경북대는 전자공학부 김대현 교수 연구팀이 최대 발진 주파수(fmax) 742GHz를 구현한 45나노미터(nm)급 질화갈륨(GaN) 고전자이동도트랜지스터(HEMT)를 개발했다고 23일 밝혔다.
이번 성과는 지난 18일(현지시간) 미국 하와이 호놀룰루에서 열린 세계적 반도체 학술대회 ‘VLSI 심포지엄 2026’에서 공개됐다. VLSI 심포지엄은 국제고체회로학회(ISSCC), 국제전자소자학회(IEDM)와 함께 세계 3대 반도체 학술행사로 꼽힌다.
특히 질화갈륨(GaN) 기반 트랜지스터가 최대 발진 주파수 700GHz를 넘어선 것은 이번이 세계 최초다.
반도체 업계에서 최대 발진 주파수(fmax)는 트랜지스터가 신호를 증폭할 수 있는 한계를 의미한다. 수치가 높을수록 초고속 통신과 고성능 레이더, 위성통신, 국방용 탐지장비 등에 활용할 수 있는 가능성이 커진다.
왼쪽부터 경북대 반도체융합기술연구원 이인근 박사후연구원, 경북대 전자공학부 박완수 박사과정생, 경북대 전자공학부 김대현 교수.(사진=경북대)
연구팀은 45nm 초미세 게이트 공정과 함께 소스·드레인 영역 접촉저항을 획기적으로 줄이는 ‘선택적 n+ GaN 재성장 기술’을 적용해 이 같은 한계를 극복했다.
이를 통해 최대 발진 주파수 742GHz를 달성했으며, 차단주파수(fT)와 최대 발진 주파수를 동시에 반영하는 종합 성능지표(favg)도 497GHz를 기록했다.
이번 성과는 단순한 기록 경신을 넘어 국내가 차세대 6G 통신과 서브테라헤르츠 반도체 분야에서 기술 주도권을 확보할 가능성을 보여줬다는 점에서 의미가 크다.
업계에서는 6G 상용화가 본격화될 경우 100GHz 이상의 초고주파 대역 활용이 필수적일 것으로 전망한다. 특히 초고속·초저지연 통신뿐 아니라 자율주행, 위성통신, 국방 감시체계 등 다양한 미래 산업의 핵심 기술로 활용될 것으로 기대된다.
이번 연구는 대학과 정부출연연구기관, 기업이 함께 참여한 대표적인 산학연 협력 사례로도 평가받는다.
연구에는 경북대를 중심으로 큐에스아이(QSI), 한국전자통신연구원(ETRI), 아이브이웍스, 카이스트(KAIST), 미국 텍사스공과대학이 공동 참여했다. 삼성미래기술육성사업과 민군겸용기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
김대현 경북대 교수는 “이번 연구는 GaN HEMT의 RF 성능 한계를 한 단계 끌어올린 성과로, 세계 최초의 700GHz급 fmax 달성을 통해 GaN 반도체의 초고주파 응용 가능성을 실증했다”며 “6G 통신과 K-국방을 위한 서브테라헤르츠 주파수 대역 전자소자 연구를 더욱 가속화하겠다”고 말했다.
