“SiC 전력반도체 상용화 가시화, 테스트베드 지원 절실”

“우리 정부가 지난 5월 ‘시스템반도체 비전과 전략’을 발표하면서 메모리 반도체보다 시장규모가 훨씬 큰 시스템반도체에 대한 국내 중소·중견기업의 관심과 사업화 의지가 높아졌고 그만큼 SiC(탄화규소, 실리콘 카바이드) 전력반도체 상용화가 더욱 빨라지고 있음을 체감하고 있습니다. 전기차, 신재생에너지 확대로 수요가 급증하고 있는 SiC 전력반도체 산업을 보다 적극적으로 육성하기 위해선 기업들이 가장 필요로 하는 테스트베드 구축이 절실한 상황입니다.”

지난 11월28일 부산 웨스틴 조선호텔에서 개최된 ‘제3회 SiC 재료 및 소자 국제심포지엄 2019’는 과학기술정보통신부, 한국연구재단 지원의 GRDC 사업에 의해 올해까지 세번째 기획·추진한 신훈규 포스텍 교수(포스텍-프라운호퍼 IISB(에를랑겐) 국제공동연구 GRDC센터장)는 당초 예상을 뛰어넘는 170명에 달하는 산학연 관계자가 참석한 것에 대해 SiC 전력반도체 상용화를 추진하고자 하는 산학연의 관심이 높음을 입증하는 것이라고 진단했다.

특히 문재인 대통령이 삼성전자 화성캠퍼스에서 열린 ‘시스템반도체 비전 선포식’을 통해 시스템반도체 육성의지를 천명하면서 삼성전자와 같은 대기업은 물론 중소·중견 팹리스·파운드리 업체들도 전기차, 신재생에너지 확대로 상용화가 가장 빠르게 진행되고 있는 SiC 전력반도체에 대한 투자를 검토하기 시작했다.

삼성전자가 2030년까지 시스템반도체에 133조원을 투자하겠다고 선언하고 파운드리 사업을 확대하고 있는 상황에서 소량 다품종으로 시장규모가 작은 SiC 전력반도체가 어느정도 시장이 형성된다면 상용화가 가속화 될 것으로 기대되고 있다.

Yole Development에 따르면 SiC 기반의 전력반도체 시장이 2019년에 전환점을 맞이하여 2020년부터 연평균 40% 성장률로 성장할 것이며, 2022년에는 그 규모가 10억달러 이상이 될 것으로 전망되고 있다.

신훈규 교수는 “국내 한 기업이 지난해말 SiC 전력반도체 상용화에 성공했고 이번 심포지엄을 계기로 국내 유명 중견기업이 관련 연구개발과제 협력을 논의하는 등 SiC 상용화가 예상보다 빠르게 진행되고 있음을 느끼고 있다”며 “심포지엄이 SiC 산업 활성화에 조금이나마 기여하는 마중물이 됐다는데 자부심을 느끼며 매년 지속적으로 확대해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

국내외 상용화 예상보다 빨라, 韓 중소·중견社 사업준비 본격화

정부 시스템반도체 지원 환영, ‘ICSCRM 2024’ 유치로 활성화 기여

이러한 계획의 일환으로 올해는 SiC 이외에도 처음으로 차세대 전력반도체로 각광받는 GaN(질화갈륨), Ga₂O₃(산화갈륨) 등 와이드밴드갭(Wide-band Gap) 전력반도체 영역까지 주제발표가 이뤄졌다. 나아가 신훈규 교수는 미국, 유럽, 일본 등 SiC 선진국에서만 순회하며 개최되고 있는 ICSCRM(International Conference on Silicon Carbide and Related Material:국제 SiC 학회)가 한국 부산에서 2024년에 열리도록 유치 활동을 펼칠 계획이다.

신훈규 교수는 “SiC 심포지엄을 통해 해외 전문가들도 대한민국의 SiC 발전 잠재력을 확인했고 무엇보다 심포지엄 등록자들이 매년 늘어나면서 ICSCRM 유치 가능성이 높아지고 있다”며 “유치 활동이 성공하면 현재 추진 중인 정부의 시스템반도체 육성 정책과 부산시의 전력반도체 육성 계획이 탄력을 받게되고 상용화를 위한 산학연관 연결고리 역할을 하게될 것”이라고 전망했다.

그러나 SiC 전력반도체를 우리의 미래먹거리로 만들기 위해선 넘어야할 산이 많다. 우리나라는 원천 기술 부족과 해외 특허 등으로 인해 전력반도체 시장의 90% 이상을 해외 수입에 의존하고 있다. 특히 SiC와 같은 신소재 기반 전력반도체 상용화 기술을 축적할 수 있는 테스트베드가 국내에는 부족하기 때문에 산업생태계 구축이 더딘 상황이다.

다행히도 전력반도체 육성 당위성을 잘 알고 있는 경북도와 포항시 등 지자체의 지원에 힘입어 지난 9월 포스텍 나노융합기술원 일원에 첨단기술사업화센터가 착공됐다. 첨단기술사업화센터는 SiC 전력반도체산업 육성을 위한 공유형 제조센터(Open-Lab Factory) 성격으로 조성돼, 뛰어난 기술을 보유하고 있지만 자본과 인프라가 부족한 창업기업과 벤처기업에게 제조공간과 첨단장비를 제공하고, 연구실에서 검증된 첨단기술을 사업화하여 새로운 산업을 창출하는 인큐베이팅 역할을 맡게 된다.

신훈규 교수는 “내년 완공 예정인 센터에 입주하기 위해 이미 수도권 등에서 유망 중소·벤처기업 74개사가 입주 의향을 밝힐 정도로 기업들은 테스트베드를 가장 필요로 하고 있다”며 “중앙정부도 소재부품·장비 육성 정책을 통해 지자체와 같이 테스트베드 지원에 적극나서 준다면 종합 반도체 강국으로 도약하겠다는 비전이 현실화 될 것”이라고 강조했다.

한편 독일, 일본, 미국 등 전력반도체 선진국들은 차세대 전력반도체 개발을 위한 적극적인 R&D 투자와 함께 특허 및 표준 선점에 발 빠르게 나서고 있는 상황이다. SiC 전력반도체 공정은 크게 SiC 기판-에피 성장-소자 제작 등으로 나눌 수 있는데 현재 미국의 Wolfspeed, 독일의 Infineon, 일본의 ROHM과 같은 선진사가 주도하고 있으며, Mitsubish, STMicroelectronics, Fuji, Toshiba, MicroSemi, USCi, GeneSiC 등 세계 전력반도체 메이저 10개 업체가 모두 소자 개발 및 생산에 참여하고 있다.