🔌"온세미"의 AI 전력반도체: 데이터센터 매출 2배, 뜨거울수록 벌어지는 차이, 차량용 정체

독자님들 안녕하세요? 🍎Macultist입니다! 반도체 회사가 1년 만에 잉여현금흐름을 4배로 불렸다면 믿어지시나요? 오늘 소개할 기업은 미국 반도체 회사 '온세미(onsemi)'입니다. 자동차용 반도체 회사로 주로 알려졌던 곳인데, 최근 들어 AI 데이터센터용 전력반도체 쪽으로 무게중심을 빠르게 옮기고 있습니다.

데이터센터로 쏠리는 생산능력

온세미가 8월 3일 발표한 2026 회계연도 2분기 실적에 따르면, 매출은 16억 달러를 기록했습니다. 전년 동기 대비 9%, 전분기 대비로는 6% 늘어난 수치입니다. 여기서 눈여겨봐야 할 건 어느 사업부가 이 성장을 이끌었느냐입니다. 전력관리반도체(전력을 안정적으로 공급하고 조절해 주는 반도체)를 담당하는 파워솔루션그룹의 매출이 8억2900만 달러로 전년 동기보다 19% 늘었습니다. 회사가 '기타' 부문으로 분류하는 매출도 4억 달러로 전분기 대비 34% 증가했는데, 이 역시 AI 데이터센터向 수요가 이끌었다고 회사는 설명했습니다. 실적 발표 컨퍼런스콜에서 하사네 엘코우리 최고경영자는 AI 데이터센터 매출이 2026년 말까지 지금의 두 배를 넘어설 것이라고 말했습니다. 근거로 든 게 엔비디아의 MGX 서버 플랫폼, 데이터센터 업체 그레이트월, 그리고 아마존웹서비스(AWS)와 새로 맺은 설계 수주입니다. 여기서 하나 짚어볼 게 있습니다. 반도체 회사가 "AI 데이터센터 매출이 늘었다"고 하면 보통 GPU나 메모리를 떠올리기 쉽습니다. 온세미가 파는 물건은 다릅니다. GPU가 아니라 GPU에 전기를 안정적으로 공급하는 전력관리 칩입니다. AI 서버 한 대가 쓰는 전력은 계속 늘고 있고, 전력이 늘어날수록 전압을 정밀하게 조절해 줄 부품이 더 많이 필요해집니다. 쉽게 말하면 전력반도체는 AI 서버의 혈압을 관리하는 장치인 셈입니다. 서버 자체가 안 팔려도, 서버 한 대에 들어가는 전력반도체 개수와 단가가 늘면 온세미 매출은 늘어나는 구조입니다. 이 부분이 온세미를 단순한 반도체주가 아니라 AI 인프라 확장의 곁가지 수혜주로 보는 사람들이 늘고 있는 이유입니다. 참고로 온세미는 AI 데이터센터 매출을 아직 별도 사업부로 떼어내지 않고 '기타' 항목에 묶어서 공시하고 있습니다. 사업 비중이 그만큼 작다는 뜻이기도 하지만, 반대로 보면 지금 속도로 계속 크면 몇 분기 안에 독립 사업부로 분리될 만큼 몸집이 커질 수 있다는 신호이기도 합니다. AI 서버용 전력반도체 시장은 온세미뿐 아니라 여러 반도체 업체가 동시에 주목하는 영역인데, 그중에서도 온세미는 엔비디아·AWS 같은 대형 고객사를 초기에 선점했다는 점에서 유리한 출발선에 서 있습니다.

뜨거워질수록 벌어지는 차이

독자님들, 전력반도체는 전기를 1초에 수만 번 끊었다 이었다 하며 전압과 형태를 바꾸는 스위치입니다. 이 스위치는 두 군데서 에너지를 잃습니다. 켜져 있는 동안 자기 저항 때문에 생기는 '온저항(스위치가 켜져 있을 때 전류를 가로막는 저항)' 손실, 그리고 켜고 끌 때마다 버려지는 '스위칭 손실(켜고 끄는 순간 열로 사라지는 에너지)'입니다. 문제는 두 손실 모두 온도에 따라 달라진다는 점입니다.

