■둥관시 중투(中图)반도체과학기술유한회사 생산라인
3월 8일 오전, 둥관시중투반도체과학기술유한회사(아래 중투과학기술) 무진실에서 대량의 에칭 설비들이 끊임없이 4인치 크기의 도형화 사파이어 기판에 똑같은 도형을 새기고 있다. 이는 중투과학기술의 사파이어 기판 자동화 생산라인이다.
“사파이어 기판 부분의 연구 성과를 기반으로 기업은 산업화 생산을 성공적으로 실현했다.”이 기업 류펑이(刘凤仪) 사장 보조의 소개에 따르면 현재 기업의 사파이어 기판 제품의 년간 생산력은 4500만개(2인치로 환산한 사파이어 기판)에 달하며 국내외에 판매돼 일본, 독일 등 나라 기업이 국제적으로 독점하던 국면을 타파했다.
사파이어 기판 생산에 전념한 5년
중투과학기술은 2013년 성립되어서부터 줄곧 사파이어 기판에 대한 개발과 생산에 전념해왔다. 중투과학기술 생산작업장에서 이 기업 과학연구인원들이 손바닥 크기, 종이처럼 얇은 사파이어 웨이퍼를 보여줬다. 이들의 소개에 따르면 이 웨이퍼는 LED 칩 생산에 사용되는 기판 재료이다. 알아본 데 따르면 이런 4인치 크기의 사파이어 웨이퍼는 5만개에 달하는 1와트 규격의 LED 칩을 생산할 수 있다.
기업은 성립 초기 수많은 어려움에 부딪쳤다. 당시 비록 사파이어 기판 기술이 이미 아주 성숙했지만 국내 사파이어 기판 생산은 여전히 원가가 높고 효율이 낮은 문제가 존재했다. 빅사이즈 사파이어 기판을 개발, 제작하고 사파이어 기판 제작의 안정성, 균일성을 향상시키며 LED 칩 발광효율이 보다 높은 제품을 생산하는 것이 기업 발전이 직면한 문제로 부상했다. 이런 기술 난제를 돌파하기 위해 2014년 기업에서는 대만 및 베이징대학의 고급 기술 인재를 도입하고 사파이어 기판 공예와 설피 팀을 전문적으로 구성했다.
난제는 빨리 해결됐다. 같은 해 기업 개발팀이 신형 도형화사파이어 기판 제작 공예를 개발해냈다. “신형 도형화 사파이어 기판은 바로 사파이어 기판에 고정밀 위에 고정밀 재료 표면 가공을 진행하는 것이다. 우리가 자주 개발한 에칭 기술을 통해 1-2미크론에 달하는 정확한 도형을 새겨낼 수 있다.”류펑이는 4인치 크기의 미크론 급 PSS 기반 중에는 대체적으로 10억개에 달하는 도형 구조가 있다며 우리는 생산, 가공 과정에 이 10억개 도형 구조가 모두 똑같도록 보장해야 한다고 설명했다.
“하유 외연 침 고객들이 검증한 결과 신형 PSS는 일반 PSS 위의 LED 칩보다 그 밝기가 5%-10% 향상됐다.”기업 개발팀의 기술 돌파에 대해 류펑이는 감개무량한 듯 했다. 그는 현재 LED기술과 업종 발전이 성숙한 편이라며 LED는 충분한 경쟁 국면이 형성된 업종인 만큼 LED 칩의 광추출효율이 2%~3%만 향상되어도 고객에게 비교적 큰 경쟁우세를 안겨줄 수 있다고 밝혔다.
해외 독점 타파, 산업화 실현
류펑이는 기자에게 다음과 같이 말했다. 회사 성립 초기 사파이어 기판 재료는 대부분 일본, 독일 등 해외에서 수입해야 했다. 기술 부분의 원인으로 그때 당시 LED 기판 재료 생산에 집중한 기업이 아주 적었다. 국내 LED업종이 기판 재료에 대한 수요도 대부분 수입에 의존했다.
중투과학기술이 도형화 사파이어 기판을 기반으로 한 연구성과가 대규모 산업화 보급 응용을 실현했다. 2014년, 기업의 2인치 사파이어 기판 산량이 229만개에 달했다. 기판 업종에서의 돌파로 기업은 둥관시 정부의 주목과 지원을 받았다：2016년, 기업은 ‘둥관시 과학기술 진보 2등상’을 받았고 2017년 둥관시 ‘배증계획’시점 기업에 입선됐으며 2019년 기업은 2018년도 ‘국가과학기술발명상’을 받았다.
신형 도형화 사파이어 기판은 LED 칩의 발광 강도를 높였을뿐만 아니라 LED 칩의 수명을 높여줬다. 산업의 충분한 경쟁 태세 속에서 가격대 성능비가 탁월한 신형 사파이어 기판을 사용하는 것이 LED 칩 업체에 보다 큰 경쟁 우세를 안겨줬다. 따라서 중투과학기술도 기업들이 건넨 ‘올리브 가지’를 육속 받게 됐다: 2016년, 중투과학기술은 국제적으로 외연 칩 기술에서 선두를 달리고 있는 대만 징위안(晶元)광전기의 첫번째 대륙 재료 공급업체가 됐고 2017년에는 징위안광전기 PSS 기판의 최대 공급업체가 됐다. 그밖에 중투과학기술은 또 한국 서울 반도체, OSRAM 등 국제 유명 LED 외연 칩 기업 서플라이체인에 진입했고 제품이 국내외에서 인기리에 판매되고 있다.
“현재 중투과학기술의 사파이어 기판 제품의 년간 생산량은 4500만개（2인치 사파이어 기판으로 환산）를 초과했다. 이미 세계 최대 규모의 PSS 제조업체로 부상했고 해외 국제 거두들의 인정을 받아 국제 시장에 진입했다.”류펑이는 기업이 이미 대만 징위안광전기, 화찬(华灿)광전기 등 국내외 40여개 LED 칩 제조기업의 재료 공급업체가 됐다고 밝혔다.
류펑이는 LED 상유 재료의 기술 돌파와 개진, 하유의 조명 용구, 디스플레이, 자동차 조명, 자외선 살균 등에 사용되는 조명 용품 품질이 크게 향상됐다고 밝혔다.“향후 기업은 가격대 성능비가 더 좋은 제품들을 개발해내고 기업이 장악한 마이크로 나노미터 급의 고정밀 재료 표준 처리 기술을 활용해 기타 새제품, 새응용을 개척할 것이다.”류펑이는 기업의 발전 비전에 기대감으로 충만돼 있었다.
【혁신 과학기술 해석】
사파이어 기판은 LED 칩을 제작하는 핵심 재료이다.
중투과학기술 개발인원의 소개에 따르면 사파이어는 현재 LED 칩을 제작하는 핵심 재료이다. LED칩은 LED 등의 핵심 ㅂ품이며 그 주요 기능은 전력에너지를 빛에너지로 전환하는 것이다. LED 외연 칩을 생산함에 있어서 기판 재료는 가장 중요한 핵심 재료이며 서로 다른 기판이 서로 다른 부품, 공예를 결정한다. 현재 규모화 제조는 사파이어 기판 위에서만 진행될 수 있다. 부품의 발광 효율을 높이고 위치 오류를 낮추기 위해 산업 내에서는 보편적으로 도형화 사파이어 기판을 플라코드 재료로 사용하고 있다.
출처: 둥관타임 DG
