되고 있으며, 다른 사업 분야에서 이를 보완하는 수요가 발생할 수 있습니다.

4) 위성통신 사업부문

위성통신 사업분야에 적용되는 위성용 GaN 전력증폭기는 우주 산업에 대한 국가의 정책 방향 및 글로벌 기업의 투자 규모에 따라 수요가 달라집니다. 국내에서는 아직 정부 주도하의 프로젝트가 대부분이지만 매년 투자 규모가 증가하고 있으며, 선진국들에서는 저궤도 위성을 중심으로 민간 기업들의 위성 서비스에 대한 경쟁과, 투자가 매우 활발하게 이루어짐에 따라 보다 소형화되고 경량화된 전력증폭기에 대한 필요성이 증가하고 있습니다.

(라) 계절적 요인

당사의 제품은 계절적 요인에 따라 수요의 영향을 받지 않습니다.

(마) 제품의 라이프사이클

2006년 당사에서 세계 최초로 무선 통신시장에 GaN 트랜지스터를 출시하여 시장에서 큰 호응을 얻게 되면서, 기존 실리콘(Si) 기반의 업체들도 GaN 트랜지스터에 대한 연구 및 제품출시를 서두르기 시작하였습니다. 2009년 무선 통신시장의 4세대 이동통신기술(4G, LTE)이 일부 국가에서 서비스가 시작되고, 무선 통신장비 업체에서 규격에 맞는 제품 개발을 서두르면서, GaN 트랜지스터는 무선 통신시장에 진입할 수 있었습니다. 2015년 중국에서 LTE 서비스를 시작함으로써 GaN 트랜지스터의 수요는 급격하게 성장하였습니다.

GaN 트랜지스터는 아직 성장 단계의 제품입니다. 프랑스의 전문 조사 업체 Yole Developpement에서 발간한 RF GaN Market(2021) 보고서에 따르면, 무선 통신 및 방위산업 시장을 중심으로 GaN 트랜지스터를 적용한 GaN 전력증폭기의 사용이 계속해서 증가할 것으로 전망하고 있습니다. 보고서에서는 이러한 근거로, 무선 통신시장에서 5G 무선 인프라의 구현과 방위산업시장에서의 잼머, 군사용 통신, 차세대 공중 및 지상 레이더 및 전자전분야의 지속적인 활용을 제시하고 있습니다. 이러한 근거를 기초로 GaN 트랜지스터의 규모는 2020년에서 2026년까지 연평균 18%씩 성장할 것으로 예측하고 있습니다.

(3) 사업 구조(가) 원재료 수급상황

1) GaN 트랜지스터

당사는 GaN 트랜지스터의 설계 및 패키지 공정에 집중하고 있으며, 주요 원자재인 GaN 웨이퍼의 경우 외주처로부터 공급을 받고 있습니다. 다른 주요 자재인 Metal 패키지의 경우 제작 가능한 곳이 해외에 일부 대기업 밖에 없었습니다. 주요 원재료인 Metal 패키지의 공급처가 해외로 한정됨에 따라 높은 단가 및 오랜 납기기간으로 인한 문제가 있었습니다. 당사는 자체적으로 Metal 패키지 설계 기술을 연구하여, 제품의 국산화를 통해 어려움을 해결하였습니다. 자체 설계기술 배양을 통해 국산화에 성공하면서 빠른 납기 대응과 제품 원가 부분에서 경쟁력을 확보할 수 있었습니다. 가격 경쟁력 확보 및 5세대 이동통신 시장에서 기술경쟁력 강화를 위하여 2017년 10월 Metal 패키지 제조 업체인 알에프머트리얼즈㈜(구, ㈜메탈라이프)를 인수하였습니다. 2) 통신용 GaN 전력증폭기주요 원재료인 PCB(Ceramic PCB)는 해외의 여러 회사로부터 공급받고 있습니다. 멀티소싱(multi-sourcing) 전략에 따라 복수의 공급자를 확보하고 있으며 경쟁력 있는 구매가격을 통해 당사의 원가 경쟁력을 유지하고 있습니다.기타 통신용 GaN 전력증폭기 제조시 사용하는 저가의 칩 단위 부품류(저항, 캐패시터 등)는 대부분 국산화 부품을 사용함으로써 기술경쟁력 및 구매단가 경쟁력을 구축하였습니다.

3) 레이더용 GaN 전력증폭기

레이더용 GaN 전력증폭기에 사용되는 GaN 트랜지스터의 경우 통신용 GaN 트랜지스터 대비 수요가적어 대량 양산에 따른 생산비 절감 효과를 얻기 어려우며, 방위 산업 제품의 특성상극한의 조건(온도, 습도, 진동 등)에서도 안정적인 동작을 요구하다보니 제조사의 기술력이 뒷바침 되어야 합니다. 대부분의 레이더용 GaN 전력증폭기 제조사들은 해외 거래처로부터 GaN 트랜지스터를 구입하여 제작하는 방식인 반면 당사는 자체적으로 GaN 트랜지스터를 제작하여 레이더용 GaN 전력증폭기의 생산하는 공정을 보유함으로써 타사 대비 경쟁력 있는 원가 구조를 확보하였습니다.

주요 원재료 중 하나인 ISOLATOR 또한 국내에서 제작 가능한 외주처에서 수급을 진행하고 있으며 대부분의 기타 원자재 또한 빠른 납기 대응이 가능한 협력업체를 선정함으로써 타사 대비 월등한 원가구조를 구축하였습니다.

