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자율주행차 공략을 위해 전 세계 주요 관련 업체가 적극적으로 뛰어든 가운데 전력반도체(PMIC) 시장이 오는 2022년까지 지금보다 30억달러(약 3조5200억원) 더 늘어날 것으로 전망됐다.

시장조사업체 IHS마킷은 20일 보고서를 통해 PMIC 시장규모가 지난해 55억달러(약 6조4600억원)에서 2022년 85억달러(약 9조9900억원)로 급성장이 예상된다고 밝혔다. 리처드 에덴 IHS마킷 수석애널리스트는 “하이브리드차(HEV), 전기차(EV)의 증가로 전력반도체 시장이 활성화됐다”며 “자동차는 블루투스, 셀룰러를 통한 텔레매틱스 기능이 제공되고 있으며 전력을 분배하고 제어할 수 있는 전력반도체가 필요하다”고 설명했다.

이전보다 강화된 인포테인먼트, 텔레매틱스뿐 아니라 자동차 자체에서 전력이 필요한 부품이 늘어나고 있는 것도 영향을 끼치고 있다. 예컨대 스티어링휠만 하더라도 엔진에서 발생한 동력을 유압을 통해 움직이는 방식이었다면, 지금은 모터를 통해 제어가 이뤄지고 있다. 더 나은 연비나 기능뿐 아니라 자율주행차를 위해서라도 각 부품의 전장화는 필수적이다.

2015년을 기준으로 전력반도체의 절반 정도(47%)는 파워트레인(엔진, 변속기)에 쓰이고 있다. 2022년까지 이 비중은 54%로 늘어날 것으로 보인다. 그 다음으로 섀시나 안전 분야가 24%로 뒤를 이었다. 편의장치나 인포테인먼트는 각각 14%와 11%를 차지하고 있다.

최근 전력반도체는 탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN) 기반으로의 진화도 함께 이뤄지고 있다. SiC 칩은 현재 일반적으로 쓰이는 실리콘(규소, Si)과 비교했을 때 물성(물질이 가지는 성질)이 우수한 것이 특징이다. 상대적으로 전력소비량이 낮고 그만큼 발열량이 적어 효율이 높다. EV에 적용하면 반도체 자체도 고효율일 뿐 아니라 열이 거의 발생하지 않아 냉각장치의 무게와 부피까지 줄일 수 있어 연비(에너지효율)를 크게 올릴 수 있다.

실제로 HEV 시장을 주도하고 있는 도요타는 프리우스 3세대 모델에 SiC 칩을 채용해 전체 연비를 5% 향상시킨바 있다. 5년 안에 연비를 10% 이상 향상시킨 EV를 양산한다는 계획이다.

GaN 칩은 SiC 칩을 이용한 고전압, Si 칩의 저전압 디바이스 사이(600V)에서 활약할 것으로 보인다. Si 위에서 고순도 에피(Epi) 성장과 인핸스먼트 모드(Enhancement mode) 소자 제작의 어려움으로 상용화가 지지부진했으나 TSMC와 파나소닉 등이 관련 기술 개발을 완료하면서 양산에 들어간 상태다.

한편 연간 자동차(9000만대)와 반도체(3000억달러) 시장규모를 대입하면, 자동차 한 대당 315달러 정도의 반도체가 쓰인다고 볼 수 있다. 자율주행차 레벨(1~5)에 따라 레벨2라면 100달러의 자동차 반도체를 더 사용해야 한다. 레벨3는 400달러, 레벨4/5는 550달러에 달한다. 자율주행차 상용화 시점인 2020년 전후로 자동차 한 대당 1000달러 이상의 반도체가 필요할 것으로 예상된다.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr