주로 SBD와 MOSFET 생산, 수요 많아 단계적 증설할 계획


김동수 센터장 / 파워반도체상용화센터

국내 최초의 SiC 팹 공장이 부산에 있다. 

전력소자의 연구개발, 양산 및 신뢰성 인증까지 파워반도체 산업의 거점 기관으로 주목받은 파워반도체상용화센터는 지난 2017년 장전단지를 구축(7월)하고 지난해 10월에는 장안단지까지 완공되었다. 

알려진 바와 같이, 실리콘(Si)에 비하여 실리콘 카바이드(SiC)의 장점은 월등히 높은 절연파괴강도와 열전도도 등으로 인하여 고성능의 대전력 반도체를 만들 수 있기 때문에 향후 차세대 전력반도체로 주목 받고 있다. SiC 반도체는 아직 시장규모가 크지 않고 팹공장 설립에 많은 초기 비용이 필요하기 때문에 반도체업체의 투자가 많지 않다. 하지만, 향후 연간 30% 이상 고성장이 예상되는 시장이기에 글로벌 반도체사 들의 경쟁이 치열한 분야이다. 

파워반도체상용화센터의 김동수 센터장도 이러한 중요성에 대해, “센터가 국내의 차세대 전력반도체 개발에 중추적 역할을 할 수 있을 것”이라고 기대한다. 그동안 공장을 만들기까지도   준비 과정에서 많은 어려움이 있었다. 그래도 팹 공장 구축 후 반년 만에 다수의 회사와 개발을 추진하고 시제품을 제작하고 있다. 

김 센터장에게 센터 운영의 의미와 향후 계획을 물었다.
        
Q  센터는 파워반도체 R&D에서 양산까지 전 공정을 지원하는 것으로 압니다. 파워반도체 신제품 개발은 물론 테스트, 시제품과 완제품 생산 등 파운드리 물량이 늘어나고 있다고 들었는데요. 주로 어떤 문의가 많이 들어오고 있는지요.
A  현재 6개 업체와 계약 체결하여 개발 진행하고 있고, 추가로 3개 업체와 개발 방안을 협의하고 있습니다. SiC반도체의 단위공정 개발·서비스를 포함하여 핵심 소자인 SBD(쇼트키 배리어 다이오드)와 MOSFET(전계효과트랜지스터)에 대한 개발 문의이며, 기본 방침은 가능한 한 모든 국내외 업체의 요구를 수용하고 거래한다는 것입니다.

Q  현재 파운드리 생산 능력은 어느 정도이며 향후 목표는.
A  현재 주로 SBD와 MOSFET를 생산하고 있는데, 제품에 따라 다르지만 생산 능력(케파)은 대략 월 300장(주간근무 기준) 정도입니다. 하지만 올 하반기부터는 케파 부족이 예상되어 증설을 계획하고 있습니다. 시장 수요에 따라 단계적으로 증설하겠지만 장기적으로는 글로벌 경쟁력을 확보하기 위하여 월 수 만 장까지 계획하고 있습니다.

Q  생산하는 파워 제품의 종류나 성격이 적용 산업분야와도 연관성이 많이 클 것으로 보입니다. 주로 어떤 제품이 어느 분야들에 적용되고 있습니까.
A  대전력에 적합한 소자이기 때문에 주로 성능 향상이나 효율향상이 필요한 분야에 많이 적용되는데 신재생 에너지, 송배전, 자동차 등 기존 실리콘 반도체로는 더 이상의 성능향상이 어려운 대전력 분야에 많이 적용될 예정입니다. 소자의 성능이 우수하기 때문에 완성품의 소형·경량화가 가능하여 산업 전반의 획기적인 변화가 예상되고, 특히 전기자동차에 적용될 경우 파워트레인의 무게가 절반 가까이 감소하여 연비·수명 증가 등 많은 효과를 얻을 수 있습니다. 



Q  파운드리 이용을 원하는 기업들의 수요가 많을 것 같습니다. 그만큼 국내에 그러한 시설이 부족했다는 말일 텐데요. 앞으로 어떤 부분들을 계속 충족시켜 나갈 계획이신지요.
A  국내수요에 대응하여 하루빨리 생산 시설을 증설할 예정이고, 고객들이 경쟁력을 갖출 수 있도록 세계 최고 수준의 파워반도체 공정과 소자를 개발하고 양산체제를 갖춤으로써 글로벌 시장경쟁력확보에 초점을 맞출 예정입니다.

Q  파운드리 뿐만 아니라 공동 개발, 공동 생산 등 다양한 협업이 필요할 것 같습니다. 어떻게 생각하시는지요.
A  현재는 초기이기 때문에 주로 공동개발을 진행하고 있고 개발된 제품이 하루빨리 양산으로 이어질 수 있도록 상호 협력할 예정입니다. 앞으로 점진적으로 기술 인력이 확보되고 팹공정 케파가 확대되면 OEM 사업과 동시에 ODM 사업도 적극 추진할 계획입니다. 즉, 자체 기술을 확보하여 경쟁력 있는 제품을 개발하여 독자적으로 사업을 추진할 수 있도록 할 예정입니다.