4) GaAs MMIC당사에 GaAs 웨이퍼를 공급하는 곳은 해외의 E사 입니다. E사의 생산능력은 6인치 GaAs 웨이퍼를 생산하는 공장 2곳을 운영하고 있습니다. 이는 전세계 시장점유율의 20%에 해당되며 GaAs 웨이퍼 주문생산(Foundry services) 점유율을 고려하면 약 50%를 차지하고 있는 수준입니다. 오래된 신뢰와 기술을 바탕으로 현재 당사에 양질의 원자재를 공급하고 있습니다.

5) Microwave Generator

당사는 Microwave Generator 제작에 필요한 GaN 전력증폭기와 다수의 전력증폭기들을 제어하는 제어 모듈을 자체 설계 및 생산하고 있습니다. 다른 주요 부품인 결합기 및 분배기 등의 수동 부품과 랙(Rack) 케이스는 자체 설계 후 국내에서 제작 가능한 외주처에서 수급을 진행하고 있습니다. GaN 트랜지스터 패키지를 생산하는 알에프머트리얼즈㈜(구, ㈜메탈라이프)와 시스템 설계 및 특수접합 기술을 보유한 알에프시스템즈㈜(구, 비앤씨테크㈜)를 통해 Microwave Generator의 제작에 필요한 주요기술 및 제품들을 수직 계열화 함으로써 타사 대비 경쟁력 있는 원가 구조를 구축하였습니다. 6) 위성통신용 GaN 전력증폭기위성용 GaN 전력증폭기에 사용되는 GaN 트랜지스터와 GaN MMIC는 요구하는 주파수 대역이 매우 높고 극한의 우주 환경에서 안정적인 동작을 요구하다보니 제조사의 설계 기술과 생산 능력이 뒷바침 되어야 합니다. 당사는 자체 생산한 GaN 트랜지스터와 GaN MMIC를 위성용 GaN 전력증폭기에 적용하여 경쟁력 있는 원가 구조를 구축하였으며, 해외 업체를 통해 Space Grade을 충족하는 기타 단위 부품(저항, 캐패시터 등)을 공급받고 있습니다.

(나) 주요 제품의 생산 및 판매 방법

1) 제품의 생산

당사는 대부분의 제품을 자체생산하며 일부 공정에 대해서만 가격경쟁력(원가하락)을 위하여 외주생산을 진행하고 있습니다.

2) 제품별 판매방법

GaN 트랜지스터의 경우 국내 중계기용으로 사용되는 일부 제품에 대해서만 국내 대리점을 통하여 판매하고 있으며, 그 외의 경우에는 모두 직접 판매하고 있습니다.

통신용 GaN 전력증폭기는 모두 직접 판매하고 있습니다.

레이더용 GaN 전력증폭기는 일부 국가(터키 등)에 대해서만 해외 대리점을 통하여 판매하고 있으며, 그 외의 경우에는 직접 판매하고 있습니다.

GaAs MMIC의 경우에도 일부 국가(중국, 일본 등)에 대해서만 해외 대리점을 통하여판매하고 있으며, 그 외의 경우에는 직접 판매하고 있습니다.Microwave Generator는 모두 직접 판매하고 있습니다.위성용 GaN 전력증폭기는 모두 직접 판매하고 있습니다.

(다) 외주생산에 관한 사항

당사는 일부 공정(패키징 및 특성 Test)에 대하여 설비 및 공간을 확보하여 자체 생산하는 것보다 외주생산을 하는 것이 비용과 시간적인 측면에서 효율적이여서 외주처를 이용하여 제조를 진행 중에 있습니다.

(4) 신규 사업(가) GaN on Diamond당사는 기존 실리콘(Si) 기반의 글로벌 경쟁사에서 GaN 트랜지스터 개발 및 제품 출시를 준비하는 동안 보다 향상된 기술을 확보하기 위해 새로운 소재인 Diamond에 대한 연구를 진행하고 있습니다.일반적으로 Diamond는 특유의 광택 및 화려함으로 보석의 대명사로 널리 알려져 있지만, Diamond 자체의 다양하고 우수한 물리적 특성에 의해 산업적으로도 널리 쓰이고 있는 소재입니다. 구체적으로 Diamond의 물리적 특성을 살펴보면, 구리보다 4배 정도 큰 열전도도를 가지며, 고압, 고출력 반도체에 요구되는 큰 에너지 밴드갭과 항복 전압(Breakdown voltage) 및 높은 전자 이동도를 갖는 등 우수한 반도체 특성을 보유하고 있습니다.당사는 이러한 Diamond의 우수한 특성을 제품에 접목시킨 Diamond 웨이퍼 및 제조공정에 대한 원천기술을 확보하고 세계 최초로 GaN on Diamond 웨이퍼의 상용화를위하여 영국의 Element Six로부터 Diamond 웨이퍼 공정 및 설계 기술에 대한 지식재산권을 취득하였습니다.GaN on Diamond 웨이퍼 공정의 상용화 개발 및 원천기술확보는 원재료인 웨이퍼를 수입하여 제품을 생산하던 팹리스(Fabless) 업체에서 자체적으로 웨이퍼를 생산할 수 있는 기술을 보유한 반도체 전문 기업으로의 발전을 의미하며, 이를 통하여 급변하는 세계 시장에서 보다 능동적이고 빠르게 제품의 생산 및 경쟁력을 확보할 수 있습니다.5세대 이동통신 및 방위산업에서는 우수한 방열특성 및 높은 주파수가 필요합니다. GaN on Diamond 소자를 개발 및 적용하면 최대 400GHz까지 동작 가능한 소자를 확보할 수 있습니다. 개발된 GaN on Diamond 소자는 5세대 이동통신뿐만 아니라 고출력 AESA(Active Electronically Scanned Array, 능동 전자주사식 위상배열) 레이더용 GaN 전력증폭기와 같은 방위산업 분야의 선점효과를 기대할 수 있습니다. CVD Diamond 증착기술을 이용한 GaN on Diamond 웨이퍼의 국산화 및 원천 기술을 확보하면 전력반도체와 같은 시스템 반도체, 기타 응용 제품 등 신규 시장으로 사업의 영역을 확대할 수 있습니다. (나) GaN on SiC1) 5G 이동통신가) 5G Front-End Module

