GAN 반도체 삼성 본격육성 관련주 정리

최근 삼성전자가 GAN 전력반도체 투자에 시동을 걸고 있는 상황입니다. 그에 따른 GAN 전력반도체가 무엇인지 또 관련주는 어떤 기업이 있는지에 대한 포스팅을 해보았습니다.

반도체

일단 GAN 전력반도체를 알아보기에 앞서 반도체에 대한 개념부터 쉽게 알고 넘어가 보겠습니다.

반도체는 ‘도체’와 ‘부도체’ 사이에 위치한 물질로, 특정한 조작을 가할 경우에만 전기가 흐르는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 반도체의 주 원료는 실리콘으로, 우리가 잘 아는 모래의 절반 정도가 ‘규소’라는 물질로 이루어져 있기 때문에 실리콘을 사용하는데는 재료 걱정은 크게 없습니다. 그러나 실리콘을 활용하여 반도체를 만드는 과정은 상당한 기술력과 노력이 필요하기 때문에 아무 회사나 쉽게 만들 수는 없습니다.

우리는 반도체가 우리 일상 생활에 어떻게 관여하고 있는지 잘 알고 있지 않을 수도 있습니다. 하지만 사실은 스마트폰, 교통카드, 은행 현금인출기, 작은 TV 리모컨 등 우리가 빈번하게 사용하는 다양한 전자기기에 반도체가 사용되고 있습니다. 특히 스마트폰의 대부분을 차지하는 반도체는 우리의 생활에 꼭 필요한 부품이라고 할 수 있습니다.

뿐만 아니라, 우리는 하루에도 수천 개의 반도체와 마주하고 있습니다. 반도체의 다양한 종류로는 전기 신호를 일정한 볼트의 직류 신호로 바꿔주는 ‘다이오드’, 이동하면서 약해진 전기 신호를 증폭시켜주는 ‘트랜지스터(TR)’, 전기 신호를 빛으로 바꿔주는 ‘LED’, 카메라로 들어오는 빛을 전기 신호로 바꿔 이미지로 저장하는 ‘CCD’, 논리와 연산을 담당하는 ‘LSI(마이크로 프로세서)’, 정보를 저장하고 불러올 수 있는 ‘메모리 반도체’ 등이 있습니다.

비메모리, 메모리 반도체

비메모리(시스템) 반도체인 CPU, AP, GPU, 그리고 LED는 컴퓨터와 스마트폰 등 다양한 전자기기를 구동하는 핵심 부품으로, 최근 인공지능 기술의 발전과 함께 특히 GPU의 중요성이 크게 부각되고 있습니다. 반면 메모리 반도체인 디램과 플래시 메모리는 저장하는 기능을 담당하며, 그중에서도 삼성전자의 디램은 세계 점유율 1위를 자랑하고 있습니다.

하지만 비메모리 반도체가 훨씬 더 중요하며, 실제 시장에서도 약 70%를 차지하고 있습니다. 특히 인공지능과 고사양의 게임산업이 성장함에 따라 GPU의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 인공지능 컴퓨팅, 자율주행 자동차, 암호화폐 등 다양한 분야에서 GPU는 필수적으로 사용되고 있습니다.

삼성전자는 주로 디램 위주의 생산 전략을 채택하여 현재의 성공을 이뤄냈지만, 미래를 준비하는 시각에서 보면 비메모리 반도체 시장의 중요성은 더 커질 것입니다. 삼성전자는 엑시노스를 포기하지 않고 지속적인 개발을 진행하고 있으며, 시장의 트렌드와 수요 변화에 대응하여 비메모리 반도체 시장을 준비하는데 주력하고 있습니다.

전력반도체

전력반도체란 원래 전기신호를 제어하는 부품인데, 여기에 ‘전력’이라는 단어가 붙은 이유는 기존 제품에 비해 고온, 고전압에 잘 견디는 특성을 가지고 있기 때문입니다. 전력반도체는 그 소재에 따라 SiC와 GaN 전력반도체로 구분됩니다.

GaN와 SiC 무슨 차이?

