SiC 및 GaN 칩 수요 급증 전망…데이터센터 800V 아키텍처 도입이 촉매

AI 데이터센터의 고전압 전력 아키텍처로의 전환이 화합물 반도체 시장에 명확한 역할 분담을 만들어내고 있다. 중국국제금융공사(CICC)가 6월 말 발표한 연구 보고서에 따르면, 실리콘 카바이드(SiC)는 시설 측면, 질화갈륨(GaN)은 랙 내부에서 각각 주도적인 역할을 할 전망이다.

CICC의 애널리스트들은 "AI 컴퓨팅이 더 높은 밀도, 지속적인 만부하 운용, 강력한 과도 돌입(transient shock)으로 나아감에 따라 고전압 아키텍처는 데이터센터 전력 시스템의 확정적인 방향"이라고 밝혔다. 이 보고서는 2026년을 새로운 전력 토폴로지 도입의 원년으로 지목했다. 은행은 SiC가 그레이 에어리어(시설 측면) 전력 변환(솔리드스테이트 변압기, 전원 공급 장치, 에너지 저장 시스템 포함)을 주도하고, GaN은 화이트 에어리어(랙 레벨) 애플리케이션(중간 버스 변환 및 프로세서 전력 관리 등)에 침투할 것으로 전망했다.

시장 기회는 상당하다. Gartner가 2026년 5월 보고서에서 AI 데이터센터 전력 반도체 분야의 '타도할 기업'으로 지목한 Infineon Technologies AG는 2027 회계연도 AI 시장 매출이 25억 유로에 달할 것으로 전망하고 있다. 이 독일 칩 제조사의 '그리드-투-코어(grid-to-core)' 포트폴리오는 솔리드스테이트 변압기부터 프로세서 레벨 전력 관리까지 모든 변환 단계를 아우르며, 고전압 그리드-투-랙 변환에는 SiC를, 고주파 중간 단계에는 GaN을 사용한다.

이 같은 시점은 급증하는 전력 수요와 맞물려 있다. Energy Innovation의 모델링에 따르면, 2030년까지 예상되는 미국 수요 증가분을 화석연료 중심으로 충당할 경우 고객 전기요금이 연간 300억 달러 증가할 것으로 추산된다. 와이드밴드갭 반도체의 효율성 개선을 포함한 가속화된 청정에너지 경로를 따를 경우, 해당 비용은 연간 51억 달러(17%) 절감된다. 연료 가격 급등 시나리오에서는 절감액이 84억 달러까지 증가한다.

SiC와 GaN, 명확한 역할 분담

CICC의 프레임워크는 데이터센터의 물리적 배치를 기준으로 명확한 경계를 긋는다. 고전압 및 고온 작동에 최적화된 SiC 소자는 건물에 800VDC 이상의 전력이 유입되는 시설 측면에 가장 적합하며, 효율적인 변환이 요구된다. 더 작은 폼팩터에서 더 높은 주파수로 스위칭이 가능한 GaN은 공간이 협소하고 전력 밀도 요구가 극대화되는 랙 내부에 적합하다.

이는 더 넓은 시장 궤적과 일치한다. IndexBox에 따르면, 글로벌 디지털 전력 컨트롤러 시장은 데이터센터 전력화와 와이드밴드갭 반도체 채택에 힘입어 2026년부터 2035년까지 연평균 7%~9% 성장할 것으로 전망된다. 와이드밴드갭 반도체는 2026년 디지털 전력 컨트롤러 유닛의 약 15%에서 2035년 약 30%까지 점유율이 확대될 것으로 예상된다.

캘리포니아 엘세군도에 본사를 둔 팹리스 GaN 전력 IC 전문 기업 Navitas Semiconductor는 직접적인 수혜 기업 중 하나다. 이 회사의 GaNFast 전력 IC는 트랜지스터, 드라이버, 보호 기능을 단일 칩 솔루션에 통합하여 데이터센터 전원 공급 장치 등 다양한 애플리케이션을 겨냥한다. Infineon, Texas Instruments, STMicroelectronics도 GaN 및 SiC 기능이 내장된 디지털 전력 컨트롤러에 대규모 투자를 진행 중이다.

투자 시사점

투자자들에게 CICC의 분석은 화합물 반도체 관련주로의 섹터 순환을 위한 테마별 프레임워크를 제공한다. Infineon은 전체 AI 전력 체인에 걸쳐 노출도를 가진 종합 전력 반도체 리더로 거래된다. Navitas 및 기타 GaN 전문 기업들은 랙 레벨 기회에 대한 순수 노출도를 제공하며, Wolfspeed Inc.와 ON Semiconductor Corp.는 시설 측면 애플리케이션을 위한 SiC 부문에 포지셔닝되어 있다.

핵심 리스크는 실행력이다. 새로운 발전 용량 건설은 변압기 및 개폐기 공급망, 인허가 지연, 지역 반대 등의 장벽에 직면해 있다. 업계 보도에 따르면, 2026년 가동 예정이었던 데이터센터의 약 절반이 이러한 병목 현상으로 인해 지연되거나 취소됐다. Energy Innovation의 모델링에 따르면, 수요 증가세가 둔화되더라도 예상 수요의 33%만 실현될 경우에도 청정에너지 경로는 화석연료 대비 연간 26억 달러를 절감할 수 있다.

CICC 보고서의 'SiC는 왼쪽, GaN은 오른쪽' 프레이밍은 투자자들에게 데이터센터 전력 스택의 각 계층에서 어떤 기업이 혜택을 볼지에 대한 명확한 지도를 제공한다. 그리고 2026년은 아키텍처 전환이 본격화되는 원년이 될 것이다.

본 글은 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 투자 조언을 구성하지 않습니다.