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킹맥스 개요
원래 1989년에 킹맥스 반도체 주식회사가 설립되었다. 이 그룹은 중화민국, 중화인민공화국, 홍콩에 여러 제조 시설을 보유하고 있다. 이 그룹은 플래시 메모리 제품 (SD 카드, USB 플래시 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브), 하드 디스크 드라이브, DRAM, 카드 리더, USB 어댑터 및 기타 전자 제품을 전 세계에 제조 및 공급한다. 사업 유형 및 범위는 ADATA, 실리콘 파워, 트랜센드와 동일하며, 이들 또한 중화민국에 있는 회사들이다. 2011년 킹맥스는 세계 최초로 64GB microSD 카드를 출시한 것으로 알려졌다. 2015년 킹팩 테크놀로지 주식회사는 인터내셔널 브랜딩 마케팅 주식회사(영문명은 여전히 킹팩 테크놀로지 주식회사)에 합병되었다. 그리고 나서 이 회사는 대만 OTC 시장 (6238.TWO)에 상장된 그룹의 첫 번째 회사였다. 2017년 킹맥스는 PM2.5 등을 확인할 수 있는 휴대용 공기 품질 측정기인 AirQ Check가 대만 엑설런스 어워드를 수상한 것으로도 알려졌다.
킹맥스 개요
B2B 측면에서, 컴퓨터 하드웨어 공급업체로서 킹맥스는 주요 컴퓨터 회사에 다양한 제품을 제공하는 데 기여해 왔다. 이 그룹은 TinyBGA를 IBM, 휴렛 팩커드, 썬 마이크로시스템즈, 컴팩, 델, NEC, 에이서, 에이수스에 제공했으며 CMOS 이미지 센서를 ON 세미컨덕터 등에 제공했다. 그러나 이 그룹은 렉사 (브랜드) (마이크론 테크놀로지)와 엘릭서 (난야 테크놀로지)로부터 플래시 메모리와 DRAM을 제공받고 있다.
아익스트론
아익스트론 SE(Aixtron SE)는 유럽의 다국적 기업으로, 반도체 산업 고객을 위한 유기금속 화학 기상 증착(MOCVD) 장비 제조를 전문으로 하는 기술 회사이다. 이 회사의 주식은 프랑크푸르트 증권거래소에 상장되어 있다. 아익스트론은 MDAX 및 TecDAX 지수의 구성 종목이다.
아익스트론은 웨이퍼 공장 장비 공급업체이다.
아익스트론 역사
아익스트론은 1983년 아헨 공과대학교에서 분사한 회사로 설립되었다. 이 회사는 1997년 11월 프랑크푸르트 증권거래소의 현재는 없어진 노이어 마르크트에 상장되었다. 상장 이후 이 회사는 여러 인수를 단행했으며, 1999년에는 영국 회사인 토마스 스완 & 코(Thomas Swan & Co.)의 과학 장비 사업부와 스웨덴의 화학기상증착 장비 제조업체인 에피그레스 AB(Epigress AB)를 모두 인수했다.
이 회사는 2005년 3월 미국 경쟁사인 제너스 Inc.와 1억 1,800만 유로 규모의 합병을 완료했으며 2007년에는 케임브리지 대학교에서 분사한 나노재료 개발업체인 영국의 나노인스트루먼츠 Ltd.를 인수했다.
2010년 12월, 이 회사는 유럽 및 국제적인 특성을 반영하여 독일의 악티엔게젤샤프트에서 유럽 회사법인으로 전환했다.
아익스트론 역사
2016년 10월, 중국의 푸젠 그랜드 칩 투자 펀드 LP(Fujian Grand Chip Investment Fund LP)는 아익스트론을 인수하겠다고 제안했다. 이 인수 제안은 담합으로 얼룩졌다. 푸젠 그랜드 칩이 공개 인수 제안을 하기 직전에 사난 광전자는 불분명한 이유로 아익스트론의 중요한 주문을 취소하여 주가를 떨어뜨렸고, 푸젠 그랜드 칩이 더 저렴한 가격으로 제안할 수 있게 했다(사난 광전자와 푸젠 그랜드 칩은 모두 동일한 국영 반도체 펀드의 통제를 받는다). 그 결과, 독일 경제부는 인수 승인을 철회했다. 2016년 11월, 미국 해외투자심의위원회(CFIUS)는 국가 안보 우려로 양측에 계획을 철회할 것을 권고했다.
2017년, 아익스트론은 미국 캘리포니아주 서니베일에서 생산되는 ALD/CVD 메모리 제품 라인을 한국의 유진테크놀로지에 매각했다. 아익스트론은 2018년 수익성 회복을 위해 구조조정 조치를 계속 실행하고 OLED 사업의 파트너십 구축을 모색하고 있다고 밝혔다. 이의 일환으로 2017년 10월 OLED 사업부는 별도의 회사인 APEVA SE가 되었다.
2018년 10월 24일, 아익스트론은 OLED 증착 기술을 위한 아익스트론의 자회사인 APEVA에 투자하기 위해 한국 기업인 IRUJA Co. Ltd.와 합작 투자 계약을 체결했다고 발표했다. 합작 투자 계약의 완료는 2018년 중에 이루어질 것으로 예상된다.
아익스트론 운영
아익스트론은 화합물, 유기뿐만 아니라 나노튜브 및 나노섬유를 포함하는 다양한 전자 및 광전자 제품 제조에 사용되는 유기금속 화학 기상 증착 장비를 생산한다.
2020년, 아익스트론의 수익 중 73%는 아시아 고객으로부터, 약 15%는 유럽에서, 나머지 12%는 미국에서 발생했다.
2022년, 아익스트론의 매출 68%는 아시아 고객으로부터, 18%는 미주 지역에서, 14%는 유럽에서 발생했다. 2022년, 아익스트론의 총 수주액은 5억 8,590만 유로로, 전년 대비 18% 증가했다.
많은 아익스트론 시스템은 기체 반도체 물질이 회전하는 웨이퍼에 증착되는 "행성형 반응기" 공정을 사용하며, 다른 시스템들은 근접 연결된 "샤워 헤드" 증착 방식을 활용한다.
제조 시설은 독일 아헨 근처의 헤르초겐라트와 영국의 케임브리지에 위치해 있다.
CAMECA
CAMECA는 하전 입자 빔, 이온 또는 전자를 기반으로 하는 재료 분석 기기인 과학 기기 제조업체이다.
CAMECA 역사
이 회사는 1929년 유성 영화의 등장과 함께 콤파니 제네랄 드 라 텔레그라피 상 필 (CSF)의 자회사로 "라디오-시네마"라는 이름으로 설립되었다. 이 회사의 업무는 대형 영화 상영관을 위한 영사기를 설계하고 제조하는 것이었다.
제2차 세계 대전 이후, CSF의 이사이자 훗날 프랑스 과학 아카데미 회원이 될 모리스 퐁트의 주도로 회사는 프랑스 대학 연구소에서 개발된 과학 기기를 제조했다. 1950년대 초반에는 스파크 분광계, 1958년부터는 카스타잉 미세 탐침, 1968년부터는 이차 이온 분석기를 제조했다. 또한 1950년대 초반에는 쿠르브부아의 생드니 대로에 공장을 설립하여 50년 이상 그곳에 머물렀다. 스파크 분광계는 1950년대 말에 생산이 중단되었다.