무선 데이터의 수요가 기하급수적으로 증가하면서, 선진 기업들은 무선 데이터와 네트워크의 용량을 비약적으로 확대할 수 있는 새로운 혁신기술인 5세대 이동통신 기술 개발에 박차를 가하고있습니다. 5세대 이동통신 구현에 핵심 기술 중 하나인 Massive MIMO(Massive Multi Input Multi Output)는 대용량의 데이터를 고속으로 전송하기 위해 다수의 안테나를 사용하여 무선 데이터 전송 속도와 링크안정성을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술입니다. 또한, 에너지 소비를 최소화 하면서, 더욱 많은 사용자를 수용할 수 있습니다. Massive MIMO 기술의 구현에는 32개 또는 64개 이상의 송/수신단과 연결되는 다수의 안테나가 사용됩니다. 다수의 안테나가 사용됨에 따라 각 안테나의 간섭을 최소화할 수 있도록 전력증폭기 설계 기술이 필요합니다. 또한 각 송신단에서 다수의 전력증폭기가 사용됨에 따라 발열량을 최소화하고 에너지 효율을 개선할 수 있는 고효율 전력증폭기에 대한 개발이 요구되고 있습니다.이러한 5세대 이동통신에 적합하도록 송/수신 소자를 집적화한 제품이 Front-End Module 입니다. 송/수신을 전환하는 RF스위치와 송신용 증폭기, 수신용 저잡음 증폭기를 모두 내장하고 소형화하였기 때문에 네트워크장비의 제조비용을 절감할 수 있으며 GaN 소자 특유의 고효율 성능으로 인해 유지비용이 낮아 소형기지국과 5G Massive MIMO용으로 많은 수요가 기대되는 제품입니다.

나) 5G GaN MMIC5G 차세대 통신용 Massive MIMO 기술에 적용되는 전력증폭기는 32개, 64개 이상의 다수의 안테나와 전력증폭기가 배열되므로 간섭을 최소화하며 효율을 최대화하는고도의 설계 기술과 신뢰성있는 집적화 기술이 적용되어야 합니다. 때문에 3.5GHz 및 28GHz 주파수를 사용하는 5G 차세대 통신용 GaN 전력증폭기는 여러 부품을 단일칩에 집적함으로써 통신기기를 획기적으로 소형화할 수 있는 GaN MMIC 형태로 개발될 것으로 예상됩니다.당사는 현재 6GHz 이하의 제품으로 평균출력 XW급의 고효율 GaN MMIC를 개발하고 있습니다. 또한, 상업용 및 방산용 레이더 산업에 적합한 C, X, Ku, K-band 와 같은 고주파 대역의 GaN MMIC 제품 개발을 통해 설계기술 확보 및 5G 통신용 제품에적용해 나갈 예정입니다. 2) 인공위성에 적용

우주 궤도에서 전력 사용은 극히 제한되어 있으므로 주어진 전력으로 기능을 극대화 할 수 있는 고출력 증폭기의 효율 개선, 경량화 및 신뢰성있는 기술의 확보가 매우 중요합니다.

GaN 트랜지스터를 이용한 전력증폭기는 한층 더 보강된 높은 신뢰성과 긴 수명, 고효율, 낮은 전압에서 동작 등의 장점을 적극 활용하여 새롭게 변화하고 있는 위성 통신 분야의 많은 데이터량을 처리 하는데 적합한 제품입니다. 당사는 위성 탑재체 개발 초기 단계부터 탑재체용 전력증폭기의 개발에 참여하여 요구되는 성능 및 규격에적합한 제품을 제공하고 있습니다.

당사에서는 위성 탑재체용 X, Ku-Band GaN 고출력 증폭 MMIC 및 이를 이용한 전력증폭기 우주인증 모델을 개발하고 있으며, 개발된 제품은 향후 저궤도 소형, 중형 탑제체에 적용될 예정이며, 정지궤도 통신용 탑제체에도 활용될 수 있습니다.

나. 시장 현황(1) 시장의 특성(가) 무선 통신 사업부문

1) 산업의 연혁 및 동향

이동통신기술은 10년 주기로 변화하면서 1980년대 1세대 아날로그 이동통신을 시작으로 1990년대 2세대, 2000년대 3세대, 그리고 2010년대 4세대를 거쳐 나아가 2019년대 5세대 서비스가 시작되었습니다.

