차량용 전력반도체 기업 아이에이 “코로나 위기, 오히려 전화위복”

▲6월 30일 아이에이 레이먼 김 공동대표와 이용준 공동대표가 자사가 제작한 차량용 반도체 모듈을 들고 기념 사진을 촬영하고 있다. (사진제공=이노비즈협회)

“코로나 팬데믹 이후 전체적인 반도체 공급망이 왜곡되고 자동차 분야에서 부품 수급 자체가 어렵다 보니 기존의 관행이 깨지면서, 글로벌 반도체 대기업 대신 작지만 준비된 회사에도 새로운 기회가 왔다. 저희로서는 전화위복이라 생각한다”

전력 반도체 및 모듈 생산 기업 아이에이 파워트론의 주용진 전무의 반도체 시장 상황과 관련한 발언이다. 이투데이는 지난달 30일 ‘이노비즈 PR데이’ 행사를 통해 인천광역시 부평에 자리한 반도체 기업 아이에이의 제조 공장을 방문했다. 이날 행사는 우수한 기술혁신형 중소·중견기업을 알리기 위해 이노비즈 협회가 개최했다.

2016년 이노비즈 인증을 받은 아이에이는 자회사 트리노테크놀로지, 아이에이파워트론 계열사 2곳과 함께 전력 반도체 밸류 체인을 소유하고 있다. 트리노테크놀로지가 디바이스를, 아이에이 파워트론이 모듈 영역을 담당한다. 중국 합자법인을 통해 웨이퍼도 자체 생산하고 있다.

▲6월 30일 인천광역시 부평구에 위치한 아이에이파워트론 제작 공장에서 반도체 제작 공정이 이뤄지고 있다. (안유리 기자 inglass@)

코로나19 여파로 많은 기업이 어려움을 겪었지만, 아이에이는 달랐다. 세계적인 차량용 반도체 수급 문제가 오히려 기회로 다가왔다. 그 결과, 2017년 609억 원이었던 매출액은 지난해 800억 원을 돌파했다.

주용진 전무는 “코로나 팬데믹을 계기로 자동차 전장용에 저희 제품을 공급할 수 있는 사업적인 계기 만들었다”면서 “SiC(실리콘 카바이드) 전력 반도체가 시장에서 글로벌 기업들과 어깨를 나란히 하는 게 저희 비전”이라고 밝혔다.

SiC 반도체는 기존 실리콘 소재 반도체보다 전력 효율과 내구성이 뛰어나, 차세대 반도체로 주목받고 있다. 많은 양의 전력을 소화하면서도 경량화가 가능한 것도 장점이다. 아이에이는 2019년 산업부 국책과제에 선쟁돼 SiC 반도체 국산화에 성공했다. 현재 단순한 하나의 패키지 제공을 넘어, SiP(시스템인 패키지) 전력 반도체 개발에 박차를 가하고 있다.

김동진 아이에이 대표는 “차량용 반도체는 향후 300조 원 이상의 거대 시장으로 성장될 것으로 기대되는 만큼, 선제적 투자와 더불어 향후 계열사와 함께 반도체 설계부터 생산까지 가능한 시스템을 구축해 시너지를 극대화하고 글로벌 경쟁력 확보에 나설 것”이라고 말했다. 이를 위해 아이에이는 현재 매출의 4% 이상을 R&D에 투자하고 있다.

▲6월 30일 인천광역시 부평구에 위치한 아이에이파워트론 제작 공장에서 박동우 상무가 제품 마킹을 통한 전산 역추적 시스템에 대해 설명하고 있다. (사진제공=이노비즈협회)

또 다른 주력 제품은 △IGBT(절연게이트 양극형 트랜지스터) 기반 전력 반도체와 △EPS(Electric Power Steering)용 전력 모듈이다. IGBT는 고전압·고전류 환경에서도 빠른 속도로 전력을 분배·제어하는 파워반도체 소자다. 전기차뿐 아니라 가전제품, 산업용 기기, 태양광 등 신재생 에너지 등 다양한 분야에 활용된다.

시장조사업체 옴디아(OMDIA)에 따르면 아이에이의 2020년 IGBT 글로벌 매출 점유율은 세계 10위권을 기록하고 있다. 국내 기업 중 유일하다. 아이에이는 초박막 웨이퍼 공정이 가능한 자체적인 생산 환경을 통해 IGBT를 생산하고 있다. 중국 공장에서 범용 공정을 거치지만, 핵심 웨이퍼 공정은 국내에서 이뤄진다.

오광훈 트리노테크놀로지 대표는 “파워반도체는 통상적인 반도체 소자와 다르게 웨이퍼 기판을 관통해 수직으로 흐른다”면서 “효율을 높이기 위해 관통되는 웨이퍼의 두께를 최대한 얇게 만들어내는 게 공정 기술의 핵심”이라고 강조했다. 그는 “딱딱한데도 얇게 가공이 돼 종이처럼 휘어지는 웨이퍼를 만들기 위해 상당히 오랜 시간과 공을 들려 기술을 확보했다”고 덧붙였다.

EPS는 차량 운전자의 핸들 방향을 전기적 신호로 변환하는 장치다. 여기에 들어가는 전력 모듈은 고속 주행 등 각종 운전 상황에서 핸들이 부드럽게 돌아갈 수 있도록 전력을 전달하는 역할을 한다. 아이에이는 현재 해당 전력 모듈을 현대모비스에 납품하고 있다.

▲6월 30일 아이에이파워트론 제작 공장에서 반도체 제작 공정 중 마지막 EOL 라인의 완제품에 대한 내전압 검사 등 품질 검사가 이뤄지고 있다. (사진제공=이노비즈협회)

기자는 이날 방진복과 마스크를 착용하고 실제 전력 반도체 제작 공정을 참관했다. 이날 방문한 부평 공장에서만 1년에 95만 개 이상의 제품이 생산된다. 총 22개의 제작·검사 공정은 크게 △프론트라인 △피니시라인 △EOL(End of Line)으로 나뉜다.

프론트 라인은 표면 실장 기술 공정을 기반으로 진공 리플로우 방식을 적용한 게 특징이며, 피니시 라인은 회로 및 AL Wire 보호를 위한 몰딩(Molding) 공법을 적용했다. EOL에서는 완제품을 전수 검사가 이뤄진다. 내전압 검사는 물론, 영하 45도~고온 125도의 견딜 수 있는지 등 국제 규격에 따라 내구성 테스트가 이뤄진다.

오광훈 트리노테크놀로지 대표는 “좋은 반도체 만드는 것은 요리와 같다”며 “재료가 좋아야 하고,레시피가 정교해야 하고 마지막으로 평가 기술이 중요하다”고 말했다. 오 대표는 “우리가 개발한 소자의 특성을 정확히 평가해낼 수 없으면 (제품이) 좋은 나쁜지 알기가 어렵다”면서 “요리 시식을 하듯, 저희는 비슷한 규모의 동종 업종보다 제품을 정확히 평가할 수 있는 환경을 보유하고 있다”고 말했다.