미국 질화갈륨(GaN) 반도체 관련주 궁금하시죠? 세계적으로 전력반도체 시장이 큰 주목을 받고 있습니다. 특히, 최근 미국 질화갈륨(GaN) 반도체 기술은 이 분야에서 혁신적인 발전을 이루고 있습니다. 이러한 발전은 전력 전환 및 전력 효율성을 높이는 데 있어서 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.
따라서, 전력반도체 관련주는 투자자들 사이에서 큰 관심을 끌고 있으며, 특히 미국의 GaN 반도체 기술을 중심으로 한 기업들은 주목받고 있습니다. 이에 따라, 오늘은 미국 질화갈륨(GaN) 반도체 관련주 중에서도 특히 주목할 만한 대장주 TOP 3에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
질화갈륨(GaN) 반도체란?
질화갈륨(GaN)은 갈륨의 질화물로, 청색 발광 다이오드(LED)의 재료로 사용되는 반도체입니다. 최근에는 전력 반도체나 레이다 등에도 응용되고 있습니다.
GaN은 더 높은 주파수에서 더 높은 효율로 전력을 처리할 수 있고, 실리콘 부품과 비교해서 동일한 전력을 제공하면서 절반의 공간으로 손실을 절반으로 줄일 수 있다는 장점이 있습니다. 이는 동작에 따른 전력 손실이 적어 효율 역시 높다는 것을 의미합니다.
GaN 반도체는 전력 시스템 설계의 미래를 주도할 새로운 체계의 공정 기술로 꼽히며, AI, 5G, 자율차 등의 핵심 부품으로 주목받고 있습니다. 스마트폰 고속충전기, 5G 이동통신, 자동차 분야를 중심으로 연평균 70%대 성장을 기록할 것으로 전망되고 있습니다.
GaN 반도체는 아직 웨이퍼 크기가 Si 반도체의 12인치 절반 수준인 6인치에 머물러 있습니다. 웨이퍼 크기는 곧 반도체 생산성이라는 점을 고려하면 여전히 Si 반도체의 경쟁력이 높은 편입니다. 하지만, 장기적으로 GaN이 더 낮은 가격에 생산될 수 있다면 전기차 인버터 시장에서도 SiC보다 GaN이 주목받을 수 있을 것으로 보입니다.
한편, 우리 정부도 GaN 전력반도체에 주목하고 있습니다. 2025년까지 상용화 제품 5개 이상을 개발하고, 6~8인치 파운드리 인프라도 국내에 구축할 계획을 세웠습니다. 관련 예산 지원도 준비해 뒀습니다.
질화갈륨(GaN) 반도체 장점
- 고효율성: GaN 트랜지스터는 실리콘 트랜지스터에 비해 스위칭 및 전도 손실율이 낮고, 이로 인해 에너지 효율성이 높아집니다.
- 높은 운영 온도: GaN 장치는 실리콘 장치보다 높은 온도에서 효과적으로 작동할 수 있다는 특성이 있습니다.
- 빠른 스위칭 속도: GaN 장치는 실리콘 장치보다 훨씬 빠르게 켜고 끌 수 있습니다.
- 작은 크기: GaN 장치의 더 높은 효율성과 전력 밀도 때문에, 실리콘 장치보다 작게 만들 수 있습니다.
- 항복 전압: GaN은 더 높은 임계전계를 가지고 있어, 항복 전에 더 높은 전압을 견딜 수 있습니다.
- 낮은 On-저항: GaN은 실리콘에 비해 훨씬 낮은 On-저항을 가지고 있어, 전도 손실률 줄이고, 이는 효율성을 향상시킵니다.
- 방사선 저항성: GaN 장치는 기본적으로 방사선에 대한 저항성이 있어서, 방사선이 전자 장치에 문제를 일으킬 여지가 많은 우주장치 적용에 장점을 가지고 있습니다.
- 열전도성: GaN은 실리콘보다 높은 열전도성을 가지고 있어, 열을 더 효과적으로 분산시킨다는 장점이 있습니다.
질화갈륨(GaN) 반도체 단점
- gate voltage의 제한: GaN 반도체는 gate voltage의 제한이 있다는 단점이 있습니다.
