SiC 전력반도체 성장 본격화...2020년 11억달러 전망

2020년 연 36.7% 글로벌 성장...열전도율 높고 에너지 절감과 제품 소형화 장점

6인치 웨이퍼 공급·시판 가격 하락으로 성장 본격화

SiC 전력반도체 시장이 2020년 1095백만 규모로 연평균 36.7% 글로벌 성장할 것이라는 전망이 제기됐다. ⓒIRI R&C

실리콘카바이트(SiC·실리콘과 탄소의 화합물) 전력반도체가 차세대 신성장 동력으로 주목받고 있다. 지난 2012년 9000만달러 규모에 불과했던 시장이 연평균 36.7%씩 성장하며 오는 2020년까지 10억9500만달러 규모에 이를 전망이다.

8일 시장조사기관 아이앤아이알앤씨(INI R&C)에 따르면 최근 SiC 전력반도체 참여업체와 응용분야가 확대되고 있는 가운데 6인치 웨이퍼 공급 시작과 시판 가격 하락으로 SiC전력반도체 시장이 본격화 될 전망이다.

실리콘(Si)은 1인치에서 6인치 웨이퍼까지 진행하는 데 30년이란 시간이 걸렸지만 SiC는 Si에 비해 빠른 속도로 개발되고 있어 성장속도 역시 가속화 될 것으로 보인다.

SiC 전력반도체는 작동온도 상한선이 500~600도로 열전도도가 높기 때문에 전열면적이 적어도 냉각이 용이하다. 또 기존 Si(실리콘)전력반도체 보다 절연파괴전계 강도가 약 10배 정도 높고 전력변환기 등 제품을 소형화할 수 있는 장점도 있다.

이러한 장점 때문에 SiC 전력반도체는 다양한 활용이 가능하다. 인버터 , 이동통신 스위칭전원, 무정전전원장치(UPS), 풍력터빈, 철도, 송배전 전력제어 등에 광범위하게 활용되고 있다. 특히 인버터 분야를 중심으로 SiC 전력소자 채용이 확산되고 있다.

채용 분야 중 가장 기대를 모으고 있는 분야는 전기자동차다. SiC 전력반도체를 하이브리드카(HV)와 전기차(EV) 모터용 인터버에 사용하면 인버터의 고율화, 저소음, 소형‧경량화 등을 기대할 수 있기 때문이다.

도요타는 올해 1월부터 SiC 전력반도체를 채용한 하이브리드 자동차를 시범운영 중이다. 기존 Si 기반 전력제어유닛(PCU) 대비 SiC 기반 PCU은 크기가 40%수준에 불과하지만 전력 소모량이 줄어 연비가 10% 개선될 것을 기대하고 있다.

이밖에 미쓰비시·후지전기·마이크로세미 등은 SiC모듈 중심의 비즈니스를 추진하고 있다. SiC모듈 제품라인업을 늘리면서 자사 그룹 내의 각종 무정전전원장치(UPS), 태양광발전용 전력변환장치(PCS), 산업용인버터 등에도 탑재하고 있다.

특히 미쓰비시는 철도용 인버터에도 SiC 전력반도체를 사용해 30%의 에너지 절감과 함께 인버터 크기도 65% 줄일 수 있었다.

남정호 아이앤아이알앤씨 전무는 “전력반도체에서 부피와 무게를 줄일 있는 SiC가 기존 Si를 대체해 나가는 추세”라며 "특히 효율성이 중요시되는 태양광 분야에서 SiC가 가장 많이 채용되고 있다"고 밝혔다.