현재 질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택된 능동전자주사식위상배열(AESA) 레이다가 탑재된 것으로 공식 보도된 유일한 전투기는 미국 해병대의 F/A-18C/D Hornet 6대임. 문제의 레이더는 APG-79(V)4임

https://superhky.tistory.com/188

https://www.reddit.com/r/WarplanePorn/comments/1c2wpw4/classic_fa18_hornet_with_apg79v4_worlds_first/

2029년에 첫 출고될 것으로 예상되는 F-35 블록4에도 질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택될 것으로 추정되는 AN/APG-85 능동전자주사식위상배열(AESA) 레이다가 탑재될 것이라고 전망됨

https://www.arokaf.co.kr/sub03/sub03_1_view.html?no=157

스웨덴의 JAS-39 Gripen C/D 와 E/F에도 2023년에서 2029년 사이에 레이더가 질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택된 AESA 레이더로 업그레이드 된다는 보도가 있었음

https://www.aviacionline.com/2022/12/saab-to-upgrade-swedish-jas-39-gripen-c-d-fighters/

https://www.saab.com/newsroom/stories/2021/may/how-gripen-dominates-the-electronic-warfare

질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택된 AESA 레이더는 미국 해군 (AN/SPY-6(V) 과 호주 해군 (CEAFAR 2)에서 진작부터 운용 중이었음(육군은 어떤지, 한국은 어떤지 확인 필요). 항공기에 탑재하는 것이 더 어렵다는 얘기임

한국은 KF-21 개발의 일환으로 질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택된 AESA 레이더를 개발해 테스트 중임. 최초 시제기에만 이스라엘 엘타사에서 제조된 질화 갈륨 반도체 기반 신호처리장치가 들어갔고 2021년 후반에는 그것도 완전 국산화했음

https://www.clien.net/service/board/park/17524107

그럼 중국은? 중국 디펜스 포럼의 레이다 서브 포럼 (https://www.sinodefenceforum.com/t/chinese-radar-developments-klj-series-and-others.6755/) 에 올라온 많은 글들에 따르면 중국은 2018년전에 이미 질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택된 군용 AESA 레이더 생산 기반을 갖췄고 2018년부터는 생산을 확대했으며 최소 J-16과 J-20에는 최근의 업그레이드를 통해 질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택된 AESA 레이더가 탑재되어 있을 가능성이 큼. 위 서브 포럼 글들과 아래 중 1)에 언급되어 있듯이 중국이 수출하는 지상 기반 레이더에는 이미 질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택된 AESA 레이더가 포함되어 있음. 캡쳐 이미지 두개를 참고하시압.

1)
Strategic nature of Ga and RF
TP HUANG
NOV 29, 2023
https://tphuang.substack.com/p/strategic-nature-of-ga-and-rf

바이든 행정부는 포괄적인 국가 안보 주장으로 칩 제재를 정당화했다. 첨단 칩 제조가 국가안보 함축을 갖기는 하지만, 갈륨 Ga 만큼 큰 함축을 갖지는 않는다. 나는 지난 7월 트윗에서 중국이 갈륨 수출을 제한하는 이유를 설명한 바 있다. 중국이 약 3개월 동안 갈륨 수출을 제한한 지금, 갈륨이 얼마나 중요한지 다시 한 번 살펴볼 때이다.

갈륨은 1세대 AESA 레이더에 널리 사용되는 2세대 반도체 소재인 비소화 갈륨 GaA의 기반으로, LED, 레이저 다이오드, 모놀리식 마이크로파 집적회로 MMIC 등의 분야에서 널리 사용되고있다. 비소화 갈륨 전력 증폭기가 없는 아이폰은 찾아보기 어렵다.

갈륨은 또한 현재 AESA 레이더에 더 널리 채택되고 있는 3세대 반도체 소재인 질화 갈륨 GaN의 기반이다. 질화 갈륨은 비소화 갈륨보다 비싸다, 왜냐하면 일반적으로 사파이어, 실리콘 또는 실리콘 카바이드 기판에서 생성되기 때문이다.

비소화 갈륨은 저렴하지만 2세대 반도체 물질의 한계가 있다. 단적으로 탄화규소나 질화갈륨과 같은 3세대 반도체 물질보다 파괴장 및 밴드갭 breakdown field and bandgap 이 낮다. 고 전력 애플리케이션에는 사용할 수 없다.

질화 갈륨이 바로 이 지점에서 등장한다. 이 공정은 더 비싸지만 기판이 다른 물질이기 때문 에 갈륨을 덜 사용한다.