이러한 이동통신 기술의 발달은 자연스럽게 관련 장비산업의 발달로 이어집니다. 4세대 이동통신(4G), 5세대 이동통신(5G)으로 기술이 발전됨에 따라 데이터의 사용량은 비약적으로 증가하였으며 이에 발맞추어 통신 서비스 사업자들은 안정적인 서비스 제공을 위해 무선 네트워크 장비에 대한 투자를 이어가고 있습니다. 무선 네트워크의 구조상 데이터 트래픽의 영향을 가장 많이 받는 부분은 기지국으로, 대부분의 통신 서비스 사업자들은 안정적인 서비스 제공을 위해 네트워크 설비에 대한 투자가 지속적으로 이루어지고 있습니다. 2) 수요 변동요인무선 네트워크 시장은 국가별로 통신 서비스 산업의 발전과 가입자의 규모에 따라 수요가 달라집니다. 예를 들어, LTE 및 5세대 이동통신기술(5G)과 같은 신규 서비스가 도입되면 통신 서비스 사업자들의 가입자 유치 경쟁 및 안정적인 통신 서비스 제공을 위해 기지국 및 중계기에 대한 설비 투자가(수요) 늘어나게 됩니다. 서비스 도입 초기에 급증한 수요는 서비스 안정기에 접어들면서 일부 감소될 수 있으나, 유지 및 보수 측면의 새로운 수요가 발생하면서, 일정 수준의 수요가 유지될 수 있습니다.무선 네트워크 시장의 가장 큰 수요 변동요인으로는 각 국가별로 5세대 이동통신기술(5G)의 상용화 시점입니다. 당초 5세대 이동통신기술(5G)은 2020년에 상용화될 것으로 예상되었으나, 중국의 대규모 투자 계획 및 5G 규격 개발 기술안의 확정, [5G 기술 선도 국가]를 선점하기 위한 국가 간의 기술 경쟁 결과 2019년 04월 전 세계 최초로 국내에서 5세대 이동통신기술(5G)이 상용화되었으며, 이어서 중국, 일본, 미국 등 주요 선진국을 위주로 상용화가 시작되고 있습니다.5세대 이동통신기술(5G)의 주파수 규격 및 성능을 만족하기 위해서는 GaN 트랜지스터 및 통신용 GaN 전력증폭기의 사용이 적합한 대안으로, 무선 통신시장에서 5세대 이동통신기술(5G)의 상용화를 위해 GaN 트랜지스터 및 통신용 GaN 전력증폭기를 적용한 장비의 연구 및 생산에 대한 투자가 증가할 것으로 예측하고 있습니다. 3) 주요 목표시장기존 3세대, 4세대 이동통신기술은 주로 3GHz 이하의 주파수가 활용되어 왔으며, 관련된 무선통신장비시장에서는 3GHz 이하의 주파수에서 가격대비 안정적인 성능을 보유한 실리콘(Si) 기반의 LDMOS 트랜지스터가 선호되었습니다.그러나, 2017년 12월 21일 3GPP 78차 총회에서 5세대 이동통신기술의 주파수 규격이 3.5GHz 및 28GHz 주파수를 사용할 것으로 확정됨에따라 다수의 경쟁사 및 조사업체들은 3GHz 이상의 주파수에서 높은 효율 및 안정성을 보유한 GaN 트랜지스터가 LDMOS 트랜지스터를 대체할 것으로 예상하고 있습니다. 4) 규제환경

미국에서는 사이버 보안을 이유로 세계 1위 통신장비 업체인 화웨이의 5세대 무선통신장비에 대하여 자국은 물론 동맹국의 설치에 대해 경계의 목소리를 높이고 있습니다. 미국의 영어권 첩보동맹인 파이브아이즈 국가 중 영국, 호주, 뉴질랜드는 자국기업이 세계 1위 통신장비 업체인 화웨이의 5세대 무선 통신장비 도입을 금지하는 미국과 뜻을 같이하고 있으며, 독일에서는 2021년 04월 화웨이 등 비신뢰사업자의 5세대 무선통신장비 사용제한 확대를 위한 IT 보안법이 통과되는 등 주요 선진국들을 중심으로 화웨이에 대한 제재가 계속되고 있습니다.선진국들의 이러한 움직임에는 무선 통신장비의 특성상 보안이 필요한 국가 내지 기업의 기밀이 타국에 유출될 수 있다는 근거를 기초로 두고 있습니다. 또한, 자국의 핵심 기술을 보유한 기업에 대하여 기술 유출을 근거로 기업의 인수 합병 등을 국가차원에서 금지하고 있습니다.

국가간의 정세는 무선 통신장비 시장에 영향을 미치는 중대한 요소입니다. 당사는 국가간 정세에 따른 영향을 최소화하기 위해 무선 통신장비 시스템의 납품이 아닌 자체 반도체 기술력으로 개발 및 생산한 GaN 트랜지스터를 공급하는 부품단위의 공급 전략을 구축하여 미국 등 다양한 국가에 수출하고 있습니다.

(나) 방위산업 사업부문(레이더)

1) 산업의 연혁 및 동향

최근 레이더 시장은 중장거리 정밀타격 무기체계의 확산에 따라 중장거리 레이더 개발의 필요성 또한 증가하고 있으며 스텔스 표적에 대응하기 위한 레이더 탐지 정밀성의 향상에 초점을 맞추어 미래위협에 대처하고 수많은 무기체계들을 조정하고 통제하기 위한 반도체(GaN 등) 기반 다기능 레이더로 발전하고 있습니다.

기존의 고전적인 레이더 신호처리 기능에 레이더 환경, 탐지되는 표적 등 변화하는 주위환경에 대한 지식 정보를 이용하여 더욱 효과적인 탐지 인식 기능을 더한 디지털구조 지능형 레이더로 발전될 것으로 예상됩니다. 디지털 구조 지능형 레이더는 단지표적을 탐지하는 장치에서 벗어나 표적을 식별하고 운용환경 및 표적에 따라 자동으로 최적 파형을 제어하며 탐지된 표적을 식별하여 위협표적에 경보하고 대응수단을 제시하는 인공지능을 갖추게 될 것입니다. 이 모든 기능들은 반도체 기반 다기능 레이더로 구현될 것입니다. 2) 수요 변동 요인

