[차량용 반도체 1편 ] 차량 1대에 쓰이는 반도체 칩수는? 차량용 반도체의 특이점
시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면 2027년 차량용 반도체 시장은 807억달러(약 105조원)에 달하며, 연평균 성장율은 11%정도 전망되고 있습니다. 2021년 시장 규모가 440억달러인 점을 감안해보면 2배에 가까운 성장이 예상되고 있습니다.
차량 1대에 쓰이는 반도체 칩 수는 몇개일까?
몇백개에서 몇천개로 다양하게 이야기되고 있습니다. 뉴욕 타임즈에 따르면 최신차량의 경우 3,000개의 반도체 칩이 필요하다고 주장하며, 타 매체는 1,000개라고 이야기하고 있습니다.
LED 조명을 하나 끄고 켜는데도, 반도체가 필요합니다. 엔진 배기 가스 조절하는데도 칩이 필요합니다. 배터리 전력 소비 관리에도 칩은 필요합니다. 차에서 노래를 한곡 듣는데도 차량용 인포테인먼트에 칩이 필요합니다. 사실상 반도체 칩이 없이는 차량은 아무데도 갈 수 없다고 보면 됩니다.
전기차와 자율 주행차량의 등장으로 차량용 반도체의 수요 증가 기술이 발전할 것이라는 것은 두말하면 입이 아프겠죠.
차량용 반도체의 조건
차량용 반도체는 차별성을 가지고 몇가지 뛰어난 기능을 가지고 있어야 합니다. 첫째, 잦은 충격과 진동을 견딜 수 있어야 하며, 극한 온도에서도 장 시간 작동할 수 있어야 합니다. 또한, 자동차의 수명은 스마트폰이나 서버보다 깁니다. 자동차 제도 업체는 15년의 작동 수명을 예상하고 제작합니다. 또한 교체 부품이 30년 동안 공급 가능하기를 희망합니다.
5년만 지나도 완전 구식으로 평가받는 스마트폰과는 사정이 다릅니다.
차량 반도체는 안전을 염두에 두고 설계해야 한다는 점입니다. PC나 스마트폰이 오류가 발생하면 껐다 켰다할 수 있지만, 달리는 차량에서 오류가 발생하면 멈추기가 어렵습니다. 안전 표준인 ISO26262을 따르며, 설계 방식부터 장애 처리 방식까지 다양한 범위를 다루고 있습니다.
안전이 중요하기 때문에 칩을 만드는 공정은 6개월 이상 소요되도록 하고 있습니다. 자동차에 내장되기 전에 광범위한 테스트를 거쳐야 합니다.
차량용 반도체 : 전력반도체 > 메모리 반도체
차량용 반도체에서 가장 많이 쓰이는 반도체가 전력 반도체입니다. 전력 반도체란 전기에너지를 활용하기 위해서 직류와 교류 변환, 전압, 주파수 변화등의 제어 처리를 수행하는 반도체를 말합니다.
전력 반도체는 실리콘 기반의 반도체가 주류를 이루고 있지만, 탄소와 규소를 고온에서 결합시킨 실리콘카바이드(우리말로 탄화규소)등 화합물 반도체의 성장세가 매우 가파를 것으로 예상됩니다. 탄화규소(SiC)등의 화합물 반도체는 실리콘 반도체에 비해서 높은 강도와 전압을 견딜 수 있어서 차량용 반도체로 적합니다. 전력 효율과 충전 속도도 빠릅니다.
메모리 반도체는 자율주행 시스템 수요 증가로 레벨 4~5에서 많은 DRAM 요구될 것으로 예상됩니다. 현재 D램 시장에서 차량용 반도체가 차지하는 비중은 미미하지만, 향후 주요 시장으로 부상할 가능성이 높습니다.
[차량용 반도체 품목별 예상 성장율]
자료 : 전자 신문
차량용 반도체와 테슬라
테슬라가 2018년 모델 3에 실리콘카바이드(탄화규소,SiC) 전력반도체를 처음 도입한 뒤, 현재는 전체 전기차의 1/3가량이 이를 채택하고 있습니다. 전기차에서 전력 반도체는 전류 방향과 전력 변환을 제어하는데 사용됩니다.
3월 2일 있었던 테슬라 인베스터 데이에서 저가형 모델에 대해서 생산 비용 인하를 위해서 실리콘카바이드 반도체 사용량은 75% 축소하겠다고 발표했습니다. 통상적으로 차량용 반도체에 사용되는 6인치 SiC 웨이퍼는 8인치 Sic 웨이퍼에 비해 10배 가량 가격이 비쌉니다.
차량용 반도체 와 삼성전자
PC, 서버 및 스마트폰용 메모리 반도체 시장에 어려움을 겪자 삼성전자에서도 차량용 반도체를 강화하기로 했습니다.
삼성 전자는 2025년 차량용 메모리 반도체 1위를 목표로 사업 전략을 짜고 있습니다. 현재 차량용 메모리 반도체의 경우 1위 업체가 마이크론 입니다.
또한, 메모리 반도체에 대한 의존도를 낮추기 위해서 차량용 전력 반도체 개발에도 테스크 포스팀을 꾸린 것으로 알려지고 있습니다.