정부 파워 반도체 상용화 사업, 올해부터 7년간 사업 본격화 
기술수준 70% 극복, SiC GaN 등 핵심소자 상용화가 관건

사물인터넷, 전기자동차 등의 시장 확대와 함께 파워 반도체(전력 소자)에 대한 수요가 급증하면서 정부가 올해부터 본격적인 파워 반도체 육성에 나선다. 

산업통상자원부는 2017년부터 2023년까지 7년간 836억 여 원을 투입해 파워 반도체 연구개발(564억 원) 분야와 연구플랫폼 구축(272억 원) 분야의 상용화 사업을 진행한다. 

전력을 처리하거나 조정하여 에너지 효율을 개선하는 핵심 반도체의 하나인 파워 반도체는 특히 친환경 및 에너지 효율을 강조하는 글로벌 트렌드에 맞춰 그 중요성이 커지고 있다. 전력의 효율적 활용과 전력 손실을 최소화는 고효율 파워 반도체가 각광을 받고 있는 가운데, 하이브리드 전기자동차에 채용하는 파워반도체가 증가하고 있고 사물인터넷, 웨어러블 등 전자기기의 저전력 요구도 증가하고 있기 때문이다.   


이처럼 파워반도체는 자동차, 가전, 무선통신기기, 디스플레이 등 주력 산업의 고부가가치화를 견인하고 있고 전기 자동차, 웨어러블/IoT, 반도체 등 차세대 시장의 핵심 요소로 부각되고 있다.  

하지만 국내 파워반도체 산업의 현실은 매우 열악하다. 급성장하고 있는 시장과 달리 규모나 기술 수준이 미흡한 실정이다. 파워반도체 선도국을 미국으로 봤을 때, 한국은 기술 수준이 약 69%에 머물러 있고 기술 격차는 1.6년으로 파악된다. 이에 반해 일본은 92%의 기술 수준에 0.6년 기술격차를 나타내고 있으며 유럽은 93%, 중국은 55%의 기술 수준을 보였다. 한국은 파워반도체 관련 다양한 계획 발표 이후 연구개발 후속 조치가 부족했다는 지적이 일고 있다. 

이에 정부는 정부 주도의 기술 개발 및 상용화를 적극 추진하고 있는 선진국의 사례를 주시하고 있다. 일본과 미국에서 상용화 초기 제품을 출시하고 있는 SiC나 3년 이내 초기 제품 출시가 예상되는 GaN 등 정부가 대폭적인 지원을 한다는 전략이다. 

상용화 사업은 먼저 글로벌 시장 진입을 위한 상용화 기술을 확보하기 위해 4년 내 상용화가 가능한 분야에 집중적으로 투자된다. 그 다음 소자기술개발을 통해 얻어지는 IP들을 집약하여 사업으로 발전시킬 플랫폼 기반시설을 구축하고, 전문 인력 양성과 국내의 공급 기업과 수요 기업간의 협력체계도 구축할 계획이다. 


앞으로 7년 동안 진행될 상용화 사업은 파워반도체 소자, 모듈, 게이트 구동 IC, IoT용 전력관리 SoC 기술 개발 등의 연구 개발 분야와 SiC 파워반도체용 일괄공정지원 플랫폼, 파워반도체 특성 분석 및 신뢰성 평가 플랫폼, SiC 파워반도체용 일괄공정기술 개발 등의 연구 플랫폼 구축 분야에 집중된다. 특히 새로운 큰 시장 개척을 위한 원천성 및 파급성이 높은 SiC, GaN 등과 다양한 기존 시장 장악을 위한 슈퍼 정션 IGBT, 슈퍼정션 MOSFET 등 4대 상용화 기술을 조기에 개발할 필요성이 있다. 

 SiC, GaN, 슈퍼 정션 IGBT, 슈퍼정션 MOSFET 등 4대 상용화 기술 조기 개발해야

이에 올해 주요 신규과제로 △1200V/150A급 Trench형 SiC MOSFET 소자 및 게이트 구동 IC개발에 총 40억 원이 투입(~2019년)되고 △100V/10A고속, 저손실 GaN-on-Si 파워 FET소자 개발에 총 20억원(~2019년)이, △650V/50A 저저항 Super Junction 파워 MOSET 개발에 총 15억원(~2019년)이 지원된다. 또한  △1200V Super Junction Trench형 IGBT 개발에는 총 21억원(~2020년), △ 100V/600A MOSET 모듈 개발에는 총 7.5억 원(~18년)이 투입되며 △무선충전 송수신부와 BPMU를 포함하는 IoT 디바이스용 에너지 허브 시스템 개발에는 총 35억 원(~20년)이 출연된다. 

정부는 이와 같은 상용화 사업이 성공적으로 끝나면 2028년까지 58억 달러의 국내생산액 달성하여 세계시장 점유율 10%에 2만명의 고용을 창출할 것으로 전망하고 있다.   

손광준 KEIT 지능형반도체 PD는 “우리 나라는 현재 파워 반도체 기술 개발이 늦어지면서 1%의 시장점유율을 나타내고 있어 세계 시장 점유율 10%로 확대하면 국내 자동차 산업의 경쟁력도 강화할 수 있다”며, “SiC의 경우 부산대학교 내의 MEMS 센터를 개조해서 연구개발 시설을 구축하려고 하고 있다. R&D 사업에서 상용화가 된다면 목표를 충분히 달성할 수 있을 것”이라며 기대감을 내비쳤다.