CAMECA라는 이름은 Compagnie des Applications Mécaniques et Electroniques au Cinéma et à l'Atomistique의 약자로 1954년에 붙여졌다. 영사기 사업은 1960년 직후 중단되었지만, 1960년대에는 스코피톤의 모험을 통해 영화 사업이 잠시 부활했다.
CAMECA 역사
IMS3F가 출시된 1977년부터 CAMECA는 자기 SIMS 분야에서 사실상 독점적인 지위를 가졌지만, 카스타잉 마이크로프로브 시장은 제올을 비롯한 일본 경쟁사들과 공유하고 있다. 반도체 산업은 자기 SIMS의 매우 중요한 시장이다. 20세기 말, CAMECA는 단층 원자 탐침이라는 세 번째 분석 기술에서 발판을 마련했다.
1987년에 CAMECA는 톰슨-CSF 그룹을 떠나 경영진과 직원들의 차입매수 대상이 되었다. 2001년에는 작은 프랑스 프라이빗에쿼티 펀드에 매각되었다가, 칼라일 그룹이 지배하는 또 다른 프라이빗에쿼티 펀드에 매각되었고, 칼라일 그룹은 CAMECA를 아메텍에 매각하여 2010년에 CAMECA와 이마고 사이언티픽 인스트루먼트(Imago Scientific Instruments)를 합병했다.
1975년부터 직원 수는 약 200명이었다. 미국, 일본, 한국, 중화민국 및 독일에 자회사가 설립되었다. 이 자회사들은 상업 및 유지 보수 활동에 종사하며 수십 명의 직원을 고용하고 있다.
CAMECA 2011년 회사 현황
회사 웹사이트에 따르면, 2011년 회사의 사업은 두 가지 다른 시장에 있었다: 연구 활동을 위한 과학 기기; 그리고 반도체 산업을 위한 도량형학. 후자 시장은 21세기 초에 개발된 LEXES 기술(저에너지 전자 유도 X선 방출 분광법)을 기반으로 하는 전용 카스타잉 전자 탐침 버전으로 반도체 제조클린룸을 다룬다.
CAMECA 기기는 지구화학 및 행성과학 분야를 포함한 학계에서 잘 알려져 있으며, CAMECA는 네이처 및 사이언스와 같은 과학 저널에 수십 번 인용되었다.
2010년, 아메텍은 위스콘신주의 신생 기업인 이마고 사이언티픽 인스트루먼트를 인수하여 CAMECA에 통합했다. 따라서 CAMECA는 LEAP 브랜드 이름으로 원자 탐침 기기 제조 분야에서 독점적인 지위를 가지고 있다.
코쿠사이 일렉트릭
코쿠사이 일렉트릭(Kokusai Electric)은 일본의 반도체 제조 회사이다. 지요다구에 본사를 두고 있으며, 70년 이상 장비 생산에 참여해왔다.
2023년 9월 21일, 도쿄 증권거래소는 코쿠사이 일렉트릭의 프라임 시장 상장을 승인했으며, 2023년 10월 25일에 발효되었다.
스크린 홀딩스
스크린 홀딩스 주식회사 (株式会社SCREENホールディングス)는 일본의 반도체 및 전자 회사로, 교토시에 본사를 두고 있으며 반도체, 평판 디스플레이, 저장 매체 (광 디스크 등) 및 정밀 기술 제조 장비 제조 및 판매에 종사한다.
스크린 홀딩스는 일본에 여러 사업장을 두고 있으며, 교토시, 도쿄 지요다구 구단미나미, 도쿄 고토구 엣추지마에 사무실이 있고, 교토시, 야스시, 히코네시, 다가정에 제조 공장이 있다.
스크린 홀딩스 그룹은 일본, 미국, 영국, 독일, 네덜란드, 중국, 홍콩, 대한민국, 중화민국, 싱가포르, 호주에 많은 자회사를 두고 있다.
2014년 8월 5일, 이 회사는 당시 이름이었던 다이닛폰 스크린 제조 주식회사 (大日本スクリーン製造株式会社)에서 '스크린 홀딩스'로 사명을 변경한다고 발표했으며, 이는 지주회사 구조로 재편하기 위한 것이었다.
대한민국의 최대 반도체 제조사인 세메스(SEMES Co. Ltd.)는 SCREEN의 기술을 사용하여 합작 투자로 설립되었다. 현재는 자본 관계가 없지만 세메스는 SCREEN의 기술을 계속 사용하고 있으며, 삼성의 세정 장비 주문으로 모든 매출을 올리고 있다.
요코가와전기
요코가와전기 (横河電機株式会社, Yokogawa-denki Kabushiki-kaisha)는 측정, 제어 및 정보 기술을 기반으로 하는 사업을 영위하는 일본의 다국적 전기공학 및 소프트웨어 회사이다.
이 회사는 전 세계적으로 19,000명 이상의 직원을 보유하고 있으며, 55개국에서 84개의 자회사 및 3개의 제휴 회사를 운영하고 있다. 이 회사는 도쿄 증권거래소에 상장되어 있으며 닛케이 225 주가 지수의 구성 종목이다.
요코가와는 분산 제어 시스템 개발의 선구자이며 1975년에 Centum 시리즈 DCS를 출시했다.
요코가와의 가장 잘 알려진 제품 중 일부는 생산 관리 시스템, 테스트 및 측정 기기, 압력 트랜스미터, 유량계, 산소 분석기, 필드버스 기기, 생산 관리 시스템 및 고급 공정 제어이다.
요코가와전기 역사
요코가와의 역사는 1915년으로 거슬러 올라간다. 유명한 건축가인 요코가와 다미스케 박사가 도쿄 시부야에 전기 계측기 연구소를 설립했다. 일본에서 전기 계측기의 개발 및 생산을 개척한 후, 이 회사는 1920년에 요코가와전기 공업 주식회사로 설립되었다.
1933년 요코가와는 항공기 계측기 및 유량, 온도, 압력 제어기 연구 및 제조를 시작했다. 전쟁 후 몇 년 동안 요코가와는 상장되었고, 최초의 전자 기록계를 개발했으며, 미국 회사 폭스보로와 산업 계측기 기술 지원 계약을 체결하고, 최초의 해외 영업 사무소(뉴욕)를 열었다.
1960년대에 회사는 산업 분석기 시장에 본격적으로 진출하여 와류 유량계의 개발, 제조 및 판매를 시작했으며, 그 후 10년 동안 일본 외 지역에 최초의 제조 공장(싱가포르)을 설립하고 유럽에 영업 사무소를 열었으며 분산 공정 제어 시스템을 시장에 출시한 최초의 회사 중 하나가 되었다. 1983년 요코가와는 호쿠신 전기 공업과 합병했으며, 그 후 10년 말에 고주파 측정 기기 사업에 진출했다. 1990년대에 요코가와는 중동 사업을 감독하기 위해 바레인에 사무소를 설립하고 공초점 스캐너 및 생명공학 사업에 진출했다.
요코가와전기 역사
2002년 이 회사는 안도 전기를 인수하여 성장을 계속했으며, 2005년에는 싱가포르에 요코가와전기 인터내셔널을 설립하여 산업 자동화 사업의 새로운 차원의 세계화를 위한 발판을 마련했다. 2008년 이 회사는 새로운 바이오 테스트 시스템으로 신약 개발 지원 시장에 진출했다.
2020년 4월, 요코가와는 스카버러에 본사를 둔 플루이드 이미징 테크놀로지스를 인수했다. 거래 조건은 공개되지 않았다.
