발행일 : 2023-06-22 15:03 지면 : 2023-06-23
<경신수 파워큐브세미 연구소장이 22일 평창 알펜시아에서 열린 한국전기전자재료학회 하계 학술대회 반도체 콘퍼런스에서 트렌치 게이트 MOSFET(모스펫) 특성에 대해 소개하고 있다.>
파워큐브세미가 1700V 실리콘카바이드(SiC) 전력반도체(트렌치 MOSFET)를 2025년부터 양산한다.
경신수 파워큐브세미 연구소장은 22일 평창 알펜시아 컨벤션센터에서 열린 한국전기전자재료학회 반도체 콘퍼런스에서 “최근 1700V급 SiC 트렌치 모스펫 기술 성능을 한 단계 개선했다”며 “멀티에피 기술을 활용해 온(On) 저항을 개선하고 오프(off) 상태 누설전류 산포를 개선, 수율을 초기 20% 수준에서 40~50%로 높였다”고 밝혔다.
성능 개선을 통해 양산에 충분한 경제성과 기술력을 확보했다는 의미다. 파워큐브세미는 1700V SiC 전력반도체에 대한 내부 신뢰성 검증을 마치고 전기차·제조업 등 고전압 전력반도체를 필요로 하는 수요 기업들과 기술검증(PoC)을 시작했다. 2년 뒤 양산하는 것이 목표다.
파워큐브세미는 고전압 SiC 전력반도체 시장 후발주자다. 제품 경쟁력 확보, 선두 기업을 추격하기 위해 모스펫을 플라나(planar)가 아닌 트렌치 게이트로 개발했다. 반도체 내 저항을 최소화할 수 있는 공정 ‘멀티 에피택시’를 적용해 반도체를 설계했다. 이를 통해 1700V 전압을 충분히 견딜 수 있는 성능을 확보했다.
파워큐브세미가 선택한 트렌치는 플라나 방식 대비 저항을 최소화한다. 전력 효율을 높이고 반도체 칩 사이즈를 줄여 생산성을 높일 수 있다.
기존 전력반도체 전압은 600V, 1200V가 주를 이뤘다. 최근 전기차 시장이 확대되며 고전압·고전류를 요구하는 전기차 급속충전기에 적합한 1700V 전력 반도체 수요가 크게 늘었다. 이 시장을 선점하려는 전력 반도체 기업 간 경쟁이 치열해진 것이다. 고전압이면서 전력 효율성을 높이기 위한 다양한 기술 시도가 이어지고 있다.
현재 1700V SiC 전력반도체 시장은 마이크로칩, 온세미컨덕터, 인피니언 등 해외 기업이 주도하고 있다. 국산은 지난해 8월 알에프세미가 SK파워텍(옛 예스파워테크닉스)와 공동 개발해 양산한 것이 유일했다.
이번에 파워큐브세미가 기술 개발 완료 및 양산 계획을 밝힘에 따라 국내외 기업 간 본격적인 경쟁이 전개될 전망이다. 국내 SiC 반도체 업계이 약진하고 있는 만큼 해외 제품 의존을 줄일 수 있을 지 주목된다.
경 소장은 “파워큐브세미 1700V 트렌치 게이트 모스펫은 타사 4세대 모스펫 대비 성능이 개선됐다”며 “SK파워텍과 약 5년간 기술 개발 협력을 진행한 만큼 SK파워텍 반도체 위탁생산(파운드리)을 통해 2025년부터 제품 라인업에 1700V 트렌치 모스펫을 포함할 계획”이라고 말했다.
파워큐브세미는 전력반도체 경쟁력 강화를 위해 SiC뿐 아니라 산화갈륨 소재도 활용하고 있다. 산업통상자원부 소재부품개발사업 일환으로 현대자동차와 1200V급 산화갈륨 전력반도체 소자를 개발하고 있다.
한편 SiC 전력반도체 시장은 전기차 수요 확대, 기술 성장과 함께 매년 성장하고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 세계 전력반도체 시장은 22억7500만달러(약 2조9432억원)로 추산되며 2026년 53억2800만달러(약 6조8918억원) 규모로 두 배 이상 성장할 것으로 예상된다.
<플라나 모스펫(왼쪽)과 트렌치 모스펫 구조 비교. (출처:V. Veliadias)>
평창(강원)=
박종진 기자 truth@etnews.com
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