2017년도 소재부품산업 미래성장동력사업

신규후보과제 인터넷공시 안내

2017년도 소재부품산업 미래성장동력사업(신산업 창출 파워반도체 상용화 사업) 신규후보과제(RFP)에 대한 산학연 전문가 의견 수렴

【공시 내용】

□ 공시기간 : '17. 3. 21(화) ~ 3. 30(목) 18:00시까지 (10일간)

□ 대상분야 : 신산업 창출 파워반도체 상용화 사업

※ 신규과제 예산규모에 따라 일부 RFP(품목)는 신규과제 공고시 제외될 예정

□ 공시 및 의견수렴방법 : KEIT 및 산업기술지원(I-tech) 사이트를 통한 전자공시 및 공시기간 내 의견수렴

【인터넷공시 의견등록 및 유의사항】

① 산업기술지원 사이트 (http://itech.keit.re.kr)에 접속하여, 회원 로그인

※ 회원이 아닌 경우, 신규 회원가입 후 의견등록 가능

② 화면 상단의 주요 메뉴 중 ‘온라인사업관리’ 선택

③ 화면좌측의 '인터넷공시의견등록' 클릭

→ 접수가능 목록에서 양식의 ‘파일’ 버튼을 클릭하고, 작성파일(한글)을 다운로드 후 내용 작성

→ 우측 접수의 ‘신청’ 버튼 클릭

※ 필요시 “매뉴얼보기”를 눌러 사용자매뉴얼 참조

④ 안내문의 내용을 숙지 후 '신규등록' 버튼 클릭

⑤ 1.[제출대상공고]의 인적사항 등록(기존 가입정보 확인, 필요시 수정가능)

⑥ 2.[의견등록]의 우측 ‘RFP 다운로드’ 버튼을 클릭 후 전체목록을 다운로드 받은 후, 관심 기술분야의 과제 검색

⑦ 3.[의견등록]의 과제목록을 확인하고, 특정과제의 의견 작성을 위해 해당 과제명 우측 '의견첨부' 버튼 클릭

⑧ 4.[과제의견(50자 이상 1,200자 이내)]을 입력하고, 필요시 등록양식에 따라 작성된 부가의견(한글) [파일]을 첨부 후, ‘저장’ 버튼을 클릭하여 저장

⑨ 내용등록이 완료되었다면 ‘접수완료’ 버튼을 클릭하여 최종제출

⑩ 공시기간 내 상기의 전산등록을 통해 접수완료·제출된 의견 활용

(우편, 이메일, 직접방문 등 전산등록 이외의 제출·접수는 불가하며, '17.3.30(목), 18:00시에 전산등록이 마감됩니다.)

※ 개인별 의견등록 과제수 제한은 없으며, 다수의 신규후보과제에 대한 의견제출 가능

【향후 일정】

□ '17. 04월 중순 : 신규지원과제 공고 예정

※ 상기 일정은 사정에 따라 변경될 수 있습니다.

【문의처】

□ 총괄문의(일정 등) : 전자전기팀  053-718-8454 / aliasdig@keit.re.kr

□ 전산(itech.keit.re.kr)등록 관련 : R&D 상담 콜센터  1544-6633

[첨부] 2017년도 소재부품산업미래성장동력 신규후보 과제 목록

분야	과제명
신산업 창출 파워반도체 상용화 사업	(2017-반도체-병렬-01) 전기자동차 및 신재생에너지용 SiC 파워반도체 산업 경쟁력 강화를 위한 SiC MOSFET 소자 기술 개발 및 일괄 공정 구축 (1세부) 전기자동차 및 신재생에너지용 1200V/150A급 Trench형 SiC MOSFET 소자 개발 (2세부) 신재생에너지 및 상용차용 1700V/50A급 Trench형 SiC MOSFET 소자 개발
	(2017-반도체-일반-01) 고속, 저손실 100V/10A급 GaN-on-Si 파워 FET 소자 개발
	(2017-반도체-일반-02) 650V/50A급 저저항 Super Junction 파워 MOSFET 개발
	(2017-반도체-일반-03) 1200V급 고효율 Super Junction Trench Si IGBT 기술 개발
	(2017-반도체-일반-04) 100V/600A급 MOSFET 모듈 개발
	(2017-반도체-일반-05) 산업용 650V급 MOSFET 모듈 개발
	(2017-반도체-일반-06) 100V급 GaN IPM(Intelligent Power Module) 개발
	(2017-반도체-일반-07) IoT 디바이스용 고효율 Advanced Energy Hub 시스템 기술 개발

