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"국가대표 전력반도체 만든다"…국산 SiC 상용화 꿈꾸는 '아이에이'

30일 2022년 제1차 이노비즈 PR데이에서 아이에이 관계자가 공정을 설명하고 있다.(이노비즈협회 제공)© 뉴스1
30일 2022년 제1차 이노비즈 PR데이에서 아이에이 관계자가 공정을 설명하고 있다.(이노비즈협회 제공)© 뉴스1


30일 2022년 제1차 이노비즈 PR데이에서 레이먼 김 아이에이 대표와 이용준 대표가 기념 촬영을 하고 있다.(이노비즈협회 제공)© 뉴스1
30일 2022년 제1차 이노비즈 PR데이에서 레이먼 김 아이에이 대표와 이용준 대표가 기념 촬영을 하고 있다.(이노비즈협회 제공)© 뉴스1


30일 전력반도체 기업 '아이에이'에서 공정이 진행중이다.(이노비즈협회 제공)© 뉴스1
30일 전력반도체 기업 '아이에이'에서 공정이 진행중이다.(이노비즈협회 제공)© 뉴스1


30일 전력반도체 기업 '아이에이'에서 공정이 진행중이다.(이노비즈협회 제공)© 뉴스1
30일 전력반도체 기업 '아이에이'에서 공정이 진행중이다.(이노비즈협회 제공)© 뉴스1

(인천=뉴스1) 신윤하 기자 = "아이에이는 반도체용 웨이퍼부터 시작해서 전력 반도체 소자, 전력 모듈까지 주요 밸류체인을 모두 소유했습니다. 글로벌 시장에서 독특한 지위를 차지하고 있습니다."

'이노비즈 PR-day'를 맞아 인천 부평구 아이에이 공장에서 만난 최재식 전무가 남긴 말이다.

멀티미디어 칩 전문업체로 시작한 아이에이는 전력모듈과 전력반도체를 아우르는 전장용 반도체 기업이다.

◇"전 세계 10위권 IGBT 점유율"…코로나19 '전화위복'

아이에이는 전력반도체 자회사 '트리노테크놀로지', 전력반도체 모듈 자회사 '아이에이 파워트론' 등을 통해 차량용 반도체 솔루션 사업을 확장하고 있다. 전 세계 10위권의 전력용 반도체(IGBT) 점유율을 확보하고 있다.

주력 상품은 '자동차의 CPU' 역할을 하는 IGBT다. IGBT는 전기자동차에서 전력 손실을 줄이는 전력반도체의 일종이다. 전력을 장치에 맞게 변환·분배·제어 및 관리하는 핵심 반도체소자로, 전기자동차의 주행 성능과 전력 효율을 결정짓는다.

스위칭 속도는 높이고 전력손실은 줄인 소자여서 상당한 기술력이 뒷받침돼야 생산 가능하다.

기술력은 있었지만 차량용 반도체의 경우 품질기준이 까다로워 진입장벽이 높다는 게 문제였다. 그런데 코로나19 팬데믹이 뜻밖의 기회가 됐다. 감염병 여파로 반도체 공급망에 차질이 생기자 수요에 비해 기존 업체들의 공급이 따라주지 못하면서 규모가 작은 기업들에도 기회가 생겼다.

오광훈 트리노테크놀로지 대표이사는 "큰 공급사와 상관없이 작은 회사들도 제품의 품질 기준을 맞추면 채택될 수 있게 되면서, 트리노테크놀로지도 자동차 파워반도체를 공급할 수 있게 됐다"고 말했다.

아이에이는 IGBT용 웨이퍼 생산 핵심인 '초박막 웨이퍼' 생산 환경을 자체적으로 구축해 경쟁력을 키웠다. 현재 서울테크노파크 내 클린룸에서 6인치 실리콘 웨이퍼를 월 1만매 생산 중이다. 이를 바탕으로 2020년 IGBT 매출액 기준 전 세계 10위권의 디스크릿 IGBT 점유율을 확보하게 됐다.

◇전력모듈 누적 900만대 양산…"현대·기아 전기차에 필수"

아이에이는 국내 중소기업 중에서 유일하게 자동차용 전력모듈을 양산·공급하고 있기도 하다. 자회사인 아이에이파워트론은 EPS(자동차 전자제어식 파워 스티어링)용 전력모듈을 누적 900만대 이상 양산했다.

EPS는 쉽게 말해 운전자의 핸들 방향을 조작할 때 힘을 덜 들게 하는 장치다. 차량 운전자의 핸들 방향을 전기적 신호로 변환하고 모터를 구동시켜 차량 방향을 제어한다. 아이에이는 EPS에서 모터 구동용 전류를 제어하는 기능을 구현하는 전력모듈을 생산해 현대기아차에 납품 중이다.

인천광역시 부평구에 위치한 아이에이파워트론 공장은 1년에 최대 340만개의 전력모듈을 생산한다. 공장은 케이스타입 생산공정, 트랜스퍼 몰딩 타입 생산공정 두 개로 나뉘어 전력 모듈을 생산한다.

몰딩 공정이 대량생산과 단가 측면에서도 유리하다는 장점이 있어 고객의 요구에 따라 공정을 다르게 분리하고 있다.

◇"국산화 성공한 SiC 전력반도체, 5년 안에 상용화 목표"

아이에이는 SiC(실리콘 카바이드) 기반 전력반도체 소자를 국산화, 양산하는 것을 목표로 하고 있다. SiC는 제품 손상 없이 버틸 수 있는 전압의 정도가 기존 실리콘 대비 10배 이상 우수하다. SiC는 200도 이상의 높은 온도에서도 동작 가능한 차세대 전력 반도체 소자다.

주용진 아이에이파워트론 전무는 "현재 600조 규모로 추산되는 반도체 시장에서 차량용 반도체는 12%를 차지하고 있다"며 "자율주행, 전기차 기술의 급속 발전으로 2030년엔 300조원 이상의 거대시장이 형성될 것으로 기대한다"고 설명했다.


아이에이는 산업부 국책과제에 참여하면서 SiC기반 전력 반도체 소자 국산화에 성공했다. 이를 시장에서 가격 경쟁력이 있는 수준으로 양산하기 위해 부산에서 자체 생산 환경을 구축할 계획이다.

최 전무는 "향후 5년 내에는 저희 SiC 제품을 자동차에 적용할 수 있을 정도의 기술 수준까지 끌어올려서, 자동차 전용 파워 모듈에 실제로 저희 실리콘 칩을 적용 시키는 것이 1차 목표"라며 "SiC 시장에서 글로벌 기업들과 어깨를 나란히 하는 것이 비전"이라고 말했다.