SiC 전력반도체 SiC 전력반도체란?
▲ SiC 전력반도체 적용 분야 (출처 : 한국전기연구원)
SiC 전력반도체는 우리말로 탄화규소 전력반도체로, 탄화규소 는 탄소와 규소로 구성된 화합물을 의미. 일반 규소에 비해 강도와 열전도 열은 3배~10배 이상 높아 고전압 및 고열에 버틸 수 있는 반면, 저항은 작기 때문에 전력반도체의 소재로 각광 받는 중.
전력반도체는 스위치 소자(Discrete)와 집적회로(IC)로 분류되며, 전기에너지를 입력해 변환, 제어 후 새로운 전력 신호로 바꾸는 반도체.
전력 제어 과정에서 에너지 효율을 얼마나 높일 수 있는지가 전력반도체에 의해 좌우되고 있어 중요성이 점차 올라가고 있으며 자동차, 스마트폰, 신재생 발전 등 다양한 분야에 적용 확대, 제품의 작동여부와 성능을 결정짓는 핵심부품 으로 관련 제품 수요 및 기술 확보가 화두.
최근 전력반도체는 실리콘의 단점을 보완한 GaN(질화갈륨), SiC(탄화규소) 등의 화합물 반도체가 대세
▲ 전력반도체 소자 기능 및 용도
전기차와 자율주행 자동차에 적용되는 전력반도체
▲ GaN, SiC 시장 규모 (출처 :하나금융투자)
전력, 화합물 반도체 (SiC, GaN)는 전기차, 자율주행차 시장이 성장하면서 활성화 되고 있으며 화합물을 이용해 높은 전압과 온도에 견딜 수 있어 수요가 급증.
또한 차량용 반도체 공급부족 현상 이 이어지면서 현대차 그룹 중심으로 관련 생태계가 활발히 조성되고 있고 국내 반도체 설계 업체들도 차세대 전력 반도체 개발에 많은 투자.
탄화규소(SiC) 전력반도체는 규소 전력반도체에 비해 에너지 손실량이 10% 수준에 불과하고 섭씨 200도 이상 고온에서도 구동 가능. 이런 특성으로 전기차 전력반도체의 웨이퍼 소재로 급부상하고 있으며 2018년 테슬라가 모델3에 탑재한 이후 2년 만에 20여개 자동차 회사가 SiC 전력반도체를 채택 할 정도로 시장이 급성장 중.
.tb-grid,.tb-grid>.block-editor-inner-blocks>.block-editor-block-list__layout{display:grid;grid-row-gap:25px;grid-column-gap:25px}.tb-grid-item{background:#d38a03;padding:30px}.tb-grid-column{flex-wrap:wrap}.tb-grid-column>*{width:100%}.tb-grid-column.tb-grid-align-top{width:100%;display:flex;align-content:flex-start}.tb-grid-column.tb-grid-align-center{width:100%;display:flex;align-content:center}.tb-grid-column.tb-grid-align-bottom{width:100%;display:flex;align-content:flex-end} .wp-block-toolset-views-wpa-editor  > .tb-grid-column:nth-of-type(1n+1) { grid-column: 1 } .wp-block-toolset-views-wpa-editor .js-wpv-loop-wrapper > .tb-grid { grid-template-columns: minmax(0, 1fr);grid-row-gap: 32px;grid-auto-flow: row } .tb-container .tb-container-inner{width:100%;margin:0 auto} .wp-block-toolset-blocks-container.tb-container[data-toolset-blocks-container="49bcab357f1872be833a714adb460770"] { padding: 0 0 56px 0;margin-bottom: 24px;border-top: 0px solid rgba( 0, 0, 0, 1 );border-right: 0px solid rgba( 0, 0, 0, 1 );border-bottom: 1px solid rgba( 221, 221, 221, 1 );border-left: 0px solid rgba( 0, 0, 0, 1 ); } .tb-grid,.tb-grid>.block-editor-inner-blocks>.block-editor-block-list__layout{display:grid;grid-row-gap:25px;grid-column-gap:25px}.tb-grid-item{background:#d38a03;padding:30px}.tb-grid-column{flex-wrap:wrap}.tb-grid-column>*{width:100%}.tb-grid-column.tb-grid-align-top{width:100%;display:flex;align-content:flex-start}.tb-grid-column.tb-grid-align-center{width:100%;display:flex;align-content:center}.tb-grid-column.tb-grid-align-bottom{width:100%;display:flex;align-content:flex-end} .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] { grid-template-columns: minmax(0, 0.5fr) minmax(0, 0.5fr);grid-column-gap: 15px;grid-row-gap: 14px;grid-auto-flow: row } .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] > .tb-grid-column:nth-of-type(2n + 1) { grid-column: 1 } .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] > .tb-grid-column:nth-of-type(2n + 2) { grid-column: 2 } .wp-block-toolset-blocks-grid-column.tb-grid-column[data-toolset-blocks-grid-column="3034fbe886c11054e95b46b09d3e4112"] { display: flex; } @media only screen and (max-width: 781px) { .tb-grid,.tb-grid>.block-editor-inner-blocks>.block-editor-block-list__layout{display:grid;grid-row-gap:25px;grid-column-gap:25px}.tb-grid-item{background:#d38a03;padding:30px}.tb-grid-column{flex-wrap:wrap}.tb-grid-column>*{width:100%}.tb-grid-column.tb-grid-align-top{width:100%;display:flex;align-content:flex-start}.tb-grid-column.tb-grid-align-center{width:100%;display:flex;align-content:center}.tb-grid-column.tb-grid-align-bottom{width:100%;display:flex;align-content:flex-end} .wp-block-toolset-views-wpa-editor  > .tb-grid-column:nth-of-type(1n+1) { grid-column: 1 } .wp-block-toolset-views-wpa-editor .js-wpv-loop-wrapper > .tb-grid { grid-template-columns: minmax(0, 1fr);grid-row-gap: 32px;grid-auto-flow: row } .tb-container .tb-container-inner{width:100%;margin:0 auto}.tb-grid,.tb-grid>.block-editor-inner-blocks>.block-editor-block-list__layout{display:grid;grid-row-gap:25px;grid-column-gap:25px}.tb-grid-item{background:#d38a03;padding:30px}.tb-grid-column{flex-wrap:wrap}.tb-grid-column>*{width:100%}.tb-grid-column.tb-grid-align-top{width:100%;display:flex;align-content:flex-start}.tb-grid-column.tb-grid-align-center{width:100%;display:flex;align-content:center}.tb-grid-column.tb-grid-align-bottom{width:100%;display:flex;align-content:flex-end} .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] { grid-template-columns: minmax(0, 0.5fr) minmax(0, 0.5fr);grid-column-gap: 14px;grid-row-gap: 14px;grid-auto-flow: row } .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] > .tb-grid-column:nth-of-type(2n + 1) { grid-column: 1 } .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] > .tb-grid-column:nth-of-type(2n + 2) { grid-column: 2 } .wp-block-toolset-blocks-grid-column.tb-grid-column[data-toolset-blocks-grid-column="3034fbe886c11054e95b46b09d3e4112"] { display: flex; }  } @media only screen and (max-width: 599px) { .tb-grid,.tb-grid>.block-editor-inner-blocks>.block-editor-block-list__layout{display:grid;grid-row-gap:25px;grid-column-gap:25px}.tb-grid-item{background:#d38a03;padding:30px}.tb-grid-column{flex-wrap:wrap}.tb-grid-column>*{width:100%}.tb-grid-column.tb-grid-align-top{width:100%;display:flex;align-content:flex-start}.tb-grid-column.tb-grid-align-center{width:100%;display:flex;align-content:center}.tb-grid-column.tb-grid-align-bottom{width:100%;display:flex;align-content:flex-end} .wp-block-toolset-views-wpa-editor  > .tb-grid-column:nth-of-type(1n+1) { grid-column: 1 } .wp-block-toolset-views-wpa-editor .js-wpv-loop-wrapper > .tb-grid { grid-template-columns: minmax(0, 1fr);grid-row-gap: 32px;grid-auto-flow: row } .tb-container .tb-container-inner{width:100%;margin:0 auto}.tb-grid,.tb-grid>.block-editor-inner-blocks>.block-editor-block-list__layout{display:grid;grid-row-gap:25px;grid-column-gap:25px}.tb-grid-item{background:#d38a03;padding:30px}.tb-grid-column{flex-wrap:wrap}.tb-grid-column>*{width:100%}.tb-grid-column.tb-grid-align-top{width:100%;display:flex;align-content:flex-start}.tb-grid-column.tb-grid-align-center{width:100%;display:flex;align-content:center}.tb-grid-column.tb-grid-align-bottom{width:100%;display:flex;align-content:flex-end} .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] { grid-template-columns: minmax(0, 0.5fr) minmax(0, 0.5fr);grid-column-gap: 14px;grid-row-gap: 14px;grid-auto-flow: row } .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] > .tb-grid-column:nth-of-type(2n + 1) { grid-column: 1 } .wp-block-toolset-blocks-grid.tb-grid[data-toolset-blocks-grid="5733cd62e45b9959b3960b59701558ed"] > .tb-grid-column:nth-of-type(2n + 2) { grid-column: 2 } .wp-block-toolset-blocks-grid-column.tb-grid-column[data-toolset-blocks-grid-column="3034fbe886c11054e95b46b09d3e4112"] { display: flex; }  } 