[첨부1] 신규후보과제 RFP

관리번호	2017-반도체-병렬-01			기술분류	중분류Ⅰ	중분류Ⅱ
과제성격	원천기술형( ), 혁신제품형(√)				반도체소자 및 시스템
융합유형	신제품형( ), 고부가가치형( ), 해당없음( √ )
신성장동력	ICT융합( ), 바이오헬스( ), 고급소비재( ), 신소재부품( ), 주력산업고부가가치화( ), 에너지신산업( )
해당여부	특허연계( ), 표준연계( ), 디자인연계( ), 글로벌R&D( ), 초고난도( ), 경쟁형R&D( )
과제명		전기자동차 및 신재생에너지용 SiC 파워반도체 산업 경쟁력 강화를 위한 SiC MOSFET 소자 기술 개발 및 일괄 공정 구축
1. 필요성
자원고갈 및 지구 온난화 예방을 위한 에너지 저감 및 변환 효율 향상이 사회적 문제로 대두되고 있으며, 이를 해결하기 위한 고효율 파워반도체 개발의 필요성이 증대되고 있으며, 미국, 일본 등 선진국에서는 정부 주도로 SiC 파워반도체 개발 프로그램을 진행 중 (미국) 국가주도의 '파워아메리카(Power America)’ 프로그램을 통하여, ‘24년까지 특히 고에너지갭 SiC반도체 중심의 WBG 파워소자 개발에 집중 (일본) 최근 문부과학성 산하의 JST 주도로 SiC중심의 파워소자개발 ‘슈퍼클러스터 프로그램 Super Cluster Program’을 학-연-산 연구 개발을 수행 중 고효율 파워반도체 중 SiC 파워반도체는 년평균 30% 이상의 고성장 전망되나, 현재 파워반도체 대부분을 수입에 의존하고 있음 출연연을 중심으로 SiC 공정개발이 진행되고 있으며 일부 기업에 기술이전 되어 다이오드 및 planar MOSFET 등 기술 난이도가 낮은 소자의 완성도를 높이는 단계이며, 실리콘기반 파워반도체 전문기업들에서 차세대 소자로서 SiC에 대한 관심도가 커지고 있음 현재 파워반도체 대부분을 수입에 의존하는 상황에서 기술선진국과의 격차를 줄이고 국내자립 기반기술 확보 및 세계시장 점유율 확대가 가능하여 신규 반도체 산업을 육성할 수 있음 SiC 파워 반도체소자는 전기자동차 및 신재생에너지 등의 산업에 응용될 수 있어 새로운 시장 개척이 가능하고 한국의 파워반도체 점유율 확대에 크게 기여할 것으로 기대됨
2. 연구목표
최종목표: 고효율 SiC 파워반도체 소자, 모듈 개발 및 SiC 일괄공정 구축을 통한 SiC 파워반도체 산업 경쟁력 제고 (TRL:[시작] 3단계 〜 [종료] 7단계) <총괄과제> 세부과제별 기술개발 목표, 기술개발일정 및 성과관리 세부과제별 기술전문가 자문을 통해 기술애로사항 파악 및 해결방안 제시 SiC 소자‑모듈개발 등 세부과제간 기술협력·개발연계를 통해 기술개발 효율성 제고 기업 요구사항 발굴을 통해 SiC 공정구축 효율화 및 SiC 파운드리 서비스 경쟁력 확보 지원 수요기업 발굴 및 수요기업전문가 협력을 통해 개발결과물 기술이전/사업화 지원 산·학·연 기술협력 및 기업간 협력시스템 구축을 통해 파워반도체 산업생태계 조성 세부과제의 국제 표준(ISO/AEC 등) 대응을 위한 교육연계 ]2018년 이후 기획·선정되는 SiC소자-모듈개발 과제를 통합하여 관리
3. 지원기간/예산/추진체계
기간: 78개월 이내 (1차년도 개발기간: 6개월) 정부출연금: ‘17년 1억원 이내 (총 정부출연금 13억원 이내) 주관기관: 비영리기관 기술료 징수여부: 비징수

총괄과제명

전기자동차 및 신재생에너지용 SiC 파워반도체 산업 경쟁력 강화를 위한 SiC MOSFET 소자 기술 개발 및 일괄 공정 구축

세부과제명

(1세부) 전기자동차 및 신재생에너지용 1200V/150A급 Trench형 SiC MOSFET 소자 개발

기술분류

중분류Ⅰ

반도체소자 및 시스템

중분류Ⅱ

융합유형

신제품형(  ), 고부가가치형(  ), 해당없음(√)

신성장동력분야

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ),주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부(√)

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D(  )

1. 연구목표

최종목표: 1200V/150A급 Trench형 SiC MOSFET 소자 및 게이트 구동 IC 개발 (TRL:[시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

1200V/150A급 SiC MOSFET 소자 및 공정 개발

6인치 공정의 안정화 개발 및 공정 파라미터 구축

Cell-pitch 및 channel 구조 개선을 위한 미세패턴형성 기술 개발

온-저항 최소화를 위한 설계 최적화

부산시에 구축예정인 SiC 전용 Fab. 시설 활용 (부산테크노파크와 협업 필요)

평가 및 분석 기술 개발

신뢰성 평가

대전류 측정을 위한 pulse mode 측정시스템 개발

Active-cell 최적화를 위한 열분포 해석 시스템 개발

양산 공정 개발 및 최적화

핵심 공정 최적화 및 재현성 확보

게이트 구동 IC 개발

개발 목표 소자인 1200V/150A급 SiC MOSFET에 최적화된 구동IC 개발

패키지 개발

고온 동작 패키지 제작 및 평가

시제품 제작 및 평가

신뢰성 시험 인증 (IEC60068/60047 혹은 JEDEC 기준)