- turn on voltage가 낮음: GaN 반도체의 turn on voltage가 1v~2v 수준으로 낮다는 단점이 있습니다.
- 제조 과정의 복잡성과 비용: GaN 반도체는 제조 과정이 복잡하고 비용이 높다는 단점이 있습니다.
- gate driver의 부족: GaN 기반 전력반도체는 이제 막 시작하는 초기단계라서 gate driver가 많지 않다는 단점이 있습니다.
이런 장단점들을 고려하여 GaN 반도체는 특정 응용 분야에서 더욱 효과적으로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, GaN은 높은 동작 주파수에서 사용 가능하나, SiC는 비교적 낮은 동작 주파수에서 사용 가능합니다.
GaN과 SiC 중에서 무엇을 선택해야 할까?
GaN(질화갈륨)과 SiC(실리콘 카바이드)는 각각 고유한 특성과 장점을 가지고 있으며, 선택은 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다.
GaN은 빠른 스위칭 속도와 높은 효율을 자랑하며, 5G 통신 기지국, 전기차 등 빠른 에너지 전송이 필요한 분야에서 핵심적인 역할을 수행합니다. GaN은 AC→DC, DC→DC 변환에 유리하다고 합니다.
반면에 SiC는 고전압과 고내열성을 보유하고 있고, 전기차 및 전력 변환 장치 사용에 용이합니다. SiC는 고전압이 필요한 DC→AC 변환에 유리하다고 합니다.
따라서, GaN은 빠른 에너지 전송이 필요한 분야에, SiC는 고전압이 필요한 분야에 각각 적합하다고 볼 수 있습니다. 하지만, 이 두 반도체 모두 제조 과정이 복잡하고 비용이 높다는 단점이 있습니다. 이러한 점을 고려하여 응용 분야의 요구 사항과 비용 효율성을 종합적으로 고려하여 선택해야 합니다.
미국 질화갈륨(GaN) 반도체 관련주
1. 나비타스 세미컨덕터(NVTS) – 전력반도체 관련주
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나비타스 세미컨덕터(NVTS)는 2014년에 설립된 차세대 전력 반도체 전문 회사입니다. 이 회사는 질화갈륨(GaN) 전력 집적 회로, 탄화규소(SiC), 관련 고속 실리콘 시스템 컨트롤러, 전력 변환 및 충전에 사용되는 디지털 절연체를 설계, 개발 및 판매하고 있습니다.
나비타스 세미컨덕터는 세계적인 질화갈륨(GaN) 전력칩 회사로, LG전자, 아마존 등 글로벌 IT 회사를 고객사로 두고 있습니다. 이 회사는 자체개발 GaN 전력칩인 ‘GaNFast’을 공급하고 있으며, 이를 활용해 모바일 고속 충전기를 제조하고 있습니다. 또한, 전기차, 데이터 센터, 태양광 등으로 사업 확장을 시도하고 있습니다.
이 GaN 전력칩은 기존 실리콘 반도체에 비해 열에 강하고 고전압에서 잘 버틸 수 있는 소재로, 전력 모듈에 필요한 냉각장치를 최소화할 수 있어 시스템의 소형화와 경량화를 가능하게 합니다. 또한, 전력을 75% 덜 소비하여 높은 효율을 자랑하며 고속 충전 성능도 우수합니다.
나비타스 세미컨덕터는 최근에 세계 최초로 10분이면 100% 충전이 가능한 240W급 초고속 휴대전화 충전기를 선보였습니다. 또한, 2024년부터 2025년까지 전기 자동차, 태양광, 서버 및 산업 사용 사례를 위한 보다 발전되고 개선된 칩을 포함하는 로드맵을 선보이며 SiC 분야의 혁신을 멈추지 않고 있습니다.
나비타스 세미컨덕터의 시가총액은 약 8억 달러이며, 매출액은 약 7945만 달러입니다. 현재는 적자기업이지만, 스타트업의 특성상 실적보다는 재무구조와 상용화 가능성, 그리고 기술력 등을 봐야 합니다. 최근에는 유상증자를 통해 자본을 확충하면서 부채비율이 큰 폭으로 감소하였습니다.
