삼성전자가 차세대 전력반도체 시장 진출에 박차를 가한다. 올해 초 SiC(실리콘카바이드)·GaN(갈륨나이트라이드) 소자 개발과 관련한 전력반도체 TF를 구성한 데 이어, 최근 R&D 및 시제품 생산 등에 필요한 설비투자를 적극 진행하고 있는 것으로 파악됐다.

특히 주목할 만한 부분은 투자가 이뤄지는 공정 분야다. SiC의 경우 6인치 공정이 최근에야 본격화되고 있는 상황이다. 그럼에도 삼성전자는 이보다 더 진보된 '8인치' 공정장비 도입에 나서고 있다. 업계는 삼성전자가 실제로 SiC 시장에 진입 가능한 시기를 고려해, 6인치가 아닌 8인치로 직행하는 전략을 채택하는 것으로 보고 있다.

30일 업계에 따르면 삼성전자는 8인치 SiC·GaN 공정 개발을 위한 설비투자를 추진 중이다. 현재까지 완료된 투자만 1000억~2000억원으로 알려졌다. 단순 개발을 넘어 시제품 양산까지 가능한 수준으로 업계는 보고 있다. 

SiC·GaN은 차세대 전력반도체 소재로 꼽히는 소재다. 기존에 쓰이던 실리콘 대비 고온·고전압에 대한 내구성, 전력효율성 등이 모두 뛰어나다. 특히 SiC는 내구성이 좋아 전기차를 비롯한 오토모티브 시장에서 수요가 증가하는 추세다. GaN은 스위칭 속도가 빨라 고주파 환경의 무선 통신에 보다 적합하다는 평가를 받는다.

이에 삼성전자도 올해 초 SiC·GaN 전력반도체 시장 진출을 위한 '전력반도체 TF'를 구성했다. 해당 TF에는 삼성전자 DS부문 내 주요 사업부 외에도 LED 사업팀, 삼성종합기술원 등이 함께 참여한 것으로 알려졌다. TF의 구체적인 목표는 8인치 SiC·GaN 공정 개발이다.

LED 사업팀, 종합기술원이 전력반도체 TF에 합류한 이유는 SiC·GaN 전력반도체와의 관련성에 있다. 통상 LED용 웨이퍼는 MOCVD 장비를 통해 실리콘 위에 GaN과 같은 나이트라이드 물질을 성장시켜야 한다. 

MOCVD는 금속 유기 원료를 사용해 박막을 형성하는 증착법으로, SiC·GaN 웨이퍼 제작에도 쓰인다. 마이크로LED에 쓰이는 웨이퍼가 8인치라는 점도 공통분모 중 하나다. 한편 종합기술원은 GaN 관련 기술력을 높은 수준으로 축적했다는 평가를 받는다.

사안에 정통한 관계자는 "삼성전자가 개발 효율성을 높이기 위해 LED 공정에서 쓰던 일부 8인치 장비를 SiC·GaN 개발에 혼용하는 방안을 추진하기로 한 것으로 안다"며 "종합기술원은 학계 세미나 등에서 GaN 관련 기술력을 활발히 공개해왔다"고 설명했다.

삼성전자가 8인치부터 SiC 공정 개발에 나서는 이유도 주목할만 하다. 이미 8인치 웨이퍼가 보급화된 GaN과 달리, SiC는 아직 4인치와 6인치 웨이퍼가 주류를 차지하고 있다. 8인치 웨이퍼는 상용화에 이르지 못했다. 울프스피드, 투식스, SK실트론 등 주요 업체들이 8인치 SiC 웨이퍼를 본격 양산하겠다고 목표로 잡은 시점도 빨라야 2024~2025년이다.

때문에 업계는 삼성전자가 실제 SiC 시장에 진출하는 시기를 고려해, 6인치가 아닌 8인치부터 공정 개발에 뛰어드려는 것으로 보고 있다. DB하이텍이 SiC 공정 초기 개발은 6인치를 활용하고, 실제 전력반도체 양산은 8인치부터 진행하려는 것도 이와 비슷한 맥락이다.

실제로 삼성전자는 SiC·GaN 개발을 위한 8인치 공정 설비투자에 나서고 있다. 현재까지 진행된 투자 규모만 1000억~2000억원을 넘는 것으로 알려졌다. 단순 개발을 넘어 시제품 양산이 가능할 정도의 투자 규모로 추산된다.

삼성전자 내부에서도 차세대 전력반도체 사업에 대한 열의가 상당한 것으로 전해진다. 업계 관계자는 "전력반도체 사업은 경계현 사장이 DS부문을 맡으면서 추진력을 얻고 있는 상황"이라고 귀띔했다.

한편, 삼성전자는 이에 대해 "(SiC 전력반도체) 관련 사업은 아직 스터디 단계"라며 "구체적으로 사업화할지, 말지 여부는 아직 결정된 바 없다"고 전해왔다.

디일렉=장경윤 기자 jkyoon@thelec.kr
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