반도체라고 하면 일반적으로 연산과 데이터를 처리하는 CPU나 메모리 반도체를 떠올리기 쉽다. 하지만 전기를 실제로 ‘사용 가능한 형태’로 바꿔주는 역할은 전력 반도체가 담당한다. 우리가 사용하는 스마트폰 충전기, 전기차 구동 시스템, 데이터센터 전원장치, 철도와 산업용 인버터까지 대부분의 전자 시스템에는 전력 반도체가 들어간다.

전기는 발전소에서 교류^AC 형태로 생산되지만, 반도체와 배터리, 전자기기는 대부분 직류^DC를 사용한다. 따라서 교류를 직류로 변환하고, 필요한 전압으로 조절하는 과정이 반드시 필요하다. 이 역할을 수행하는 것이 바로 전력 반도체다. 최근 전기차와 AI 데이터센터처럼 대량의 전력을 빠르고 효율적으로 처리해야 하는 산업이 늘어나면서, 전력 반도체의 성능은 시스템 전체 효율을 결정하는 핵심 요소가 되고 있다.

제엠제코는 이러한 전력 반도체 분야에서 소재·부품·장비를 모두 아우르는 기술을 확보하고 있는 기업이다. 전력 반도체 패키징 소재 양산과 후공정 자동화 장비, 전력 모듈 기술을 자체 개발해 전체 매출의 80% 이상을 해외로 수출하고 있다. 특히 2025년 ‘1천만불 수출의 탑’을 수상하며 글로벌 시장에서 기술력을 인정받았다.

최근 전력 반도체 시장에서 가장 주목받는 기술은 SiC(실리콘카바이드) 기반 전력 반도체다. 기존 실리콘^Si 기반 반도체보다 고전압·고온 환경에서 효율이 높고 전력 손실이 적어 전기차와 재생에너지, 데이터센터 분야에서 빠르게 적용이 확대되고 있다.

제엠제코가 개발한 ‘1700V 250A급 저손실 풀-실리콘카바이드 하프-브리지 전력 모듈^{Full-SiC Half-bridge Power Module}’ 역시 이러한 흐름 속에서 탄생한 기술이다. 이 모듈은 고전압·대전류 환경에서도 전력 손실을 낮추고, 높은 신뢰성을 확보한 것이 특징이다. 특히 반도체 소자와 패키지의 리드프레임을 연결하는 ‘메탈 클립 본딩’ 기술과 ‘초음파 웰딩 기반 접합 기술’이 핵심 경쟁력으로 꼽힌다.

기존 전력 반도체 패키징에서는 가느다란 알루미늄 와이어를 여러 개 연결해 전류가 흐르는 길을 만들었다. 하지만 전류가 커질수록 와이어 자체의 전기저항과 발열 문제가 커지고, 장기간 사용할 때 접합부의 신뢰성에도 한계가 생길 수 있다. 제엠제코의 메탈 클립 본딩 기술은 이러한 와이어 대신 구리 소재의 넓은 금속 클립을 사용해 반도체 소자와 리드프레임을 직접 연결하는 방식이다. 전류가 지나가는 길이 넓어지는 만큼 전기저항이 낮아지고, 열을 밖으로 빼내는 능력도 향상된다. 그 결과 대전류 전송과 방열 성능이 중요한 전력 반도체 모듈에서 좀 더 안정적인 성능을 구현할 수 있다.

초음파 웰딩 기반 접합 기술은 고주파 진동을 이용해 금속과 금속을 강하게 접합하는 기술이다. 기존 솔더, 즉 납땜 방식은 열이 반복적으로 가해지는 환경에서 접합층이 약해지거나 깨질 수 있다는 한계가 있었다. 반면 초음파 웰딩은 접합 부위에 미세한 진동에너지를 가해 금속 표면을 결합하는 방식으로, 접합 강도와 내구성을 높일 수 있다. 특히 전력 반도체처럼 작동 중 열이 많이 발생하고 온도 변화가 반복되는 부품에서는 접합부의 안정성이 제품 수명과 직결된다. 제엠제코는 이 기술을 통해 고전압·대전류 환경에서도 모듈의 신뢰성을 높이는 데 집중했다.

이를 바탕으로 제엠제코는 1700V 250A급 전력 모듈 시제품을 성공적으로 고도화했으며, 공정 최적화를 통해 1700V 450A급 제품까지 양산 준비를 완료한 상태다.