저자: 이형수 · 한국인
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첫째 줄 결론: 3세대 화합물 반도체(SiC·GaN)가 전력·고주파 시장의 핵심으로 부상하며 관련 국내 기업에 주목할 필요가 있다. 기술 개요: 현재 주력인 실리콘(2세대) 반도체는 고전압·고열 환경에서 한계가 있어, SiC는 전력반도체, GaN은 고주파(5G mmWave, 저궤도 위성통신 등)에 적합하다고 설명. 전기차·신재생 응용: 전기차 배터리 전압·전류 제어 회로를 SiC 기반으로 만들면 부피를 크게 줄일 수 있고, 인버터 크기를 대폭 축소하며 전력 손실도 줄일 수 있다고 주장. 신재생 에너지 저장(ESS) 과정의 손실 감소 효과도 언급. 손실 절감 효과: 기존 전기 인프라를 SiC 기반으로 바꾸면 국내 전체 전기 사용량의 약 40%를 절감할 수 있다는 주장이 있다고 소개(출처 불명확, 과장 가능성 있음). 시장 전망: 향후 시장 성장은 불가피하다고 전망하나, 현재 시장 규모는 작고 SiC 생태계(웨이퍼·장비·소재·부품)가 미성숙하여 시장 규모 추정은 의미가 적다고 평가. 현재 대부분 6인치 웨이퍼 기반이며 12인치 전환이 과제. 생태계 현황: 도요타 등 일부 수요처는 자체적으로 SiC 기술을 확보해 직접 제조하는 사례가 있다고 언급. 주목 기업: 국내에서는 SK계열(SK 실트론/SK 쉴더스 계열 표현으로 언급된 SiC 사업 진출), 소재 웨이퍼 개발 기업 'PCO'(발음 불명확), 트렌치 구조 SiC MOSFET 개발 업체(지분 변동 언급), RF·고주파 소자 개발 업체 등이 언급됨. 구체 종목명 및 투자 판단은 제시되지 않음. 리스크·조건: 생태계 미성숙, 시장 규모 불확실, 자막 인식 오류로 기업명 일부 불명확. 구체적 가격 목표·기간 제시 없음. 출연자 전망: 장기적으로 SiC·GaN 시장 확대에 낙관적이나 단기 수익 예측은 없음.
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안녕하십니까, 이형수 대표입니다. 당신의 자산을 변화시켜 줄 투자의 신, 이형수입니다. 오늘은 실리콘 카바이드(SiC)와 화합물 반도체에 대해 이야기해 보겠습니다.
지금 우리가 주로 쓰는 반도체는 실리콘 웨이퍼를 기반으로 만든 것입니다. 이것이 현재의 주류 반도체이고, 이른바 2세대 반도체라고 보시면 됩니다. 예전에 윌리엄 쇼클리가 트랜지스터를 발명한 이후로 반도체는 계속 발전해 왔습니다. CMOS 기반의 실리콘 반도체가 효율이 좋아서 지금까지 가장 많이 쓰이고 있습니다.
그런데 이제는 3세대 반도체, 즉 화합물 반도체가 주목받고 있습니다. 화합물 반도체의 대표적인 두 물질은 실리콘 카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN)입니다. SiC는 주로 전력반도체에 쓰이고, GaN은 고주파를 다루는 데 강점이 있습니다.
노트북이나 스마트폰에도 전력반도체가 많이 들어가지만, 전기차나 발전소처럼 고전압을 다루는 영역에서는 실리콘 기반 반도체에 한계가 있습니다. 고온에서 타버릴 수도 있고 여러 문제가 생기죠. 그래서 고전압과 고열을 잘 견디는 반도체가 필요했고, 그 대안으로 SiC 기반 제품이 많이 만들어지고 있습니다.
GaN은 5G의 mmWave나 저궤도 위성통신처럼 고주파를 다루는 영역에서 많이 활용되고 있습니다.
전기차는 배터리 셀을 모듈로 만들고, 모듈을 모아 팩을 만드는 구조입니다. 여기서 나오는 고전압 전기의 전압과 전류를 통제하려면 전력반도체가 필요합니다. 이를 실리콘으로 만들면 회로가 많은 공간과 부피를 차지하는데, SiC로 만들면 부피를 크게 줄일 수 있습니다. 실제로 인버터를 SiC로 바꾸면서 크기를 5분의 1에서 10분의 1 수준까지 줄였다는 사례도 있고, 전력 효율도 크게 높아졌습니다.
재생에너지도 마찬가지입니다. 풍력이나 태양광으로 생산한 전기는 에너지저장장치(ESS)에 저장했다가 다시 꺼내 쓰는데, 이 과정에서 손실이 발생합니다. SiC 반도체로 회로를 구현하면 이런 손실을 줄일 수 있습니다. 기존 전기 인프라를 SiC 기반으로 바꾸면 우리나라 전체 전기 사용량의 약 40%를 아낄 수 있다는 분석도 있습니다. 앞으로 이 기술은 점점 더 많이 활용될 것입니다.
향후 시장은 엄청나게 커질 수밖에 없습니다. 다만 아직 시장 자체가 거의 형성되지 않은 상태이고, 제대로 된 업체도 많지 않습니다. 현재 화합물 반도체는 대부분 6인치 웨이퍼에서 만들어지는 반면, 실리콘 반도체는 12인치(300mm) 웨이퍼에서 만들어집니다. 이는 3세대 반도체를 위한 장비, 웨이퍼, 소재, 부품 등의 생태계가 아직 제대로 갖춰져 있지 않다는 뜻입니다.
그래서 지금 단계에서 시장 규모를 추정해 본들 큰 의미는 없다고 생각합니다. 일본의 도요타처럼 자체적으로 SiC 반도체를 설계해 직접 만드는 사례도 나오고 있을 정도로, 외부에 의뢰할 곳이 마땅치 않은 상황입니다.
국내에서도 몇몇 기업이 이 분야를 준비하고 있습니다. 최근 SK그룹은 해외 법인을 통해 화합물 반도체 사업을 시작했습니다. 국내 퍼코는 SiC 웨이퍼를 만드는 소재 개발에 착수했습니다. 파워큐브세미는 최근 SK 측으로 지분이 넘어갔는데, 트렌치 구조의 SiC 모스펫 제조 기술을 진행하고 있습니다. 또 RF 관련 기업인 잠산은 개별 소자 수준의 반도체를 개발하고 있습니다. 이런 기업들을 눈여겨보시면 좋을 것 같습니다.
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