올해부터 화합물 전력 반도체 시장이 본격적으로 성장할 전망이다. 화합물 반도체란 두 종류 이상의 원소로 구성되어 있는 반도체로 갈륨나이트라이드(GaN), 실리콘 카바이드(4H-SiC) 등 WBG(와이드 밴드갭) 소재로 제조된 반도체다. IT 조사업체 OMDIA는 화합물 전력 반도체 시장 규모가 2020년 8.5억달러에서 2029년 50억달러까지 커질 것으로 전망하고 있다.화합물 반도체는 기존 실리콘 기반 반도체보다 10배 이상 큰 전압에 견딜 수 있다. 밴드갭이 크면 전압에 견디는 능력이 향상된다. GaN, 4H-SiC의 밴드갭은 각각 3.4eV, 3.2eV로 실리콘의 1.1eV 대비 높다. 반도체가 전압에 견디는 능력이 향상되면 칩 사이즈와 주변 회로, 방열판 등 부품을 소형화 할 수 있다. 전력 소모도 줄어든다. 때문에 전력을 많이 소모하는 IT 디바이스 충전기, 5G 관련 부품, 산업설비, 전기차 등에 탑재되는 용도로 적합하다.
글로벌 기업들의 GaN, SiC 반도체 사용이 본격화되고 있다. 스마트폰은 GaN을, 전기차는 SiC를 사용하기 시작했다. 스마트폰과 노트북PC의 고효율 GaN 충전기 시장이 급속히 확대되고 있다. GaN 반도체로 충전기를 제조할 경우 같은 용량이라면 크기를 기존 대비 절반 이하까지 축소할 수 있다. 현재 시장에 다양한 종류의 애프터마켓용 GaN 충전기 시장이 형성되고 있다. 2021년에는 메이저 기업인 애플이 GaN 충전기를 출시할 것이라는 예상에도 힘이 실리고 있다. 애플을 시작으로 대다수 IT 디바이스 업체들이 GaN 충전기를 기본으로 적용할 것으로 예상된다.
자동차 시장 내 SiC 반도체 사용도 본격화되고 있다. SiC 반도체는 자동차 중에서도 고전압이 필요한 전기차에 우선적으로 적용되고 있다. 현대차가 작년 12월 발표한 차세대 전기차 전용 플랫폼 E-GMP(Electric-Global Modular Platform)에서도 SiC 반도체가 강조되었다. 현대차는 E-GMP 후륜 모터를 제어하는 인버터 파워모듈에 고효율의 SiC 전력반도체를 적용해 배터리 효율을 2~3% 정도 향상시켰다. 향후 전기차 시장이 확대될수록 SiC 반도체 수요가 증가할 것으로 예상된다.
화합물 반도체 관련 업체로는 미국의 Cree, Veeco, 스위스의 STMicro, 그리고 일본의 Rohm 등이 있다. 현재 SiC 웨이퍼 공급이 부족한 상황이다. Cree는 2024년까지 SiC 관련 생산설비를 현재의 30배 수준으로 증설하고 GaN 사업 부문에 10억달러를 투자하기로 했다. STMicro는 SiC 웨이퍼 업체 Norstel을 1억4천만달러에 인수했다. SiC 칩셋을 제조하는 STMicro의 2019년 관련 매출은 2억달러였다. STMicro는 2025년 관련 매출 10억달러를 목표로 잡았다. GaN 트랜지스터 증착 공정에 사용되는 MOCVD 장비는 Veeco 등이 제작한다. Rohm은 최근 후쿠오카 치쿠고에 SiC 전용 팹 건물 공사를 완공했다고 발표했다. 올해 장비를 입고해 2022년 본격 가동에 나설 계획이다.
