고전압 GaN 전력 반도체 첫 상용화…“고속 무선충전기 탑재”

반도체 스타트업 칩스케이가 650볼트(V)급 고전압 질화갈륨(GaN) 전력반도체 개발을 국내 최초로 성공했다. 연구원들이 개발된 전력반도체의 특성 검증을 하고 있다. 박지호기자 jihopress@etnews.com

650V 고전압 질화갈륨(GaN) 전력반도체가 국산화됐다.

반도체 설계 전문 업체인 칩스케이는 650V/8A·15A 고전압 GaN 전력 반도체 개발을 완료하고, 하반기 이미지스에 납품한다고 6일 밝혔다.

GaN은 기존 실리콘 대비 고속·고출력·고효율 특성을 보유한 화합물 반도체다. 높은 전력 효율성과 내구성을 갖춰 충전기· 전기차 전원장치·이동통신 기지국 등에서 수요가 커지고 있다.

GaN 전력 반도체 시장은 확대 추세지만 인피니언 등 외산이 장악했다. 특히 고속 충전용 650V GaN 반도체는 국산 상용 제품이 없어 사실상 전량 수입에 의존했다.

2017년 설립된 칩스케이는 다년간 이동통신 중계기용 GaN RF 트랜지스터를 공급한 경험과 기술 노하우를 토대로 올해 650V GaN 전력 반도체를 개발했다. 독자 기술력으로 발열 제어가 뛰어나고 소형화한 제품 구현에 성공했다. GaN은 실리콘 전력 반도체 대비 가격이 비싼 편인데, 이를 해결하기 위해 칩 면적을 최소화하는 설계 기술을 적용했다.

칩스케이가 개발한 650V GaN 전력 반도체는 하반기부터 양산에 돌입한다. 이미지스가 개발하는 고속 충전기에 탑재될 예정이다. 이미지스는 햅틱 집적회로(IC) 및 센서 사업 등을 영위하는 기업으로 최근 고속 충전기와 전기차용 온보드차저(OBC)를 사업을 준비 중이다.

기존 외산 GaN 전력 반도체 기업은 완전 패키지된 제품만 공급하지만, 칩스케이는 패키지 뿐 아니라 웨이퍼 단위로도 제품을 공급, 이미지스 고속 무선충전기에 최적화한 것이 제품 채택에 주효했다.

곽철호 칩스케이 대표는 “이미지스와 공급 계약으로 올해 본격적인 매출 발생이 가능할 것”이라고 밝혔다. 회사는 다른 고객사와도 비밀유지계약(NDA)을 체결하고 제품 공급을 논의 중이다.

칩스케이는 데이터센터와 OBC 시장도 공략할 계획이다. 데이터센터용은 보다 전압이 낮은 100V급을, OBC는 650V 이상 고전압 GaN 전력 반도체를 개발하고 있다. GaN 반도체의 약점으로 지목됐던 가격이 점점 하락하면서 시장 수요가 확대될 것이란 판단에서다. 각각 2025년과 2027년 출시가 목표다.

곽 대표는 “중장기적으로 전기차 인버터와 에너지저장장치(ESS) 등 고부가가치 GaN 전력 반도체 시장으로 진출할 예정”이라며 “안정적인 공급망을 구축하기 위해 현재 해외 위탁생산(파운드리) 뿐 아니라 GaN을 준비 중인 국내 파운드리와도 적급 협업할 것”이라고 말했다.

권동준 기자 djkwon@etnews.com