그렇지만, 나비타스 세미컨덕터는 브렘트와 함께 EV 전력시스템과 반도체를 공동 개발하였습니다. 이 연구팀은 나비타스의 실리콘카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN) 칩 기술 등을 바탕으로 더 높은 전력 밀도와 효율성의 새로운 전기차용 전력시스템을 선보일 계획입니다.
이러한 기술력을 바탕으로 나비타스 세미컨덕터는 고전력 질화갈륨(GaN) 유닛의 출하량 7,500만을 넘겼습니다.
나비타스(NVTS), 7,500만 질화갈륨(GaN) 전력 반도체 출하 기록 – 인포스탁데일리 (infostockdaily.co.kr)
2. 울프스피드(WOLF) – 질화갈륨(GaN) 반도체 관련주
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Wolfspeed(WOLF)는 와이드 밴드갭 반도체 재료와 실리콘을 기반으로 하는 탄화규소 및 질화갈륨 (GaN) 재료, 전력 장치 및 무선 주파수 (RF) 장치를 제공하는 회사입니다. 이 회사는 실리콘에서 실리콘 카바이드(SiC)로의 전환을 주도하며, 전기차의 전환, 재생 에너지와 에너지 저장의 발전, 산업 응용의 발전 등 반도체 시장의 미래를 형성하고 있습니다.
Wolfspeed는 35년 이상의 기술 채택과 변혁을 통해 Wolfspeed® 전력 반도체는 업계를 선도하고 있습니다. 이 회사는 하드워크, 협업, 혁신에 대한 열정을 통해 가능한 모든 것을 믿습니다.
Wolfspeed는 탄화규소와 GaN 기술을 전 세계적으로 채택하고 있는 선도 기업으로, 효율적인 에너지 소비와 지속 가능한 미래를 위한 업계 최고의 솔루션을 제공하고 있습니다. 이 회사는 실리콘 카바이드를 상업화하는데 성공한 최초의 기업이며, 35년 이상 동안 고성능 실리콘 카바이드 재료와 장치를 설계하고 공급하여 고전력 응용 분야를 선도하고 있습니다.
Wolfspeed는 최근에 세계 최대 규모의 가장 진보된 실리콘 카바이드 시설을 완공했습니다. 이 새로운, 최첨단의 전력 웨이퍼 공장은 자동차에 적합하며 200mm를 처리할 수 있습니다. 이는 뉴욕 주 마시에 위치한 본사에서의 재료 공장 확장, 노스캐롤라이나 주 사일러 시티에 위치한 세계 최대의 재료 제조 시설 건설, 그리고 독일에 위치한 세계에서 가장 진보된 실리콘 카바이드 장치 제조 시설 건설과 함께 이루어졌습니다.
Wolfspeed(WOLF)의 고전력 질화갈륨(GaN) 유닛에 대한 세부 정보는 다음과 같습니다
- CMPA1C1D060D 60 W, 12.7-13.25 GHz, 40V, GaN MMIC: 이 유닛은 0.25 μm 게이트 길이 제조 공정을 사용하는 실리콘 카바이드 기판 위의 갈륨 질화물(GaN) 고전자 이동 트랜지스터(HEMT) 기반의 단일파장 통합 회로(MMIC)입니다. GaN-on-SiC는 실리콘, 갈륨 비소 또는 GaN-on-Si에 비해 더 높은 분해 전압, 더 높은 포화 전자 드리프트 속도 및 더 높은 열 전도성과 같은 우수한 특성을 가지고 있습니다.
- CMPA5259080S 80 W, 5.0 – 5.9 GHz, GaN MMIC: 이 유닛은 갈륨 질화물(GaN) 고전자 이동 트랜지스터(HEMT) 기반의 단일파장 통합 회로(MMIC)입니다. GaN은 실리콘 또는 갈륨 비소보다 우수한 특성을 가지고 있으며, 더 높은 분해 전압, 더 높은 포화 전자 드리프트 속도 및 더 높은 열 전도성을 가지고 있습니다.
