최근 많은 파운드리 업체들이 화합물 반도체 사업에 진출하고 있다.
공식 발표에 따르면 TSMC는 이미 2020년 6인치 웨이퍼용 GaN 반도체 사업에 진출했고, 삼성파운드리도 2025년 8인치 웨이퍼용 GaN 반도체 사업에 진출할 예정이다.
마찬가지로 TSMC도 삼성파운드리와 마찬가지로 2025년에는 8인치 웨이퍼 GaN 반도체 파운드리 서비스를 제공할 것으로 예상된다.
선두 파운드리 업체들이 화합물 반도체 사업에 진출했다는 점은 그에 맞춰 시장도 성장하고 있다는 증거일 수 있다.
특히 화합물반도체는 여전히 고가이기 때문에 파운드리 업체들에게는 수익성 측면에서 유리할 수밖에 없다.
그리고 향후 몇 년간 화합물 반도체 수요가 크게 늘어날 것으로 예상돼 많은 파운드리 업체들이 이 시장 진출을 준비하고 있다.
특히 화합물반도체는 파워 분야에 먼저 적용되고 이후 다른 분야의 반도체로 확대될 것으로 예상된다.
또한, 복합전력반도체를 활용하는 용도도 확대되고 있다.
기존 전자제품, 모바일기기, 통신제품뿐만 아니라 전기차, 서버, 로봇 등으로 그 활용 범위가 확대되고 있기 때문이다.
이에 따라 전력반도체 시장 규모도 점차 확대되고 있다.
시장조사업체 옴디아(Omdia)는 SiC 및 GaN 복합전력반도체 시장이 수요 증가에 힘입어 2020년 10억 달러(약 1조 3000억 원) 규모에서 2027년 100억 달러(약 13조 원)로 확대될 것으로 전망했다.
앞으로. 이에 따라 IGBT, PMIC 등 기존 전력반도체 시장을 SiC와 GaN 반도체가 점차 대체할 것으로 예상된다.
복합전력반도체 중에서는 SiC와 GaN 반도체가 가장 주목을 받고 있다.
SiC 반도체는 이미 대부분의 전기차에 탑재될 정도로 확산이 빠르게 진행되고 있다.
특히 내연기관 차량이 전기차로 전환되기 시작하면서 SiC 반도체 수요가 크게 늘어나고 있다.
따라서 전기차는 SiC 반도체 수요의 약 80%를 차지한다.
SiC 반도체는 주로 인버터, 컨버터 등 파워 모듈 기기와 배터리 관리 시스템인 BMS(Battery Management System)에 사용된다.
파워모듈 소자는 향후 전기차에 널리 사용될 것으로 예상돼 SiC 반도체 수요는 늘어날 수밖에 없다.
또한, SiC 반도체는 재생에너지 분야에도 활용이 가능하며, 전체 SiC 반도체 중 약 20%가 이 분야에 활용될 것으로 예상된다.
또한 GaN 반도체는 전기차뿐만 아니라 다양한 용도로 활용될 것으로 기대된다.
우선 전기차 내 LiDAR나 전기차 내·외부 급속 충전에 활용될 것으로 예상된다.
이 밖에도 소비자, 서버, 5G, RF통신, 국방항공 등 다양한 분야에서 활용이 가능하다.
시장에서는 SiC 반도체가 GaN 반도체보다 약 5배 크기지만, GaN 반도체의 성장률은 SiC 반도체보다 2배 이상 클 것으로 예상된다.
그렇다면 이 두 가지 화합물 반도체가 주목받는 이유는 무엇일까? 우선 화합물반도체는 실리콘반도체에 비해 여러 가지 특성에서 우수하다.
우선 밴드갭이 실리콘보다 3배 정도 넓어 고온·고전압·고주파 등 가혹한 환경에도 견딜 수 있어 전기차에 사용하기 적합하다.
또한 성능이 뛰어나고 전환 속도가 빨라 에너지 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 차량 부품의 부피와 무게를 줄여준다.
특히, 전원을 공급하고 배분하는 과정에서 발생하는 전력 손실을 줄여 오랫동안 제품을 사용할 수 있습니다.
특히, 현 ESG 시대에는 화합물 반도체가 큰 역할을 할 수 있을 것으로 여겨진다.
