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차세대 반도체 소재 'SiC' 선점 경쟁...국내 R&D·상용화는 지지부진
2019-03-11 이현규
[첨부파일] 국내 R&D상용화는 지지부진.jpg
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SiC 기반 전력반도체 웨이퍼. <사진=SEMI 코리아>
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'포스트 실리콘' 소재로 불리는 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼 선점 경쟁이 시작됐다. 전기차, 항공·우주 기기 등에 쓰이는 미래 반도체의 핵심 소재로 SiC 중요성이 부상하면서 미국, 일본, 중국, 유럽 등에서 주도권을 쥐기 위한 '샅바 싸움'이 시작됐다. 하지만 한국은 관련 연구개발(R&D)과 상용화가 걸음마 수준에 그치고 있다. SiC 소재 국산화가 늦춰질수록 미래 전력 반도체203를 쓰게 될 국내 제조업 전반이 불리한 상황에 직면할 수 있다는 지적이다.

17일 업계에 따르면 글로벌 반도체 업체인 ST마이크로일렉트로닉스는 반도체 소재인 SiC 웨이퍼 확보에 열을 올리고 있다. 최근 스웨덴 SiC 웨이퍼 업체 노스텔(Norstel AB) 지분 55%를 인수하는가 하면, 미국 크리의 자회사 울프스피드와 2억5000만달러(약 2795억원) 규모 SiC 장기 구매 계약을 맺었다. 

특정 반도체 업체가 SiC 웨이퍼 확보에 대규모 투자를 단행하는 건 이례적이다. 차세대 반도체에 대비 핵심 소재를 확보하고 미래 시장을 선점하기 위한 것으로 전문가들은 분석하고 있다. 

SiC는 실리콘 이후를 대체할 것으로 주목받는 반도체 소재다. 현재 반도체에서 사용하는 실리콘이 첨단 IT 기기가 요구하는 전압과 방열 등을 견디지 못하는 반면에 SiC는 단단한 강도로 전력 반도체 시장에서 크게 주목을 받고 있다. 기존 실리콘보다 크기를 5분의 1가량 줄일 수 있고, 에너지 효율은 20%가량 줄일 수 있는 것도 특징이다.

SiC가 최근 주목받는 이유는 '전기차' 수요가 폭발하고 있기 때문이다. 전기차에는 전력 반도체가 60~80개가량 필요한데, 초고전압과 초고열에 견딜 수 있는 SiC 소재가 제격이다. 이미 테슬라 모델 3에 ST마이크로일렉트로닉스의 SiC 반도체 모듈이 적용됐다. 또 폭스바겐, 닛산, 르노 등이 이 모듈을 활용할 방침이다. 항공·우주 산업 활용 가능성도 무궁무진하다. 시장조사업체 욜 디벨롭먼트는 SiC를 활용한 디바이스 시장 규모가 2020년부터 2022년까지 연평균 40%씩 성장할 것으로 예상했다. 

문제는 시장 요구만큼 SiC 생산 및 공급이 원활치 않다는 것이다. 현재 기술로는 웨이퍼를 만들기 전 실리콘 기둥인 잉곳을 6㎝ 내외로만 제작할 수 있어 생산량이 적고, 값비싼 상황이다. 

이에 따라 미국, 일본, 중국, 유럽 등 주요 선진국에서는 관련 기술을 선점하기 위해 기싸움을 벌이고 있다. 미국 크리 자회사인 울프스피드는 올해 2017년보다 웨이퍼 생산량을 2배 늘리고, Ⅱ-Ⅵ는 2022년도까지 2017년 대비 생산 규모를 9배 늘릴 방침이다. 중국 탄케블루는 다양한 인치의 SiC 웨이퍼를 연간 7만장 가까이 생산하고 있고, 일본에서는 쇼와덴코, 신일철주금(NSSMC) 등 업체 간 교류가 활발히 진행되는 것으로 알려져 있다.

구상모 광운대 교수는 “일본은 관련 기술 개발에 앞서 있지만 자국 기업에 소재를 공급하면서 기술을 숨기는 중이고, 중국은 반도체 굴기 선언 이후 '제3 반도체' 개발 과제에 SiC를 포함시켜 뒤를 바짝 뒤쫓고 있다”고 설명했다. 

반면에 한국은 이 소재 개발에 있어 아직 '걸음마' 단계에 머물러 있다. 포스코, SK실트론 등이 국가 과제로 이 소재 개발을 수행하고 있지만, 상용화한 국내 소재 업체는 전무한 상황이다. 포스코 관계자는 “2021년 상용화 목표를 하고 있고, 80% 수율을 목표로 한다”고 말했다.

전문가들은 국내에서도 10여년 전부터 관련 기술 개발을 시작했지만, 정부 지원이 꾸준하지 못했던 것을 아쉬운 점으로 설명했다. 기술 주도권을 확보하지 못해 수입에 의존하다 보면, 각국의 보호 정책에 밀려 국내 전방 제조업체마저도 가격·품질 경쟁에서 뒤처질 수 있다는 지적이다. 

신훈규 포스텍 교수는 “선점해야 할 차세대 기술은 많고 정부가 선택과 집중을 해야 하지만, 포스트 실리콘이라고 불리는 SiC 기술 개발도 소홀히 할 수 없다”고 말했다.