새로운 레이더의 개발, 생산, 도입 단계에 이르기까지 최소 5년에서 10년의 기간이 필요합니다. 특히 레이더와 같은 주요 탐지 장비들의 발전 대비, 항공기, 미사일 등의 은폐(Stealth) 성능은 더욱 향상되고 있어 테러 등에 무방비로 노출되기 쉬워졌습니다. 때문에 많은 국가들은 레이더의 성능 개선을 위해 연구 개발을 진행하고 있으며, 최신 기술인 반도체 송/수신기를 도입한 레이더의 도입 및 성능개선을 적극적으로 추진하고 있습니다.2017년도에 발행된 세계방산연감에 따르면 최근 개발되는 레이더 시스템들은 기존 기계 구동식에서 AESA(Active Electronically Scanned Array; 능동주사배열)와 같은 위상 배열 전자 빔 조향식으로 기술이 발전하여 탐지거리 등 성능이 크게 향상되었으며, 다양한 기능을 구현할 수 있는 반도체 기반 지능형 레이더 형태로 개발되고 있습니다. 이러한 반도체 기반 지능형 레이더는 단일 장비로 기존의 여러가지 시스템에서 활용될 수 있기 때문에 전체 레이더 생산 수량이 감소됨에 따라 시장 또한 서서히 감소할 것으로 예상됩니다. 3) 주요 목표시장

일반적으로 레이더는 내부의 부품이 매우 민감하기 때문에 통상 5년이 지나면 한 세대가 지난 것으로 보고 있습니다. 이러한 레이더는 제 기능을 발휘하기 위해서 주기적으로 정비, 성능개량 및 부품교체가 이루어져야 합니다.

기존 레이더의 성능을 결정하는 핵심 부품인 진공관(TWT, Klystron 등)은 고전압 사용으로 인해 잦은 고장이 발생하고, 짧은 수명으로 인하여 운용에 많은 문제점을 노출 시켰습니다. 또한, 운용 시 10 ~ 20분의 예열이 필요하고, 연간 1,000 ~ 1,500시간으로 제한된 운용시간으로 인하여 레이더 분야의 기술 선진국인 미국, 영국 및 프랑스 등은 자국의 방위 산업 업체를 통해 기존 진공관 기반의 레이더를 반도체 기반의레이더로 대체하는 사업을 추진하고 있습니다. 이러한 추세에 맞추어 당사는 글로벌 방위산업 업체와 연계하여 신규개발 사업 외에도 레이더용 GaN 전력증폭기를 적용한 반도체 기반의 레이더 체계 개선 사업에도 적극적으로 참여하고 있습니다.

4) 규제환경레이더 시스템은 국가 안보뿐만 아니라, 기상, 위성, 항공 등 다양한 분야에서 활용되는 최첨단 기술이며, 부가가치가 큰 기술입니다. 레이더 분야 최고 선진국인 미국은 주요 기술이 중국, 러시아 등 경쟁국에 넘어가는 것을 방지하기 위하여 핵심부품들에대해서는 자국 회사가 자국내에서 생산하는 것은 물론이고, 수출 허가(EL) 없이는 반출도 불허하는 등 철저하게 통제하고 있습니다. 당사는 한국 법인과 미국 법인을 활용하여 국내 및 미국과 유럽의 방산업체를 공략하고 있으며 중국과 러시아 등의 국가에는 레이더용 GaN 전력증폭기를 납품하고 있지 않습니다.

(다) RF 에너지 사업부문1) 산업의 연혁 및 동향

마이크로파는 대상 물체를 빠르게 가열할 수 있고 에너지 효율이 높아 우리의 일상에서 전자레인지의 형태로 사용되고 있습니다. 또한, 제4의 물질 형태인 플라즈마로 변화시키는 에너지원으로 사용됨에 따라, 공업용 설비, 기초 과학 연구시설, 의료기기 등 산업 전반에서 쓰임새가 날로 증가하고 있습니다. 이러한 마이크로파는 1940년 영국에서 개발된 마그네트론 기술을 주로 활용하였으나, 반도체 기술의 발달로 다수의 트랜지스터를 활용하여 수 백 와트(W)에서 수 키로와트(kW)까지 출력의 구현이 가능해짐에 따라 반도체 기반 Microwave Generator를 활용하기 위한 연구 개발이 증가하고 있습니다. 특히, 반도체 기반 Microwave Generator는 원하는 주파수로 선택적으로 가변하여 사용 가능하고, 불필요한 노이즈(noise)가 적은 우수한 신호 특성을 통해 보다 정밀한 제어가 요구되는 반도체 공정 장비, 의료기기에 적용을 위한 연구가 진행되고 있습니다.

2) 수요 변동 요인

RF 에너지 사업분야에 적용되는 Microwave Generator는 반도체, 공업, 기초과학, 의료 등 마이크로파가 활용되는 산업 전반에서 사용될 수 있습니다. 일부 산업에서 경기 침체 등으로 인한 수요 감소가 발생할 수 있으나, 가속기, 플라즈마 등 최첨단 기술이 요구되는 분야에서 마이크로파를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 반도체 기반의 Microwave Generator 의 대체 수요가 발생할 수 있습니다.

3) 주요 목표시장

기술의 발달로 보다 정밀하고 미세한 공정이 요구되고, 기존 마그네트론 기반 Microwave Generator가 기술적 한계에 직면함에 따라, 반도체 기반 Microwave Generator를 활용한 성능 개선의 필요성이 증가하고 있습니다. 이러한 추세에 맞추어 당사는 다양한 글로벌 업체와 연계하여 자체 설계 및 제작한 GaN 전력증폭기가 사용되는 반도체 기반 Microwave Genarator 개발 프로젝트를 다수 수행하고 있습니다.