개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	VDSmax at VGS=0V, ID=50μA	V	≥1200	1200	1200 (미국, CREE)
2	ID at VGS=20V, Tc=25℃	A	≥150	40	98 (미국, CREE)
3	ID at VGS=20V, Tc=100℃, Tj,max=175℃	A	≥100		71 (미국, CREE)
4	RDS(on) at VGS=20V, ID=75A, Tc=25℃	mΩ	≤20	57	25 (미국, CREE)
5	Js	A/cm2	≥450	180	376 (미국, CREE)
6	IDSs,max at VGS=0V, VDS=1200V	μA	≤50	-	100 (미국, CREE)
7	IGSs,max at VGS=20V, VDS=0V	nA	≤500	-	600 (미국, CREE)
8	Eon at Tc=25℃, VDS=600V, ID=75A, RG=25, VGS=20V	mJ	≤8	-	-
9	Eoff at Tc=25℃, VDS=600V, ID=75A, RG=25, VGS=20V	mJ	≤5	-	-
10	웨어퍼 수율* (원자재 및 공정 포함)	%	≥40
11	Ion,pk(Gate Driver IC)	A	≥5	-	2.5 (미국, TI)
12	Ioff,pk(Gate Driver IC)	A	≥10	-	5 (미국, TI)
13	TD(delay)(Gate Driver IC)	nsec	≤20	-	20 (미국, TI)
14	ULVO(Gate Driver IC)	V	≥9	-	8.9 (미국, TI)

웨이퍼 수율은 상기 목표 항목을 다 만족하는 소자의 비율임

TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	Trench형 MOSFET 소자	7	MOSFET 소자	PCB 구성하여 평가
2	Gate Driver IC	7	Gate Driver IC	PCB 구성하여 평가

2. 지원기간/예산/추진체계

기간: 30개월 이내  (1차년도 개발기간: 6개월)

정부출연금: ‘17년 8억원 이내 (총 정부출연금 40억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수

총괄과제명

전기자동차 및 신재생에너지용 SiC 파워반도체 산업 경쟁력 강화를 위한 SiC MOSFET 소자 기술 개발 및 일괄 공정 구축

세부과제명

(2세부) 신재생에너지 및 상용차용 1700V/50A급 Trench형 SiC MOSFET 소자 개발

기술분류

중분류Ⅰ

반도체소자 및 시스템

중분류Ⅱ

융합유형

신제품형(  ), 고부가가치형(  ), 해당없음(√)

신성장동력분야

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ),주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부(√)

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D(  )

1. 연구목표

최종목표: 1700V/50A급 Trench형 고속 저온저항 SiC MOSFET 소자 개발 (TRL: [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

1700V/50A급 SiC MOSFET 소자 및 공정 개발

6인치 공정의 안정화 개발 및 공정 파라미터 구축

Cell-pitch 및 channel 구조 개선을 위한 미세패턴형성 기술 개발

온-저항 최소화를 위한 설계 최적화

부산시에 구축예정인 SiC 전용 Fab. 시설 활용 (부산테크노파크와 협업 필요)

평가 및 분석 기술 개발

신뢰성 평가

대전류 측정을 위한 pulse mode 측정시스템 개발

Active-cell 최적화를 위한 열분포 해석 시스템 개발

양산 공정 개발 및 최적화

핵심 공정 최적화 및 재현성 확보

패키지 개발

고온 동작 패키지 제작 및 평가

시제품 제작 및 평가

신뢰성 시험 인증 (IEC60068/60047 혹은 JEDEC 기준)

개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	VDSmax at VGS=0V, ID=50μA	V	≥1700	-	1700 (미국, CREE)
2	ID at VGS=20V, Tc=25℃	A	≥50	-	72 (미국, CREE)
3	ID at VGS=20V, Tc=100℃, Tj,max=175℃	A	≥35	-	48 (미국, CREE)
4	RDS(on) at VGS=20V, ID=25A, Tc=25℃	mΩ	≤75	-	45 (미국, CREE)
5	Js	A/cm2	≥250	-	240 (미국, CREE)
6	IDSs,max at VGS=0V, VDS=1700V	μA	≤50	-	100 (미국, CREE)
7	IGSs,max at VGS=20V, VDS=0V	nA	≤500	-	600 (미국, CREE)
8	Eon at Tc=25℃, VDS=850V, ID=25A, RG=25, VGS=20V	mJ	≤3.5	-	4.7 (미국, CREE)
9	Eoff at Tc=25℃, VDS=850V, ID=25A, RG=35, VGS=20V	mJ	≤1.0	-	0.93 (미국, CREE)
10	웨어퍼 수율* (원자재 및 공정 포함)	%	≥40	-

웨이퍼 수율은 상기 목표 항목을 다 만족하는 소자의 비율임

TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	Trench형 MOSFET 소자	7	MOSFET 소자	PCB 구성하여 평가
2

2. 지원기간/예산/추진체계

기간: 30개월 이내  (1차년도 개발기간 : 6개월)

정부출연금: ‘17년 6억원 이내 (총 정부출연금 30억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수

관리번호

2017-반도체-일반-01

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

반도체소자 및 시스템

융합유형

신제품형( ), 고부가가치형(  ), 해당없음( √ )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도( ), 경쟁형R&D(  )

과제명

고속, 저손실 100V/10A급 GaN-on-Si 파워 FET 소자 개발

1. 필요성

차세대 화합물 반도체 소재인 GaN은 뛰어난 물성 특성으로 인하여 전력 반도체 소재로 활용 시 고내압 및 고전류 구동이 가능하며 효율 측면에서 강점이 높아 기존 실리콘 파워반도체의 한계점(동작속도, 전류밀도, 동작온도)을 뛰어넘는 고속 스위칭 소자에 적합하며, 이러한 GaN 공정 기술은 고부가가치를 창출할 수 있는 차세대 반도체 성장 동력으로 간주됨

