STARKSEMI의 첨단 micro-LED 기술

차세대 웨어러블 디바이스와 AI/AR 단말기 시장 개화로 초소형 마이크로 LED 디스플레이 주도권 경쟁이 심화되고 있다. ‘SID Display Week 2026’에서 중국의 신생 기술 기업 싱야오(星钥) 반도체 (STARKSEMI)가 반도체 공정을 완전히 융합한 수직통합형 제조(IDM: Integrated Device Manufacturer) 모델을 선보였다. 싱야오 반도체는 세계 최초로 에피택시(Epitaxy)와 이종 집적(Heterogeneous Integration), 칩 테스트 등 전 공정을 하나로 통합한 ‘8인치 마이크로 LED(Micro-LED) 파일럿 양산 라인’을 성공적으로 구축한 기업이다. 이 회사는 12인치 양산 라인을 구축중이며, XR/AR 단말기에 필수적인 고안정성과 고효율, 대량 양산이 가능한 차세대 디스플레이 솔루션 공급을 목표로 하고 있다.

• 반도체 공정 융합과 초정밀 하이브리드 본딩

싱야오 반도체가 내세우는 핵심 역량은 “대형 실리콘 기반 갈륨나이트라이드(GaN-on-Silicon) + 하이브리드 본딩(Hybrid Bonding)” 기술 체계다. 전사 공정의 한계를 뛰어넘기 위해 도입된 하이브리드 본딩 기술로서 마이크로 LED 웨이퍼와 CMOS 구동 웨이퍼 간의 이종 집적 정밀도를 높이고 초미세 공정에서 수율 문제를 해결했다. 또한 대형 실리콘 기반 GaN 기술은 반도체 파운드리의 고공정 CMOS 제조 체계와 호환되어 양산 비용이 절감되고 소형화가 가능했다.

• 싱야오 반도체(STARKSEMI)의 주요 기술과 공정 인프라

– 비즈니스 모델: 수직통합형 제조(IDM) 모델 (에피택시, 이종 집적, 칩 테스트 전 공정 통합)

– 생산 라인 현황: 세계 최초 8인치 Micro-LED 파일럿 양산 라인 구축 및 12인치 양산 라인 기획·건설 개시

– 이종 집적 기술: 초정밀 하이브리드 본딩(Hybrid Bonding) 기술로 웨이퍼 간 정밀도 및 수율 한계 극복

– 기판 호환성: 대형 실리콘 기반 갈륨나이트라이드(GaN-on-Si) 적용, 첨단 CMOS 공정 체계와 호환

• 차별화 핵심, 삼원계 InGaN 및 사원계 AlInGaP ‘이중 적색광’ 전략

SID 2026에서 공개된 싱야오 반도체의 기술적 차별화 요소는 ‘이중 적색광’ 전략이다. 초소형 마이크로 LED 디스플레이의 업계 공통 난제는 적색 마이크로 LED의 효율 저하이다. 이를 해결하기 위해 싱야오 반도체는 단일 기술 노선에 의존하는 대신, ‘삼원계 InGaN’과 ‘사원계 AlInGaP’라는 두 가지 적색광 기술을 동시에 사용하는 방식을 선택했다.

사원계 AlInGaP 재료는 대형 LED에서 적색광 효율이 매우 우수하지만, 크기가 마이크로미터(㎛)급으로 축소될 경우 측벽 비방사 재결합(Surface Non-radiative Recombination) 속도가 급격히 빨라져 효율이 급락하는 치명적인 약점이 있다. 반면 삼원계 적색 InGaN LED는 소형화에 유리하지만, 적색 발광을 위해 인듐(In) 함량을 높이는 과정에서 격자 결함 등 재료 품질 문제가 발생해 제약을 받는다. 싱야오 반도체는 이 두 가지 상반된 장단점을 가진 기술을 병행 개발하고 있으며, 제품 테스트를 통해 최적의 칩을 선별하는 방식을 취하고 있다.

싱야오 반도체는 기술적 난이도가 높은 이중 노선 연구개발 전략을 고수하는 동시에, 실리콘 기반 갈륨나이트라이드 공정이 가진 대규모 생산(Mass Production) 이점을 극대화해 경쟁사들과의 비용 격차를 벌리겠다는 구상이다. 이들이 제시한 독창적인 이중 적색광 전략과 통합 IDM 공정이 향후 실제 양산 무대에서 확실한 지배력과 우위로 이어질 수 있을지는, 결국 실험실 단계를 넘어선 실행력과 제어 기술의 깊이에 달려있다. 향후 제품화 발전이 기대된다.