화학저널

차세대 파워반도체 공급 경쟁이 치열해지고 있다.
친환경 자동차, 산업기기의 고효율화 및 에너지 절약에 기여하는 파워반도체는 메모리와 달리 제조장치가 있어도 모방하기 어려운 아날로그 기술이 핵심으로 독일, 미국, 일본기업이 시장을 석권하고 있는 가운데 최근 신규 진입이 잇따르고 있다.
특히, 공장자동화(FA: Factory Automation) 기술이 뛰어난 일본에서는 롬(Rohm), Mitsubishi Electric(MEC)에 이어 Fuji Electric(FEC), Sanken Electric(SEC)이 풀(Full) 탄화규소(SiC) 시장에 진입하며, 롬, SEC는 질화갈륨(GaN)도 사업화해 다양한 요구에 대응할 계획이다.
세계 최대 메이저인 독일 Infineon Technologies는 모든 파워반도체 니즈에 대응하기 위한 투자를 확대하고 있다.
FEC는 2019년 SBD(Schottky Barrier Diode)와 트랜지스터(MOSFET)를 Full SiC로 전환해 내압 1200볼트 그레이드를 지름 150밀리미터의 웨이퍼로 양산할 방침이다.
이미 산업분야의 특정 수요처를 대상으로 샘플을 출하하고 있으며, 특히 자동차용 니즈가 상당한 것으로 파악되고 있다.
FEC는 2019년부터 전기자동차(EV)용 수요가 본격 형성될 것으로 예상하고 2018년 200억엔을 투입해 야마나시(Yamanashi) 및 마쓰모토(Matsumoto) 공장을 증설하기로 결정했다.
자동차용 SiC 디바이스는 구조 및 소재설계를 최적화하고 패키지도 독자성을 내세워 소형화할 계획이다.
일반적인 와이어 본딩은 설치면적이 크기 때문에 구리핀 배선으로 대체해 소형화 및 대전류화함에 따라 400암페어급도 소형 패키지가 가능한 것으로 알려졌다.
고온에서 작동하는 SiC 파워반도체는 내열성 확보가 주요 과제로 자리잡고 있다. SiC 칩 자체는 내열성이 있어도 수지 봉지재 등이 200℃ 이상을 견딜 수 있다고 보증하기 어렵기 때문이다.
이에 따라 신에츠케미칼(Shin-Etsu Chemical)이 유리전이온도가 200℃ 이상인 액상 봉지재를 개발하고 있어 큰 기대를 걸고 있다.
FEC는 파워반도체 매출이 1000억엔 안팎을 유지하고 있으며 2019-2023년 실시하는 5개년 중기 경영계획에서는 1500억엔으로 50% 확대하겠다는 목표를 세우고 있다.
내압 1200볼트의 SiC-SBD를 양산하고 있는 SEC는 2018년 SiC-MOSFET 양산을 시작할 방침이다.
애플리케이션은 산업용 에어컨 인버터, 통신기기, 서버 등을 고려하고 있으며 지름 150밀리미터의 SiC 웨이퍼를 사용해 생산하는 1200볼트 소자를 개발하고 있다.
SEC는 파워컨디셔너(PCS), 비접촉식 전력공급장치용으로 GaN 파워반도체도 개발하고 있다.
보유하고 있는 지름 150밀리미터의 질화갈륨온실리콘(GaN-on-Si)을 사용해 청색 LED(Light Emitting Diode)를 생산하는 기술을 활용하고 있다.
SiC 모듈 경쟁력이 뛰어난 롬도 GaN에 주력하고 있으며 GaN 디바이스 팹리스(Fabless)인 캐나다 GaN Systems와 산업기기 및 자동차용을 공동 개발하고 있다.