탄화규소(SiC) 파워반도체 본격 보급

대규모 EV 경쟁으로 수요 폭발

2025년, 탄화규소(SiC) 파워반도체의 본격적인 보급이 시작된다. 자동차 업체들이 전기차(EV) 개발 경쟁을 펼치고 있는 지금, 배터리 용량 증대를 억제하면서 장거리화를 노리려면 스위칭 손실이 적은 SiC 파워 반도체를 인버터에 채택하는 것이 필수이기 때문이다. 반도체 업체들은 수요 급증을 내다보고 대규모 설비투자를 거듭해 생산력과 원가 경쟁력 확보를 서두르고 있다. 그 최전선을 소개한다.

Part 1. 동향
탄화규소(SiC) 파워디바이스, 2025년에 드디어 보급

이전부터 성사될 것으로 기대를 모았던 SiC 파워디바이스의 보급이 드디어 시작되려 하고 있다. 그 터닝포인트가 될 것으로 전망되는 것은 2025년. 파워반도체 업체들은 설비 투자를 확대해 증산과 웨이퍼의 대구경화(大口徑化)를 서두르고 있다.

최근 파워디바이스 기업들이 즐거운 비명을 지르고 있다. “현재, SiC 파워디바이스에 대한 많은 문의가 접수되고 있다. 2025년까지의 안건 규모는 누계 8,400억엔에 이른다”(ROHM의 이노 상무집행임원), “연 80~100%의 비율로 SiC 파워디바이스의 매출이 증가하고 있으며, 2025년에는 10억 달러를 돌파할 것으로 보인다”(인피니언 테크놀로지스 재팬의 가토 본부장).

그 이유는 일부 선구적 어프리케이션에만 탑재되어 온 SiC 파워디바이스가 2025년을 기점으로 많은 전기자동차에 보급되기 때문이다. 

유럽의 제조업, 'HANNOVER MESSE 2022'

세계 최대 규모의 산업기술 국제전시회 'HANNOVER MESSE 2022'가 독일 하노버시에서 3년 만에 열렸다. 세계의 혼란한 정세를 극복하고 많은 기업들이 출전했다. 키워드는 ‘환경/에너지’. 인더스트리4.0으로 상징되는 디지털화의 차기를 전망하고 있는 유럽 제조업의 ‘현재’를 리포트한다.

Part 1. 변모한 거대 전시회
코로나19와 전쟁의 영향으로 출전 기업은 축소, 수소 에너지 전시는 확대

올해로 75주년을 맞은 HANNOVER MESSE(이하 하노버 메세)는 여러 의미에서 예년과 달랐다. 가장 큰 이변은 전시회 규모였다. 이번에 출전한 기업 수는 19년의 약 6,500개에 비해 60% 감소한 2,500여 업체였다.

출전 기업이 적은 것은 전시회장 지도에서도 알 수 있다. 예년에는 풀가동했던 27개의 홀 가운데 올해 전시회장으로 사용한 곳은 10개 홀에 그쳤다. 건물 안에서도 "예년과 비교해 부스 밀도가 낮다. 대기업 등이 운영하는 2층짜리 부스도 거의 볼 수 없었다"(코로나19 이전의 하노버 메세를 아는 관람객).

-- 사라진 중국과 러시아 기업 --
출전 기업이 급감한 주요 요인은 중국 정부가 코로나19에 대한 경계를 풀지 않았기 때문이다. 예년 1,000개 이상 출전했던 중국 업체 대부분은 독일로 출국하지 못해, 출전 기업 수는 100개 이하에 그쳤다.

상처가 나더라도 자가 복구

도쿄대학 대학원 정보이공학계 연구과 다케우치(竹內) 교수팀은 세계 최초로 살아있는 피부로 덮인 로봇을  개발했다. 손가락처럼 굽어지는 로봇에 독자적인 방법으로 사람의 피부세포 유래 배양 피부를 씌운 것이다. 작은 상처가 나더라도 사람처럼 스스로 복구한다.

골격으로 이루어진 손가락형 로봇은 3개의 관절을 가지고 있으며 그 중심부를 지나는 와이어를 모터로 당겨 관절을 구동시킨다. 케이스는 3D 프린터로 조형했다. 이 로봇을 진피층과 표피층으로 이루어진 배양피부가 덮고 있다.

의약품이나 화장품 연구 등에서 사용하는 일반적인 배양 피부는 납작한 시트 형태이기 때문에 손가락형 로봇을 깔끔하게 덮기 어렵다. 이를 해결하기 위해 다케우치 교수팀은 새로운 피복 방법을 개발. 입체물에 배양 피부를 씌우는 시도는 획기적이라고 한다.

로봇을 배양피부로 덮는 제1단계는 진피층 형성이다. 우선 손가락형 로봇이 수납된 케이스 내부를 진피세포가 현탁(縣濁)한 콜라겐 용액으로 채운다. 콜라겐은 나노섬유로 이루어진 네트워크 구조를 하고 있다. 진피세포는 자신에게 안정적인 환경을 만들기 위해 나노섬유 형태의 콜라겐에 달라붙어 세포 안쪽을 향해 당기는 성질을 갖는다.

