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온세미-글로벌파운드리 650V급 공동 개발…2026년 상반기 샘플 공급
엔비디아 800V HVDC 아키텍처 2027년 확산…전력 효율 30% 개선
엔비디아 800V HVDC 아키텍처 2027년 확산…전력 효율 30% 개선
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디지타임스는 25일(현지시각) 미국 전력반도체 제조사 온세미가 파운드리 업체 글로벌파운드리스와 차세대 GaN 전력반도체 공동 개발 협약을 체결했다고 보도했다.
미·유럽 기업들, GaN 생태계 구축 가속
양사는 650볼트(V)급 GaN 반도체를 공동 개발해 2026년 상반기 샘플 공급에 나선다. 온세미는 글로벌파운드리스의 200밀리미터 실리콘 기판 GaN 공정에 자체 실리콘 드라이버, 컨트롤러, 열전도 패키징 기술을 결합해 전력 밀도와 효율을 동시에 끌어올릴 계획이다.
유럽 전력반도체 업체 ST마이크로일렉트로닉스도 GaN 기반 서버 전압 변환 솔루션을 내놨다. 엔비디아와 협력해 800V에서 50V로 전압을 낮추는 12킬로와트(kW)급 직류-직류(DC-DC) 변환 보드를 개발했다. 이 제품은 GaN 소자와 STM32 마이크로컨트롤러를 결합해 전력 변환 효율을 높였다.
AI 연산 밀도 증가로 데이터센터 전력 시스템에 가해지는 부담이 커지면서, 고전압직류송전(HVDC) 방식이 전력 공급 효율을 개선하는 핵심 수단으로 부상하고 있다. 엔비디아는 800V HVDC 데이터센터 전력 아키텍처를 제시하고, 2027년부터 차세대 랙 단위 시스템과 함께 본격 배치에 나선다. 이 아키텍처는 총소유비용(TCO)을 최대 30% 절감할 수 있다고 업체 측은 설명했다.
인피니언, 나비타스 세미컨덕터, 텍사스 인스트루먼트, ST마이크로일렉트로닉스, 롬, 이노센스 등 주요 GaN 공급업체들이 엔비디아의 데이터센터 전력 생태계에 참여하고 있다고 업계 소식통들은 전했다.
GaN, 전력 밀도·효율성으로 AI 시대 대응
온세미는 저전압부터 초고전압까지 아우르는 포괄적 GaN 기술 플랫폼 구축을 목표로 하고 있다. 글로벌파운드리스와 개발한 650V GaN 소자는 AI 데이터센터 전원 공급 장치와 DC-DC 컨버터, 전기차 온보드 충전기와 DC-DC 컨버터, 소형 태양광 인버터, 에너지 저장 시스템, 산업·항공우주 장비용 모터 드라이브 등에 활용된다.
GaN은 기존 전력 기술 대비 여러 구조적 장점을 지닌다. 높은 스위칭 주파수 덕분에 부품 수를 줄이고 시스템 크기를 축소하면서도 전체 비용을 낮추고 효율과 열 성능을 개선할 수 있다. 양방향 전도를 지원해 새로운 전력 토폴로지를 구현할 수 있으며, 단일 소자로 여러 개의 기존 단방향 트랜지스터를 대체해 설계를 단순화하고 비용을 절감한다.
시장조사업체 트렌드포스에 따르면 GaN 전력반도체 시장은 2023년 2억 7100만 달러(약 3900억 원)에서 2030년 43억 7600만 달러(약 6조 3400억 원)로 연평균 49% 성장할 전망이다. AI 컴퓨팅 전력 수요 증가로 전력 효율과 밀도 향상이 필수가 되면서 GaN 전력반도체가 핵심 솔루션으로 떠올랐다는 분석이다.
디네시 라마나선 온세미 기업전략 부문 수석 부사장은 "AI 데이터센터와 전기차 등 고성장 시장을 겨냥한 650V 전력 소자를 제공할 것"이라며 "2026년 상반기부터 고객 샘플을 공급하고 빠르게 양산 규모로 확대할 예정"이라고 밝혔다.
한편, 국내에서는 DB하이텍이 가장 앞서 있다. DB하이텍은 지난해 9월 650V 전계모드 GaN 고전자이동도 트랜지스터(HEMT) 공정 개발을 완료하고, 10월 말부터 고객사에 시험 생산용 웨이퍼를 제공했다. 회사는 현재 자동차와 데이터센터용 전력 공급 장치 시장을 대상으로 초도 양산에 나섰다. 삼성전자는 2023년 발표한 계획에 따라 올해부터 8인치 GaN 파운드리 서비스를 시작했으며, 모바일 충전기 등 소비자 제품용을 중심으로 양산을 진행하고 있다. SK하이닉스 자회사 SK키파운드리는 공정 최적화와 시제품 검증 단계를 진행하고 있다. 산업통상부는 지난해 5월 '차세대 전력반도체 추진단'을 출범시켜 화합물 전력반도체 경쟁력 확보에 나섰다.
박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com