4) 규제환경

당사의 Microwave Generator는 자체적으로 생산한 GaN 트랜지스터 및 전력증폭기를 이용한 것으로 GaN 트랜지스터 및 전력증폭기에 사용되는 GaN 에피 웨이퍼는 해외 선진국 대비 기술력 부족으로 현재 전량 수입에 의존하고 있습니다. 특히 GaN 에피 웨이퍼는 전략물자로 분류되어 있어, 이를 사용하여 제작된 Microwave Generator 또한 수출 허가(EL, Export License) 판정 및 승인이 필요합니다.

(라) 위성통신 사업부문1) 산업의 연혁 및 동향

인공위성은 우주에서 지구 주위를 돌도록 쏘아 올려진 인공 장치로, 1957년 세계 최초로 발사된 이후로 나날이 발전하여 현재 이동통신, 기상 예보, GPS 등 일상에서 다양한 용도로 활용되고 있습니다. 이러한, 인공 위성은 운용 궤도에 따라 크게 저궤도 위성(Low Earth Orbit, LEO), 중궤도 위성(Medium Earth Orbit, MEO), 정지궤도 위성(Geostatimonary Orbit, GEO)로 나뉘며, 6G, AI, 홀로그램, 메타버스 등 폭발적으로 증가하는 데이터 처리량과 빠른 속도, 그리고 안정성이 확보에 적합한 저궤도 위성에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다.

2) 수요 변동 요인

SPACE X, OneWeb 및 BLUE ORIGIN과 같은 글로벌 기업들의 주도하에 인공위성 시장이 성장하면서, 민간 주도의 뉴 스페이스 시대로 변화하고 있습니다. 향후 10년간 약 10만대의 인공위성이 발사될 것으로 예상됨에 따라, 천문학적인 발사 비용을 절감하고 보다 많은 인공위성을 탑재하기 위해 기존 진공관(TWT 등)을 대체하는 소형ㆍ경량화된 위성용 GaN 전력증폭기의 수요가 발생할 수 있습니다.

3) 주요 목표시장

인공위 성의 사용 주파수는 높아지고, 발사 비용의 절감을 위한 부품의 소형ㆍ경량화가 요구됨에 따라 기존 진공관(TWT 등)을 대체하는 반도체 기반 전력증폭기에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 추세에 맞추어 당사는 정부 주도하에 진행중인 정지궤도 위성 및 저궤도 위성 사업를 수행하고 있으며, 글로벌 기업들과의 위성 관련 프로젝트를 다수 수행하고 있습니다.

4) 규제환경

당사의 위성용 GaN 전력증폭기는 S-Band(2~4Ghz), X-Band(8~12Ghz), Ku-Band(12~18Ghz), K-Band(18~27Ghz) 및 Ka-Band(27~40Ghz)와 같은 초주파수 대역을 지원합니다. 이러한 초고주파 대역의 제품은 대외무역법 및 전략물자 수출입고시에서 지정한 이중용도품목(전략물자)로 분류되어 있어, 제품의 해외 수출 시 수출 허가(EL, Export License) 판정 및 승인이 필요합니다.

(2) 시장 규모 및 전망

최근 GaN 트랜지스터(GaN RF Device)는 고주파수에서 높은 출력 및 소형화에 유리한 장점으로 인하여 RF(Radio-Frequency) 분야에서 적극적으로 채택되고 있습니다. Yole Developpement사의 RF GaN Market(2021) 보고서에 따르면, 전체 GaN 트랜지스터 시장은 무선 통신 및 방위산업이라는 두 응용분야를 중심으로 2026년까지 약 24억 달러의 시장으로 성장할 것으로 예측하였습니다. GaN 트랜지스터 시장이 계속해서 성장함에 따라 향후 당사의 사업분야(무선 통신, 방위산업, RF 에너지 및 위성 사업) 전반에서 괄목할 만한 성장을 기대할 수 있습니다.

(가) 무선 통신 사업부문

전 세계적인 인플레이션에도 불구하고 무선 통신용 GaN 트랜지스터(GaN RF Device) 시장규모는 주요 선진국들을 중심으로 성장하고 있습니다. 디지털 기반의 비대면 서비스 중심으로 산업이 발전함에 따라 5세대 이동통신(5G) 인프라 및 네트워크에 대한 투자는 지속적으로 증가하여 2026년에는 9.92억 달러로 성장할 것으로 예측하고 있습니다.기존 무선 통신 분야에서 주로 사용되는 주파수가 3GHz 보다 낮아 수십 년 동안 연구 및 생산된 LDMOS 트랜지스터가 경쟁력이 높을 수 밖에 없습니다. 그러나 서브 6GHz(Sub-6GHz) 및 28GHz 대역의 주파수를 사용하는 5세대 이동통신(5G) 의 경우, LDMOS 트랜지스터로는 소재의 물질적 특성의 한계로 인하여 5세대 이동통신의 규격 및 시스템 구현이 어려워 GaN 트랜지스터의 시장 점유율은 확대될 것으로 예상됩니다.

(나) 방위산업 사업부문

2017년도 세계방산연감에 의하면 세계 방산 레이더 시장은 2017년 약 20억 달러이며, 2020년을 이후로 시장이 서서히 감소할 것으로 예상됩니다. 최근 개발되는 레이더는 단일 장비로 기존의 여러 가지 시스템을 대체할 수 있고, 또한 신규 개발보다는 성능 개선이 중점적으로 이루어지고 있는 점이 주요 원인입니다.

자료 : 세계방산연감 2017레이더 산업은 송/수신부, 신호처리부, 안테나, 하우징, 디스플레이, 전원공급, 센서, 광학 등의 하부 구조 산업을 보유하고 있습니다. 그 중 당사의 주요 제품인 레이더용 GaN 전력증폭기가 적용되는 송/수신 장비는 전체 레이더 산업의 30.30%를 차지하는 핵심 요소입니다.