장관 인증 취득은 일본에서 처음

오바야시구미는 도쿄도 기요세시에 있는 오바야시구미의 기술연구소 안에 시멘트계 건설 3D프린터를 이용해 연면적 27.09㎡, 최고 높이 4.04m의 단층 건물 시설을 ‘인쇄’한다. 국토교통성 장관 인정을 취득하고 3D프린터로 건축물을 짓는 사례로는 일본 최초다. 22년 5월에 착공했으며, 22년 11월의 완성을 목표로 한다.

시멘트계 건설 3D프린터는 특수한 모르타르를 노즐에서 토출하여 적층하며 구조물을 조형하는 기술. 오바야시구미는 산업용 로봇 팔을 베이스로 자체 제작한 프린터를 현지에 설치해, 기초와 천장을 제외하고 현장에서 직접 조형하는 '온사이트 프린팅'에 도전한다.

조형하는 시설의 명칭은 ‘(가칭) 3D프린터 실증동’(이하, 실증동)이다. 재료의 사용량을 최소한으로 억제하면서 최대한의 공간을 확보할 수 있는 모양으로 했다. 형틀을 사용하는 재래 공법으로는 표현하기 어려운 3차원 곡면을 많이 사용한 것이 특징이다. 실증동에는 공조나 세면, 조명 등의 설비도 만든다.

3D프린터로 조형하는 벽은 실외 측의 구조체층, 중앙의 단열층, 실내 측의 설비층(케이블 보호층이나 공조 덕트층)으로 이루어진 복층 구조로 했다. 덴카가 개발한 3D프린터용 특수 모르타르 '덴카 프린털'을 이용해 

선진 기업을 통해 보는 설계의 '현실적 해법’

애플리케이션의 신속한 개선을 가능하게 하는 ‘마이크로서비스 아키텍처’. 지금까지의 국내 도입 사례들은 선진 인터넷 기업 등에 한정되어 왔지만, 최근에는 은행이나 JCB 등 금융기관들의 채택이 이어지고 있으며, 미츠코시이세탄(三越伊勢丹)과 같은 전통 기업들도 도입하는 등 본격적인 보급기에 접어들고 있다.

하지만 기존 시스템으로의 적용에는 가로막고 있는 난제들이 존재한다. 예를 들면, 애플리케이션을 독립성이 높은 서비스로 분할할 필요가 있다는 점 등이다. 그렇다면 어떻게 해야 성공할 수 있을까? 최신 사례들을 통해 성공 비결인 '현실적 해답'을 모색해본다.

Part 1. 이점은 변경의 민첩성
은행에서도 도입 시작

마이크로서비스의 활용은 지금까지 인터넷 기업들이 중심이었지만, 이제는 일반 기업으로도 확산되고 있다. 그 원동력은 시스템을 신속하게 변경하고 싶거나, 유지보수성을 높이고 싶다는 요구가 높아지는 것에 있다. 후쿠오카파이낸셜그룹 산하의 ‘민나노은행(みんなの銀行)'의 사례를 통해 마이크로서비스의 이점을 살펴보자.

"경쟁하고 있는 핀테크 기업들은 클라우드에 빠르게 시스템을 구축해 제품의 품질을 향상시키고 있다. 

디지털 헬스와 비접촉 바이탈 모니터링의 전망

1. 디지털 헬스 시장, 56조엔 규모로 성장

‘빅테크’라고 불리는 세계 시가총액 랭킹 10위 안에 드는 메가 플랫포머인 애플, 마이크로소프트, 구글(Alphabet), 아마존, 메타플랫폼(구 페이스북)은 최근 의료 및 헬스케어 영역에서의 연구개발과 기업 인수를 강하게 추진하고 있다.

특히 애플, 구글, 아마존은 ‘생체 정보’의 수집 및 활용에 주목하고 있다. 예를 들어, 애플은 2018년, 애플워치4에 심전도 기능을 탑재해 뇌졸증의 중요한 위험 인자인 심방 세동 징후를 감지할 수 있도록 했다.

구글은 2021년에 출시한 ‘Google Nest Hub 2세대’에 독자적인 레이더 기술을 탑재해 사용자 수면 패턴을 해석. 아마존도 2020년, 웨어러블 디바이스인 ‘Amazon Halo’를 시장에 투입해 식사 및 운동 지원 서비스를 제공하기 시작했다.

이처럼 세계 유력 기업들의 참여가 이어지고 있는 디지털 헬스 시장은 2025년까지 약 56조엔 규모로 확대될 것으로 예측되고 있는 성장 시장이다.

2. 집에서 일어나는 질환 및 사고를 조기에 발견

진화하는 디지털 헬스 기술을 통해서 ‘생체 정보’를 수집·활용해 대응해야 할 중요한 사회 과제 중 하나가 집에서 일어나는 질환 및 사고를 조기에 발견하는 것이다.

사업이 궤도에 오르면 LIB가 가지고 있는 많은 과제 해결

리튬이온 이차전지(LIB)의 리사이클 사업 등에 참여하는 움직임이 계속되고 있다. 사업이 궤도에 오르면 LIB가 안고 있던 많은 과제가 대폭으로 개선된다. 처리양은 2025년에 2022년초 대비 100배 전후로 늘어날 예상이다.

(당 센터에서는 Nikkei Business의 Online판을 구독하고 있습니다. 센터에 오시면 원본과 함께 인터넷 자동한글번역기능으로 기사를 자유롭게 열람하실 수 있습니다)