"실리콘 지고 화합물 반도체 뜬다" 장비·팹리스 '군침'

AI가 요구하는 성능 부합하고
소비전력은 대폭 줄일 수 있어
차세대 반도체 소재로 급부상
에이프로, 600억 투자해 新공장
칩스케이, 연내 전력반도체 양산
쎄닉, 웨이퍼 기술 고도화 박차

에이프로세미콘 화합물 반도체 에피웨이퍼 공장 조감도 에이프로 제공

장비와 팹리스 등 반도체 관련 업체들이 최근 화합물 반도체 시장을 주목하고 있다. 최근 인공지능(AI) 시장 확대에 따라 여기에 들어가는 반도체 역시 고용량·고기능을 요구한다. 하지만 현재 반도체 원재료인 실리콘으로는 전력효율·내구성 등 한계가 있다는 지적이 나온다. 이에 따라 갈륨나이트라이드(GaN), 실리콘카바이드(SiC) 등 두 종류 이상 원소를 혼합한 화합물이 종전 실리콘을 대체할 반도체 원재료로 급부상중이다.

15일 관련 업계에 따르면 2차전지 장비기업 에이프로가 자회사 에이프로세미콘을 통해 화합물 반도체 사업을 추진 중이다. 특히 에이프로 창업자 임종현 회장이 에이프로세미콘 최고경영자(CEO)를 겸하며 화합물 반도체 사업을 진두지휘한다.

에이프로세미콘은 화합물 반도체 사업을 본격화하기 위해 지난해 말 전남 광주에 있던 본사를 경북 구미로 이전했다. 이후 600억원을 투입해 GaN 방식 화합물 반도체 에피웨이퍼 공장을 짓고 있다. 에피웨이퍼는 전기가 통하지 않는 부도체인 GaN 웨이퍼에 불순물을 주입, 반도체 기능을 할 수 있도록 만든 웨이퍼 제품이다.

에이프로 관계자는 "에이프로세미콘을 통해 화합물 반도체 설계뿐 아니라 GaN 방식 에피웨이퍼 양산 역량까지 갖춘 회사로 거듭날 것"이라며 "내년부터 GaN 방식 에피웨이퍼를 연간 2만장 규모로 생산할 방침"이라고 말했다.

팹리스 반도체 업체인 칩스케이는 최근 국내 최초로 650V 전압 GaN 방식 전력반도체를 출시했다. 칩스케이는 이 제품이 해외 경쟁사 제품과 비교해 크기는 20% 정도 줄어든 반면 가격은 30% 이상 저렴해 경쟁력이 있을 것이라고 설명했다. 칩스케이는 관련 제품을 연내 양산할 방침이다.

칩스케이는 각각 아날로그 반도체와 화합물 반도체 분야 권위자인 곽철호 대표, 차호영 최고기술책임자(CTO)가 창업했다. 특히 미국 코넬대에서 박사 학위를 받고 제너럴일렉트릭 등을 거친 차 CTO는 현재 홍익대 전자전기공학부 교수로 재직 중이다.

칩스케이 관계자는 "이번 650V 전압 GaN 전력반도체에 이어 향후 가전과 통신장비, 모바일기기, 데이터센터, 전기자동차 온보드충전기 등 다양한 분야로 전력반도체 라인업을 확대할 것"이라고 말했다.

쎄닉은 SiC 방식 반도체 웨이퍼 분야에서 주목을 받고 있다. 쎄닉은 국내에서 유일하게 SiC 방식 150㎜ 웨이퍼 제품을 생산할 수 있는 능력을 갖췄다. 150㎜ 크기 웨이퍼로 화합물 반도체를 생산할 경우 종전 100㎜ 웨이퍼와 비교해 이론상 50% 이상 생산성을 높일 수 있다. 쎄닉은 현재 200㎜ 웨이퍼 상용화를 위한 연구·개발(R&D)을 진행 중이다.

이처럼 국내 업체들이 화합물 반도체 분야에 뛰어들거나 관련 사업을 강화하는 이유는 화합물 반도체 성장 가능성 때문이다. 시장조사기관 프레시던스리서치에 따르면 지난 2022년 432억달러(약 57조원) 수준이었던 글로벌 화합물 반도체 시장은 오는 2032년 1191억달러(약 157조원) 규모로 성장할 전망이다.

곽철호 칩스케이 대표는 "화합물 반도체는 전력반도체 분야에서 유망한데 이 시장은 독일 인피니언, 미국 온세미 등 해외 업체들이 종전 실리콘 방식으로 과점 중"이라며 "반도체 인력이 풍부한 우리나라가 기존 실리콘 방식이 아닌 화합물 방식으로 전력반도체에 진입할 경우 충분히 승산이 있을 것"이라고 말했다.

이어 "화합물 반도체는 그동안 실리콘 방식에 비해 비싸다는 단점이 있었으나 꾸준히 웨이퍼 가격이 하락하면서 최근 어느 정도 가격 경쟁력도 확보했다"며 "여기에 정부에서도 화합물 반도체 지원에 나서는 등 긍정적인 환경이 조성됐다"고 덧붙였다.

butter@fnnews.com 강경래 기자