(다) RF 에너지 사업부문

Microwave Generator는 공업용 설비, 기초 과학 연구시설, 의료기기 등 산업 전반에서 활용되고 있는 제품입니다. POLARIS Market research 사의 Industrial Microwave Heating Market Analysis 보고서에 따르면 전체 Microwave Generator 시장은 2019년도 기준 약 10억 달러의 규모이며, 그 중 반도체 기반 Microwave Generator는 전체 시장의 30%인 약 3억 달러의 시장을 형성하고 있습니다. 마그네트론 및 이를 활용한 Microwave Generator가 기술적 한계에 직면함에 따라, 유럽과 북미 대륙을 중심으로 반도체 기반 Microwave Generator의 채용이 높아지고 있어, 향후 2027년에는 약 5.6억 달러의 규모로 확대될 것으로 예측하고 있습니다.

(라) 위성통신 사업부문

기획재정부에서 배표한 제4차 혁신성장전략회의 자료에 따르면, 글로벌 위성 산업 규모는 2020년 3,900억 달러이며, 이 중 위성통신 분야는 640억 달러로 전체 위성 산업 규모의 16%를 차지하고 있지만 2040년에는 5,800억 달러로 53%에 달할 것으로 예측하였습니다. 특히, 대용량 통신위성(High Throughput Satellite), 저궤도 위성통신 등 위성통신 기술의 급속한 발전으로 향후 위성산업 내에서도 위성통신 부분의 비중은 확대될 것으로 보입니다. 그에 따라, S대역(2∼4㎓, 관제), X대역(8∼12㎓, 데이터 다운로드), Ku대역(12.5∼18㎓, 위성통신), Ka대역(26.5∼40㎓, 광대역 위성통신), Q/V대역(30∼70㎓, 6G위성통신 주파수 예상)의 SSPA에 대한 수요와 요구사항도 늘어날 것으로 예상됩니다.

다. 경쟁 현황(1) 경쟁 상황(가) 무선 통신 사업부문

1) RF 트랜지스터(GaN, LDMOS 등)

RF 트랜지스터 시장은 Sumitomo Electric, WolfSpeed(구, CREE), 알에프에이치아이씨㈜ 외 2업체가 GaN 트랜지스터 시장의 약 76% 를 장악하고 있습니다.

2) 통신용 GaN 전력증폭기당사는 새로운 통신용 전력증폭기 시장을 개척하기위해 COB(Chip on board) 공정을 통해 GaN 웨이퍼를 질화알루미늄(AlN) 기판 상에 올리는 방식으로 제작한 하이브리드 타입의 통신용 GaN 전력증폭기를 세계 최초로 개발하였습니다. 당사의 통신용 GaN 전력증폭기는 5G Massive MIMO 기지국 및 초소형(Small cell) 무선 기지국에 적용되어, 무선 기지국 시장에 진입하게 되었습니다.

(나) 방위산업 사업부문1) 레이더용 GaN 전력증폭기

방위산업 레이더시장의 경우 다양한 업체가 경쟁하고 있으며, 글로벌 방산기업의 경우 자체적으로 레이더용 GaN 전력증폭기를 생산하는 곳도 많습니다. 당사와 유사한 방식으로 레이더용 GaN 전력증폭기를 생산하여 경쟁을 하는 업체로는 L3Harris Technologies와 Teledyne e2v 등이 있습니다.

(다) RF 에너지 사업부문1) Microwave Generator

RF 에너지 시장은 기존 마그네트론 기반 Microwave Generator를 생산하는 Hitachi Power Solutions, Sairem, MKS, Teledyne e2v 등이 있으며, 당사와 같이 반도체 기반 Microwave Generator를 생산하는 업체는 Muegge, Richardson Electronics, Cellencor 등이 있습니다.

(라) 위성통신 사업부문 1) 위성통신용 GaN 전력증폭기

위성 시장은 소형ㆍ경량화 추세에 맞춰 고성능의 MMIC 기술을 이용한 전력증폭기가 개발되고 있습니다. MMIC 기반의 제품을 생산하는 업체로는 NGST, UMS, MACOM 및 Qorvo 등이 있습니다.

(2) 비교우위 사항(가) 기술적인 우위

1) GaN 트랜지스터

당사의 GaN 트랜지스터는 GaN의 소재적 우수함으로 인하여 기존 실리콘(Si) 기반의LDMOS 트랜지스터보다 높은 주파수에서 우수한 효율 및 선형성을 보유하고 있습니다. 이러한, GaN의 특성은 LDMOS 트랜지스터와 동일한 주파수 및 출력에서 보다높은 효율을 갖는 제품의 제작이 가능하고, 보다 높은 주파수에서 사용 가능한 제품의 생산이 가능합니다.[LDMOS와 GaN on SiC 비교]

성능	LDMOS	GaN on SiC

효율	Peak Power	68%	75%

Doherty	48%	55%

선형성	-30dBc	-28dBc

열 전도율	70W/mK	350 W/mK

주파수	3GHz	0.5um	5GHz

0.25um	18GHz

0.15um	40GHz

자료 : 당사자체분석아래의 표는 GaN 트랜지스터를 생산하는 당사와 LDMOS 트랜지스터를 생산하는 경쟁 업체들의 제품을 비교한 것입니다. 동일한 주파수 대역 및 출력에서 GaN 트랜지스터가 LDMOS 트랜지스터 대비 높은 효율을 제품임을 확인할 수 있습니다.[LDMOS 트랜지스터와 GaN 트랜지스터 성능 비교]

제품 번호(제조사)	주파수(GHz)	출력(W)	효율(%)	Gain (typ)(dB)	소재

MRF24300N(NXP)	2.4 ~ 2.5	300	60.5	13.1	LDMOS

BLC2425M8LS300P(Ampleon)	2.4 ~ 2.5	300	58	17.5	LDMOS

PXFD252207NF(Infineon)	2.4 ~ 2.5	250	57	16.7	LDMOS

EGN21C320IV(Sumitomo Electric)	2.1 ~ 2.2	316	65	18	GaN

IE24300P(알에프에이치아이씨㈜)	2.4 ~ 2.5	310	70	11.4	GaN

(주1) 제조사별 홈페이지와 매체를 통해 홍보된 내용을 기초로 작성하였습니다.

