올해 5G(세대 이동통신) 기지국 최대 수요처와 주요 장비업체는 모두 중국이 될 것으로 전망된다. 미국, 일본, 유럽이 기술을 선도하고 있는 갈륨나이트라이드(GaN) 무선(RF:Radio Frequency) 전력증폭기(PA:Power Amplifier) 산업에 대해, 중국은 몇해 전부터 실리콘카바이드(SiC) 웨이퍼 등 원재료부터 설계·제작까지 독자 생태계를 만들어오고 있다.
세계 1위 통신장비 업체 화웨이(华为)의 지난 3월 발표에 따르면, 중국의 올해말 기지국 수는 68만개로 전세계 기지국 수 130만개의 절반 이상을 차지할 것으로 전망됐다. 지난해 3분기 5G 통신장비시장에서 중국 업체 점유율은 40%를 넘은 것으로 시장조사업체 델오로 조사결과 집계됐다. 화웨이와 ZTE(中兴通讯)의 점유율은 각각 31.2%(1위), 9.7%(5위)였다.
대만 시장조사업체 트랜드포스에 따르면, 올해 중국 5G 기지국 GaN RF PA 시장 규모는 지난해의 5배 가까이 성장한 32.7억위안(5880억원)을 기록할 것으로 전망된다. 2021년 68억위안(1조2000억원), 2022년 107억위안(1조9000억원)으로 큰폭 성장이 예고돼 있다.
중국 5G 기지국 RF PA 시장에서 GaN의 채택비율은 2023년 80%까지 올라갈 것으로 예상됐다. 2019년 GaN과 함께 RF PA 시장(수량기준)을 양분했던 실리콘(Si) 기반 트랜지스터(LDMS)의 점유율은 반대로 올해 50% 아래로 떨어질 것으로 전망된다. 2023년에는 GaN에 밀려 20%까지 점유율이 낮아지는 것으로 예측됐다.
고성능 GaN 트랜지스터 제작에는 실리콘카바이드(SiC) 기판이 필수다. 미국 크리(Cree)가 SiC 기판 시장에서 40% 가량을 차지하고 있다. 크리를 비롯한 미국 투식스(II-VI)와 일본 롬(ROMH) 등 메이저 3개 업체가 전체의 약 75%를 점유한 과점시장이다.
RF PA용 GaN 트랜지스터는 반절연(semi-insulating) SiC 기판에서 만드는데, 크리의 반절연 SiC는 중국으로의 수출이 제한된 것으로 전해졌다. 크리의 파워 반도체용 전도(conductive) SiC는 일본 스미토모상사(住友商事)가 중국내에 들여와 팔고 있는 것으로 알려졌다. 올해 2월 미국 듀폰의 SiC 사업부 인수를 마무리한 국내 SK실트론의 주력 제품은 전도 SiC다.
중국에서는 SICC(山东天岳), 티엔커허다(天科合达, TankeBlue), 허베이통광(河北同光, Synlight Crystal), 중커강옌(中科钢研) 등이 SiC 웨이퍼를 개발·생산하고 있다.
한편 화웨이는 지난해 출시한 첫 5G 스마트폰 메이트(Mate) 20X에 자회사 하이실리콘(HiSilicon, 海思)에서 설계한 RF PA 모듈을 탑재했다. 후속 프리미엄 모델인 메이트30 5G에도 하이실리콘 제품을 썼다. 갈륨아스나이드(GaAs) 파운드리업체 대만 윈세미컨덕터(WinSemiconductors, 稳懋)에서 외주제작된 것으로 전해졌다.
스마트폰용 GaAs RF PA 공급(설계)은 대부분 스카이웍스(Skyworks), 코보(Qorvo), 브로드컴(Broadcom) 등 미국 업체가 장악하고 있다. GaAs 소재 트랜지스터는 스마트폰용 RF PA로는 쓸 수 있지만 기지국용으로 사용하기에 출력이 떨어진다. 그러나 고주파 대역에서의 사용이 가능한 덕분에 5G 스마트폰용 RF PA에서는 GaAs 트랜지스터가 주류가 될 것으로 업계는 보고 있다.
현지 언론보도에 따르면, 화웨이는 올해 2분기부터 중국 푸젠성(福建) 샤먼시(厦门)에 있는 현지 GaAs 파운드리 업체 산안IC(三安集成)에서 스마트폰용 RF PA를 본격 양산할 계획이다. 설계 내재화 이후 파운드리까지 중국 현지 업체로 물량을 돌리고 있다는 분석이다. 산안IC는 중국 최대 LED칩 생산업체 산안광전(三安光电)의 자회사다.
스마트폰용 GaAs RF PA에서 성과를 내고 있는 화웨이지만 기지국용 GaN RF PA 내재화까지는 아직 갈 길이 멀다는 의견이 현지에서도 제기된다. 화웨이는 현재 5G 기지국용 GaN 트랜지스터를 대부분 일본 스미토모(SEDI)에서 수입하고 있는 것으로 전해졌다. 미국과 중국이 무역갈등을 빚는 와중에 화웨이는 국내 RFHIC가 공급해온 GaN RF PA 물량을 크게 줄였다. RFHIC는 미국 울프스피드(Woofspeed)에서 GaN 트랜지스터를 외주제작하고 있다.
