'넥스트 TSMC' 둘러싼 경쟁 좌표는 SiC와 GaN

전력반도체는 일반적으로 사용하는 반도체 소재인 실리콘(Si)을 통해 만들어지고 있어…
현재 전 세계 반도체 소재의 95%를 실리콘이 차지.

하지만, 전기차 보급 등을 이유로 전력반도체에 요구되는 성능 기준은 더 높아짐. 전력반도체에 요구되는 연산 수준이 급격히 높아지면서, 기존의 실리콘 소재로는 이를 수행하기 어려운 상태에 도달했다. 전력반도체가 전력을 변환하는 과정에서 발열이 생기는데, 실리콘의 경우 150도씨를 넘어갈 경우 반도체의 특성을 잃게 됨 > 화재 및 고장의 원인

이때 새로운 소재로 등장한 것이 SiC와 GaN. 최대 전압을 뜻하는 '절연파괴전계'가 실리콘 대비 10배 이상 높고, 최대 동작 온도 역시 실리콘이 150도인데 비해 SiC는 400도, GaN은 800도로 더 오래 버틸 수 있음.

이와 같은 신소재를 활용한 '차세대 전력반도체' 개발 및 공정 기술 확보 전쟁이 벌어지고 있음. 특이한 점은 실리콘 반도체는 TSMC와 삼성전자가 독과점을 형성, 차세대 전력반도체의 경우 전 세계에 이를 생산할 수 있는 기업과 시설이 고루 퍼져있다는 점.

물론 TSMC와 삼성전자 파운드리 역시 신소재 공정 기술 확보에 돌입했지만, 아직 기존 시장만큼의 점유율을 확보하지는 못한 상태. 전 세계 기업들은 물론 국가까지 나서 이 차세대 전력반도체 기술 확보에 총력을 기울이는 이유가 여기 있음

전기차 · 신재생 에너지 시대… ‘전력 반도체’ 폭발성장 예고

전력 반도체 시장이 폭발적 성장을 예고. 전력 반도체는 모바일 기기는 물론 전기차와 신재생 에너지 설비에 핵심 부품. 전기차의 전력 변환·충전 장치, 태양광·풍력 발전 설비에 들어가는 전력 변환 모듈 등을 중심으로 수요는 급증할 전망.

현재 전력 반도체 시장은 미국과 유럽·일본 업체들이 주도. 삼성, SK 등 한국 기업들도 미래 성장동력을 확보하기 위해 생산 투자를 본격화.