강해령기자 kang@etnews.com  

 

<출처 : http://www.etnews.com/20190310000020> 

차세대 반도체 소재 'SiC' 선점 경쟁...국내 R&D·상용화는 지지부진
2019-03-11 이현규
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SiC 기반 전력반도체 웨이퍼. <사진=SEMI 코리아>
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'포스트 실리콘' 소재로 불리는 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼 선점 경쟁이 시작됐다. 전기차, 항공·우주 기기 등에 쓰이는 미래 반도체의 핵심 소재로 SiC 중요성이 부상하면서 미국, 일본, 중국, 유럽 등에서 주도권을 쥐기 위한 '샅바 싸움'이 시작됐다. 하지만 한국은 관련 연구개발(R&D)과 상용화가 걸음마 수준에 그치고 있다. SiC 소재 국산화가 늦춰질수록 미래 전력 반도체203를 쓰게 될 국내 제조업 전반이 불리한 상황에 직면할 수 있다는 지적이다.

17일 업계에 따르면 글로벌 반도체 업체인 ST마이크로일렉트로닉스는 반도체 소재인 SiC 웨이퍼 확보에 열을 올리고 있다. 최근 스웨덴 SiC 웨이퍼 업체 노스텔(Norstel AB) 지분 55%를 인수하는가 하면, 미국 크리의 자회사 울프스피드와 2억5000만달러(약 2795억원) 규모 SiC 장기 구매 계약을 맺었다. 

특정 반도체 업체가 SiC 웨이퍼 확보에 대규모 투자를 단행하는 건 이례적이다. 차세대 반도체에 대비 핵심 소재를 확보하고 미래 시장을 선점하기 위한 것으로 전문가들은 분석하고 있다. 

SiC는 실리콘 이후를 대체할 것으로 주목받는 반도체 소재다. 현재 반도체에서 사용하는 실리콘이 첨단 IT 기기가 요구하는 전압과 방열 등을 견디지 못하는 반면에 SiC는 단단한 강도로 전력 반도체 시장에서 크게 주목을 받고 있다. 기존 실리콘보다 크기를 5분의 1가량 줄일 수 있고, 에너지 효율은 20%가량 줄일 수 있는 것도 특징이다.

SiC가 최근 주목받는 이유는 '전기차' 수요가 폭발하고 있기 때문이다. 전기차에는 전력 반도체가 60~80개가량 필요한데, 초고전압과 초고열에 견딜 수 있는 SiC 소재가 제격이다. 이미 테슬라 모델 3에 ST마이크로일렉트로닉스의 SiC 반도체 모듈이 적용됐다. 또 폭스바겐, 닛산, 르노 등이 이 모듈을 활용할 방침이다. 항공·우주 산업 활용 가능성도 무궁무진하다. 시장조사업체 욜 디벨롭먼트는 SiC를 활용한 디바이스 시장 규모가 2020년부터 2022년까지 연평균 40%씩 성장할 것으로 예상했다. 

문제는 시장 요구만큼 SiC 생산 및 공급이 원활치 않다는 것이다. 현재 기술로는 웨이퍼를 만들기 전 실리콘 기둥인 잉곳을 6㎝ 내외로만 제작할 수 있어 생산량이 적고, 값비싼 상황이다. 

이에 따라 미국, 일본, 중국, 유럽 등 주요 선진국에서는 관련 기술을 선점하기 위해 기싸움을 벌이고 있다. 미국 크리 자회사인 울프스피드는 올해 2017년보다 웨이퍼 생산량을 2배 늘리고, Ⅱ-Ⅵ는 2022년도까지 2017년 대비 생산 규모를 9배 늘릴 방침이다. 중국 탄케블루는 다양한 인치의 SiC 웨이퍼를 연간 7만장 가까이 생산하고 있고, 일본에서는 쇼와덴코, 신일철주금(NSSMC) 등 업체 간 교류가 활발히 진행되는 것으로 알려져 있다.

구상모 광운대 교수는 “일본은 관련 기술 개발에 앞서 있지만 자국 기업에 소재를 공급하면서 기술을 숨기는 중이고, 중국은 반도체 굴기 선언 이후 '제3 반도체' 개발 과제에 SiC를 포함시켜 뒤를 바짝 뒤쫓고 있다”고 설명했다. 

반면에 한국은 이 소재 개발에 있어 아직 '걸음마' 단계에 머물러 있다. 포스코, SK실트론 등이 국가 과제로 이 소재 개발을 수행하고 있지만, 상용화한 국내 소재 업체는 전무한 상황이다. 포스코 관계자는 “2021년 상용화 목표를 하고 있고, 80% 수율을 목표로 한다”고 말했다.

전문가들은 국내에서도 10여년 전부터 관련 기술 개발을 시작했지만, 정부 지원이 꾸준하지 못했던 것을 아쉬운 점으로 설명했다. 기술 주도권을 확보하지 못해 수입에 의존하다 보면, 각국의 보호 정책에 밀려 국내 전방 제조업체마저도 가격·품질 경쟁에서 뒤처질 수 있다는 지적이다. 

신훈규 포스텍 교수는 “선점해야 할 차세대 기술은 많고 정부가 선택과 집중을 해야 하지만, 포스트 실리콘이라고 불리는 SiC 기술 개발도 소홀히 할 수 없다”고 말했다.

강해령기자 kang@etnews.com  

 

<출처 : http://www.etnews.com/20190310000020>