AI 서버가 삼킨 전력반도체… “주문해도 9개월 대기” 공급망 ‘병목’ 비상

트렌드포스 “부품 병목에 서버 성장률 하향”
대만 낙수효과 수혜… “전력반도체 기술 자립 필요”

최근 인공지능(AI) 데이터센터 증설 열풍이 그래픽처리장치(GPU)를 넘어 전력반도체 수급 대란으로 확산되며 글로벌 공급망에 병목이 형성되고 있다. AI 서버용 전력 관리 부품 수요가 폭발적으로 늘어난 반면 공급이 이를 따라가지 못하면서다.

수직 구조의 GaN 전력반도체./온세미

7일 반도체 업계와 시장조사업체 트렌드포스 등에 따르면 인피니언, 텍사스 인스트루먼트(TI), 온세미 등 주요 공급사의 일부 전력반도체 납기 기간은 최근 35~40주를 넘어선 것으로 나타났다. 트렌드포스는 부품 납기 지연 등을 근거로 올해 세계 서버 출하량 성장률 전망치를 기존 20%에서 13%로 하향 조정했다. 서버 전압 변환과 전력 제어를 담당하는 전력관리반도체(PMIC)와 모스펫(MOSFET)이 사실상 ‘없어서 못 파는’ 전략 물자로 부상한 것이다. 모스펫은 전압을 이용해 전류의 흐름을 수도꼭지처럼 정밀하게 제어해 전원을 켜고 끄는 핵심 스위치 역할을 하는 반도체다.

수급난의 근본적 원인은 AI 서버 아키텍처 변화에 따른 전력 밀도 급증에 있다. AI 서버는 기존 범용 서버 대비 훨씬 많은 전력을 소모하며, 차세대 GPU의 전력 소모가 치솟으면서 전력 변환과 제어를 담당하는 아날로그 반도체 수요가 기하급수적으로 증가했다. 특히 전력 공급 체계가 다단화되고 칩 단위의 정밀 제어가 필수적인 설계가 보편화되면서 관련 부품 탑재량이 구조적으로 늘어났다. 여기에 중동 지역 긴장 고조에 따른 호르무즈 해협 위기로 세계 헬륨 공급의 핵심인 카타르발 수급 불안이 겹치며 반도체 생산 차질을 부추기고 있다는 진단이다.

산업계 영향도 가시화되는 양상이다. 주요 공급사의 물량이 AI 서버용으로 우선 배정되자, 물량을 확보하지 못한 제조사들의 수요는 대만의 판지트(Panjit), 대만반도체(TSC) 등 2·3차 공급사로 빠르게 확산되고 있다. 이들 업체는 대만의 탄탄한 아날로그 반도체 공급망을 기반으로 주요 업체의 빈자리를 메우며 직접적인 수혜를 입고 있으며, 일각에선 대만 공급망이 글로벌 AI 인프라 구축의 핵심 축으로 부상했다는 평가가 나온다.

삼성전자와 SK하이닉스 등 메모리 반도체 업체들은 고대역폭메모리(HBM) 수요 확대에 힘입어 실적 상승세를 이어가고 있으나, 전력반도체 병목이 서버 전체 출하 지연으로 이어져 메모리 수요까지 위축시킬 가능성을 예의주시하고 있다.

정부도 대응에 속도를 내고 있다. 산업통상자원부와 과학기술정보통신부는 올해 국가전략기술 연구개발(R&D)에 전년 대비 30% 늘어난 8조6000억원을 투입해 전력반도체를 포함한 핵심 기술 자립을 지원할 계획이다.

민관 합동으로 출범한 차세대 전력반도체 추진단은 최근 차세대 전력반도체 산업 육성 로드맵을 통해 부산과 나주, 포항을 잇는 ‘남부권 전력반도체 혁신벨트’ 구축 방안을 공표하며, 2032년까지 기술 자립률을 2배 이상 확대하겠다는 청사진을 제시했다.

업계 관계자는 “전력반도체는 이제 AI 인프라의 ‘에너지 안보’를 좌우하는 변수가 되었다”며 “한국 역시 실리콘카바이드(SiC)나 질화갈륨(GaN) 등 차세대 소재 기술을 확보해 공급망의 구조적 한계를 극복해야 한다”고 말했다.

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