2021년 요코가와는 클라우드 기반 솔루션 및 산업용 IoT 애플리케이션에 중점을 두었다. 이 회사는 OpreX Control Care 클라우드 서비스를 출시하고 Industrial Control Systems, Inc. (ICSI)를 인수하여 산업 사이버 보안 제품을 강화했다.
요코가와전기 사업 및 주요 제품
요코가와 제품은 공정 제어 시스템을 필요로 하는 다양한 산업에서 사용된다. 프로젝트 규모 및 요구 사항에 따라 요코가와는 다양한 제어 시스템을 제공한다: DCS, PLC, SCADA 및 ESD (비상 정지). 셸 글로벌 솔루션과 협력하여 요코가와는 정유 공장, 석유화학 공장 및 화학 공장을 위한 고급 공정 제어 (APC) 솔루션도 제공한다.
커넥선트
커넥선트 시스템즈 주식회사(Conexant Systems, Inc.)는 음성 및 오디오 처리, 이미징 및 모뎀 기술을 개발하는 미국 기반의 소프트웨어 개발 및 팹리스 반도체 회사였다. 이 회사는 로크웰 인터내셔널의 한 사업부로 시작하여 독립적인 공기업으로 분사되었다. 커넥선트 자체는 이후 여러 사업부를 분사하여 스카이웍스 솔루션즈 및 마인드스피드 테크놀로지스를 포함한 독립적인 공기업을 설립했다.
이 회사는 2017년 7월 컴퓨팅 인터페이스 기술 회사인 시냅틱스 주식회사에 인수되었다.
커넥선트 역사
1996년, 로크웰 인터내셔널 코퍼레이션은 자사의 반도체 사업부를 로크웰 반도체 시스템즈 주식회사로 통합했다. 1999년 1월 4일, 로크웰은 커넥선트 시스템즈 주식회사를 공기업으로 분사했다. 이 회사는 1999년 1월 4일 나스닥에 CNXT로 상장되었다. 당시 커넥선트는 세계 최대의 독립 통신 IC 회사가 되었다. 드와이트 W. 데커는 초대 최고경영자이자 이사회 의장이었다. 이 회사는 뉴포트비치에 본사를 두었다.
2000년대 초반, 커넥선트는 여러 독립 기술 사업부를 분사하여 공기업을 설립했다.
2002년 3월, 커넥선트는 칼라일 그룹과 합작 투자 계약을 체결하여 웨이퍼 제조 공장인 재즈 세미컨덕터의 소유권을 공유했다.
2002년 6월, 커넥선트는 무선 통신 사업부를 분사했는데, 분사 직후 매사추세츠 기반의 칩 제조업체인 알파 인더스트리 Inc.와 합병하여 상장 회사인 스카이웍스 솔루션즈 Inc.를 설립했다. 2003년 6월, 커넥선트는 인터넷 인프라 사업부를 분사하여 상장 회사인 마인드스피드 테크놀로지스 Inc.를 설립했다. 마인드스피드는 결국 로웰, 매사추세츠에 기반을 둔 M/A-COM 테크놀로지 솔루션스에 인수되었다.
커넥선트 역사
2004년, 커넥선트는 뉴저지주 레드뱅크 반도체 회사 글로브스판비라타(GlobespanVirata, Inc.)와 합병했으며, 커넥선트가 존속 법인이 되었다. 이후 글로브스판비라타의 이름은 커넥선트(Conexant, Inc.)로 변경되었다.
2008년 4월, 커넥선트는 위성, 케이블 및 IPTV 애플리케이션용 제품을 제공하는 광대역 미디어 처리 사업부를 네덜란드 반도체 제조업체인 NXP 반도체에 매각한다고 발표했다.
2008년 9월, 재즈는 이스라엘 기반의 타워 세미컨덕터 리미티드에 매각되어 타워재즈로 알려지게 되었다.
2009년 8월, 커넥선트는 광대역 접속 제품 라인을 캘리포니아주 프리몬트에 위치한 반도체 회사인 이카노스 커뮤니케이션즈에 매각했다.
2011년 2월, 샌프란시스코 투자 회사인 골든 게이트 캐피탈이 커넥선트의 모든 발행 주식을 주당 2.40달러에 인수하여 회사를 비상장 회사로 전환하는 계약이 발표되었다.
커넥선트 역사
2013년 2월, 1990년대 후반 여러 기업 인수와 관련된 부채 상환 부담과 주요 고객인 이스트만 코닥의 파산으로 인한 수익 손실을 이유로 커넥선트는 델라웨어주 지방 법원에 파산법 제11조 보호 신청을 했다. 파산 계약의 일환으로 회사는 소유주 및 유일한 담보 채권자인 QP SFM 캐피탈 홀딩스 Ltd.와 구조 조정 계획에 합의했다. 재편된 회사는 2013년 7월 파산에서 벗어났다. 운영 구조 조정의 일환으로 회사는 본사를 뉴포트비치에서 인근 어바인으로 이전하고, 원거리 음성 입력 처리 기반 장치, 비디오 감시 및 프린터 SoC (시스템 온 칩)로 구성된 더 좁은 제품 포트폴리오에 집중했다.
커넥선트 역사
2013년 이후, 음성 처리를 위한 커넥선트의 실리콘 및 소프트웨어 솔루션은 CE 산업의 음성 지원 장치 확산에 중요한 역할을 했다. 이 회사의 AudioSmart 브랜드의 음성 입력 프로세서와 임베디드 원거리 처리 소프트웨어는 인공지능 디지털 비서 장치 및 스마트 스피커에서 음성 지원 TV 및 퍼스널 로봇에 이르는 수많은 제품에 CE 장치 제조업체에 의해 채택되었다. 2016년 2월, 한국 전자 회사인 LG전자가 커넥선트의 CX2092x 원거리 음성 입력 프로세서 SoC를 자사의 스마트 홈 제품 두 가지, 즉 셋톱 박스와 홈 전자 장치 제어를 위한 IoT 허브에 통합할 것이라고 발표되었다.
2016년 3월, 커넥선트는 자사의 AudioSmart 소프트웨어가 퀄컴의 헥사곤 디지털 신호 프로세서 제품군에 통합될 것이라고 발표했는데, 이는 10억 개 이상의 스마트 장치에 탑재된 것으로 알려진 퀄컴 스냅드래곤 프로세서의 주요 구성 요소이다.
2016년 12월, 커넥선트와 아마존은 아마존 AVS용 AudioSmart 2-Mic 개발 키트를 공동 발표했다. 이는 오디오 프론트 엔드 시스템의 설계 및 구현을 간소화하는 상업용 레퍼런스 솔루션이다. 커넥선트 AudioSmart™ CX20921 음성 입력 프로세서를 기반으로 한 듀얼 마이크 보드는 새로운 타사 음성 지원 알렉사 장치의 출시 시간을 단축하도록 설계되었다.
2017년 5월 11일, 보안 연구원들이 커넥선트의 오디오 드라이버가 키로거 소프트웨어를 설치하고 있음을 발견했다는 소식이 전해졌는데, 이는 HP가 판매하는 많은 노트북을 포함한다. 이 키로거는 사용자가 입력한 모든 키 입력(비밀번호 포함)을 기록하고 사용자 컴퓨터의 암호화되지 않은 파일에 저장한다.
2017년 7월 26일, 시냅틱스는 커넥선트 시스템즈, LLC 인수를 완료했다.
2017년 11월까지 Conexant.com은 더 이상 사용할 수 없었다.
커넥선트 제품군
커넥선트에는 두 가지 주요 제품군이 있었다: 오디오 프로세서의 AudioSmart 브랜드와 이미지 프로세서 및 모뎀의 ImagingSmart 브랜드.
