차세대 반도체로 불리는 화합물 반도체 패러다임 전환 속에서 SiC·GaN 화합물 반도체 다음 스텝을 준비하는 움직임이 포착됐다.
 
23일 산화갈륨 전력반도체 기술로드맵 세미나가 성남시 판교 한국반도체산업협회 세미나실에서 개최했다. 산화갈륨얼라이언스가 주관한 이번 행사는 초기단계의 산화갈륨 반도체 생태계 구축을 촉진하기 위해 마련됐다.
 
산화갈륨은 SiC·GaN보다 밴드갭이 크고 높은 파괴전압이 요구되는 전력전자 응용 분야에서 장기적으로 높은 활용도가 예상되는 재료이다. △전력변환기 △모터 드라이브 △인버터 등 고전압·고출력 응용에 효과적일 것으로 전망돼 전기차 시장에서 관심있게 바라보는 기술이다.
 
배시영 한국세라믹기술원 위원장은 “전세계 전력반도체 시장 규모는 2025년 30조원을 상회할 것으로 예상되며 산화갈륨을 포함한 이머징 머터리얼즈 시장은 2024년 5,000억원 규모로 연간 24% 이상 성장률을 보일 것으로 전망된다”고 언급했다.
 
장비기술 동향을 발표한 장성환 넥서스비 본부장은 “산화갈륨에서 시장성이 확인된 후 장비시장이 따라올 것이다”라며 현재 단결정 성장 장비에선 EFG(엣지필름공급) 방식이 앞서나가고 있지만 향후 CZ(초코랄스키) 방식이 상용화에 유리할 것으로 전망된다고 말했다. 배 위원장은 VB(수직브릿지만)에서 6인치가 시연된 사례도 있다고 언급해 관련 장비 시장의 추가 연구에 따른 시장 추세가 변화할 것으로 예상했다.
 
에피증착 장비는 MIST CVD가 초기 단계에선 활용되고 있으나 양산단계로 가면 상당히 부족한 점이 많아 “MOCVD가 GaN 공정에서도 활용되고 있어 약간의 튜닝을 통해 캐치업 가능할 것”이라고 덧붙였다.
 
SiC·GaN 반도체는 해외 기업들이 주도권을 가지며 국내 기업들이 뒤쳐진 것으로 평가받지만 산화갈륨에선 국내 연구·산업계가 준비한다면 시장성이 있을 것으로 전망된다.
   
산화갈륨 소자가 파워 IC 시장에서 유망하다는 경신수 파워큐브세미 연구소장은 “테크리딩하는 시장에서 SiC가 7%를 차지한다”며 “나머지 93%가 가격 리딩 시장이며 산화갈륨이 실리콘 대비 1.2배 가격으로 GaN 성능을 낼 수 있어 먹거리가 많을 것이다”고 강조했다.
 
안기현 한국반도체산업협회 전무는 “차세대 미래 시장으로 주목받는 화합물 반도체 가운데 SiC, GaN 다음으로 산화갈륨이 주목 받고 있다”며 “화합물 반도체 관련 4,400억 규모 예타를 준비 중에 있어 산화갈륨을 포함해 화합물 반도체 생태계 발전을 이끌기를 희망한다”고 밝혔다.
 
현재 산화갈륨 기술 특허는 일본이 선두를 달리고 있으며, 타무라 제작소가 선두기업으로 손꼽힌다. 뒤이어 미국과 중국 등이 특허 출원이 높으며 특히 중국이 최근 1년 2개월 간 지난 20년 쌓인 특허의 50% 가량을 쏟아내고 있다고 홍승훈 변리사는 말했다.
 
한편, 2021년 산화갈륨얼라이언스가 산화갈륨 기반 전력반도체 생태계 구축을 위해 출범했으며 초기단계인 관련 기술개발과 산업 구축을 위해 여러 기업과 연구기관들이 소재·소자 개발에 적극적으로 나서고 있다.