Q  자체 연구개발도 중요할 것 같은데요. 이에 필요한 인력과 연구개발 환경을 갖추고 있나요.
A  아직 센터 설립 초기이기 때문에 기술 인력이 부족하여 독자 연구개발은 많지 않지만 단계적으로 인력을 확보하고 독자적인 제품을 개발하여 시장에 능동적으로 대응할 계획입니다.
현재 부산시와 지역 대학교 등과 협력하여 반도체 전문인력 양성 프로그램을 운영하고 있고, 센터의 사업기반을 튼튼히 함으로써 우수 인력을 유치할 수 있는 환경을 구축하겠습니다. 

Q  파워반도체는 고부가가치 다품종 소량생산이 핵심입니다. 기존 다른 반도체와의 차별성이 될 것 같은데요. 기술자립과 국산화를 위해선 센터는 물론 국내 산업이 어떤 노력을 기울여야 한다고 봅니까.
A  국내에는 여러 설계 업체나 팹리스 업체가 있지만 제품을 개발하고 시제품을 제작하는데 있어서 많은 어려움이 있습니다. 우리 센터는 전용 팹 공장을 설립하고 설계공정 기술을 확보함으로써 충분한 지원을 할 예정입니다.
무엇보다도 제품을 판매할 수요처를 확보해야 하는데, 국내의 주요 대기업들이 적극적으로 사용을 검토하고 평가하면 빠른 시일 내에 기술력과 품질이 올라갈 수 있을 것으로 생각합니다. 이를 위해서 대부분의 국가연구개발과제와 같이 개발단계부터 수요처를 확보하거나 대중소기업이 협력 체제를 구축하여 역할을 분담하고 있습니다.



"무엇보다도 제품을 판매할 수요처를 확보해야 하는데,
국내의 주요 대기업들이 적극적으로 사용을 검토하고 평가하면
빠른 시일 내에 기술력과 품질이 올라갈 수 있을 것으로 생각합니다."


Q  센터의 노력뿐만 아니라, 부산시와 부산TP의 지원도 컸던 것으로 압니다. 각각의 역할과 중점 노력 사항이 무엇인가요.
A  부산시는 미래 먹거리를 위한 신사업창출 일환으로 자금지원, 인프라 확보 등 여러 방면에서 적극 지원하고 있습니다. 우리 센터는 이에 발맞추어 국제 경쟁력을 갖춘 팹공장 구축을 목표로 자체 기술개발, 공정관리, 생산성 향상, 파워반도체 전문 인력 양성 등에 힘을 쏟고 있습니다.

Q  그럼에도 불구하고, 센터 운영의 어려움이 있을 것 같습니다. 어떻게 보완할 계획이신지요. 
A  아직 팹 공장이 설립된 지 얼마 되지 않았기 때문에 공정 안정화, 관리체계 확립, 인프라 확보 등 해야 할 일들이 매우 많습니다. 지속적으로 공정과 제품을 개발하고 시제품을 제작함으로써 장비·공정을 안정시키고 경험을 축적하여 안정적인 양산을 가능하게 할 것입니다.  

Q  국내 반도체 기업(팹리스 등)에게 요청하는 사항이나 협조 사항이 있다면.
A  SiC 반도체가 국내에서는 처음이기 때문에 리스크를 줄이기 위해 시장이 성숙되면 개발을 시작하려 하는 회사가 많습니다. 그러나 SiC 반도체는 주로 자동차나 산업용이기 때문에 미리 진입하는 것이 사업의 성패에 큰 영향을 미친다고 볼 수 있습니다. 또한 평가·인증에 많은 기간이 소요되기 때문에 남보다 미리 개발 요청하면 설계나 공정기술은 저희가 최대한 지원하도록 하겠습니다. 
SiC 반도체 사업이 성공하려면 관련업계가 긴밀한 협력체계를 구축하고 전략적으로 추진해야 한다고 생각합니다. 과거와 같이 오로지 가격에만 의존한다면 기존의 실리콘 파워반도체와 같이 결국 중국에 뒤처질 것입니다. 국내의 산학연이 합심하여 하루빨리 SiC 파워반도체의 웨이퍼, 팹공정 기술, 조립기술, 평가 기술, 수요처 등 전체 기반을 확보해야 향후 장기간 경쟁력 있는 생태계를 유지해 갈 수 있습니다.   

Q  끝으로, 파워반도체의 중요성과 발전성에 대한 생각을 말씀해 주신다면요.
A  SiC 반도체도 개별소자이기 때문에 진입장벽이 높지 않습니다. 기존의 실리콘 파워반도체가 경쟁력을 잃었듯이 SiC 파워반도체도 실기하면 그렇게 될 가능성이 높습니다.
어렵게 의욕적으로 시작한 만큼 어떻게 하면 성공할 것인가에 초점을 두고 산학연이 적극 협력하고 수요처인 대기업이 적극 평가하고 적용한다면 성공할 수 있을 것으로 생각합니다.