온세미가 2024년 10월 자사 기술 블로그에 공개한 비교표가 이를 잘 보여 줍니다. 650볼트급 실리콘 '슈퍼정션 트랜지스터(실리콘 고전압 스위치의 대표 구조)'와 온세미의 탄화규소(규소와 탄소가 결합한 반도체 결정) 트랜지스터는 섭씨 25도에서 온저항이 둘 다 23밀리옴입니다. 그런데 섭씨 175도에서는 실리콘이 57.5밀리옴으로 2.5배가 되고, 탄화규소는 34.5밀리옴으로 1.5배에 그칩니다. 같은 전류라면 열은 저항에 비례하므로, 뜨거운 상태에서는 실리콘 쪽 발열이 약 1.7배 많아집니다.

첫 번째 이유는 울타리 높이에 비유할 수 있습니다. 결정에 묶인 전자가 풀려나 전류를 나르려면 넘어야 하는 에너지 문턱이 있는데, 이를 '띠틈(전자가 움직일 수 있는 상태로 올라가는 데 필요한 에너지 간격)'이라고 합니다. 일본 반도체 회사 로옴의 기술 자료에 따르면 실리콘의 띠틈은 1.12전자볼트, 탄화규소는 3.26전자볼트로 약 3배입니다. 울타리가 낮으면 열만 받아도 전자가 저절로 넘어와 '누설전류(꺼져 있어야 할 때 새어 나가는 전류)'가 됩니다. 탄화규소는 울타리가 높아 고온에서도 이런 전자가 훨씬 적습니다.

두 번째 이유는 '절연파괴 전기장(물질이 전압을 버티다 무너지는 전기장 세기)'입니다. 같은 자료에서 탄화규소는 실리콘의 약 10배입니다. 그래서 같은 650볼트를 막는 '드리프트층(꺼졌을 때 전압을 받아내고 켜졌을 때 전류가 지나가는 층)'을 훨씬 얇게, 불순물을 더 많이 넣어 만들 수 있습니다. 온도가 오르면 원자 진동이 커져 전자가 자주 부딪히고 이 층의 저항이 늘어납니다. 실리콘은 두꺼운 드리프트층이 저항의 큰 몫을 차지해 그 영향을 고스란히 받습니다. 미국 전력전자 전문 매체에 실린 기술 기사는 탄화규소 트랜지스터가 온도가 오르면 '문턱전압(스위치가 켜지기 시작하는 전압)'이 낮아져 일정 온도까지는 저항이 오히려 줄어든다고 설명합니다. 오르는 저항을 일부 상쇄하는 셈입니다.

세 번째는 열을 빼내는 능력입니다. 온세미 블로그는 탄화규소의 열전도도(열을 전달하는 능력)가 실리콘의 약 세 배라고 밝힙니다. 칩 안의 열이 방열판으로 빨리 빠지면 칩 온도가 덜 오르고, 온도가 저항을 키우고 저항이 다시 열을 키우는 악순환도 약해집니다.

스위칭 쪽도 차이가 큽니다. 같은 비교표에서 스위치를 켜기 위해 채워야 하는 '게이트 전하량(스위치 손잡이를 돌리는 데 드는 전기량)'은 실리콘 259나노쿨롱, 탄화규소 69나노쿨롱입니다. 켤 때마다 열로 사라지는 출력 축전 에너지도 27마이크로줄 대 15마이크로줄입니다. 한 번에 덜 버리니 더 자주 여닫을 수 있고, 그만큼 코일과 축전기를 작게 만들 수 있습니다.

이 차이는 뜨겁고 좁은 곳에서 드러납니다. 온세미는 서버 랙의 전력 밀도가 10년 전 약 5킬로와트에서 20~30킬로와트 이상으로 올랐다고 설명합니다. 오픈컴퓨트프로젝트의 '오픈랙 3세대' 전원 규격은 부하 30~100% 구간에서 97.5%가 넘는 최고 효율을 요구합니다. 전원장치 내부가 뜨거울수록 실리콘의 손실이 커져 이 선을 넘기 어려워집니다. 전기차 '인버터(배터리의 직류를 모터용 교류로 바꾸는 회로)'도 모터 옆 뜨거운 공간에서 일하므로, 고온 온저항이 곧 냉각장치 크기와 효율로 이어집니다.