- CG2H400 시리즈 및 CG2H800 시리즈: 이 0.25 µm GaN HEMT들은 6 GHz에서 8 GHz까지의 주파수 작동을 33% 더 높이며, 운영 효율성을 5~10% 향상시키고, Wolfspeed의 이전 세대 장치에 비해 1.5~2.0 dB의 이득을 추가로 제공합니다.
이러한 고전력 질화갈륨(GaN) 유닛들은 더 높은 주파수 작동, 더 높은 효율성, 그리고 더 높은 이득을 제공함으로써 통신 인프라스트럭처, 위성 통신, PTP 라디오 등의 응용 분야에서 사용됩니다
3. 텍사스 인스트루먼트(TXN) – 질화갈륨 반도체 관련주
텍사스 인스트루먼트 실시간 주가 및 뉴스| Google Finance
Texas Instruments Incorporated (TXN)는 글로벌 반도체 회사로, 산업, 자동차, 개인 전자제품, 통신 장비 및 엔터프라이즈 시스템과 같은 시장을 대상으로 아날로그 및 임베디드 처리 칩을 설계, 제조, 테스트 및 판매합니다.
아날로그 세그먼트에서는 전력 제품을 제공하여 다양한 전압 수준에서 전력 요구 사항을 관리하며, 배터리 관리 솔루션, DC/DC 스위칭 레귤레이터, AC/DC 및 격리된 컨트롤러 및 컨버터, 전력 스위치, 선형 레귤레이터, 전압 참조, 조명 제품 등을 포함합니다. 이 세그먼트는 신호 체인 제품을 제공하여 신호를 감지, 조건화 및 측정하여 정보를 전송하거나 변환하여 추가 처리 및 제어를 가능하게 합니다. 이에는 증폭기, 데이터 컨버터, 인터페이스 제품, 모터 드라이브, 클럭, 논리 및 감지 제품이 포함됩니다.
임베디드 처리 세그먼트에서는 전자 장비에서 사용되는 마이크로 컨트롤러를 제공하며, 수학 계산을 위한 디지털 신호 프로세서 및 특정 컴퓨팅 활동을 위한 응용 프로세서를 제공합니다. 이 세그먼트는 산업, 자동차, 개인 전자제품, 통신 장비, 엔터프라이즈 시스템, 계산기 등과 같은 다양한 시장에서 사용되는 제품을 제공합니다.
Texas Instruments는 1930년에 설립되었으며 본사는 미국 텍사스 주 달라스에 위치해 있습니다. 이 회사는 직접 판매 및 유통 업체를 통해 반도체 제품을 판매하며, 웹사이트를 통해서도 판매합니다.
Texas Instruments(TXN)는 질화갈륨(GaN) 기반의 전력 반도체 제품을 개발하고 있습니다. GaN 반도체는 실리콘 기반 제품에 비해 더 높은 전력 밀도와 향상된 전력 변환 효율성을 제공합니다.
Texas Instruments의 GaN FET 제품군은 게이트 드라이버와 보호 기능이 통합되어 있으며, 이는 수명 신뢰성과 비용 이점을 제공하는 가장 효율적인 GaN 솔루션을 제공합니다. 이들은 고효율 전력 전자제품의 전력 밀도를 극대화하면서 효율성 성능을 포기하지 않는 데 기여합니다.
Texas Instruments는 2023년 11월 30일에 저전력 GaN 포트폴리오를 확장하여 AC/DC 전력 어댑터의 크기를 50% 축소할 수 있도록 하였습니다. 이는 엔지니어들이 AC/DC 솔루션을 개발하면서 크기를 절반으로 줄이고 시스템 효율성을 95% 이상으로 달성하도록 돕습니다. 이 새로운 GaN 장치들은 AC/DC 전력 변환에서 가장 일반적인 토폴로지와 호환됩니다.
이러한 GaN 기술은 Chicony Power, LITEON Technology, Delta Electronics 등의 회사들이 전력 공급 설계를 향상시키고, 효율성을 향상시키며, 전력 제품의 크기를 줄이는 데 활용하고 있습니다.
