[인터뷰] YES! 국내 SiC 파워반도체의 길은 우리가 개척한다

  • 2019-05-07
  • 글 / 신윤오 기자 yoshin@elec4.co.kr, 전동엽 기자 imdy@elec4.co.kr


친환경 에너지, 전기차 확대 등 4차 산업혁명에서 SiC 파워반도체의 가능성을 본 예스파워테크닉스는 일찍이 SiC 기술개발에 역량을 집중했다. 그 결과 국내에서는 유일하게 SiC 파워반도체 생산을 위한 전문 장비가 있는 양산팹을 갖추며 독보적인 역량을 확보했다. 척박한 국내 시스템 반도체 산업환경에서 새로운 길을 개척해 나가는 중이다.

예스파워테크닉스의 CTO(기술총괄사장)을 맡고 있는 정은식 부사장을 만나 예스파워테크닉스의 SiC 파워반도체 기술과 국내 시스템 반도체 시장 전망에 대해 들었다.
 
정은식 CTO, 예스파워테크닉스


Q. 반갑습니다. 우선, 예스파워테크닉스에 대한 간단한 소개 부탁드립니다.

예스파워테크닉스는 대한민국 최초의 차세대 파워반도체인 SiC 파워반도체의 설계 및 제조, 생산을 전문으로 하는 종합반도체 회사입니다. 저희는 파워반도체 중에서도 차세대 반도체라고 불리는 와이드-밴드-갭(Wide Band Gab) 기반 파워반도체를 양산하고 있습니다. 와이드-밴드-갭이라고 하면 크게 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨나이트라이드(GaN)로 구분할 수 있는데 그중에서도 SiC 파워반도체를 전문적으로 설계부터 제조, 양산해서 판매하고 있습니다.

Q. 반도체 종류가 많은데, 왜 파워반도체입니까? 파워반도체를 내세운 배경이 있다면 무엇입니까?

반도체 사업은 크게 메모리 반도체와 비메모리 반도체로 나눌 수 있습니다. 현재 우리나라는 아시다시피 메모리반도체 분야에는 삼성전자 메모리사업부와 SK하이닉스를 통해 독보적인 우위를 점하고 있습니다.

비메모리 반도체 시장은 메모리 반도체 대비 2.5.배나 큽니다. 비메모리 반도체에 대한 한국의 시장점유율은 전체의 3%정도로 아주 작은 편입니다. 이 마저도 삼성전자, SK하이닉51스 등의 시스템반도체에 의존하고 있으며, 파워반도체(개별반도체), 광전자반도체, 센서, 아날로그 반도체, 마이크로시스템, 로직 등은 수입에 의존하고 있습니다. 그중에서도 파워반도체는 전기전자 시스템에 안정적인 파워 (전압, 전류)를 공급하는 핵심반도체로 그 중요성이 높은 반면에 전량 수입에 의존하고 있습니다. 이에 4차 산업혁명을 맞이하여 친환경 전기차, 5G통신, 하이엔드 가전 시장에서 수요가 확대되고 있는 파워반도체의 국산화가 중요하다고 판단해 시작하게 됐습니다.

"현재는 SiC에 대한 시장 가능성을 보고
기술개발에 초점을 맞추고 있습니다.
SiC와 GaN 두 소자의 활용 영역이 다르지만
시장에서의 제품의 판매나 신뢰성 측면에서는
SiC 기술이 현재 훨씬 앞서있는 상황입니다."


Q. 예스파워는 SiC 파워반도체를 주력으로 하고 있는 것으로 압니다. SiC 파워반도체는 기존 실리콘 반도체 대비 강점이 있고 다양한 산업에 적용 가능한 차세대 반도체인데요, 그만큼 양산이 쉽지 않습니다. SiC 파워반도체를 내세운 배경과 이유가 무엇입니까?

저희 엔지니어는 다년간 기존의 SiC 반도체의 설계 및 양산을 경험했던 인력으로 구성되어 있습니다. 그러나 최근 파워반도체 산업의 기술 동향을 보면 시스템의 대용량화와 저전력을 통한 고효율을 요구하고 있는 상황에서 기존 Si 파워반도체는 기술적인 한계에 다다른 상황입니다.