온세미는 2022년 8월 미국 뉴햄프셔주 허드슨 공장 증설을 발표하며, 탄화규소 분말과 흑연 원료 조달부터 패키지가 끝난 소자 출하까지 공급망 전체를 직접 통제하게 됐다고 밝혔습니다. 결정을 키우는 단계부터 소자까지 한 회사 안에서 만들면 품질과 물량을 스스로 관리할 수 있습니다. 뜨거워질수록 격차가 커지는 재료를 원료부터 쥐고 있다는 점이 데이터센터와 전기차 고객 모두에게 온세미를 설득력 있는 공급자로 만드는 근거입니다.

차량용 반도체가 발목 잡는 이유

좋은 이야기만 있는 건 아닙니다. 온세미 매출의 상당 부분은 여전히 자동차용 반도체에서 나옵니다. 2분기 자동차 부문 매출은 7억8100만 달러로 전년 동기 대비로는 7% 늘었지만, 전분기 대비로는 2% 줄었습니다. 회사는 유럽 고객사들의 계절적 수요 감소를 이유로 들었습니다. 여기에 더해 앞서 설명한 것처럼 온세미가 자동차·산업용 생산 물량 일부를 AI 데이터센터용으로 돌리고 있다는 점도 자동차 부문 매출이 둔화된 배경 중 하나입니다. 다시 말해 자동차 시장이 나빠서라기보다는, 회사가 의도적으로 더 돈이 되는 곳에 생산능력을 몰아준 결과에 가깝습니다. 문제는 경쟁 구도입니다. 온세미가 힘을 쏟고 있는 실리콘카바이드(SiC, 기존 실리콘보다 전력 손실이 적고 고온에 강한 차세대 반도체 소재) 시장에는 독일 인피니언이라는 강력한 경쟁자가 있습니다. 인피니언은 2024년 기준 자동차용 반도체 매출만 80억 달러를 넘기며 이 시장 1위를 지키고 있고, NXP와 ST마이크로일렉트로닉스도 같은 시장에서 경쟁하고 있습니다. 온세미는 '엘리트SiC'라는 자체 브랜드를 앞세워 상대적으로 공격적인 가격 정책을 펴는 것으로 알려져 있는데, 이는 단기 마진을 일부 포기하더라도 전기차 파워트레인 시장에서 점유율을 먼저 확보하겠다는 뜻입니다. 전기차 판매 성장세가 예전만 못한 지금, 이 베팅이 언제 결실을 맺을지는 아직 지켜봐야 할 대목입니다. 밸류에이션 면에서도 온세미 주가는 8월 18일 기준 79.42달러로, 최근 한 차례 두 자릿수 비율로 조정받았던 만큼 AI 데이터센터 기대감이 주가에 얼마나 반영돼 있는지 따져볼 필요가 있습니다. 여기에 더해 최근 몇 년간 이어진 전기차 수요 둔화도 변수입니다. 전기차 한 대에는 내연기관차보다 훨씬 많은 전력반도체가 들어가는데, 전기차 판매 증가 속도가 둔화되면 온세미의 SiC 사업 성장 속도도 함께 영향을 받을 수밖에 없습니다. 다만 회사는 자동차 부문 안에서도 전기차 비중이 낮은 산업용 모터, 재생에너지 인버터 쪽으로 고객군을 넓히며 이 리스크를 일부 상쇄하고 있다고 밝혔습니다. 결국 온세미의 주가 향방은 AI 데이터센터라는 새로운 성장축이 자동차·산업 부문의 둔화를 얼마나 빨리 메워주느냐에 달려 있다고 볼 수 있습니다.

결론

온세미는 자동차용 반도체 회사에서 AI 인프라 부품 회사로 정체성을 바꾸는 중입니다. 잉여현금흐름이 네 배로 늘고 가이던스가 올라간 것은 분명 긍정적인 신호입니다. 다만 매출의 절반 가까이를 차지하는 자동차·산업 부문의 회복 속도와 인피니언 등 경쟁사와의 가격 경쟁이 어떻게 흘러갈지는 조건부로 지켜볼 필요가 있습니다. 온세미가 AI 인프라 수혜주로 자리를 굳히는 시기를 응원하겠습니다! 이상으로 온세미에 대한 이야기를 마치며 오늘 글은 여기서 맺겠습니다. 투자에 대한 최종 결정은 전적으로 개인의 책임입니다. 저는 여러분들에게 투자 권유가 아닌 종목 추천만 드릴뿐, 최종적으로 매수/매도를 결정하는 것은 제가 아닌 여러분임을 기억하세요!