AudioSmart는 전자 오디오 장비의 오디오 신호 처리 방식을 개선하는 아날로그-디지털 변환회로 (AD 컨버터), 코덱, USB DSP 코덱, 음성/음성 프로세서 및 소프트웨어 라인이었다.
AD 컨버터 – 커넥선트의 아날로그-디지털 컨버터는 원거리 음성/음성 캡처 애플리케이션에 사용되었다. 이들은 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 제3자 음성 인식 제품으로 전송하기 전에 신호를 향상시켰다. 이 기술은 음성 지원 소비자 제품에 사용된다. 대기 모드와 빠른 깨우기 모드가 있는 저전력 버전은 배터리 구동 장치에 사용된다.
커넥선트 제품군
음성/음성 프로세서 – 커넥선트의 VoiceSpeech 라인 SoC 음성 프로세서는 스마트 TV에 음성 명령 기능을 추가했다. 원거리 음성 전처리 알고리즘과 24비트 아날로그-디지털 변환은 시끄러운 TV 자체가 사용자 명령을 방해하는 것을 방지했다. 이 회사의 Smart Source Pickup 기술은 외부 소음이 있는 환경에서도 음성 인식을 유지했다. CES 2016에서 커넥선트는 스마트 음성 애플리케이션을 위한 새로운 4개 마이크 음성 입력 프로세서를 선보였는데, 여기에는 회사의 Smart Source Locator (SSL) 소프트웨어가 포함되어 칩에 360도 음성 위치 및 15 미터 (49 ft) 이내의 음성 인식을 제공했다.
커넥선트 제품군
AudioSmart 소프트웨어 – 커넥선트는 원거리 음성 통신 및 원거리 음성 제어를 위한 AudioSmart 소프트웨어, 오디오 및 음성 처리 기술을 개발했다. 애플리케이션에는 스마트 홈, 스마트폰, IoT, 로봇 및 웨어러블 장치용 음성 인식, 소셜 미디어 앱을 사용한 음성 통화 또는 스카이프 통화가 포함되었다. 커넥선트의 AudioSmart 소프트웨어는 Windows, Android 및 Linux 운영 체제에서 사용할 수 있었다.
ImagingSmart는 문서 및 사진 이미징 컨트롤러, 디지털 비디오, 통합 팩스 또는 데이터 모뎀이 있는 장치(예: 프린터 또는 POS 단말기)와 같은 이미지 종속 전자 장비의 성능을 향상시키는 실리콘 및 소프트웨어 라인이었다.
문서 및 사진 이미징 컨트롤러 – 커넥선트는 단일 기능 및 다기능 프린터, 사진 프린터 및 기타 고급 프린터용 제품을 제공했다. 칩은 USB 및 직렬을 포함한 입출력 기능을 통합하며, 임베디드 펌웨어는 태블릿 또는 스마트폰을 사용하여 공유 프린터로 인쇄할 수 있도록 한다. 이 기술은 Wi-Fi를 사용하여 여러 클라우드 컴퓨팅 인쇄 서비스와 호환되었다.
팩스 모뎀 칩 및 데이터 모뎀 칩 – VoIP를 지원하는 커넥선트의 팩스 모뎀 칩은 다기능 프린터에 팩스 모뎀 기능을 추가했다. 저전력 칩은 ITU-T G.1050 인터넷 프로토콜을 통한 멀티미디어 전송 성능 평가를 위한 네트워크 모델에 따라 기업 네트워크를 통한 V.34 패킷 연결을 지원했다. 데이터 모뎀 칩은 POS 단말기에 배포된다.
이원 화합물
재료화학에서 이원상(binary phase) 또는 이원 화합물(binary compound)은 두 가지 다른 원소를 포함하는 화합물이다. 일부 이원상 화합물은 분자성이며, 예를 들어 사염화 탄소(CCl4)가 있다. 더 일반적으로 이원상은 확장된 고체를 의미한다. 유명한 예로는 아연과 황을 포함하는 황화 아연과 텅스텐과 탄소를 포함하는 탄화 텅스텐이 있다.
더 높은 복잡성을 가진 상들은 더 많은 원소를 포함하며, 예를 들어 삼원상에는 세 가지 원소, 사원상에는 네 가지 원소가 있다. 이러한 상들은 다른 조건에서 이들 원소들의 상호작용으로 인해 더 높은 복잡성을 나타낸다.
LOCOS
LOCOS는 LOCal Oxidation of Silicon의 줄임말로, 실리콘 웨이퍼의 선택된 영역에 이산화 규소를 형성하는 미세가공 공정으로, Si-SiO2 계면이 나머지 실리콘 표면보다 낮은 지점에 위치한다. 2008년 현재 대부분 얕은 트렌치 격리로 대체되었다.
이 기술은 MOS 트랜지스터를 서로 절연시키고 트랜지스터의 상호 간섭을 제한하기 위해 개발되었다. 주된 목표는 웨이퍼 표면 아래로 침투하는 산화 규소 절연 구조를 만들어 Si-SiO2 계면이 나머지 실리콘 표면보다 낮은 지점에 발생하도록 하는 것이다. 이는 필드 산화물을 식각하는 것으로는 쉽게 달성할 수 없다. 대신 트랜지스터 주변의 선택된 영역을 열산화시키는 방법을 사용한다. 산소는 웨이퍼 깊이로 침투하여 규소와 반응하고 이를 산화 규소로 변환한다. 이런 방식으로 침수된 구조가 형성된다. 공정 설계 및 분석 목적을 위해 실리콘 표면의 산화는 딜-그로브 모델을 사용하여 효과적으로 모델링할 수 있다.
비편재화된 전자
화학에서, 비편재화된 전자(delocalized electron)는 하나의 원자나 공유 결합과 관련되지 않은 분자, 이온 또는 고체 금속 내의 전자를 말한다.
비편재화라는 용어는 일반적이며 분야에 따라 약간 다른 의미를 가질 수 있다.
비편재화된 전자 공명
벤젠의 단순 방향족 고리에서 6개의 π 전자가 C6 고리에 걸쳐 비편재화되는 것은 종종 원으로 그래픽적으로 표시된다. 6개의 C-C 결합 길이가 동일하다는 사실은 전자가 비편재화되어 있다는 한 가지 지표이다. 만약 구조가 분리된 이중 결합과 개별적인 단일 결합이 번갈아 나타난다면, 결합 길이 또한 길고 짧은 길이가 번갈아 나타날 것이다. 원자가 결합 이론에서 벤젠의 비편재화는 공명 구조로 표현된다.
비편재화된 전자 전기 전도
비편재화된 전자는 고체 금속의 구조에도 존재한다. 금속 구조는 비편재화된 전자 "바다" 속에 정렬된 양이온(양이온)으로 구성된다. 이는 전자가 구조 전체를 자유롭게 이동할 수 있음을 의미하며, 도전율과 같은 특성을 발생시킨다.
다이아몬드에서는 각 탄소 원자의 4개의 바깥 전자 모두가 공유 결합에서 원자들 사이에 '국부화'되어 있다. 전자의 움직임이 제한되어 다이아몬드는 전류를 전도하지 않는다. 흑연에서는 각 탄소 원자가 4개의 바깥 에너지 준위 전자 중 3개만을 사용하여 평면 내의 다른 세 탄소 원자와 공유 결합을 형성한다. 각 탄소 원자는 화학 결합의 일부인 비편재화된 전자 시스템에 전자 하나를 기여한다. 비편재화된 전자는 평면 전체를 자유롭게 이동할 수 있다. 이러한 이유로 흑연은 탄소 원자 평면을 따라 전기를 전도하지만, 평면에 직각인 방향으로는 전도하지 않는다.
