정부가 디지털·그린 뉴딜의 핵심 부품인 차세대 전력 반도체 육성에 본격적으로 나선다.

2025년까지 차세대 전력 반도체 상용화 제품을 5개 이상 개발하고, 6∼8인치 파운드리(위탁생산) 인프라 구축도 추진한다.

정부는 1일 관계부처 합동으로 혁신성장 BIG3 추진회의를 열어 차세대 전력반도체 기술개발 및 생산역량 확충 방안을 발표했다.

2025년까지 글로벌 수준의 차세대 전력 반도체 경쟁력을 확보한다는 목표 아래 상용화 제품 개발, 기반기술 강화, 제조공정 확보 등 3대 과제를 추진한다는 계획이다.

◆ 상용화 제품 개발

먼저 조기 성과 도출을 위한 수요연계 과제를 발굴한다.

인버터, 충전기 등 단기 상용화 가능한 분야를 중심으로 국내 수요기업과 연계한 상용화 과제를 발굴·기획하고 소자-모듈-시스템을 연계해 개발된 제품의 조속한 상용화 촉진한다.

이어 수요-공급 연계 온라인 플랫폼, 융합얼라이언스 등을 활용해 개발된 제품의 상용화 확산을 촉진한다.

부산 파워반도체 상용화 센터에서 시제품 제작을 지원한다. 이와 함께 시제품 지원 물량 확대를 위해 인프라 증설을 추진한다.

또한, 국내에 화합물 반도체 파운드리 인프라를 구축하기 위해 민간 기업과 투자 방안을 협의하고, 이 과정에서 수렴한 건의사항은 관계부처와 논의해 적극 지원한다.

◆ 기반기술 강화

국내 밸류체인 확보를 위한 화합물 소재 응용기술을 개발한다.
 
실리콘 소재의 한계를 극복하기 위해 SiC(실리콘카바이드), GaN(질화칼륨), Ga2O3(갈륨옥사이드)와 같은 화합물 소재 응용기술을 확보한다. 

또, 기업의 화합물 소재·웨이퍼 R&D 수요를 바탕으로 기술개발 과제를 기획해 국내 밸류체인 확보를 추진한다.

미국·독일·일본 등 주요국은 군사용으로 활용될 수 있는 화합물 소재 기술을 국가에서 엄격하게 관리해 국내 밸류체인 확보가 필요하다.

화합물 소재 기반 파워 IC 설계 기술도 개발한다. 화합물 기반의 차세대 전력 반도체 개발을 위해 고집적·고성능 파워 IC 설계 기술을 확보한다. 

또, 파운드리-팹리스 협력 기반의 화합물 반도체 공정 표준 설계 키트(PDK) 개발을 통해 파워 IC 제작·검증을 촉진한다. 이와 함께 파운드리, 팹리스 수요를 반영한 공정 PDK 개발 과제도 발굴하고 지원한다.

◆ 제조공정 확보

화합물 반도체 공정 고도화 및 신뢰성 평가를 지원한다. 공정 최적화는 시제품 제작 수준인 국내 화합물 반도체 제작 공정을 양산 수준으로 최적화하도록 지원해 파운드리 서비스를 활성화한다. 또 파워반도체 상용화 센터(시제품) 및 민간기업(양산) 공정 최적화를 추진한다.

신뢰성 확보는 국내 화합물 반도체 공정이 전기차에 탑재 가능한 수준의 고신뢰성을 확보할 수 있도록 지속적인 공정 고도화를 추진한다. 또 파워반도체 상용화 센터에서 6인치 SiC 반도체 신뢰성 평가를 지원한다.

공정확보를 위해 민간 파운드리의 SiC, GaN 양산 공정 구축을 지원하고, 8인치로의 전환에 필요한 선행 기술을 확보한다. 특히 GaN은 파운드리 8인치 Si 공정을 기반으로 호환성 확보에 주력한다.

◆ 향후 계획

새롭게 성장하는 차세대 전력반도체 시장에 대응 가능한 화합물 기반 전력 반도체 기술개발 사업을 추진해 2025까지 300억원을 지원한다.

주요 내용은 상용화 제품 개발+기반기술 강화+제조공정 확보이다.

우선 수요연계 상용화 기술을 개발하는데, 시스템 분야를 대상으로 단기간 내 상용화가 가능한 인버터, 모듈 중심의 기술이다.

이어 개발할 미래기술 선도형 기술은 SiC, GaN, Ga2O3 등 신소재 기반 전력 반도체 소자 및 IC 기술이다.

또 개발할 화합물 반도체 양산공정은 화합물 기반 6인치 공정 최적화 및 8인치 파운드리 제조공정이다.