GaAs의 기본 전력 밀도는 약 1.5W/mm인 반면, GaN은 5~12W/mm의 전력 밀도를 가지고 있다. 이 기사에서 GaN은 GaA의 약 5배에 달하는 전력 밀도를 가지고 있다. 또한 전자 이동도가 높기 때문에 고주파 작동 및 저 노이즈에 이상적이다. 따라서 광범위한 애플리케이션에서 GaN HEMT를 사용하여 뛰어난 성능을 얻을 수 있다. 방위 산업에 이상적이다. 최신 AESA 레이더에는 송신기(전력 증폭기)와 수신기(저 노이즈 증폭기)가 있는 모놀리식 마이크로파집적회로 MMIC인 TR 모듈이 조립되어 있다.

같은 기사에 따르면, 현재 GaN 공정은 최대 20GHz 애플리케이션을 위한 180nm 기술이다. 차세대 기술은 올해 생산이 완료된 140nm 노드이며 게이트 길이가 짧고 트랜지스터 성능이 향상되어 50GHz에 사용할 수 있다.

개발 중인 차세대 GaN 기술은 75~110GHz(W 대역 주파수)에서 사용할 수 있는 90nm HEMT 공정이다. 마찬가지로, 최대 100GHz의 저 노이즈 애플리케이션(LNA일 가능성이 높은)을 위해 70nm 게이트 길이의 GaA 기술이 개발되고 있다. 이 기술은 레이더, 미사일 탐색기 및 SAR 이미징에 매우 중요하다.

질화 갈륨의 중요성 때문에 미국은 일찌감치 2015/16년에 중국의 특정 서방 기업 인수를 차단했다. 하지만 중국이 질화 갈륨 생산을 산업화하여 기상 레이더와 농업용 드론에 질화 갈륨 AESA 레이더를 탑재할 수 있게 된 지금은 그 어떤 것도 중요하지 않다. 알리익스프레스에서 25W X 밴드 질화 갈륨 TR 모듈을 5000달러에, 군용 AESA 레이더를 단 1m RMB에 구입할 수 있다.

비소화 갈륨에 이어 질화 갈륨의 산업화 및 소형화를 통해 인민해방군 공군 PLAAF은 PL-15에 AESA 레이더 미사일 탐색기를 최초로 배치할 수 있었다. 오늘날 중국 군사 박람회에 가면 모든 레이더 시스템이 질화 갈륨 모듈을 사용하고 있다. 2018년 주하이 에어쇼에서 대형 UHF 유형의 감시 레이더 시스템 생산업체는 자사의 레이더가 600km 밖에서도 F-22를 탐지할 수 있다고 주장했다.

또한, AESA 레이더에 질화 갈륨 모듈을 공급하는 중국의 주요 기업이 IR 관련 발표를 통해 W-밴드 레이더를 개발 중이라고 밝혔기 때문에 중국이 질화 갈륨 기술에서 미국보다 앞서 있을 수도 있다. 이것은 이미 질화 갈 생산을 90nm 공정으로 소형화하는 데 성공했으며 이 기술을 이용 생산이 멀지 않았다는 것을 의미한다.

하지만 질화 갈륨/AESA 레이더의 효용성은 그 이상이다. 소형화된 TR 모듈을 사용하면 레이더가 매번 다른 파장과 펄스를 방출할 수 있고 전자
기전에도 매우 능숙해질 수 있다. 상대방을 감지하고 자신의 존재를 상대방에게 속이는 것은 현대 공중전의 기본 토대다.

그렇다면 작년에 미국 정부가 중국을 산화 갈륨과 다이아몬드로부터 차단한 것이 좋은 생각일까? 아마도 중국이 갈륨 산화물과 인공 다이아몬드의 주요 생산국이기 때문에 그렇지 않을 것이다! 불과 몇 달 후, 중국은 최초의 8인치 산화 갈륨 웨이퍼를 생산했다. 이 모든 것이 결국 미국 산업이 RF 경쟁력을 유지하기 위해 접근해야 하는 갈륨 공급을 줄였다.
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2)
中연구진, 美제재 뚫고 "세계 최강 레이더 칩 개발" 주장
입력2023.09.14 12:16 수정2023.09.14 12:16

https://www.hankyung.com/article/202309149074Y
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3)
중국에서 온라인 구매할 수 있는 질화갈륨(GaN) 기반 시스템이 채택된 군 AESA 레이더용 T/R Module

25W X Band Pulse GaN 4 Channel T/R Module for Active Phased Ararry Radar
https://yonlit.en.made-in-china.com/product/EsPQMClvrKko/China-25W-X-Band-Pulse-GaN-4-Channel-T-R-Module-for-Active-Phased-Ararry-Radar.html

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