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탄화규소를 이용한 고온 전력전자 기술

전문가 제언: ○ 탄화규소(SiC, 실리콘 카바이드)는 자연계에서는 아주 희귀한 광물이며, 보통 이산화규소(SiO2)와 탄소의 혼합물에 직접 전류를 가하여 강제로 가열하여 만든다. 탄화규소 분말은 1890년대 초부터 주로 연마제용으로 대량 생산되어 왔다. 탄화규소의 입자는 소결에 의해 아주 단단한 세라믹을 형성하며 높은 내구성을 요하는 자동차의 브레이크, 클러치, 방탄조끼의 세라믹 판 등에 사용되고 있다. 전자 응용분야에서는 1900년대 초에 탄화규소를 이용한 LED, 라디오 검파기 등이 시연되었으며, 현재 탄화규소는 고온/고전압 반도체 소자용 재료로 크게 주목받고 있다.

○ 전력 반도체 소자의 강자는 인피니언, 페어차일드, ST마이크로 등이다. 미국의 페어차일드는 금년(2011년) 4월에 전력용 트랜지스터 전문업체 트랜식(TranSiC)을 인수하여 탄화규소 재질의 양극 트랜지스터 양산 기술을 확보했다. 일본의 롬·미쓰비시전기·뉴재팬라디오·도시바 등 주요 전자부품 업체들도 최근 탄화규소 소재를 사용한 인버터 양산 경쟁에 본격 돌입했다. 일본 전자업계에서는 탄화규소 칩이 전 세계 반도체 부품 시장에 큰 변화를 가져올 것으로 보고 있다.

○ 삼성전자는 특허 문제, 국제통화기금(IMF) 위기 등으로 포기했던 전력반도체 사업의 재개를 위해 2011년 내에 전문 연구 센터를 설립하여, 고전력 스위칭 반도체 소자인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 연구에 집중하면서 세계적으로 기술 선점 경쟁이 심한 질화갈륨(GaN)과 탄화규소 등의 신소재 연구도 병행할 계획이다. LG이노텍은 스웨덴의 린셰핑 대학과 공동으로 차세대 발광다이오드 웨이퍼용 탄화규소를 개발하고 있다.

○ 지식경제부는 세계 소재 시장을 선점하기 위해 2010년부터 2018년까지 총 1조원을 투입해 '세계 일류소재 10대 핵심기술 개발 사업'을 추진하고 있으며, 고효율 전력변환 소자에 적용 가능한 ‘초고순도 탄화규소 소재’ 개발에 LG이노텍, SKC솔믹스, 금강쿼츠, 주성엔지니어링 등이 참여하고 있다. 모든 연구 개발이 결실을 맺어 반도체 산업, 특히 비메모리 반도체 분야의 발전에 기여할 것으로 기대한다.

저자: Cyril Buttay et al.
자료유형: 학술정보