(주2) 이득(Gain)은 입력 신호 대비 출력 신호의 증폭된 양을 나타냅니다.

(주3) Sumitomo Electric은 동일한 주파수 대역의 제품이 없어 유사한 제품으로 조사하였습니다.

(주4) 효율과 이득(Gain)은 상호간의 Trade - off 관계를 가지고 있습니다.

2) 통신용 GaN 전력증폭기통신용 GaN 전력증폭기는 당사의 연구 노하우와 기술력을 바탕으로 기존의 모듈 형태와는 다른 새로운 형태 및 구조로 개발되어 세계에서 당사만이 유일하게 설계 및 제작하고 있습니다. 당사의 통신용 GaN 전력증폭기는 패키지에 의한 전기적 기생성분을 최소화하기 위해 메탈 패키지를 사용하지 않고 기판에 웨이퍼를 직접 붙여 일체화하는 기술로 제품의 크기를 보다 소형화 할 수 있는 반도체 기술입니다.당사의 통신용 GaN 전력증폭기의 최대 장점은 입출력 정합(Matching) 회로를 포함하는 제품으로 사용자의 편리성을 극대화하였으며, 외부에 별도의 정합회로가 필요하지 않아 제품의 소형화에 매우 유리합니다. 또한, 열 전도율이 뛰어난 질화 알루미늄(Aluminium Nitride, AlN)을 이용하여 효과적으로 열을 배출할 수 있도록 설계된 제품입니다. 크기가 작고 가벼우며, SMD(Surface Mount Device)형태로 제작 가능하여, 대량 생산에 매우 용이한 구조입니다. 3) 레이더용 GaN 전력증폭기당사는 글로벌 방위 산업 업체들과 다년간의 공동 연구 개발을 통해 방위 산업 제품에서 요구하는 극한의 조건(온도, 습도, 진동 등)에서도 안정적으로 동작하는 레이더용 GaN 전력증폭기를 다수 개발하였습니다. 또한, 복수의 GaN 트랜지스터 출력을 결합(Combine)하는 회로 및 안정적인 성능 구현을 위한 방열 구조에 대한 설계 기술을 보유하고 있습니다.대부분의 레이더용 GaN 전력증폭기 제조사들은 해외 거래처로부터 GaN 트랜지스터를 구입하여 전력증폭기를 제작하는 방식입니다. 하지만, 당사는 자체적인 GaN 트랜지스터의 설계 및 생산 공정을 구축하고 있으며, 이를 이용한 레이더용 GaN 전력증폭기 설계 및 생산을 통해 경쟁사 대비 우수한 성능 및 경쟁력 있는 가격으로 제품을 출시하고 있습니다.

4) Microwave Generator

당사는 국내/외 다수의 기업들과 기존 마그네트론 기반 Microwave Generator를 대체하기 위한 프로젝트를 진행하고 있으며, 반도체 장비, 공업용 설비, 기초 과학 연구시설, 의료기기 등 각각의 산업분야에서 요구되는 성능을 충족하는 GaN 전력증폭기 기반 Microwave Generator를 다수 개발하였습니다. 이러한 개발 경험을 통해 당사는 Microwave Generator의 개발에 필요한 결합기(Combiner) 및 분배기(Divider) 등의 수동 부품의 설계 기술, 전력증폭기의 제어 프로그래밍 설계 기술 및 안정적인 성능 구현을 위한 방열 설계 기술들을 확보하여 제품의 성능 개선을 진행하고 있으며, 자체적으로 제작한 GaN 트랜지스터와 GaN 전력증폭기를 사용하여 경쟁사 대비 우수한 성능과 경쟁력 있는 가격으로 제품을 출시하고 있습니다.

[기존 마그네트론 방식과 당사의 GaN 전력증폭기를 적용한 Microwave Generator의 비교]

비교항목	마그네트론 기반 Microwave Genarator	GaN 전력증폭기 기반 Microwave Generator

사용전압	DC 5,000V 이상	DC 50V

수명	1년	10년 이상

주파수	선택 제한적	선택 가능

부피, 위험도	부피 큼, 위험도 높음	부피 작음, 위험도 낮음

대기전력	수 백 ~ 1KW 이상 전력 소모	수 십 W 이하

고장발생시	장비운영 중단	다수의 증폭기들 중 일부 고장 발생 시
나머지 증폭기로 비상 사용 가능

(나) 웨이퍼 생산공정을 제외한 전공정 구축미국 WolfSpeed(구, CREE) 등 으로부터 당사의 설계 데이터를 기초로 제작된 GaN 웨이퍼가 입고되면 패키징 공정(Die Attach, Wire Bonding, Internal Matching) 작업을 통하여 GaN 트랜지스터를 생산합니다. 당사에서 만들어진 GaN 트랜지스터는 자체로 판매하거나 GaN 전력증폭기에 적용하여 GaN 전력증폭기로 판매하기도 합니다. 웨이퍼를 생산하는 공정을 제외한 전공정, 즉 RF 설계, 제조 기술을 보유하고 있어 가격 경쟁력 및 고객 요구에 빠르게 대응할 수 있는 능력을 보유하고 있습니다.