또한 시장상황을 보더라도 Si 파워반도체는 이미 중국의 중소형 팹에서 저가의 제품들이 출시되고 있어 레드오션인 시장입니다. 그래서 기존 파워반도체를 선도하던 미국, 독일, 일본에서는 항공/우주/방위산업에서 사용하던 차세대 화합물 반도체인 SiC에 대한 성능 개선 및 재료개발에 박차를 가했으며 이를 통해 상업화에 성공하고 있습니다.

이에 저희들도 2011년도부터 다년간 SiC 파워반도체 기술에 대한 상용화 개발을 진행하였으며, 현재는 예스파워테크닉스만의 독자적인 기술로 양산할 수 있게 됐습니다. 이를 통해 향후 확대되는 파워반도체 시장을 선도하고자 합니다.

Q. 이에 따라, 대한민국 최초의 SiC 파워반도체 전문 IDM 업체 도약을 위한 클러스터 구축을 내세웠는데요, 현황은 어떻습니까?

사업 초기엔 기술집약을 통한 시장 진입을 목표로 현재 포항에 위치한 포항공과대학교 나노융합기술원의 공용팹 내에 300여 평 공간을 임차하여 자체적으로 120억 원의 장비 투자를 진행해 SiC 일괄라인을 구축하였습니다. SiC 생산을 위한 핵심장비인 SiC Oxidation 장비 등 특수 장비와 그 외 공정을 위한 전용 장비를 포함하여 38종의 장비를 보유해 월 4인치 웨이퍼 600장의 생산능력을 갖추고 있습니다.

Q. 와이드 밴드 갭에만 초점을 맞추고 있는 건가요?

향후 5~10년 뒤는 어떻게 될지 모르겠지만, 현재는 SiC에 대한 시장 가능성을 보고 기술개발에 초점을 맞추고 있습니다. SiC와 GaN 두 소자의 활용 영역이 다르지만 시장에서의 제품의 판매나 신뢰성 측면에서는 SiC 기술이 현재 훨씬 앞서있는 상황입니다.

게다가 GaN은 별도의 팹을 갖춰야 합니다. 오염문제 때문에 SiC 팹에서 혼용해서 양산할 수 없기 때문입니다. 현재 저희 같은 중소기업 입장에서는 하나의 아이템에 역량을 집중해서 제대로된 성공을 얻고 나서 그 다음 아이템으로 바꿔야 합니다.

IGBT는 5000V이상 초고압 분야에 어플리케이션이 있기 때문에 현재는 SiC 다이오드와 MOSFET 개발에만 집중하고 있습니다. IGBT는 차기 제품으로 검토하고 있는 상황이며, 슈퍼정션은 아직 시간이 더 필요할 것으로 보입니다.

Q. 예스파워테크닉스가 SiC 파워반도체 분야에서 갖는 차별성과 경쟁력은 무엇입니까?

파워반도체는 비메모리 반도체의 전형적인 특성 중 하나가 다품종 소량생산입니다. 수없이 많은 전기전자 제품의 정격이 다 다르고, High-end, Middle-end, Low-end 시장이 존재하는 상황입니다. 저희는 이러한 시장 상황에 맞춰 고객이 요구하는 정격에 최적화하여 설계부터 제조까지 One Stop 서비스를 제공하고 있으며, 시장대응력, 가격 경쟁력, 기술 경쟁력 3박자를 갖추고 대응하고 있습니다.

아시다시피 SiC 파워반도체 시장이 성장하는 상황에서 시장의 요구는 커지는데 공급이 미흡한 이유는 원자재에 있습니다. SiC의 원자재는 글로벌 업체 3~4개가 독점을 하고 있는 상황입니다. 그렇기 때문에 양산에 맞춰 원자재를 수급하는 것 또한 회사의 경쟁력이라고 볼 수 있습니다. 저희는 글로벌 업체와 공급 계약을 맺어 안정적으로 원자재를 공급받고 있는 상황입니다.



Q. SIC 파워반도체는 다양한 분야에 적용이 가능하다고 했는데요, 주로 어떤 시장을 보고 있습니까.


기본적으로 SiC 파워반도체는 기존의 Si 파워반도체의 기술적 한계를 뛰어 넘을 수 있는 반도체입니다. Si 반도체 대비 높은 온도에서도 안정적인 동작특성을 가지고 있으며, 높은 스위칭 속도를 가지고 있고 높은 전압과, 높은 전류를 도통시키는 능력이 탁월합니다. 이를 통해 시스템의 효율을 향상시키고, 시스템의 크기와 무게를 경감시켜서 시스템을 최적화하는 것에 목적이 있다고 할 수 있습니다.

