정부는 '초혁신경제 프로젝트'를 통해 차세대 전력반도체 연구개발과 양산에 약 5000억원을 투자해 이 분야를 메모리칩 D램에 버금가는 '캐시카우' 산업으로 육성하겠다고 밝혔다.
보도에 따르면 향후 전체 투자 규모는 7500억원으로 확대될 것으로 예상된다. 관련 로드맵 논의회의는 구윤철 부총리 겸 기획재정부 장관이 주재했다. 모든 관계자는 최첨단 전력반도체의 상용화 일정과 발전 경로에 대해 논의했습니다.
대규모 인공지능 데이터센터가 급속도로 확산되면서 전력반도체의 중요성은 '대체불가'로 여겨지고 있다. AI 컴퓨팅 전력 클러스터는 전원 공급 안정성과 에너지 효율성에 대한 요구 사항이 매우 높기 때문에 전력 장치는 전력 변환, 전력 관리 및 그리드 안정성에서 핵심적인 역할을 하며 데이터 센터의 장기적인 고부하 운영을 보장하는 핵심 기본 장치로 간주됩니다. 보고서는 전력계통에서 재생에너지 비중이 지속적으로 증가함에 따라 전력망 안정화와 전력품질 개선을 위한 전력반도체의 역할이 점점 부각되고 있으며, 에너지 인프라 고도화에 있어 더욱 중요한 역할을 할 것으로 예상된다고 지적했다.
이번에 계획된 전력반도체는 AI 데이터센터를 타깃으로 할 뿐 아니라 에너지, 교통, 국방 등 보다 폭넓은 응용 시나리오를 타깃으로 한다. 기술적인 면에서는 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN) 등 첨단 소재 소자가 돌파구로 꼽힌다. 이러한 장치는 고온, 고압, 고주파 환경에서 기존 실리콘 기반 반도체보다 더 나은 성능을 가지며 전기 자동차, 전력망 장비, 산업용 드라이브, 항공우주 및 고급 방위 장비에 적합합니다. 전력반도체 분야에서 대규모 제조 및 기술 우위가 형성될 경우 앞서 언급한 전략산업 분야에서 한국의 전반적인 경쟁력이 강화되는 데 도움이 될 것이라는 게 분석가들의 분석이다.
보고서는 한국이 현재 메모리 칩, 특히 DRAM 분야에서 글로벌 리더십을 보유하고 있으며, 삼성전자, SK하이닉스 등 제조업체가 장기적으로 이 시장에서 이익을 얻고 있다고 지적했습니다. 그러나 전력반도체 분야에서 한국은 여전히 해외 공급업체에 크게 의존하고 있다. 정부는 이런 단점이 제때 보완되지 않으면 향후 산업경쟁과 공급망 보안에 큰 리스크로 커질 것을 우려하고 있다. 이에 정부는 대규모 R&D 지원과 정책 지도를 통해 국내 기업과 상·하류 산업체인의 신속한 시장 진출과 확대를 촉진하기로 했다.
계획에 따르면 한국 정부는 '재료-소자-모듈-시스템 검증' 통합적 접근 방식을 통해 연구개발과 산업화를 촉진해 실험실 기술부터 양산 제품까지의 시간 격차를 단축하겠다는 것이다. 이 "패키지" 프로모션 모델은 동일한 프로젝트 주기 내의 실제 시스템 시나리오에서 핵심 재료 개발, 장치 설계 및 제조, 모듈 통합, 데모 애플리케이션을 완료하여 기술 성숙도와 상업적 구현을 가속화하는 것을 목표로 합니다. 또한, 정부는 향후 AI 데이터센터 등 분야에서 전력반도체를 대량으로 필요로 하는 기업들에게 조속히 R&D 및 검증 과정에 참여해 제품이 실제 요구 사항을 충족하고 설계 초기에 대규모 배치를 달성할 것을 요구하고 있다.
글로벌 AI 인프라 구축이 새로운 단계에 접어들면서 대규모 AI 모델 훈련 및 추론 클러스터의 전력 및 열 방출에 대한 수요가 계속해서 증가하고 있습니다. 전력 반도체는 전반적인 시스템 에너지 효율을 향상하고 운영 비용을 절감하는 핵심 요소로 간주됩니다. 이런 배경에서 한국은 메모리반도체 외에 고부가가치와 장기수요를 갖춘 '신주상산업'을 개척해 반도체 산업체인 내 지배적 지위를 지속 확대하려 하고 있다. 보고서는 마침내 이번 대규모 연구개발 계획이 공식 출범하면서 한국이 전력반도체 분야에서 메모리칩의 성공을 재현할 수 있을지가 향후 몇 년간 세계 반도체 산업의 화두 중 하나가 될 것이라고 지적했다.