비편재화된 전자 분자 궤도
표준 제1원리 계산은 일반적으로 분자 전체에 걸쳐 확장되고 분자의 대칭성을 갖는 비편재화된 궤도를 생성한다. 국부화된 궤도는 적절한 유니타리 변환에 의해 주어진 비편재화된 궤도의 선형 결합으로 찾을 수 있다.
메탄 분자에서 제1원리 계산은 모든 다섯 원자 사이에 전자를 균일하게 공유하는 네 개의 분자 궤도에서 결합 특성을 보여준다. 탄소의 2s 궤도에서 형성된 하나의 결합 분자 궤도와 탄소의 각 2p 궤도에서 형성된 삼중으로 퇴화된 결합 분자 궤도의 두 가지 궤도 준위가 있다. 원자가 결합 이론에서 각 개별 결합에 해당하는 국부화된 sp3 궤도는 네 개의 분자 궤도의 선형 결합으로부터 얻을 수 있다.
와이드 밴드갭 반도체
와이드 밴드갭 반도체(Wide-bandgap semiconductor, WBG 반도체 또는 WBGS)는 일반적인 반도체보다 더 큰 띠틈을 가진 반도체 재료이다. 규소 및 셀레늄과 같은 일반적인 반도체는 0.7 – 1.5 전자볼트 (eV) 범위의 띠틈을 가지는 반면, 와이드 밴드갭 재료는 2 eV 이상의 범위에서 띠틈을 가진다. 일반적으로 와이드 밴드갭 반도체는 일반적인 반도체와 절연체의 중간에 해당하는 전자적 특성을 가진다.
와이드 밴드갭 반도체는 장치가 규소 및 비소화 갈륨과 같은 기존 반도체 재료보다 훨씬 높은 전압, 주파수 및 온도에서 작동할 수 있도록 한다. 이는 단파장(녹색-UV) LED 또는 레이저를 만드는 데 사용되는 핵심 부품이며, 특정 무선주파수 응용 분야, 특히 군용 레이더에도 사용된다. 본질적인 특성으로 인해 다양한 다른 응용 분야에 적합하며, 일반적인 반도체 용도를 위한 차세대 장치의 주요 후보 중 하나이다.
와이드 밴드갭 반도체
더 넓은 띠틈은 장치가 약 300 °C 정도의 훨씬 높은 온도에서 작동할 수 있도록 하는 데 특히 중요하다. 이로 인해 군사 응용 분야에서 매우 매력적이며, 상당한 양의 사용을 보였다. 높은 온도 내성 또한 이러한 장치가 정상 조건에서 훨씬 더 높은 전력 수준으로 작동할 수 있음을 의미한다. 또한 대부분의 와이드 밴드갭 재료는 일반적인 반도체보다 약 10배 높은 임계 전기장 밀도를 가진다. 이러한 특성이 결합되어 훨씬 높은 전압과 전류에서 작동할 수 있어 군사, 무선 및 전력 변환 응용 분야에서 매우 유용하다. 미국 에너지부는 이것이 새로운 전력 계통 및 대체 에너지 장치뿐만 아니라 플러그인 전기자동차에서 전기 열차에 이르는 고전력 차량에 사용되는 견고하고 효율적인 전력 부품의 기본 기술이 될 것이라고 믿는다. 대부분의 와이드 밴드갭 재료는 또한 높은 자유 전자 속도를 가지므로 더 높은 스위칭 속도에서 작동할 수 있어 무선 응용 분야에서 가치를 더한다. 단일 WBG 장치를 사용하여 완전한 무선 시스템을 만들 수 있으며, 별도의 신호 및 무선 주파수 부품의 필요성을 없애면서 더 높은 주파수와 전력 수준에서 작동할 수 있다.
와이드 밴드갭 반도체
와이드 밴드갭 재료의 연구 개발은 1970년대 이후 대규모 투자를 받은 기존 반도체보다 뒤처져 있다. 그러나 많은 응용 분야에서의 이점과 기존 반도체에서는 찾아볼 수 없는 몇 가지 독특한 특성이 결합되어 규소 대신 일상적인 전자 장치에 대한 관심이 증가하고 있다. 더 높은 전력 밀도를 처리하는 능력은 무어의 법칙을 유지하려는 시도에 특히 매력적이다. 무어의 법칙은 집적 회로의 트랜지스터 밀도가 수십 년 동안 약 2년마다 두 배로 증가하는 꾸준한 증가율을 관찰한 것이다. 그러나 기존 기술은 트랜지스터 밀도 면에서 정체기에 도달한 것으로 보인다.
와이드 밴드갭 반도체 장치에서의 사용
와이드 밴드갭 재료는 좁은 띠틈 재료에 비해 유용한 여러 가지 특성을 가지고 있다. 더 높은 에너지 띠틈은 장치가 더 높은 온도에서 작동할 수 있도록 한다. 띠틈은 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소하는데, 이는 기존 반도체를 사용할 때 문제가 될 수 있다. 일부 응용 분야의 경우, 와이드 밴드갭 재료는 장치가 더 큰 전압을 전환할 수 있도록 한다. 넓은 띠틈은 또한 전자 전이 에너지를 가시광선 에너지 범위로 가져오므로 LED 및 반도체 레이저와 같은 발광 장치를 가시광선 범위 또는 심지어 자외선을 방출하도록 만들 수 있다.
와이드 밴드갭 반도체를 사용하는 고태 조명은 루멘 효율이 20 루멘/와트 미만인 백열등에 비해 조명에 필요한 에너지 양을 줄일 잠재력을 가지고 있다. LED의 효율은 약 160 루멘/와트이다.
와이드 밴드갭 반도체는 RF 신호 처리에도 사용될 수 있다. 규소 기반 전력 트랜지스터는 작동 주파수, 항복 전압 및 전력 밀도의 한계에 도달하고 있다. 와이드 밴드갭 재료는 고온 및 전력 스위칭 응용 분야에 사용될 수 있다.
와이드 밴드갭 반도체 재료
14족 원소 중 유일한 와이드 밴드갭 재료는 다이아몬드와 탄화 규소 (SiC)이다.
13족 원소 중 유일한 반도체 재료는 규소, 셀레늄 및 저마늄보다 넓은 띠틈을 가진 붕소이다.
와이드 밴드갭을 가진 많은 III–V 및 II–VI 화합물 반도체가 있다. III-V 반도체 계열에서 질화 알루미늄 (AlN)은 200–250 nm까지의 파장을 가진 자외선 LED를 제조하는 데 사용되며, 질화 갈륨 (GaN)은 청색 LED 및 레이저 다이오드를 만드는 데 사용되며, 질화 붕소 (BN)는 청색 LED에 제안된다.
와이드 밴드갭 반도체 재료 특성
양자역학은 재료마다 다른 일련의 고유한 전자 에너지 준위, 즉 띠를 발생시킨다. 각 띠는 특정 수의 전자를 담을 수 있다. 원자에 전자가 더 많으면 더 높은 에너지 띠로 강제로 이동한다. 외부 에너지의 존재 하에서 일부 전자는 에너지를 얻고 에너지 띠 위로 이동한 다음, 에너지를 방출하고 더 낮은 띠로 떨어진다. 실온에 존재하는 열에너지와 같이 외부 에너지를 지속적으로 가하면 띠 위아래로 움직이는 전자의 수가 같아지는 평형 상태에 도달한다.
