파라피에이, 방산반도체 부품 'X밴드 FEM' 4종 개발

"국산기술로 주요 경쟁사와 동등 성능 확보"

반도체 팹리스 파라피에이는 "미국 Q사가 사실상 독점 중인 방산반도체 핵심 부품 X-밴드(band) 프론트엔드 모듈(FEM) 4종을 순수 국산기술로 개발했다"고 15일 밝혔다. 파라피에이는 지난 2021년 성균관대학교 양영구 교수 연구실에서 창업한 팹리스다. 

파라피에이의 FEM. (좌) 10W 급 7x7 X-band FEM(FR100XQ4), (우) 16W 급 6x6 Xband FEM(사진=파라피에이)

방산 및 우주 반도체 분야, 특히 송수신 집적회로는 GaN(질화갈륨), GaAs(갈륨비소) 등 화합물 반도체를 주로 이용해 설계한다. 우수한 성능과 극도로 높은 신뢰성이 동시에 요구되는 고난도 기술이다.

FEM은 레이더나 통신시스템 안테나 바로 앞에 위치하는 고집적 반도체 모듈이다. 하나의 FEM에는 스위치 MMIC, 리미터 MMIC, 전력증폭기(HPA) MMIC, 저잡음증폭기(LNA) MMIC 등 여러 반도체 칩이 하나의 패키지 위에 다중 칩 형태로 집적된다. 

각 칩은 GaN 공정, GaAs pHEMT 공정, GaAs PIN 공정 등 서로 다른 반도체 공정을 통해 최적 성능을 구현해야 한다. 높은 집적도로 인한 신호 간섭, 고출력에 따른 방열, 패키지 효과 등을 동시에 해결해야 해서 설계 난도가 매우 높다. 

X-밴드는 방산 분야 핵심 주파수 대역이다. 특히 9~10 GHz 대역은 능동전자주사배열(AESA) 레이더와 각종 방공 레이더, 미사일 등에 광범위하게 사용되고 있다. 수요가 많고 기술 경쟁이 치열하다. 아울러 인접 주파수 대역에도 방산 및 우주 분야 핵심 주파수가 밀집해 있어 기술 확장성이 높다. 

그동안 X-밴드 FEM은 미국 Q사가 사실상 독점해왔다. 방산반도체 분야에서 진입장벽이 가장 높은 제품군으로 인식돼 왔다. 

파라피에이가 이번에 개발한 X-밴드 FEM은 총 4종이다. 각각 4개의 입출력 포트를 갖춘 6×6mm² 크기의 16W급 및 8W급 FEM 2종과, 스위치를 포함해 3개의 입출력 포트를 갖춘 7×7mm² 크기의 10W급 및 5W급 FEM 2종이다. 부품번호는 FR100XQ4, FR050XQ4, FR100XQ3, FR050XQ3 등이다. 파라피에이 홈페이지에서 데이터시트를 확인할 수 있다. 

파라피에이는 "해당 제품은 대부분 제원에서 Q사 기존 제품과 동등하거나 이를 상회하는 성능을 달성했다"며 "FEM에 사용하는 개별 HPA(고출력증폭기)와 LNA(저잡음증폭기) MMIC도 단품 패키지 형태로 제품화를 완료했다"고 설명했다. 

패키지 기술도 부각했다. 파리피에이는 "Q사의 FEM이 적층기판 기반 LGA(Land Grid Array) 패키지를 사용해 높은 진입장벽의 한 요소로 작용한 반면, 파라피에이 FEM은 상대적으로 저렴한 QFN(Quad Flat No-lead) 패키지를 적용해 우수한 성능과 함께 가격 경쟁력까지 확보했다"고 자평했다.

양영구 파라피에이 대표는 "이번 성과를 바탕으로 다양한 전자전용 고출력 MMIC 와 Ku-밴드 및 Ka-밴드 FEM 등으로 제품군을 확장해, 방산·우주반도체 분야에서 세계적 기술 경쟁력과 제품군을 갖춘 기업으로 성장하겠다"고 밝혔다.