디지털·그린 뉴딜의 핵심부품, 차세대 전력 반도체 본격 육성-｢차세대 전력 반도체 기술개발 및 생산역량 확충 방안｣ 발표

디지털·그린 뉴딜의 핵심부품, 차세대 전력 반도체 본격 육성-｢차세대 전력 반도체 기술개발 및 생산역량 확충 방안｣ 발표

 

담당부서반도체디스플레이과 등록일2021-04-01

 

 

디지털·그린 뉴딜의 핵심부품, 차세대 전력 반도체 본격 육성

- 실리콘 대비 전력 효율, 내구성이 뛰어난 3대 신소재 반도체 개발 -
- 반도체 소자-모듈-시스템 연계 통합 밸류체인 강화 -
- 6~8인치 기반 파운드리 인프라 확보 추진 -

□ 정부는 4월 1일 제7차 혁신성장 BIG3 추진회의를 개최하고, 차세대 전력 반도체를 집중 육성하기 위한 ｢차세대 전력 반도체* 기술개발 및 생산역량 확충 방안｣을 발표하였다.

* 전력 반도체 : 전력의 변환, 변압, 안정, 분배, 제어를 수행하는 반도체

ㅇ 同 방안을 통해 정부는 국내 차세대 전력 반도체 산업 생태계 구축을 위해, ①상용화 제품 개발, ②기반기술 강화, ③미래 제조공정 확보 등을 본격 지원해 나갈 계획이며,

ㅇ ’25년까지 수요연계 R&D를 통해 차세대 전력 반도체 상용화 제품을 5개 이상 개발하고, 양산 가능한 6~8인치 파운드리 인프라를 국내에 구축할 수 있도록 민·관 공동 노력을 추진할 예정이다.

□ ‘차세대 전력 반도체’란 실리콘(Si) 대비 전력 효율과 내구성이 뛰어난 3대 신소재* 웨이퍼로 제작된 전력 반도체로서 전자기기의 수요 확대 및 전력 소비 증가에 따라 미래 성장 가능성이 높은 반도체이다.

* ①실리콘카바이드(SiC), ②질화갈륨(GaN), ③갈륨옥사이드(Ga2O3) 등 화합물 소재

ㅇ 同 반도체는 전력 사용이 확대되는 AI, 5G 등의 디지털 뉴딜과 전력 효율 및 고온·고압 내구성이 필요한 전기차, 신재생에너지 등의 그린 뉴딜의 핵심 부품으로서,
ㅇ 미국, 중국, 일본 등 글로벌 주요국은 차세대 전력 반도체의 중요성을 인식하고, 적극적인 지원 정책을 추진 중에 있다.

* (美) 파워 아메리카(’14), (日) 파워 일렉트로닉스(’14), (中) 3세대 반도체 육성 발표(’21)

□ 정부는 산업부를 중심으로 ’17년부터 차세대 전력 반도체 기술개발을 지원해왔으며, 그간의 지원을 기초로 국내 기업의 글로벌 시장 진출 및 성장을 지원하기 위해 새로운 R&D 사업을 기획한다.

➊ 먼저, 상용화 제품 개발을 위해 수요연계 및 시제품 제작을 지원한다.

ㅇ 단기에 상용화 가능한 분야*를 중심으로 소자-모듈-시스템이 연계된 R&D 과제를 기획하여 상용화를 촉진하고, 수요-공급 연계 온라인 플랫폼**과 융합얼라이언스 등을 활용하여 상용화 성과를 확대한다.

* 인버터, 충전기 등
** 한국반도체산업협회 홈페이지에 수요-공급 연계 온라인 플랫폼 구축(3.31일 출범)

ㅇ 아울러, 국내 유일의 6인치 SiC 반도체 시제품 제작 인프라인 ‘파워반도체 상용화 센터’를 활용하여 시제품 제작 서비스를 제공하고, 민간 파운드리의 인프라 투자를 적극 지원할 계획이다.

➋ 다음으로, 신소재 응용 및 반도체 설계·검증 등 기반기술을 강화한다.

ㅇ 실리콘 소재의 한계를 극복하기 위해 SiC, GaN, Ga2O3 등 화합물 기반 신소재 응용기술을 개발하고, 국내 기업의 소재·웨이퍼 기술 확보를 지원하여 밸류체인을 견고화한다.

< 화합물 기반 전력반도체 핵심 소재 및 응용기술 >

구분
주요 내용
개발단계
SiC
(실리콘카바이드)
▸(특징) 고전압에서 견딜 수 있으며, 전력변환 효율 우수
▸(응용) 전기차, 태양광 등 신재생에너지 인버터
상용화
단계
GaN
(질화갈륨)
▸(특징) 실리콘 공정 호환성 우수, 고속 동작·소형화 가능
▸(응용) 고속충전시스템, 자동차 LiDAR, 통신 등
Ga2O3
(갈륨옥사이드)
▸(특징) SiC, GaN 대비 고전압 동작 및 고집적화, 경량화 가능
▸(응용) 신재생에너지 인버터, 모터 제어 IC, 통신 등
상용화
前단계

ㅇ 이와 함께, 고집적·고성능 차세대 전력 반도체 개발을 위해 파워 IC 설계 기술개발을 지원하고, 설계와 제조를 연계하기 위한 공정 표준 설계 키트(PDK*)도 개발하여 반도체 제조 역량을 강화할 예정이다.

* Process Development Kit : 반도체를 Fab에서 제조할 수 있도록 하는 공정 데이터
➌ 마지막으로, 미래 양산 수요에 대비하기 위한 제조 공정 확보를 지원한다.

ㅇ 아직 초기인 차세대 전력 반도체 제작 공정을 최적화·고도화하여 시제품 제작~양산에 이르는 기술력을 확보하고, 신뢰성 평가를 지원하기 위한 장비를 부산 파워반도체 상용화 센터에 구축한다.

ㅇ 또한, 차세대 전력 반도체 관련 파운드리 서비스를 확대하기 위해 국내 파운드리와 6~8인치 기반의 양산 공정 구축 및 선행기술 확보를 적극적으로 협의·지원할 계획이다.

□ 성윤모 산업부 장관은 “AI, 5G 등 신기술의 구현과 및 자율차, 신재생 등 미래 성장 분야의 활성화를 위해서는 전력의 효율적인 관리가 필수이며, 차세대 전력 반도체는 이를 위한 핵심 부품이다”면서

ㅇ “정부는 아직 초기인 차세대 전력 반도체 시장을 선점하고 미래 경쟁력을 확보할 수 있도록 R&D, 인프라 등을 적극적으로 지원할 계획이며, 민·관의 공동 노력과 밸류체인간의 연대·협력을 바탕으로 견고한 산업 생태계를 구축해 나가겠다”고 언급하였다.

【붙 임】｢차세대 전력 반도체 기술개발 및 생산역량 확충 방안｣