에너지 띠의 분포와 그들 사이의 "띠틈"에 따라 재료는 매우 다른 전기적 특성을 가진다. 예를 들어, 실온에서 대부분의 금속은 전자가 거의 에너지를 가하지 않고 추가되거나 제거될 수 있는 부분적으로 채워진 띠를 가지고 있다. 밀접하게 함께 묶여 있을 때 전자는 원자에서 원자로 쉽게 이동할 수 있어 우수한 전도체가 된다. 이에 비해 대부분의 플라스틱 재료는 원자 사이에서 전자를 이동시키는 데 상당한 에너지가 필요한 넓은 간격의 에너지 준위를 가지고 있어 자연적인 절연체가 된다. 반도체는 두 가지 유형의 띠를 모두 가진 재료이며, 정상 작동 온도에서 일부 전자는 두 띠에 모두 존재한다.
와이드 밴드갭 반도체 재료 특성
반도체에서 소량의 에너지를 추가하면 더 많은 전자가 전도띠로 밀려나 전도성이 높아지고 전류가 도체처럼 흐를 수 있다. 이 가해진 에너지의 극성을 반전시키면 전자가 더 넓게 분리된 띠로 밀려나 절연체가 되어 흐름을 멈춘다. 이 두 준위 사이에서 전자를 밀어내는 데 필요한 에너지 양이 매우 작기 때문에 반도체는 매우 적은 에너지 입력으로 스위칭을 허용한다. 그러나 이 스위칭 과정은 전자가 두 상태 사이에 자연적으로 분포되어 있는 것에 의존하므로 작은 입력으로 인해 모집단 통계가 빠르게 변한다. 외부 온도가 변함에 따라 맥스웰-볼츠만 분포로 인해 점점 더 많은 전자가 일반적으로 한 상태 또는 다른 상태에 있게 되어 스위칭 동작이 자체적으로 발생하거나 완전히 멈춘다.
와이드 밴드갭 반도체 재료 특성
원자의 크기와 원자 내 양성자 수는 띠틈의 강도와 배치를 예측하는 주요 지표이다. 작은 원자와 강한 원자 결합을 가진 재료는 넓은 띠틈과 관련이 있다. III-V 화합물과 관련하여 질화물은 가장 큰 띠틈과 관련이 있다. 띠틈은 합금으로 조절할 수 있으며, 베가드의 법칙은 일정한 온도에서 고용체의 결정 격자 상수와 구성 사이에 선형 관계가 있다고 명시한다. 띠구조에서 전도띠의 최소값 대 최대값의 위치는 띠틈이 직접 띠틈인지 간접 띠틈인지를 결정한다. 직접 띠틈 재료는 빛을 강하게 흡수하고, 간접 띠틈 재료는 덜 강하게 흡수한다. 마찬가지로 직접 띠틈 재료는 빛을 강하게 방출하는 반면, 간접 띠틈 반도체는 빛과 강하게 결합하는 도펀트가 추가되지 않으면 빛을 잘 방출하지 못한다.
파장과 띠틈 사이의 연관성은 띠틈의 에너지가 전자를 전도띠로 여기시키는 데 필요한 최소 에너지라는 것이다. 외부 도움 없이 광자가 이 여기를 유발하려면 최소한 그만큼의 에너지를 가져야 한다. 반대 과정에서 여기된 전자-양공 쌍이 재결합할 때, 띠틈의 크기에 해당하는 에너지를 가진 광자가 생성된다.
와이드 밴드갭 반도체 재료 특성
띠틈은 LED가 빛을 방출하는 파장과 태양광 발전이 가장 효율적으로 작동하는 파장을 결정한다. 따라서 와이드 밴드갭 장치는 다른 반도체 장치보다 짧은 파장에서 유용하다. 예를 들어, GaAs의 띠틈인 1.4 eV는 약 890 nm의 파장에 해당하며, 이는 적외선이다 (빛 에너지의 등가 파장은 상수 1240 nm-eV를 eV 단위 에너지로 나누어 결정할 수 있다. 따라서 1240 nm-eV / 1.4 eV = 886 nm).
가장 높은 효율은 태양 스펙트럼의 다른 영역에 맞춰 조정된 층을 가진 태양 전지에서 생성되기 때문에, 현대의 다중 접합 태양 전지는 서로 다른 띠틈을 가진 여러 층을 가지고 있으며, 와이드 밴드갭 반도체는 적외선 너머의 스펙트럼 부분을 수집하는 핵심 구성 요소이다.
조명 응용 분야에서 LED의 사용은 특히 와이드 밴드갭 질화물 반도체의 개발에 달려 있다.
충격 이온화는 종종 항복의 원인으로 지목된다. 항복 지점에서 반도체 내 전자는 격자 원자와 충돌할 때 캐리어를 생성하기에 충분한 운동 에너지와 관련되어 있다.
와이드 밴드갭 반도체는 높은 항복 전압과 관련이 있다. 이는 충격을 통해 캐리어를 생성하는 데 더 큰 전기장이 필요하기 때문이다.
와이드 밴드갭 반도체 재료 특성
높은 전기장에서 드리프트 속도는 광학 포논의 산란으로 인해 포화된다. 더 높은 광학 포논 에너지는 특정 온도에서 더 적은 광학 포논을 초래하며, 따라서 산란 중심이 더 적고, 와이드 밴드갭 반도체의 전자는 높은 최고 속도를 달성할 수 있다.
드리프트 속도는 중간 전기장에서 최고점에 도달하고 더 높은 전기장에서는 약간 감소한다. 계곡 간 산란은 큰 전기장에서 추가적인 산란 메커니즘이며, 전도띠의 최저 계곡에서 상위 계곡으로 캐리어의 이동으로 인해 발생한다. 이 경우 낮은 띠 곡률은 전자의 유효 질량을 증가시키고 전자 이동도를 감소시킨다. 계곡 간 산란으로 인한 높은 전기장에서 드리프트 속도의 감소는 낮은 광학 포논 산란으로 인한 높은 포화 속도에 비해 작다. 따라서 전반적으로 더 높은 포화 속도가 나타난다.
규소 및 기타 일반적인 재료는 약 1~1.5 전자볼트 (eV) 정도의 띠틈을 가지므로, 이러한 반도체 장치는 비교적 낮은 전압으로 제어할 수 있다. 그러나 이는 또한 열에너지에 의해 더 쉽게 활성화되어 적절한 작동을 방해할 수 있음을 의미한다. 이로 인해 규소 기반 장치는 약 100°C 미만의 작동 온도로 제한되며, 이 온도를 넘어서면 장치의 통제되지 않은 열 활성화로 인해 올바르게 작동하기 어려워진다. 와이드 밴드갭 재료는 일반적으로 약 2~4 eV 정도의 띠틈을 가지므로 약 300°C 정도의 훨씬 더 높은 온도에서 작동할 수 있다. 이로 인해 군사 응용 분야에서 매우 매력적이며, 상당한 사용을 보였다.
녹는점, 열팽창 계수 및 열전도율은 가공에 필수적인 부수적 특성으로 간주될 수 있으며, 이러한 특성은 와이드 밴드갭 재료의 결합과 관련이 있다. 강한 결합은 더 높은 녹는점과 더 낮은 열팽창 계수를 초래한다. 높은 디바이 온도는 높은 열전도율을 초래한다. 이러한 열적 특성으로 열은 쉽게 제거된다.
