[실리콘 디코드] 엔비디아·온세미, 中 이노사이언스로 집결…'8인치 GaN'이 판 흔든다

글로벌 전력 반도체 시장에서 '적과의 동침'이 가속화되고 있다. 미국과 중국 간의 기술 패권 경쟁이 치열한 가운데, 온세미(Onsemi)와 엔비디아(Nvidia), ST마이크로일렉트로닉스(STMicro) 등 서구권 반도체 거인들이 중국의 전력 반도체 기업 이노사이언스(Innoscience)의 공장으로 속속 집결하고 있다. 전기차(EV)와 인공지능(AI) 데이터센터가 요구하는 고효율 전력 솔루션 수요가 폭증하는 상황에서, 이노사이언스가 보유한 '8인치(200mm) 실리콘 기반 질화갈륨(GaN-on-Si)' 양산 능력이 시장의 게임 체인저로 부상했기 때문이다. 기존 6인치 공정을 뛰어넘는 압도적인 생산 규모와 원가 경쟁력은 글로벌 기업들이 지정학적 긴장 속에서도 이노사이언스와 손을 잡을 수밖에 없는 핵심 유인책이 되고 있다.


4일(현지 시각) 디지타임스 아시아에 따르면, 온세미는 최근 이노사이언스와 GaN 전력 소자 양산 확대를 위한 양해각서(MOU)를 체결했다. 양사는 이노사이언스의 성숙한 8인치 GaN 공정 기술을 활용해 공동 개발한 소자의 샘플 테스트를 2026년 상반기에 시작할 계획이다.

이번 협력의 본질은 '원가 구조의 재편'에 있다. 이노사이언스는 현재 두 곳의 8인치 GaN 웨이퍼 팹(공장)을 가동하며 연간 수십만 장 규모의 웨이퍼를 생산하고 있다. 이는 전 세계 8인치 GaN 종합반도체기업(IDM) 중 최대 규모다.

주목할 점은 8인치 웨이퍼가 갖는 경제성이다. 기존 GaN 시장의 주류였던 6인치(150mm) 웨이퍼 대비 8인치 웨이퍼는 장당 생산 가능한 칩(Die)의 개수가 월등히 많다. 이는 칩 단위당 생산 비용을 획기적으로 낮추는 결과로 이어지며, GaN 소자의 전체적인 가격 경로를 하향 안정화하는 데 결정적인 역할을 한다.
온세미 입장에서 이번 파트너십은 비용 민감도가 높고 대량 생산이 필요한 시장으로 GaN 사업을 신속하게 확장할 수 있는 기회다. 동시에 온세미는 내부 자원을 차량용 등급의 차별화된 패키징 기술과 신뢰성 확보에 집중할 수 있게 된다. 앞서 ST마이크로일렉트로닉스가 이노사이언스와 협력을 맺은 것 역시 기술을 공유하고 생산 능력을 확보하며 차세대 GaN 개발 리스크를 분산하려는 동일한 전략적 판단에 따른 것이다.


이노사이언스의 영향력은 단순한 부품 공급을 넘어 최첨단 AI 인프라의 심장부로 파고들고 있다. 이노사이언스는 엔비디아의 공급망에 진입하는 데 성공했으며, 엔비디아의 최신 AI 서버에 탑재되는 '800V 직류(VDC) 아키텍처'용 완전(Full) GaN 전력 솔루션을 공급하고 있다.

AI 가속기의 성능 향상은 필연적으로 전례 없는 수준의 전력 소비를 동반한다. 이는 전원공급장치(PSU)의 효율과 전력 밀도, 그리고 장기 신뢰성을 극한까지 밀어붙이고 있다. 기존 실리콘(Si) 기반 전력 소자는 고전압과 고주파 환경에서 스위칭 손실이 커, 현대 데이터센터가 요구하는 '티타늄 등급'의 효율 요건을 충족하는 데 한계를 드러내고 있다.

반면 이노사이언스의 고출력 GaN 소자는 더 높은 전력 변환 효율을 제공하면서도 PSU의 크기를 줄일 수 있다. 공간과 성능의 여유(Margin)가 빡빡한 AI 서버 랙 환경에서 소형화와 고효율은 필수적인 요소다. 엔비디아의 채택은 이노사이언스의 고전압·고전류 GaN 소자가 글로벌 수준의 신뢰성과 성능 벤치마크를 충족했음을 증명하는 강력한 신호다.

글로벌 칩 제조사들이 이노사이언스와 밀착하는 또 다른 배경에는 중국 시장 특유의 공급망 전략인 '차이나 포 차이나(China for China)'가 있다. 중국은 여전히 세계 최대의 전기차 시장이자 고속 충전 소비자 가전, 데이터센터 시장이다. 고출력 부품에 대한 수요가 거대하고 빠르게 성장하는 곳이다.

다국적 기업들에게 이노사이언스와의 파트너십은 단순한 비용 절감을 넘어, 중국 전자 생태계로 진입하는 효율적인 경로를 제공한다. 지정학적 불확실성이 고조되는 시기에 현지화된 대규모 GaN 웨이퍼 공급망을 확보하는 것은 사업의 안정성을 담보하는 핵심 자산이 된다.

GaN 소자의 가격 하락은 충전기, 통신용 전력 모듈, 소비자용 고속 충전 제품 등 전 영역에서 채택 속도를 높이고 있다. 이는 중국 대중 시장(Mass-market)용 전자 제품 분야에서 기존 실리콘 소자의 대체 속도를 가속화하는 촉매제가 되고 있다.

결과적으로 중국의 확장하는 8인치 GaN 제조 기반은 전 세계적인 경쟁 구도를 재편하고 있다. 이노사이언스를 중심으로 한 생산 능력의 확대는 가격 책정 모델과 제품 배포 방식, 그리고 전 세계 공급업체들의 전략적 셈법에 구조적인 변화를 일으키고 있다. 기술적 우위와 시장의 규모, 그리고 원가 경쟁력이 결합된 중국발 'GaN 태풍'은 당분간 글로벌 반도체 시장을 강타할 전망이다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com