친환경 자동차의 경우 전기모터 구동을 위한 효율 향상과 파워시스템의 크기와 무게 절감으로 연비를 향상시킬 수 있으며, 전기차 충전시스템의 효율 향상을 통해 빠른 충전 시간을 제공할 수 있습니다.

태양광 인버터의 경우는 Si를 적용한 동일 정격 대비 1/5이하로 시스템 크기를 줄일 수 있습니다. 동남아시아 등 전력수급이 불안정한 지역의 독립형 태양광 시스템 구축 시 1인 설치가 가능해 부수적인 설치 비용을 절감할 수 있고 설치 편의성이 높다는 것이 장점입니다.

그리고 최근 OLED TV 등 대형 가전시장에서도 파워 서플라이의 열손실 및 특성향상을 SiC 적용을 통해 개선하고 있습니다.

국내 반도체 산업은 주로 대기업 위주의 메모리반도체 위주이고 비메모리, 즉 시스템반도체는 취약합니다. 이는 파워반도체의 취약과도 같은 이유인데요. 원인과 대책에 대한 생각을 듣고 싶습니다.

국내 반도체 산업은 IMF를 겪으면서 반도체회사의 빅딜 등을 통해 역량이 약화되었습니다. 그나마 페어차일드 부천 공장의 인력들을 통해 파워반도체 팹리스 업체 등 명맥을 유지하고 있기는 하나 학계의 인력양성이 중단되는 어려움이 있었습니다. 이에 지금이라도 비메모리반도체 활성화가 시스템반도체 같은 AP, CPU 뿐 아니라 센서, 아날로그 IC 등 다양한 분야의 비메모리 반도체 인력 양성과 관련 산업 인프라 확충을 위해 정부 지원을 확대해야 한다고 생각합니다.

인력, 기술, 케파 등을 일정 수준 이상으로 끌어올리는데 많은 어려움이 있을 것으로 압니다. 각각의 문제를 어떻게 파악하고 계시고, 어떻게 해결하고 있는지 궁금합니다.

현재 모든 산업 부문에서 중소벤처기업의 가장 어려운 일이 인력수급에 대한 부분입니다. 특히 반도체 제조업은 신규 인력을 창출하는데 아주 좋은 아이템인데도 불구하고 중소기업이고 지방에 생산라인이 있다는 이유로 채용에 어려움이 많습니다. 이를 위해 저희는 여러 학교와 산학연연계 프로젝트를 통해 지방의 우수한 인력을 채용하고 있습니다. 그러나 한계가 있어 우수한 인력 채용을 위해 그룹차원에서 R&D 센터는 추후 판교로 이전할 계획을 갖고 있습니다. 정부에서도 인력양성 사업을 많이 기획하고 확대하려고 노력하고 있는 것으로 압니다. 반도체는 꾸준하게 관심을 갖고, 인력을 양성하고, 투자해야 성장하는 분야이기 때문에 정부에서 관심을 가지고 지원했으면 좋겠습니다.

그리고 기술역량 강화를 위해 한국전기연구원, 포항산업과학연구원 등 정부 및 민간 연구소와 관련 공동 기술개발 프로젝트 등을 통해 기술 역량을 강화하고 있습니다. 또한 여러 유관기관을 통해 장비 SCM 및 Capa 향상을 위해 지속적인 네트워크를 강화하고 협력하고 있습니다.

Q. 국내 비메모리 반도체 업계 상황은 어떻습니까?

국내에 비메모리 반도체 분야가 아예 없는 것은 아닙니다. 디자인하우스가 많이 활성화 됐을 때는 300여개가 있을 정도 였습니다. 그런데 중국이 급부상하면서 기술력까지 우리를 앞서나간다는 말이 나오고 있습니다. 그런데 이 기술력은 다 한국이 키워준 것입니다. 한국 팹리스 기업들이 국내에서 팹을 돌릴 수 있는 상황이 아니기 때문에 중국, 대만 등에 있는 팹에서 생산하게 되고, 자연스레 기술 유출로 이어졌습니다. 저희한테도 중국에서 합작하자는 제안이 많이 옵니다. 게다가 중국시장을 타겟으로 영업하고 있기도 합니다. 하지만 저희는 아직은 SiC를 중국과 합작하기에는 위험요소가 많다고 생각하고 있습니다. 중국이라는 시장 자체가 기회도 있지만 리스크도 많이 있습니다.


"팹리스 업체들이 가장 힘들어하는 점은
국내에 생산을 맡길 팹이 없다는 것입니다.
…(중략)… R&D를 할 수 있는 인프라를 정부에서
지원해준다면 팹리스 업체들이 성장하는데
도움이 많이 될 것입니다"



Q. 정부에서 시스템 반도체 육성을 위한 기반을 어느 정도 갖춰가는 것 같습니다.

그렇습니다. 기반은 어느 정도 갖춰졌는데 우리가 흔히 말하는 유니콘 기업들이 나올 수 있게끔 생태계를 활성화 시킬 수 있도록 실질적인 지원이 필요합니다. 앞서 말씀드렸다시피 팹리스 업체들이 가장 힘들어하는 점은 국내에 생산을 맡길 팹이 없다는 것입니다. 저희도 양산팹을 구축했는데, 양산성이 떨어지는 걸 생각하면 R&D를 하기 쉽지 않습니다. R&D를 할 수 있는 인프라를 정부에서 지원해준다면 팹리스 업체들이 성장하는데 도움이 많이 될 것입니다. 사실 더 중요한 것은 그런 시설들을 구축하고 나서입니다.

저희 같은 반도체 회사들이 실제로 사용할 수 있게끔 인프라를 지속적으로 오픈해주고 관리해줘야 합니다. 그동안 정부 출연 팹들은 오픈은 했는데 유지하기 쉽지 않은 상황이었습니다. 반도체 장비라는 것은 처음에 돈 투자해서 구축했다고 끝나는 것이 아니라 계속해서 관리해주고 자금을 투자해줘야 합니다. 양산을 위해 반도체 장비에 매월 들어가는 돈의 액수가 상당히 큽니다. 장비 유지비용에 대한 부분도 정부에서 관심을 가져주면 좋겠습니다.

R&D 지원 사업도 마찬가지입니다. 파워반도체 상용화 사업 같은 것이 한 번 진행됐다고 해서 그걸로 모든 선진국과의 격차를 따라잡은 건 아닙니다. 그 이후에 지속성 있게 R&D 자금을 투자할 수 있게끔 기획했으면 좋겠습니다.

한동안은 ‘반도체는 우리나라가 글로벌 강국인데, 돈 잘 버니 그 돈으로 알아서 해야지’라는 인식이 강했습니다. 그것도 일리있는 말이지만 기업에서 투자하는 게 한계가 있습니다. 대기업들은 10~20년 뒤 먹거리에 투자할 여력이 되지만, 중소기업은 당장 1,2년 뒤에 먹고살 기술개발에도 투자하기 어려운 실정입니다. 중장기로 기술개발을 계획하고 진행할 수 있는 터전은 정부에서 마련해준다면 좋을 것 같습니다.

Q. 국내에서 드문 SIC 반도체 사업을 한다는 의미는 무엇입니까.

혹자는 무모한 도전이라고도 하고, 과연 한국에서 파워반도체 제조 회사로 경쟁력이 있을까 의문을 가집니다. 그러나 시도하지 않으면 아무것도 할 수 없다고 생각합니다. 저희는 주변의 많은 우려에도 불구하고 기술 상용화에 성공했고 현재는 양산도 개시하여 제품 수율 90% 이상의 높은 생산성도 확보하여 점차 확대하고 있는 중입니다. 이처럼 어렵고 힘든 일이지만, 누군가가 해야 하고 할 수 밖에 없는 일이라면 당연히 저희가 해야 한다고 생각합니다.

Q. 향후 계획 및 비전은 무엇입니까.

향후 계획은 현재 계획하고 있는 자가팹에 대한 성공적인 안착을 위해 마케팅/영업을 확대하고 또한 수익성 높은 팹 양산을 조기 실현하고자 하는 것입니다.

저희는 “길이 없으면 만들어서 간다”라는 생각으로 사업에 임하고 있습니다. 대한민국의 척박한 파워반도체 시장에서 처음을 시작한 회사로써 글로벌하게는 Fast Follower이지만, 향후에는 Fast Mover로써 거듭나고 SiC 파워반도체 분야에서 글로벌 Top5에 진입하는 것이 목표입니다.
 


 자료제공: 사업 관리기관 [한국특허전략개발원]

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