SiC 전력반도체

SiC는 ‘탄화규소’를 의미합니다. 기존 규소 반도체와 달리 SiC 반도체는 고온에 강하고 전력 손실이 적다는 특성을 가지고 있습니다. 이런 특성 덕분에 특히 전기차와 신재생에너지 시장에서 주목받고 있습니다. 전기차의 경우, 다양한 전자 기기들이 작동하며 발생하는 열을 효율적으로 관리해야 하는데, SiC 전력반도체는 이러한 고온 환경에서도 안정적인 성능을 발휘합니다. 그래서 이미 테슬라 모델3, 아이오닉5 같은 전기차에 적용되어 사용되고 있습니다. 또한 신재생에너지 분야에서도 SiC 전력반도체는 높은 효율과 안정성 때문에 다양한 기기에 활용되고 있습니다.

GaN 전력반도체

GaN은 ‘질화갈륨’을 뜻하는 단어입니다. GaN 전력반도체는 주로 휴대폰 고속 충전기에 활용되는데, 그 이유는 빠른 속도와 높은 효율 때문입니다. 휴대폰의 배터리를 빠르게 충전하려면 많은 전력을 필요로 하는데, 이를 효율적으로 처리하는 것이 GaN 전력반도체의 장점입니다. 가격이 조금 비싼 편이지만, 충전 시간을 크게 단축시킬 수 있습니다.

질화갈륨

기존 실리콘 칩에 비해 엄청난 성능 향상을 이끌어내는 소재로, 100배 빠른 속도를 자랑하며, 에너지 절약은 물론 전력 밀도까지 향상시키는 놀라운 재료입니다. 그럼 GaN 전력반도체의 주요 장점에 대해 좀 더 자세히 알아봅니다.

효율적인 열 관리 : GaN 전력반도체는 실리콘에 비해 작은 에너지로도 더욱 효과적인 열 관리가 가능합니다. 이는 고온에서도 안정적인 성능을 발휘하고, 손실을 최소화하는 데 크게 기여합니다.
높은 전력 밀도 : GaN 소재는 높은 전력 밀도를 가능케 합니다. 이는 적은 공간에 더 많은 에너지를 저장하고 전달하는 데 유리하며, 이로 인해 기기의 크기를 줄이면서도 성능을 향상시킬 수 있습니다.
뛰어난 스위칭 성능 : GaN은 높은 스위칭 주파수를 가지고 있어, 노이즈 개선에 우수한 성능을 보입니다. 이는 전력 변환 효율을 높이고, 기기의 무게와 부피 감소에도 기여하며, 전체 시스템의 효율성을 높여줍니다.

갈륨이란

갈륨은 알루미늄을 정제하는 과정에서 발생하는 부산물로 얻어집니다. 이 자체로도 가치가 있지만, 갈륨을 사용해 만들어진 질화갈륨은 그 더욱 높은 가치를 인정받고 있습니다. 갈륨은 녹는점은 낮지만, 끓는점은 약 2400도로 높은 특성을 가지고 있습니다.

그럼 질화갈륨은 어떻게 만들어질까요? 질화갈륨은 갈륨과 암모니아를 약 1100도에서 반응시키면 얻어집니다. 이처럼 높은 온도에서의 반응을 통해 만들어진 질화갈륨은 다양한 고성능 전자기기의 핵심 소재로 활용됩니다.

GaN 전력반도체 시장전망

2022년에는 약 2343억원에 그쳤던 GaN 전력반도체 시장이, 연평균 65%의 고속 성장세를 보여줄 것으로 예측되고 있습니다. 이러한 성장세를 유지하면, 2026년에는 GaN 전력반도체 시장 규모가 13억3000만달러(약 1조7315억원)에 이를 것이라는 전망입니다.

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GaN 전력반도체 관련주는?

RFHIC (218410)

질화갈륨을 이용한 제품 개발 및 상용화를 적극 추진하였습니다. 뛰어난 성능을 가진 질화갈륨은 전력 반도체 시장에서 중요한 역할을 하며, 이를 미리 인식하고 행동에 옮긴 RFHIC는 그 선두주자로서의 위치를 보유하고 있습니다.

RFHIC가 질화갈륨(GaN)과 같은 신소재를 이용한 제품 개발에서 어떤 혁신을 이뤄낼지 기대해 볼 수 있습니다.

알에프세미 (096610)

GaN 전력반도체 분야에서 세계적인 기술력을 보유하고 있는 갠시스템과 협력중에 있습니다. 갠시스템은 650V(볼트)급 GaN 전력반도체 기술로 시장을 주도하고 있는 기업입니다.

미국 관련주

트랜스폼(TGAN)

ST마이크로 일렉트로닉스(ADR)

나비타스세미컨덕터(NVTS)

아나로그디바이스(ADI)