中 인공 다이아몬드, 보석이 아닌 반도체·AI 소재로 전환 승부수

중국 인공 다이아몬드 생산업체들이 보석 시장의 공급 과잉과 가격 하락을 피해 반도체와 인공지능(AI) 서버용 방열 소재로 사업 축을 옮기고 있다고 로이터통신이 10월 27일(현지시각) 보도했다.

세계 공급량의 절반을 차지하는 중국 생산업체들이 고마진의 기능성 소재 시장으로 눈을 돌리면서, 이 같은 전환은 미·중 기술 경쟁 구도 속에서 첨단 소부장 공급망의 새로운 변수로 떠오르고 있다.

글로벌 빅테크 기업들이 반도체 냉각 기술 확보에 나선 가운데, 다이아몬드 소재의 상용화 여부가 향후 시장의 판도를 가를 전망이다.


중국 허난성에 위치한 펑찬쥔 지아루이푸 공장에서는 해마다 200만 캐럿의 인공 다이아몬드가 생산된다. 현재 이 중 약 70%가 보석용으로 출하된다.
펑 대표는 오는 2030년까지 기능성 소재 비중을 50% 이상으로 올리고 보석용 비중은 최대 30%로 낮추겠다는 목표를 로이터에 밝혔다. 산업용 다이아몬드의 총이익률이 약 50%로 30~40% 수준인 보석용보다 높기 때문이다.

허난성은 중국 전체 인공 다이아몬드 생산량의 80%를 차지한다. 펑 대표의 공장에는 대당 약 300만 위안(약 5억 9715만 원), 무게 100톤이 넘는 기계 550대가 가동 중이며, 기계 한 대당 6일에 120캐럿의 원석을 만들어낸다.

그는 2019년 창업 이후 연간 생산량을 10배 늘렸다. 보석용 가격 하락세가 지속되자, 생산업체들은 부가가치가 높은 차세대 응용 분야로 눈을 돌리고 있다.


인공지능 연산 급증으로 데이터센터의 전력 소비와 발열 관리가 핵심 과제로 떠올랐다. 국제에너지기구는 2025년 보고서에서 전 세계 데이터센터 전력 소비량이 2030년까지 약 945테라와트시로 두 배 이상 늘어날 것으로 내다봤다.
이는 일본의 연간 전력 소비량에 맞먹는 규모다.

열전도 특성이 뛰어난 합성 다이아몬드는 반도체 방열 소재로 주목받고 있다. 중국과학원 닝보재료기술공학연구소는 지난 4월 다이아몬드-구리 냉각 모듈이 칩 모듈의 열전달을 80% 개선하고 칩 성능을 10% 높였다고 발표했다.

중국 매체 보도에 따르면 화웨이와 TSMC는 반도체 냉각에 합성 다이아몬드를 활용하는 방안을 검토 중이며, 레노버는 다이아몬드-구리 냉각 소재를 적용한 노트북을 선보였다.

인텔의 립부 탄 최고경영자도 지난 6월 다이아몬드 웨이퍼 개발사인 다이아몬드 파운드리에 개인 투자를 집행했다. 다만 화웨이·레노버·인텔은 공식 논평을 피했고 TSMC는 언급을 거부했다고 로이터는 전했다.

기술 전문가들은 방열 분야가 단기 상용화에 가까운 반면, 고순도를 요구하는 반도체 기판용 활용은 시간이 더 걸릴 것으로 평가한다.


중국 밖에서도 관련 투자가 이어진다. 스페인 정부는 트루히요 지역의 다이아몬드 파운드리 공장에 7억 5300만 유로(약 1조 1141억 원)를 투입해 유럽 최초의 대규모 반도체 기판용 다이아몬드 생산 거점을 구축한다.

드비어스 계열의 엘리먼트 식스와 일본 오르브레이는 지난 6월 3인치 단결정 웨이퍼를 생산하고 미국 오리건주에서 2인치 웨이퍼 양산을 준비 중이다.

미국 프로어 시스템즈도 다이아몬드 분산판 냉각 장치를 공개했다. 중국 허난리량다이아몬드는 보석용 설비 확충 자금 10억 위안(약 1990억 5000만 원)을 기능성 사업으로 전환한다고 지난 6월 공시했다.

독일 헨켈, 미국 다우, 일본 신에츠화학이 주도해온 기존 시장에서 다이아몬드 소재가 경쟁력을 확보하려면 상용화 수율과 비용 검증이 선행되어야 한다.

고순도 웨이퍼의 양산 수율과 글로벌 빅테크 기업들의 실제 채택 속도가 중국의 인조 다이아몬드 업계 성패를 가를 핵심 변수다.


심완섭 글로벌이코노믹 기자 ciberwld@g-enews.com