독일, 일본만 양산에 성공한 고난도 기술.
전문업체에 20억원에 기술이전

과학기술정보통신부 산하 한국전기연구원은 SiC(Silicon Carbide·탄화규소) 전력반도체 소자 최첨단 기술인 ‘트렌치 구조 모스펫(MOSFET)’을 개발했다고 21일 밝혔다.SiC 트렌치 모스펫 기술은 SiC 웨이퍼(반도체 기판)에 좁고 깊은 골(트렌치)을 만들고, 골 벽면을 따라 전류 통로인 채널을 상하 방향으로 배열한 것이다. 수평으로 배열한 기존 채널 구조와 차별화한 고난도 기술이다.

한국전기연구원은 수평 배열 채널을 수직으로 세운 만큼 채널이 차지하는 면적을 줄일 수 있어 전력 소자(칩) 면적도 최대 수십 퍼센트 줄일 수 있다고 설명했다.

전기연구원은 이번 기술 개발은 SiC 기술 1부 리그에 후발 주자인 한국이 합류했다는 의미가 있다고 밝혔다.

한국전기연구원에 따르면 SiC 트렌치 구조는 안정적인 동작 및 장기 내구성 확보 등 해결해야 하는 난제가 많아 세계적으로도 독일과 일본만 양산하는데 성공할 정도로 기술 장벽이 높다.

SiC 트렌치 모스펫 기술 개발에 참여한 문정현 전기연구원 전력반도체연구센터 박사는 “SiC 전력 소자에서 가장 난이도가 높은 이 기술이 적용되면 웨이퍼당 더 많은 칩을 만들 수 있어 공급량도 늘리고 소자 가격은 낮출 수 있다”고 말했다.

방욱 전력반도체연구센터장은 “트렌치 모스펫 기술은 전기연구원이 20년간 쌓아온 SiC 소재 및 소자 기술이 집약된 것”이라며 “수년 내에 SiC 시장의 주역이 될 트렌치 모스펫이 국산화된 것이 가장 큰 의미”라고 평가했다.

전기연구원은 SiC 트렌치 모스펫 원천기술을 포함해 제품 상용화를 위한 각종 측정·분석 등 종합적인 기술 패키지를 SiC 전력반도체 전문업체인 ㈜예스파워테크닉스에 최근 기술이전 했다.

기술이전 금액은 과제수탁 계약을 포함해 총 20억원이다.

전기연구원은 앞으로 장비구매에서 부터 양산화 라인 설치 등 모든 과정을 지원해 그동안 수입에 많이 의존한 SiC 전력반도체의 국산화 및 대량 생산을 적극 지원할 예정이다.

예스파워테크닉스는 이전받은 기술을 적용한 제품을 올해안에 출시해 전기차와 가전기기 고객회사에 선보힐 계획이라고 밝혔다.

SiC 전력반도체로 전기차 인버터를 만들면 실리콘(Si) 반도체 인버터를 사용했을 때보다 에너지 효율이 최대 10% 높아지고 인버터 부피와 무게도 줄일 수 있다. SiC 전력반도체는 이같은 장점으로 전기 운송수단(e-mobility)용으로 최적이어서 전기차용 수요가 급증해 1년여 전부터 공급이 모자라는 상태다. 이에 따라 SiC 전력반도체 소재는 미국 기업의 대중국 금수 품목에 포함되기도 했다.

유럽 시장조사기관 IHS마킷 등에 따르면 SiC 전력반도체 시장은 지난해 7억달러(7800억원) 규모에서 2030년에는 100억 달러(11조 1400억원) 규모로 연평균 32% 높은 성장세를 나타낼 것으로 전망했다.

창원 강원식 기자 kws@seoul.co.kr/