와이드 밴드갭 반도체 응용 분야
와이드 밴드갭 반도체의 높은 항복 전압은 큰 전기장을 요구하는 고전력 응용 분야에서 유용한 특성이다.
고전력 및 고온 응용 분야를 위한 장치가 개발되었다. 질화 갈륨과 탄화 규소 모두 이러한 응용 분야에 적합한 견고한 재료이다. 견고성과 제조 용이성으로 인해 탄화 규소 반도체는 널리 사용될 것으로 예상되며, 하이브리드 전기차 및 모든 전기차량의 충전을 더 간단하고 효율적으로 만들고, 에너지 손실을 줄이며, 더 오래 지속되는 태양 및 풍력 에너지 전력 변환기를 구축하고, 부피가 큰 송전소 변압기를 없앨 것으로 예상된다. 입방형 질화 붕소도 사용된다. 이들 대부분은 우주 프로그램 및 군사 시스템의 특수 응용 분야용이다. 이들은 일반 전력 반도체 시장에서 규소의 선두 자리를 대체하기 시작하지는 않았다.
와이드 밴드갭 반도체 응용 분야
백색 LED는 더 높은 밝기와 더 긴 수명으로 인해 많은 상황에서 백열등을 대체했다. 차세대 DVD 플레이어 (블루레이 및 HD DVD 형식)는 GaN 기반 청자색 레이저를 사용한다.
큰 압전 효과를 통해 와이드 밴드갭 재료를 트랜스듀서로 사용할 수 있다.
초고속 GaN은 높은 계면 전하 밀도 현상을 사용한다.
비용 때문에 질화 알루미늄은 지금까지 주로 군사 응용 분야에 사용되었다.
와이드 밴드갭 반도체 도전 과제
와이드 밴드갭 재료 기반 장치는 규소 버전보다 훨씬 높은 주파수에서 스위칭할 수 있다. 또한 누설 전류도 훨씬 적은 경향이 있다. 결과적으로 WBG 반도체를 테스트하는 동안 적절히 특성화하려면 더 높은 전압과 더 민감한 전류 측정이 필요하다.
광대역 반도체 전력 장치는 온/오프 상태, 용량성 전압 및 동적 특성을 포함한 여러 측정을 요구한다. 동적 성능 외에도 시스템 전체에서 문제를 방지하기 위해 핵심 정적 매개변수를 테스트하는 것이 중요하다.
WBG 테스트는 업그레이드된 센서 중 일부를 적절히 활용하기 위해 추가 장비가 필요할 수도 있다. 고정밀, 고용량 전류 센서는 덜 정확한 옵션보다 큰 경향이 있다. 결과적으로 회로 성능에 미치는 영향을 최소화하면서 사용할 수 있는 특수 테스트 구조가 필요할 수 있다.
광대역 반도체는 상당한 이점을 제공하지만 제조상의 어려움이 있다. 고품질 광대역 재료를 대규모로 생산하는 것은 어렵고 비용이 많이 들 수 있다. 연구원과 제조업체는 이러한 재료를 더 저렴하게 만들기 위해 제조 공정을 최적화하고 있다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터(High-electron-mobility transistor, HEMT 또는 HEM FET), 이종구조 FET(HFET) 또는 변조 도핑 FET(MODFET)라고도 알려진 이 트랜지스터는 도핑된 영역(일반적으로 MOSFET의 경우와 같음) 대신 서로 다른 띠틈을 가진 두 재료(즉, 이종접합) 사이의 접합을 채널로 사용하는 장효과 트랜지스터이다. 일반적으로 사용되는 재료 조합은 GaAs와 AlGaAs이지만, 소자의 응용 분야에 따라 다양한 조합이 있다. 더 많은 인듐을 포함하는 소자는 일반적으로 더 나은 고주파 성능을 보이며, 최근 몇 년 동안 질화 갈륨 HEMT는 고전력 성능으로 인해 주목받고 있다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터
다른 FET와 마찬가지로 HEMT는 집적 회로에서 디지털 온-오프 스위치로 사용될 수 있다. FET는 작은 전압을 제어 신호로 사용하여 많은 양의 전류를 위한 증폭기로도 사용될 수 있다. 이 두 가지 용도 모두 FET의 고유한 전류-전압 특성 덕분에 가능하다. HEMT 트랜지스터는 일반 트랜지스터보다 더 높은 주파수, 최대 밀리미터파 주파수에서 작동할 수 있으며, 휴대폰, 위성방송 수신기, 전압 변환기 및 레이더 장비와 같은 고주파 제품에 사용된다. 이들은 위성 수신기, 저전력 증폭기 및 방위 산업에서 널리 사용된다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 응용 분야
HEMT의 응용 분야에는 마이크로파 및 밀리미터파 원거리 통신, 이미징, 레이더, 전파천문학 및 전력 스위칭이 포함된다. 이들은 휴대폰, 전원 공급 장치 AC 어댑터, DBS 수신기부터 전파천문학 및 레이더 시스템과 같은 전자전 시스템에 이르기까지 다양한 종류의 장비에서 찾아볼 수 있다. 전 세계의 수많은 회사들이 개별 트랜지스터, '모놀리식 마이크로파 집적 회로'(MMIC) 또는 전력 스위칭 집적 회로 형태로 HEMT 기반 장치를 개발, 제조 및 판매하고 있다.
HEMT는 고주파에서 높은 이득과 낮은 잡음이 필요한 응용 분야에 적합한데, 600GHz 이상의 주파수에서 전류 이득을, 1THz 이상의 주파수에서 전력 이득을 보였기 때문이다. 질화 갈륨 기반 HEMT는 낮은 온 상태 저항, 낮은 스위칭 손실 및 높은 항복 강도 때문에 전압 변환기 응용 분야의 전력 스위칭 트랜지스터로 사용된다. 이러한 질화 갈륨 강화 전압 변환기 응용 분야에는 전력 회로가 더 작은 수동 전자 부품을 필요로 하여 더 작은 패키지 크기 이점을 얻는 AC 어댑터가 포함된다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 역사
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터(HEMT)의 발명은 일반적으로 일본 후지쯔에서 근무하던 물리학자 다카시 미무라(三村 高志)에게 귀속된다. HEMT의 기초는 미무라가 1977년부터 표준 규소(Si) MOSFET의 대안으로 연구해 온 GaAs (비소화 갈륨) MOSFET (금속-산화물-반도체 장효과 트랜지스터)였다. 그는 1979년 봄에 미국 벨 연구소에서 개발된 변조 도핑 이종접합 초격자에 대해 읽고 HEMT를 구상했다. 이는 1978년 4월에 특허를 출원한 레이 딩글, 아서 고사드 및 호르스트 슈퇴르머에 의해 이루어졌다. 미무라는 1979년 8월에 HEMT에 대한 특허 공개를 제출했고, 그해 말에 특허를 출원했다. D-HEMT라는 첫 번째 HEMT 장치 시연은 1980년 5월 미무라와 히야미즈 사토시가 발표했으며, 이후 1980년 8월에 첫 E-HEMT를 시연했다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 역사
독립적으로, 프랑스 톰슨-CSF에서 근무하던 다니엘 델라주보되프(Daniel Delagebeaudeuf)와 트란 린 응우옌(Tranc Linh Nuyen)은 1979년 3월에 비슷한 유형의 장효과 트랜지스터에 대한 특허를 출원했다. 이 역시 벨 연구소 특허를 영향으로 인용했다. "역전된" HEMT의 첫 시연은 1980년 8월 델라주보되프와 응우옌이 발표했다.
