[반도체이야기] X-FAB, SPAD 통합을 위한 새로운 절연 클래스 도입으로 180nm XH018 공정 확장

 

X-FAB, SPAD 통합을 위한 새로운 절연 클래스 도입으로 180nm XH018 공정 확장

 

새로운 모듈로 보다 컴팩트한 설계 가능, 칩 크기 감소 효과

아날로그/혼합 신호 및 특수 공정 분야의 선도적 파운드리인 X-FAB Silicon Foundries SE는 자사의 180nm XH018 반도체 공정에 새로운 절연 클래스(Isolation Class)를 도입했다고 발표했다. 이번에 도입된 절연 클래스는 **단일 광자 애벌랜치 다이오드(SPAD)**의 보다 컴팩트하고 효율적인 구현을 지원하도록 설계되어, 기능 통합도 향상, 픽셀 밀도 증가, 필 팩터(fill factor) 개선을 가능하게 하며, 결과적으로 칩 면적을 줄이는 효과를 제공한다.

 

SPAD는 자율주행차용 LiDAR, 3D 이미징, AR/VR 시스템의 거리 센싱, 양자 통신 및 바이오 의료 센싱 등 다양한 신흥 응용 분야에서 핵심적인 역할을 한다. X-FAB은 이미 180nm XH018 플랫폼 기반에서 활성 면적이 10µm~20µm 범위인 다양한 SPAD 디바이스를 제공 중이며, 여기에는 근적외선 영역에서 광자 검출 확률(PDP) 성능이 향상된 SPAD도 포함된다.

고해상도 SPAD 어레이를 구현하려면 **컴팩트한 피치(pitch)**와 높은 필 팩터가 필수적이다. 이번에 출시된 **ISOMOS1 모듈(25V 절연 클래스 모듈)**은 훨씬 더 컴팩트한 트랜지스터 절연 구조를 가능하게 하며, 추가 마스크 레이어가 불필요하고 기존 X-FAB의 다른 SPAD 버전과도 완벽하게 호환된다.

 

이번 개선의 이점은 SPAD 픽셀 레이아웃을 비교해 보면 명확하다. 10×10µm²의 광학 영역을 갖는 일반적인 4x3 SPAD 어레이에서, 새로운 절연 클래스를 채택하면 총 면적이 약 25% 감소하고, 필 팩터는 약 30% 증가한다. 픽셀 설계를 정교하게 최적화할 경우, 칩 면적 효율성과 광자 검출 민감도는 더욱 향상될 수 있다.

 

X-FAB의 SPAD 솔루션은 스마트폰, 드론, 프로젝터 등 **직접 비행시간(Time-of-Flight, ToF)**이 요구되는 애플리케이션에서 널리 활용되어 왔다. 이번 기술적 진보는 소형 고해상도 센싱이 필수적인 응용 분야에서 직접적인 이점을 제공한다. 이는 산업용 거리 측정, 로봇 감지 등 다양한 시나리오에서 정확한 거리 센싱을 가능하게 하며, 예를 들어 협동로봇(cobot)이 작업할 때 주변 영역을 보호하고 충돌을 방지하는 데 활용될 수 있다. 이 절연 클래스는 성능과 통합도를 높이는 데 그치지 않고, 저잡음·고속의 단일 광자 검출이 요구되는 컴팩트한 시스템 설계를 가능하게 하여 더 폭넓은 SPAD 기반 시스템 개발의 기회를 연다.

 

X-FAB의 광전자(Optoelectronics) 기술 마케팅 매니저인 **웨이 허밍(Heming Wei)**는 다음과 같이 말했다:

“XH018 공정에서 새로운 절연 클래스의 도입은 SPAD 통합에 있어 매우 중요한 진보입니다. 보다 조밀한 레이아웃과 향상된 성능을 가능하게 하며, 신뢰성이 검증된 당사의 180nm 플랫폼을 기반으로 보다 발전된 센싱 시스템 개발을 가능하게 합니다.”

ISOMOS1 모듈을 포함한 **모델 및 PDK(Process Design Kit)**는 현재 이용 가능하며, 차세대 SPAD 어레이의 효율적인 평가 및 개발을 지원한다. X-FAB은 2025년 **6월 24일부터 26일까지 미국 캘리포니아 산타클라라에서 열리는 Sensors Converge 전시회(부스 #847)**에서 자사의 최신 센서 기술을 선보일 예정이다.

 

뉴스링크 https://www.xfab.com/news/details/article/x-fab-expands-180nm-xh018-process-with-new-isolation-class-for-enhanced-spad-integration

 

 

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