(미국) 우주항공, 군용 등의 특수응용 분야에서 시작하여 민간산업 분야의 전력변환 효율향상으로 연구범위가 넓어지고 있으며 민간 업체에서는 에피 응용 소자를 상용화 함

‘14년 미국 EPC사는 half bridge 모듈에 GaN기반 파워소자를 모노리식 접근 방법으로 제작

(일본) AIST 등의 국책연구소와 민간연구소가 공동으로 에피 및 소자 기반연구를 진행하고 자동차, 전자 및 전력회사 등이 이를 기반으로 다양한 응용연구를 진행하고 있음

신재생에너지 및 청정에너지 개발에 부합하는 관련 기술 확보 및 메모리 업계 중심에 한정되어 있는 국내 반도체 산업에서 벗어나 반도체 다양성을 위해 기술적인 격차를 극복하고 선진국의 기술보호 정책 대비를 할 필요성이 있음

GaN 파워소자 6인치 FAB 기술이 확보될 경우 Si 기반 파워반도체를 대체하는 핵심기술이 될 것이며, 이를 이용하여 가전 및 산업용 시스템의 대형화에 따른 저손실, 고효율 전력변환 소자 기술에 대응할 수 있음

2. 연구목표

최종목표: 100V/10A급 고속, 저손실 GaN-on-Si 파워 FET 소자 개발 (TRL: [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

100V/10A급 GaN-on-Si 파워 FET 스위칭 소자 설계 및 공정 개발

Gold-free 전극 공정 기술 개발

고품질 Passivation/절연막 공정 기술

100V급 동작을 위한 Field-plate 공정 기술

소자 발열 최소화 연구

전류 밀도를 높이기 위한 소자 구조 연구

양산 공정 개발 및 최적화

핵심 공정 최적화 및 재현성 확보

패키지 개발

시제품 패키지 제작 및 평가

신뢰성 시험 인증 (IEC60068/60047 혹은 JEDEC 기준)

개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	BVDSS at VGS=0V, ID=100μA	V	>100	-	-
2	ID(on) at Tc=25℃	A	≥10	-	11 (미국, EPC)
3	RDS(on) at ID=10A, Tc=25℃	mΩ	≤16	-	16 (미국, EPC)
4	RDS(on) at ID=10A, Tc=150℃	mΩ	≤43	-	-
5	IDSS.max at VGS=0V, VDS=100V	μA	≤150	-	150 (미국, EPC)
6	IGSS,max at ID=10A, VDS=0V	mA	≤3	-	3 (미국, EPC)
7	Vth at VDS=VGS, ID=2mA	V	≥0.8	-	0.7 (미국, EPC)
8	웨이퍼 수율 (원자재 및 공정 포함, 6인치 웨이퍼 기준)*	%	≥50	-	-

웨이퍼 수율은 상기 목표 항목을 다 만족하는 소자의 비율임

TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	6인치 GaN FET FAB 기술	7	100V, 10A급 GaN FET 시제품	전기적 특성 평가
2	고효율 방열 기술	7	솔더 바 배선	IR 이미지 동작온도 평가

3. 지원기간/예산/추진체계

기간: 30개월 이내  (1차년도 개발기간 : 6개월)

정부출연금: ‘17년 4억원 이내 (총 정부출연금 20억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수

관리번호

2017-반도체-일반-02

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

반도체소자 및 시스템

융합유형

신제품형( ), 고부가가치형(  ), 해당없음( √ )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D(  )

과제명

650V/50A급 저저항 Super Junction 파워 MOSFET 개발

1. 필요성

Power MOSFET 시장은 2014년 기준 64억 달러이고, 파워 반도체 전체 시장의 1/3을 차지하고 있으며, 전기차 및 신재생 분야와 더불어 AI 및 IoT 수요의 증가로 인해 파워반도체 시장의 수요 증가의 중요 견인차 역할을 할 것으로 예상 (출처: yano report, 2016)

Power MOSFET는 주로 가전기기 민생용 수요와 산업기기의 전원용 수요가 주력이며, 신재생 에너지 분야와 차량의 전장화로 인해 수요가 꾸준히 빠른 속도로 증가하고 있음

온 저항을 극한까지 낮춘 제품에서부터, 정격용량을 증가시킨 제품 등 다양한 수요처에 맞춘 여러 제품들이 출시되어 시장에 공급되고 있음

600V 이상 고전압 MOSFET 소자는 AC220V를 조정하는 전력변환장치에 주로 사용되는 소자로써 해당 MOSFET의 성능이 에너지 절감, 가전제품 성능 향상, IOT 및 홈어플라이언스 산업 지원 등의 기초가 되는 부품임

FPD의 전원이나, 게임기기, PC등과 같은 가전기기의 전원장치에서 소용량 태양광의 마이크로인버터 등으로 시장을 확장하고 있음

최근에는 고효율을 중시하는 에어컨의 High-End 모델에 IGBT 대신 Super Junction MOSFET을 적용시킨 모델도 출시되고 있음

전력에너지 중 1/3을 차지하는 Power MOSFET의 경우 반도체 기술개발은 설계 및 공정 기술이 병행되어야 하는데, 최근의 선두 기술은 MOSFET의 경우 Super Junction의 pillar를 형성하는 것이 가장 중요한 핵심 기술임

