자동차 전력반도체의 웨이퍼 소재로 최근 탄화규소(SiC)가 급부상하고 있다. SiC 전력반도체는 실리콘과 비교해 고전압·고열에 강하고, 부품 경량화에 효율적이라는 강점을 앞세워 전기차 부품에 속속 채택되고 있다.

28일 전자업계에 따르면 SK(주)는 SiC 전력반도체 기업인 예스파워테크닉스에 추가 투자하는 방안을 검토 중이다. SK(주)는 올초 예스파워테크닉스에 268억원을 투자해 지분 33.6%를 인수했다.

테슬라 탑재 SIC 전력반도체…현대차·SK·포스코 '공격 투자'
SiC는 전기차의 고전압·고열을 버티지 못하는 실리콘의 한계를 극복하기 위해 업계가 주목하는 소재다. 질화갈륨(GaN)과 함께 ‘와이드 밴드갭’ 소재로도 불린다. 전자의 이동을 가로막는 에너지 장벽인 밴드갭이 실리콘보다 세 배 이상 높다. 밴드갭이 높을수록 고전압·전력에 강하다. 고온에서도 반도체 특성을 잃지 않고, 전류를 제어할 수 있는 범위인 절연파괴전계도 실리콘보다 10배 이상 높은 것이 장점이다. 그만큼 정격전압이 높아져 부품의 크기와 무게를 줄일 수 있다.

2018년 테슬라가 차업계 최초로 ‘모델 3’에 ST마이크로일렉트로닉스의 SiC 전력반도체를 탑재하면서 본격적으로 시장이 열렸다. 테슬라가 이를 활용해 제작한 인버터의 무게는 4.8㎏으로, 비슷한 시기 출시된 닛산 리프(11.15㎏)의 절반도 안 된다.

이후 2년 만에 20여 개 자동차 회사가 SiC 전력반도체를 채택할 정도로 시장이 급성장하고 있다. 시장조사업체 욜(Yole)에 따르면 전 세계 전기차용 SiC 전력반도체 시장 규모는 2019년 5억달러에서 2025년 26억달러로 연평균 약 30% 이상 성장할 전망이다.

국내 기업들이 앞다퉈 이 시장에 뛰어드는 이유다. SK는 웨이퍼부터 제조까지 아우르는 SiC 반도체 생태계를 구축하겠다고 나섰다. SK 계열사인 SK실트론은 지난해 듀폰으로부터 SiC 웨이퍼 사업부를 인수해 국내 유일한 SiC 웨이퍼 제조업체가 됐다. 포스코 역시 올해 상용화를 목표로 SiC 웨이퍼를 개발 중이다. 현대자동차는 SiC 전력반도체를 직접 설계해 파운드리(반도체 수탁생산)를 맡기고 있다. 최근 공개한 ‘아이오닉 5’에 탑재된 인버터 파워모듈에 독자 개발한 SiC 반도체가 들어갔다. 이를 통해 전력 효율은 2~3%, 주행거리는 5%가량 개선했다.

이수빈 기자 lsb@hankyung.com