결론 : 미국 질화갈륨(GaN) 반도체 관련주 전망
질화갈륨(GaN) 반도체는 전력 전자 분야에서 혁신적인 변화를 주고 있습니다. GaN 반도체는 실리콘 기반 제품에 비해 더 높은 전력 밀도와 향상된 전력 변환 효율성을 제공합니다. 이는 산업, 자동차, 개인 전자제품, 통신 장비, 엔터프라이즈 시스템 등과 같은 다양한 시장에서 사용되는 제품을 제공합니다.
GaN 반도체는 더 높은 주파수와 온도에서 작동할 수 있으며, 따라서 더 빠르게 냉각하고, 자기장을 줄이고, 액체 냉각에서 공기 냉각으로 빠르게 전환할 수 있습니다. GaN 반도체는 실리콘보다 비용 효율적이며, 에너지 비용을 줄이므로 더 적은 재료 비용과 크기를 가져옵니다.
GaN 반도체의 상용화 가능성은 매우 높습니다. GaN 반도체는 더 빠르고 쉽게 생산할 수 있으며, 다른 여러 가지 이점이 있기 때문에 더 많은 회사들이 GaN을 사용하고 있습니다. 또한, GaN 반도체는 전력 시스템의 효율성, 성능, 시스템 비용을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
GaN 반도체의 미래 전망은 매우 밝습니다. 2025년까지 GaN 반도체 시장 규모는 약 40억 달러에 이를 것으로 예상되며, 2027년까지는 12.5억 달러를 초과할 것으로 예상됩니다. GaN 반도체는 더 높은 스위칭 주파수를 처리할 수 있으므로, 빠른 충전기, 무선 충전, 데이터 센터, 전기화된 교통 등에서 널리 사용되고 있습니다. 이러한 GaN 기술은 Chicony Power, LITEON Technology, Delta Electronics 등의 회사들이 전력 공급 설계를 향상시키고, 효율성을 향상시키며, 전력 제품의 크기를 줄이는 데 활용하고 있습니다.
이 정보는 투자 조언이 아니며, 투자에 대한 개인적인 결정을 내리는 데 사용되어서는 안됩니다. 투자는 언제나 개인의 책임입니다.
자주 묻는 질문
질화갈륨(GaN) 반도체에 대한 자주 묻는 질문과 답변을 간단하게 정리해봤습니다
Q: GaN 반도체의 주요 특징은 무엇인가요?
A: GaN 반도체는 실리콘 반도체에 비해 높은 전력 변환 효율, 높은 전력 밀도, 그리고 빠른 스위칭 속도를 가지고 있습니다. 이는 더 높은 주파수에서 더 높은 효율로 전력을 처리할 수 있으며, 실리콘 부품과 비교해서 동일한 전력을 제공하면서 절반의 공간으로 손실을 절반으로 줄일 수 있습니다.
Q: GaN 반도체의 주요 이점은 무엇인가요?
A: GaN 반도체는 에너지를 보다 효율적으로 관리하고 더 작은 공간에서 더 높은 전력 밀도를 달성하고자 하는 요구를 충족시킵니다. 또한, GaN 반도체는 실리콘에 비해 최대 20배 더 높은 전자 이동성을 가진다는 것입니다.
Q: GaN 반도체의 가격은 비싼데 그것을 감안할 상용화의 이점은 무엇인가요?
A: GaN 반도체는 실리콘 반도체보다 100 배 빠른 속도로 40 %의 에너지 절약과 3 배의 전력 밀도를 향상시킵니다. 이는 에너지 비용 절감, 더 높은 전력밀도, 더 높은 스위칭 주파수 등의 이점을 제공합니다.
Q: 가격을 낮출 요인은 어떤게 있는지?
A: GaN 반도체의 가격은 생산 비용과 관련이 있습니다. 하지만 GaN 관련 조립 공정이 개선됨에 따라, 점점 수율이 증가하고 있기 때문에 순차적으로 개선되고 있는 단계입니다.
Q: 시장에서 앞서있는 타 기업들을 따라갈 수 있는 비전이 존재하는지?
A: GaN 반도체는 전력 시스템 설계의 미래를 주도할 새로운 체계의 공정 기술로 꼽힙니다. 이는 전자 업계가 더 이상 실리콘을 기반으로 하는 전력용 반도체가 아닌, 새로운 체계의 전력용 반도체를 필요로 한다는 것을 의미합니다.