전면의 단위 Cell을 형성하는 기술보다 Super Junction의 개념을 실현하는 pillar 형성을 하는 공정 및 설계 기술이 핵심 기술임

동일한 항복전압을 확보하여도 pillar 형성 기술에 따라서 on-저항이 변화하게 되므로 선진업체들의 경우 각자의 독특한 pillar 형성 기술을 보유하고 있음

Super Junction의 경우는 on-저항을 얼마나 선진사에 근접하게 확보하는 것이 기술개발의 지표가 될 수 있음

650V급 Super Junction MOSFET 단위 공정 및 시뮬레이션을 통한 소자 구현 및 시제품 개발을 통한 기술 확보하여 선진사 제품 spec 이상의 제품 기술 확보로 글로벌 가전 전력 부품 소재 선진국 진입 실현

2. 연구목표

최종목표: 650V/50A급 저저항 Super Junction 파워 MOSFET 소자 개발 (TRL: [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

650V/50A급  Super Junction MOSFET 소자 개발

단위공정 개발

Active 및 Edge Termination 구조 설계

Layout 및 시제품 제작

650V/50A급 Super Junction MOSFET 신뢰성 확보 및 공정 산포 관리를 통한 양산성 확보

TEG 칩 설계 및 평가를 통한 공정기술과 제품 설계간 매칭

Corner Split 평가를 통한 공정 산포 평가 및 안정화

시제품 신뢰성 평가 및 불량 분석을 통한 공정 신뢰성 확보 (JEDEC 기준)

개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	BV	V	≥650	650	650 (독일, Infineon)
2	ID (Tj=100℃)	A	≥50	30	53.5 (독일, Infineon)
3	RDS(on)	mΩ	≤45	70	45 (독일, Infineon)
4	IDSS	μA	≤20	20	20 (독일, Infineon)
5	IGSS	nA	≤100	100	100 (독일, Infineon)
6	Qg	nC	≤95	-	95 (독일, Infineon)
7	웨어퍼수율* (원재료, 공정 포함)	%	90	-	-

웨이퍼 수율은 상기 목표 항목을 다 만족하는 소자의 비율임

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	Super Junction Pillar 형성 기술	7	제품경쟁력 확보된 Super Junction MOSET 소자	JEDEC 기준 신뢰성 평가
2	Charge Balance 산포 감소 기술	7	양산 공정 산포 감소 (Cpk)	자체 공정 관리 기준

TRL 핵심기술요소

3. 지원기간/예산/추진체계

기간: 30개월 이내  (1차년도 개발기간: 6개월)

정부출연금: ‘17년 3억원 이내 (총 정부출연금 15억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수

관리번호

2017-반도체-일반-03

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

반도체소자 및 시스템

융합유형

신제품형( ), 고부가가치형(  ), 해당없음( √ )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도( ), 경쟁형R&D(  )

과제명

1200V급 고효율 Super Junction Trench Si IGBT 기술 개발

1. 필요성

자원고갈 및 지구 온난화 예방을 위한 에너지 저감 및 에너지 변환 효율 향상이 시대적 요구이며 이를 해결하기 위한 고효율  파워반도체 개발의 필요성이 증대되고 있음

산업용에 치중하여 활용되고 있던 1200V급 IGBT들은 에너지 효율개선 정책에 발맞추어 민생용 부분에 확대 적용되고 있는 추세이며 이에 따라 적용범위별 특성 최적화가 활발히 진행되고 있음

고효율 실리콘 파워반도체 중 IGBT는 고전압 대전력 부분에서 가장 수요가 많고 지속적인 시장 성장이 예상됨

1200V급 IGBT는 민생용, 산업용 뿐 아니라 향후 신재생 에너지 신업의 핵심 부품이며 IGBT 시장의 40% 수준을 차지하는 규모임

고전압 대전력 IGBT 의 대부분을 수입에 의존하는 상황에서 해외 선진 업체와의 기술 격차를 줄이고 국내 자립의 기반기술 확보 필요

Infineon, Mitsubishi, Fairchild, STMicro등 유럽, 일본 및 미국계 해외 선진 업체들이 시장을 주도하고 있으며, 특히 Infineon이 기술을 선도하고 있으며, IR과의 합병을 통하여 시장 영향력이 커진 상황

1200V급 IGBT는 소자의 고효율 전기적 특성 뿐만이 아니라 고신뢰성 특성이 요구되는 기술 분야로서 NPT(Non-punch Through) IGBT 및 Field Stop IGBT 기술이 시장의 대표 기술이며, 이를 뛰어 넘을 수 있는 Super junction Concept 및 초미세공정을 적용한 IGBT를 개발하여 선진사 이상의 기술 확보 필요함

2. 연구목표

최종목표: 1200V급 고효율 Super-junction Trench형 Si IGBT 소자 개발 (TRL:[시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

1200V 급 Charge Balance Concept 을 적용한 초박막 trench IGBT 소자 및 공정 기술 개발

초미세공정을 적용한 trench cell 개발

Double side cooling 최적화를 위한 표면 메탈 공정 기술 확보

8인치 웨이퍼 구경 기반의 1200V급 IGBT 박막 일괄 공정 기술 확보

특성평가기술

Wafer level 전기적 특성 평가 기술

short circuit 및 avalanche energy 특성 평가 기술

고온 특성/신뢰성 특성 평가 기술

안전 동작 영역 평가 기술

열특성 평가 기술

개발목표

Discrete 용 1200V/40A Low loss IGBT 기술 개발 목표 (3차년도 이내)

