전기차·스마트폰 등 전자기기 수요가 늘어남에 따라 반도체 수요도 덩달아 증가하고 있다. 이에 정부가 국내 전력반도체 핵심기술 개발에 집중 투자한다고 밝히면서 관련 업계가 뜨겁게 달아오르고 있다.

23일 '제4회 파워반도체-파워코리아 포럼'에는 산업통상자원부와 한국반도체산업협회, 한국반도체연구조합을 비롯해 현대자동차, DB하이텍, 아이언디바이스 등 반도체 관련 업체들이 대거 참석해 전력반도체의 활성화 방안을 논의했다.

업계에 따르면 최근 전력 반도체의 수요는 이전 예측 대비 상향 조정됐다. 첨단 산업을 중심으로 수요가 급격히 늘어서다. 2018년에 예측한 2020년의 GaN 전력 반도체 응용 시장은 3500만 달러에 불과했지만 실제로는 4700만 달러에 달했다. 2021년에는 5900만 달러 수준일 것이라는 예측을 훌쩍 넘어 실제로는 1억 달러(한화 약 1188억원)를 넘어서며 성장력을 입증했다.

산업통상자원부(이하 산업부)는 국내 전력반도체 핵심기술 개발 및 상용화를 위해 내년부터 4년간 320억원의 예산을 투입하기로 했다. 국내 차세대 전력 반도체 산업 생태계 구축을 위해, 상용화 제품 개발, 기반기술 강화, 미래 제조공정 확보 등을 본격적으로 지원해 나갈 계획이다.

기업 차원의 연구도 활발히 진행중이다. DB하이텍 관계자는 이날 포럼에서 "2018년 예측시에는 아직 시장이 초기단계라 Base Case(최저 실적)와 Best Case(최대 실적) 두 가지로 전망을 했다. 현재 시장은 Base Case를 크게 넘어서고 있으며 Best Case에 근접한 수준에 도달했다"며 "고주파에서의 고열 발생 등 몇가지 이슈만 해결되면 이후로 급격하게 성장할 것"이라고 말했다.

시스템 IC를 포함한 반도체 시장은 AI, IoT, 자율차, 5G 등 미래 신산업의 핵심 부품이다. 기존에는 실리콘(Si) 소재를 사용했으나 최근에는 친환경 고효율 전력 변환용 전력반도체 소자의 필요성이 대두되면서 실리콘카바이드(SiC)나 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3)과 같은 신소재 반도체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이중 실리콘카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN)의 경우 상용화 단계에 접어들었다.

업계에서는 전력반도체 응용 분야가 늘어남에 따라 SiC 등의 전력반도체 시장 성장속도가 빨라질 것으로 보고 있다. 2023년까지 매년 적어도 5%씩 성장할 것으로 예상한다. 특히 글로벌 파운드리 시장은 2020년, 전년 대비 9%의 성장을 보였으며 국내 파운드리 기업의 글로벌 시장 점유율은 16%까지 성장했다.

문정현 전력기기연구본부 책임연구원은 이날 "이미 SiC 반도체는 상용화 되기 시작했다. 테슬라 모델3에는 인버터용 전력 모듈에 SiC 전력반도체가 적용됐으며 아이오닉5에도 해당 반도체가 들어갔다"며 "2025년부터 비 내연기관 자동차의 판매 비율이 크게 증가하면 SiC 전력반도체 시장의 성장속도도 그만큼 빨라질 것"이라고 말했다.

이창한 한국반도체산업협회 부회장은 포럼 축사를 통해 "실리콘(Si) 소재의 한계를 뛰어넘는 차세대 파워반도체 기술 선점을 통해 탄소중립, 그린뉴딜의 성공적인 이행과 전기차, 태양광 등 신재생에너지의 분야에서 산업 전반의 밸류체인 형성과 상생발전 위해 산학연 산업 주체간의 노력이 필요하다"고 당부했다.