삼성의 차세대 전력반도체 진출 `포스트 실리콘`시대 기폭제 되나

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장이 지난 4일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2023'에서 기조연설을 하고 있다. 삼성전자 제공

차량용 반도체 시장에 공을 들이고 있는 삼성전자가 이번엔 차세대 전력반도체 시장 진출을 선언하면서 '실리콘 반도체' 시대가 저물고 신소재 시장이 열릴지 업계가 주목하고 있다. 전기차와 신재생에너지 등 신성장 사업에서 반도체 수요가 급증함에 따라 삼성전자와 SK 등 국내·외 주요 기업들은 기존 실리콘 소재의 한계를 넘어서는 신소재 연구·개발(R&D)에 한층 더 속도를 낼 것으로 보인다.

6일 관련업계에 따르면 최근 삼성전자는 미국과 한국에서 각각 '삼성 파운드리 포럼 2023'을 열고 오는 2025년부터 컨슈머, 데이터센터, 오토모티브 향으로 8인치 GaN(질화갈륨) 전력반도체 파운드리(반도체 위탁생산)를 시작할 예정이라고 밝혔다.

전력반도체는 스마트폰과 가전제품 등 각종 전자 기기에서 전력을 변환하고 전류를 제어하는 데 사용하는 반도체다. 코로나19 팬데믹(세계적 대유행) 당시 공급망에 차질이 생기면서 차량 출고 대기시간을 1년 이상으로 늘려버린 주인공 중 하나가 바로 전력반도체다. 최근 전기·자율주행차 시대로 빠르게 전환하면서 전력반도체의 몸값도 치솟고 있다. 이에 업계에서는 기존 반도체 웨이퍼 소재인 실리콘 대신 실리콘카바이드(SiC·탄화규소)나 갈륨나이트라이드(GaN·질화갈륨) 등 화합물을 웨이퍼 소재로 적용한 전력반도체를 만드는 방안에 기대를 걸고 있다. 화합물 소재는 기존 실리콘보다 내구성과 전력 효율이 우수해 자동차 등 하드한 상황에서도 버틸 수 있기 때문이다.

특히 GaN의 원재료가 되는 갈륨은 게르마늄과 함께 최근 중국 정부가 수출 제한 조치를 추진할 정도로 미래 성장 가능성이 높은 품목으로 꼽힌다.

전력반도체 시장을 선점하고 있는 유럽 반도체 기업들은 이미 신소재 투자에 적극 나서고 있다. 독일 전력·차량용 반도체 대표 기업인 인피니언은 SiC 반도체 생산 확대를 위해 독일 드레스덴과 말레이시아에 대규모 투자를 집행하고 있다. 프랑스 ST마이크로일렉트로닉스는 중국 반도체 업체와 합작해 중국에 SiC 생산을 위한 합작 공장을 설립하기로 했다.

국내 기업들도 차세대 전력반도체를 신규 먹거리로 보고 투자에 나서고 있다. 삼성전자는 올해 초 사내에 전력반도체 태스크포스(TF)를 신설하며 전력반도체 사업에 본격적인 시동을 걸었다. 이번 포럼에서는 구체적인 서비스 계획에 대해 언급하는 등 사업을 점차 구체화하고 있다.

SK그룹은 SK실트론의 SiC 웨이퍼 생산부터 SK파워텍의 SiC 전력반도체 설계·제조까지 각 계열사별로 차세대 전력반도체 밸류체인을 구축하고 있다. SK하이닉스가 인수한 파운드리 기업 키파운드리도 GaN 파운드리 개발에 나서고 있다. 국내 8인치 파운드리 기업인 DB하이텍도 지난해부터 SiC와 GaN 공정 개발을 시작했다. GaN 공정은 내년 개발을 완료해 2025년부터 상용화하는 것이 목표다.

전혜인기자 hye@dt.co.kr