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Breakdown Voltage	V	>1200	-	1200
2	Ices at Tc=25℃	mA	0.4	-	0.4 (독일,Infineon)
3	Current Density, JC	A/cm2	>150	-	126 (독일,Infineon)
4	Vce,sat at Ic=40A, Tc=25℃	V	≤1.50	-	1.75 (독일,Infineon)
5	Vce,sat at Ic=40A, Tc=100℃	V	<1.9	-	2.25 @ 150℃ (독일,Infineon)
6	Eoff at Vcc=600V, Ic=40A	mJ	≤1.8	-	2.05 (독일,Infineon)
7	Tjmax	℃	≥175	-	175 (독일,Infineon)
8	Cpk	-	>1.33	-	-
9	웨어퍼수율* (원재료, 공정 포함)	%	90	-	-

웨이퍼 수율은 상기 목표 항목을 다 만족하는 소자의 비율임

Discrete 용 1200V 40A Fast Switching IGBT 기술 개발 목표 (전기적 특성) (3차년도 이내)

핵심 기술/제품 5성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Breakdown Voltage	V	>1200	1200	1200
2	Ices at Tc=25℃	mA	0.25	0.25	0.25 (독일,Infineon)
3	Current Density, JC	A/cm2	>150	120	126 (독일, Infineon)
4	Vce,sat at Ic=40A, Tc=25℃	V	≤1.85	2.2	2.05 (독일, Infineon)
5	Vce,sat at Ic=40A, Tc=100℃	V	<2.2	2.7	2.50 @ 125℃ (독일,Infineon)
6	Eoff at Vcc=600V, Ic=40A	mJ	≤1.00	1.6	1.23 (독일, Infineon)
7	Tjmax	℃	≥175	150	175 (독일, Infineon)
8	Cpk	-	>1.33	-	-
9	웨어퍼수율* (원재료, 공정 포함)	%	90	-	-

웨이퍼 수율은 상기 목표 항목을 다 만족하는 소자의 비율임

Module 용 1200V 150A Low Loss IGBT 기술 개발 목표 (전기적 특성) (4차년도 이내)

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Breakdown Voltage	V	>1200	-	1200
2	Ices at Tc=25℃	mA	1	-	1 (독일, Infineon)
3	Current Density, JC	A/cm2	≥150	-	126 (독일,Infineon)
4	Vce,sat at Ic=40A, Tc=25℃	V	≤1.50	-	1.75 (독일, Infineon)
5	Vce,sat at Ic=40A, Tc=100℃	V	<1.9	-	2.25 @ 150℃ (독일,Infineon)
6	Eoff at Vcc=600V, Ic=40A	mJ	≤6.75	-	-
7	Tjmax (C)	℃	≥175	-	175 (독일, Infineon)
8	웨어퍼수율* (원재료, 공정 포함)	%	>80	-	-

웨이퍼 수율은 상기 목표 항목을 다 만족하는 소자의 비율임

2-pack module 기준으로 평가함

신뢰성 기준: JEDEC standard

Discrete: Tj@175C

Module: Tj@150C

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	Low Vce,sat & Fast switching	7	1200V 40A급 Discrete IGBT	측정용 Jig 및 ATE
2	Solderable Front Metal	7	1200V 150A급 IGBT 및 2-pack module	모듈 제조단계 평가 및 전기적 특성 평가

○ TRL 핵심기술요소

3. 지원기간/예산/추진체계

기간: 42개월 이내  (1차년도 개발기간 : 6개월)

정부출연금: ‘17년 3억원 이내 (총 정부출연금 21억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수

관리번호

2017-반도체-일반-04

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

반도체소자 및 시스템

융합유형

신제품형( ), 고부가가치형(  ), 해당없음( √ )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도( ), 경쟁형R&D(  )

과제명

100V/600A급 MOSFET 모듈 개발

1. 필요성

자원고갈 및 지구 온난화 예방을 위한 에너지 저감 및 변환 효율 향상이 사회적 문제로 대두되고 있으며, 이를 해결하기 위한 고효율  파워반도체 개발의 필요성이 증대되고 있음

Low Voltage Battery Powered System 시장의 급성장

100V 대전류 (300A ~ 600A) MOSFET Module에 대한 요구 증대

기존 Discrete Solution 대체 필요 (품질 및 신뢰성 측면)

자동차에서의 48V System 적용 및 XEV 시장 확대

DC-DC용 100V MOSFET Module 수요 증가

2. 연구목표

최종목표: 100V/600A MOSFET 모듈 개발 (TRL:[시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

Topology: Half Bridge Module(NTC Integrated)

MOSFET Chip Paralleling 개발

Low Stray Inductance 및 Resistance 기술 개발

Low Voltage Battery Powered System (Golf Car, Forklift, NEV)

효율향상을 위한 고방열 모듈구조 개발 및 제조

Pb-free 솔더 적용 Vacuum Soldering 공정기술 개발

고온/고전력 파워소자용 패키지 기술 개발

신뢰성 확보 (IEC60068/60047 및 JEDEC 기준)

개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Continuous Current (Tc=80℃ 기준)	A	≥600	-	300A @Tc=133℃ (일본, MITSUBISHI)
2	신뢰성 시험 인증 (IEC 및 JEDEC기준)	-	공인 인증	-	-
3	Package Stray Inductance	nH	≤10	-	-
4	RDS(on) (Package Level)	mΏ	≤3	-	1.8mΏ @Tc=25℃, Vgs=15V, ID=300A (일본, MITSUBISHI)

TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	MOSFET 모듈 개발	7	MOSFET 모듈	IEC60068/60047 및 JEDEC 기준

3. 지원기간/예산/추진체계

기간: 18개월 이내  (1차년도 개발기간 : 6개월)

정부출연금: ‘17년 2.5억원 이내 (총 정부출연금 7.5억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수

관리번호

2017-반도체-일반-05

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

반도체소자 및 시스템

융합유형

신제품형( ), 고부가가치형(  ), 해당없음( √ )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도( ), 경쟁형R&D(  )

과제명

산업용 650V급 MOSFET 모듈 개발

1. 필요성

자원고갈 및 지구 온난화 예방을 위한 에너지 저감 및 변환 효율 향상이 사회적 문제로 대두되고 있으며, 이를 해결하기 위한 고효율  파워반도체 개발의 필요성이 증대되고 있음

High Frequency를 기반으로 한 고효율 (97%이상) 3~10KW 전력변환장치(PV 및 ESS)의 650V Super Junction MOSFET Module 수요 증가

2. 연구목표

최종목표: 산업용 650V Super Junction MOSFET을 적용한 4 pack MOSFET 모듈 개발 (TRL:[시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

고온/고신뢰성 Package Platform

Topology: 4-PACK (NTC Integrated)

Pb-free 솔더 적용 Vacuum Soldering 공정기술 개발

Low Stray Inductance 및 Resistance 기술 개발

신뢰성 확보 (IEC60068 및 JEDEC 기준 만족)

개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Continuous Current (Tc=80℃ 기준)	A	≥50	-	86A@Tc=80℃ (독일, Vincotech)
2	신뢰성 시험 인증 (IEC60068/60047 또는 JEDEC기준)	-	공인 인증	-	-
3	RDS(on) (Package Level)	mΏ	≤20	-	21mΏ (독일, Vincontech)
4	Package Stray Inductance	nH	≤10	-	-

TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	MOSFET 모듈 개발	7	MOSFET 모듈	IEC60068/60047 및 JEDEC 기준

3. 지원기간/예산/추진체계

기간: 18개월 이내  (1차년도 개발기간 : 6개월)

정부출연금: ‘17년 2.5억원 이내 (총 정부출연금 7.5억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수

관리번호

2017-반도체-일반-06

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

반도체소자 및 시스템

융합유형

신제품형( ), 고부가가치형(  ), 해당없음( √ )

신성장동력

ICT융합(  ), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도( ), 경쟁형R&D(  )

과제명

100V급 GaN IPM (Intelligent Power Module) 개발

1. 필요성

자원고갈 및 지구 온난화 예방을 위한 에너지 저감 및 변환 효율 향상이 사회적 문제로 대두되고 있으며, 이를 해결하기 위한 고효율  파워반도체 개발의 필요성이 증대되고 있음

GaN소자의 경우, High Electron Mobility 특성으로 100KHz이상의 주파수에서 동작이 가능하고, 또한 전력변환시스템에서의 효율을 98% 이상을 가지고 갈 수 있으며, 전체적인 System의 Size를 축소할 수 있음

GaN IPM의 필요성 : GaN 소자의 경우, Low Qg 및 Capacitance 특성으로 인해, 외부 Gate

Driver를 통한 구동시에 Gate 및 Current Oscillation을 제외하기 어려우므로 IPM이 필요함

GaN소자의 Drive IC의 경우, 6V Gate Drive 및 이에 따른 3.5V의 UVLO, 4A이상의 Peak Current, High dv/dt Immunity (400KV/us) 이상의 특성을 갖는 신규 IC의 개발이 필요함

고부가가치를 창출할 수 있는 차세대 반도체 성장 동력으로 다음과 같은 다양한 응용분야가 있음

산업용 DC-DC Converter

Low Voltage Battery Powered System (Golf Car, NEV, Forklift, Scooter,,,,)

48V 자동차 System

고주파수 (100KHz이상) 동작을 위한 5nH 이하의 패키지 기술이 필요함

IPM화 (Gate Driver와 Switch의 1-Package화)

New Interconnection 기술

2. 연구목표

최종목표: 100V급 GaN IPM 개발 (TRL:[시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

100V/200A Full bridge 구조의 IPM 개발

100V/500A Half bridge 구조의 IPM 개발

100V GaN Driver IC 개발 (Half bridge형)

고온/저전력 파워소자용 패키지 기술 개발 (고방열구조, 고내구성 접합기술)

Low Stray Inductance & Resistance 기술 적용

GaN Die Paralleling 기술

신뢰성 시험 인증 (IEC60068/60047 혹은 JEDEC 기준)

개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	Continuous Current (Tc=80℃기준)	A	≥200 & ≥500	-	-
2	신뢰성 시험 인증(IEC 및 JEDEC기준)	-	공인 인증	-	-
3	Low Stray Inductance	nH	≤5	-	-
4	UVLO of GaN Drive IC	V	≥3.5	-	3.5 (미국, Peregrine)
5	Sink Current of Drive IC	A	≥4	-	4 (미국, Peregrine)
6	High dv/dt Immunity	kV/μs	≥400	-	400 (미국, Peregrine)

TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	GaN IPM	7	GaN IPM	IEC 및 JEDEC기준
2

3. 지원기간/예산/추진체계

기간: 42개월 이내  (1차년도 개발기간 : 6개월)

정부출연금: ‘17년 3.5억원 이내 (총 정부출연금 24.5억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수

관리번호

2017-반도체-일반-07

기술분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제성격

원천기술형(  ), 혁신제품형(√)

반도체소자 및 시스템

융합유형

신제품형(√), 고부가가치형(  ), 해당없음(  )

신성장동력

ICT융합(√), 바이오헬스(  ), 고급소비재(  ), 신소재부품(  ), 주력산업고부가가치화(  ), 에너지신산업(  )

해당여부

특허연계(  ), 표준연계(  ), 디자인연계(  ), 글로벌R&D(  ), 초고난도(  ), 경쟁형R&D(  )

과제명

IoT 디바이스용 고효율 Advanced Energy Hub 시스템 기술 개발

1. 필요성

‘20년 세계 웨어러블을 포함한 IoT 디바이스 분야 반도체 시장 규모가 약 440억달러에 이를 것으로 전망되며, ‘20년까지 약 30%정도 성장할 것으로 예측 (출처: Gartner, 2014)

프로세싱, 전력관리 기능 등을 포함한 SoC 비중은 75.8억 달러 규모이며, 특히 전력관리 SoC는 전기자동차에서부터 신재생에너지 발전, 절전형 가전 및 사물인터넷 기기 등 다양한 분야에 적용되면서 시장이 급성장 전망

IoT 디바이스는 사용시간, 충전시간, 장시간 동작 유지 등에 관련한 기술이 필요하며, 소형화 및 저전력화를 구현하여 가격 및 기술 경쟁력을 확보하는 것이 중요

IoT 웨어러블 디바이스용 파워반도체는 SiC, GaN 등과 같은 고효율 차세대 파워소자를 기반으로 고자유도 무선충전 기술과 고효율 저전력 BPMU (Battery & Power Management Unit) 기술이 융합된‘Advanced Energy Hub 시스템’기술개발 및 상용화가 필요

IoT 디바이스용 고효율 ‘Advanced Energy Hub 시스템’ 기술은 지속적으로 이윤을 창출하는 기술로 초기 투자비용 지원 및 기술 개발 인력 확보 등의 국가적 지원이 활성화 될 경우 관련 산업군의 경제적 파급효과가 클 것으로 예상

TI(Texas Instruments), IDT, NXP-freescale 등 무선전력전송 반도체 제조기업이 시장을 선점하고 있으며, 일본, 대만, 중국에서는 정부지원을 중심으로 무선전력 전송 기술 개발 및 관련 산업화를 추진 중

국내에서도 국가적인 관심도가 점차 높아지고 있고 관련 중소, 중견기업에서도 기술개발을 추진 중에 있으나 초기 막대한 투자비용이 소요되어 어려움이 있는 실정

2. 연구목표

최종목표: 고자유도 무선충전 송수신부와 고효율 저전력 BPMU가 원칩화된 IoT 디바이스용 Advanced Energy Hub 시스템 기술 개발  (TRL: [시작] 3단계 〜 [종료] 7단계)

- 고효율 저전력 BPMU 기술 개발

. 고효율 파워소자 기반 고속 구동IC 개발

. 고효율 파워소자 기반 고효율 고속 PMU 개발

. 완속/급속 기반 고전류 구동 BMU 개발

. 고효율 저전력 BPMU 개발

. 고효율 파워소자 기반 고효율 저전력 BPMU 핵심 IP 개발

- 고자유도 무선충전 송수신부 기술 개발

. 고효율 파워소자 기반 고자유도 무선충전 송신부 개발

. 고효율 파워소자 기반 고지유도 무선충전 수신부 개발

. 고자유도 무선충전 송수신부 개발

. 고효율 파워소자 기반 고자유도 무선충전 송수신부 핵심 IP 개발

- 고자유도 고효율 저전력 Advanced Energy Hub 시스템 기술 개발

. 고자유도 고효율 저전력 Advanced Energy Hub 시스템 아키텍쳐 개발

. 고효율 파워소자 기반 고자유도 고효율 저전력 Advanced Energy Hub 시스템 개발

IoT 디바이스용 고효율 Advanced Energy Hub 시스템의 예

개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성 목표	국내최고수준	세계 최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	통합 시스템 충전 효율	%		-
2	통합 시스템 소비 전력	W		-
3	BPMU 전력 변환 효율	%	92	-
4	Power Receiver 최소 수신 전력	W		-
5	Power Transmitter 최대 송신 전력	W	50

TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	고효율 저전력 BPMU 기술	7	고효율 저전력 BPMU IC	BPMU 전용 테스트 베드 및 하드웨어
2	고자유도 무선충전 송수신부 기술	7	고자유도 무선충전 송수신부 IC	무선충전 송수신 전용 테스트 베드 및 하드웨어
3	Advanced Energy Hub 시스템 기술	7	고효율 파워소자 기반 Advanced Energy Hub 시스템	통합 시스템 테스트 보드 및 내부 소모 전류 및 전력 측정

3. 지원기간/예산/추진체계

기간: 42개월 이내  (1차년도 개발기간 : 6개월)

정부출연금: ‘17년 5억원 이내 (총 정부출연금 35억원 이내)

주관기관: 중소·중견기업

기술료 징수여부: 징수