GaN 기반 HEMT에 대한 가장 초기 언급 중 하나는 Khan 외 연구진이 1993년 Applied Physics Letters에 발표한 논문이다. 이후 2004년에 P.D. Ye와 B. Yang 외 연구진은 GaN (질화 갈륨) 금속-산화물-반도체 HEMT (MOS-HEMT)를 시연했다. 이 트랜지스터는 ALD 알루미늄 산화물 (Al2O3) 박막을 게이트 유전체와 표면 보호막으로 모두 사용했다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 작동
2차원 전자가스(2DEG)의 형성에 의존하여 작동하는 장효과 트랜지스터를 HEMT라고 한다. HEMT에서 전류는 드레인과 소스 요소 사이를 2DEG를 통해 흐르는데, 이 2DEG는 띠틈이 다른 두 층, 즉 이종접합의 경계면에 위치한다. 이전에 HEMT용으로 연구된 이종접합층 구성(이종구조)의 몇 가지 예로는 AlGaN/GaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, 및 Si/SiGe가 있다.
양극성 접합 트랜지스터 및 MOSFET와 같은 다른 트랜지스터 아키텍처에 비해 HEMT의 장점은 GaN 기반 HEMT의 경우 Si 기반 MOSFET에 비해 더 높은 작동 온도, 더 높은 항복 강도 및 낮은 특정 온 상태 저항이다. 또한 InP 기반 HEMT는 낮은 잡음 성능과 더 높은 스위칭 속도를 나타낸다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 작동
넓은 띠 재료는 도너 원자로 도핑된다. 따라서 전도대에는 과도한 전자가 존재한다. 이 전자들은 에너지가 낮은 상태의 존재로 인해 인접한 좁은 띠 재료의 전도대로 확산된다. 전자의 움직임은 전위의 변화를 야기하고 따라서 재료들 사이에 전기장을 형성한다. 전기장은 전자들을 넓은 띠 재료의 전도대로 다시 밀어낸다. 확산 과정은 전자 확산과 전자 이동이 서로 균형을 이룰 때까지 계속되어 PN 접합과 유사한 평형 상태의 접합을 생성한다. 도핑되지 않은 좁은 띠틈 재료에는 이제 과도한 다수 전하 운반자가 존재한다. 전하 운반자가 다수 캐리어라는 사실은 빠른 스위칭 속도를 제공하며, 낮은 띠틈 반도체가 도핑되지 않았다는 사실은 산란을 유발할 도너 원자가 없으므로 높은 이동도를 제공한다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 작동
GaAs HEMT의 경우, 이들은 고농도로 도핑된 넓은 띠틈 n형 도너 공급층(예시에서는 AlGaAs)과 도핑 불순물이 없는 도핑되지 않은 좁은 띠틈 채널층(이 경우 GaAs)의 이종접합을 사용하여 생성된 고이동성 전자를 활용한다. 얇은 n형 AlGaAs 층에서 생성된 전자들은 GaAs 층으로 완전히 떨어져 고갈된 AlGaAs 층을 형성하는데, 이는 다른 띠틈 재료에 의해 생성된 이종접합이 GaAs 측의 전도대에 양자 우물(가파른 협곡)을 형성하기 때문이다. 이 우물에서 전자들은 GaAs 층이 도핑되지 않았기 때문에 불순물과 충돌하지 않고 빠르게 움직일 수 있으며, 그곳에서 탈출할 수 없다. 이 효과는 매우 높은 농도를 가진 매우 얇은 고이동성 전도 전자층을 생성하여 채널에 매우 낮은 저항(또 다른 말로는 "높은 전자 이동도")을 제공한다.
GaAs는 전자 친화도가 더 높기 때문에 AlGaAs 층의 자유 전자는 도핑되지 않은 GaAs 층으로 이동하여 계면에서 100 옹스트롬(10 nm) 이내에 2차원 고이동도 전자가스를 형성한다. HEMT의 n형 AlGaAs 층은 두 가지 고갈 메커니즘을 통해 완전히 고갈된다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 작동
게이트 금속의 페르미 준위는 전도대 아래 1.2 eV에 있는 고정점과 일치한다. AlGaAs 층 두께가 감소함에 따라 AlGaAs 층의 도너가 공급하는 전자는 층을 고정하기에 불충분하다. 결과적으로 밴드 굽힘은 위로 이동하고 2차원 전자가스는 나타나지 않는다. 임계 전압보다 큰 양의 전압이 게이트에 인가되면 전자가 계면에 축적되어 2차원 전자가스를 형성한다.
HEMT의 중요한 특징은 전도대와 원자가대 사이의 띠 불연속성을 개별적으로 조절할 수 있다는 점이다. 이를 통해 소자 내부와 외부의 캐리어 종류를 제어할 수 있다. HEMT는 전자를 주된 캐리어로 필요로 하므로, 재료 중 하나에 등급 도핑을 적용하여 전도대 불연속성을 작게 유지하고 원자가대 불연속성을 동일하게 유지할 수 있다. 이러한 캐리어의 확산은 좁은 띠틈 재료 내부의 두 영역 경계를 따라 전자가 축적되는 현상을 초래한다. 전자의 축적은 이러한 소자에서 매우 높은 전류를 유발한다. "변조 도핑"이라는 용어는 도펀트가 전류를 운반하는 전자와 공간적으로 다른 영역에 있다는 사실을 의미한다. 이 기술은 벨 연구소의 호르스트 슈퇴르머에 의해 발명되었다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 제조
MODFET은 변형된 SiGe 층의 에피택셜 성장을 통해 제조될 수 있다. 변형된 층에서는 저마늄 함량이 약 40-50%까지 선형적으로 증가한다. 이 저마늄 농도는 높은 전도띠 오프셋과 매우 이동성 높은 전하 운반자의 고밀도를 가진 양자 우물 구조의 형성을 가능하게 한다. 최종 결과는 초고속 스위칭 속도와 낮은 잡음을 가진 FET이다. InGaAs/AlGaAs, AlGaN/InGaN 및 기타 화합물도 SiGe 대신 사용된다. InP 및 GaN은 더 나은 잡음 및 전력 비율 때문에 MODFET의 기본 재료로 SiGe를 대체하기 시작하고 있다.
하이 일렉트론 모빌리티 트랜지스터 HEMT 버전
이상적으로는 이종접합에 사용되는 두 가지 재료는 동일한 격자 상수(원자 사이의 간격)를 가져야 한다. 실제로는 격자 상수가 일반적으로 약간 다르며(예: GaAs 위의 AlGaAs), 이로 인해 결정 결함이 발생한다. 비유하자면, 약간 다른 간격을 가진 두 개의 플라스틱 빗을 함께 밀어 넣는 것을 상상해 보라. 일정한 간격으로 두 개의 이빨이 함께 뭉치는 것을 볼 수 있다. 반도체에서는 이러한 불연속성이 깊은 준위 트랩을 형성하고 소자 성능을 크게 저하시킨다.
이 규칙을 위반한 HEMT를 pHEMT 또는 의사형 HEMT라고 한다. 이것은 재료 중 하나를 매우 얇게 사용하여 달성된다. 너무 얇아서 결정 격자가 다른 재료에 맞게 단순히 늘어난다. 이 기술은 가능했던 것보다 더 큰 띠틈 차이를 가진 트랜지스터를 제작할 수 있게 하여 더 나은 성능을 제공한다.