반도체 스타트업 내러티브 ③ · AI 전력 전달과 전력반도체
이 그룹의 공통 주장은 “AI 컴퓨트는 트랜지스터보다 전력에서 막힌다”는 것이다. 그러나 Empower Semiconductor와 PowerLattice는 전압 조정을 프로세서 패키지 가까이 옮기고, VisIC·Wise Integration은 GaN 소자와 디지털 제어로 더 앞단의 전력 변환 효율을 높인다. 같은 전력 내러티브지만 고객, 전압, 검증 기준이 완전히 다르다.
투자자 포트폴리오 지도에서 전력 기술은 Empower Semiconductor, PowerLattice, VisIC, Wise Integration, Vertical Semiconductor로 흩어져 있었다. 이들을 함께 보면 AI 데이터센터의 전력 병목이 grid-to-rack, PSU, board, package, die로 이어지는 연쇄 문제라는 점이 드러난다.
전력 스타트업의 핵심 질문은 최고 효율이 아니다. 어느 전압 변환 단계를 어디로 옮기고, 그 결과 시스템의 배선 손실·열·응답 속도·가용 컴퓨트가 얼마나 달라지는가다.
먼저 두 시장을 분리해야 한다
| 시장 | 대표 회사 | 주요 기술 | 검증 지표 |
|---|---|---|---|
| AI 프로세서 package power | Empower, PowerLattice | IVR, power chiplet, vertical power delivery, silicon capacitor | current density, transient response, IR drop, power noise, package thermal |
| board·system conversion | Empower | 고밀도 step-down, multi-domain regulation | 효율 곡선, BOM·면적, telemetry, fault response |
| rack·PSU 고주파 변환 | Wise Integration 등 | GaN power IC + digital control | 전력 밀도, 스위칭 손실, EMI, 인증·신뢰성 |
| 고전압 traction·산업 | VisIC | 고전압 D³GaN power device | 고온·고전압 수명, short circuit, automotive qualification |
| 차세대 wide-bandgap 소자 | Vertical Semiconductor 등 | 수직 구조 GaN·새 device architecture | wafer yield, breakdown, on-resistance, foundry scalability |
GaN 회사가 AI를 언급한다고 해서 GPU 패키지 안에 들어가는 것은 아니다. 데이터센터는 48V bus와 PSU, board VRM, package IVR, on-die PDN이 연속된 시스템이다. 각 회사가 어느 경계를 제어하는지 모르면 같은 “전력 효율” 수치를 비교하게 된다.
내러티브 1: 전압 조정기를 부하에 가까이 가져간다
AI 가속기의 전력은 높아지고 코어 전압은 낮아진다. 같은 전력을 더 낮은 전압으로 공급하면 전류가 커지고, 배선 저항에서 발생하는 I²R 손실과 voltage droop가 급격히 중요해진다. 보드 가장자리의 VRM에서 패키지까지 수천 암페어를 옆으로 운반하는 구조는 면적과 열, 신호 무결성을 함께 압박한다.
Empower Semiconductor의 해법은 integrated voltage regulator를 package 아래·옆·안으로 옮기는 것이다. Crescendo는 multi-kilowatt processor를 위한 vertical power delivery를, EP70xx·EP71xx는 chiplet·system power를, ECAP은 초저 ESL silicon capacitor를 겨냥한다. 회사는 IVR가 수십 개 discrete component를 없애고 부하 변화에 더 빨리 반응한다고 주장한다.
2025년 Empower는 Marvell custom silicon용 pre-validated power solution 협업을 발표했다. 2026년 7월 Analog Devices가 Empower 인수를 완료했다. 발표 가격은 $1.5 billion이었다. 아날로그·전력 대기업이 수직 전력 전달과 silicon capacitor를 AI용 핵심 포트폴리오로 흡수한 사례다.
내러티브 2: 전력 전달도 chiplet이 된다
PowerLattice는 Rainier micro-IVR architecture를 power-delivery chiplet으로 만든다. on-die magnetic inductor, control circuit, programmable software를 하나의 작은 다이에 통합하고 substrate land side, embedded substrate, interposer 안에 배치할 수 있다고 설명한다.
회사는 power chiplet을 compute die에서 수백 µm 거리로 가져와 conduction loss와 noise를 낮추고 5 A/mm² current density를 제시한다. “effective compute power 50% 이상 감소”와 “2배 이상의 성능 향상”은 회사 주장으로, 고객 패키지와 workload 전체에서 독립 검증해야 한다.
2025년 11월 Playground Global과 Celesta Capital이 $25 million Series A를 공동 주도했고 누적 조달액은 $31 million이 됐다. Pat Gelsinger가 이사회에 합류했다. 투자 논리는 명확하다. accelerator 자체 경쟁보다 모든 고성능 accelerator에 필요한 power chiplet이라는 수평적 제어 지점을 노린다.
내러티브 3: 전력 밀도는 소자와 제어의 공동 결과다
GaN은 높은 스위칭 주파수와 낮은 손실로 자성부품과 수동소자를 줄일 잠재력이 있다. 그러나 device만 바꾼다고 전원 시스템이 완성되지는 않는다. gate drive, protection, magnetics, control loop, EMI, 열, 인증이 함께 설계돼야 한다.
Wise Integration은 GaN power IC와 digital control을 결합해 전원장치 전체를 최적화한다. 2024년 €15 million Series B는 국제 상용화와 차세대 GaN 제품 개발을 지원했다. 이 회사의 내러티브는 프로세서 패키지 내부보다 charger·industrial·server power conversion의 크기와 효율을 줄이는 데 가깝다.
VisIC는 D³GaN을 EV traction inverter에 우선 적용해 왔다. 2025년 $26 million Round B의 두 번째 closing에는 현대차·기아가 전략 투자자로 참여했다. 회사는 1,350V Gen4 GaN과 AI power infrastructure 가능성을 강조하지만 실제 자금과 고객 검증의 중심은 자동차다. “AI 관련”이라는 라벨보다 현재 qualification path를 보는 이유다.
투자자들은 왜 전력 회사를 다시 보는가
| 자본 | 대표 사례 | 투자 논리 |
|---|---|---|
| 딥테크 VC | Playground Global·Celesta의 PowerLattice | GPU 업체와 무관하게 모든 AI package에 들어갈 수 있는 수평 부품 |
| 성장 자본 | Fidelity·CapitalG·ADIA 계열의 Empower 투자 | 고객 검증 뒤 생산능력과 글로벌 공급망 확장 |
| 전략적 인수자 | Analog Devices의 Empower 인수 | 전력 관리·아날로그 포트폴리오를 AI package까지 확장 |
| 자동차 OEM | 현대차·기아의 VisIC 투자 | 고전압 traction inverter에서 SiC 대안과 공급망 선택지 확보 |
| 연구·산업 정책 자본 | imec.xpand의 Wise Integration | 유럽 GaN 설계·제조 생태계와 에너지 효율 |
전력 회사는 고객의 product roadmap에 깊이 들어가고 qualification이 길다. 한 번 design-in 되면 교체 비용이 높지만, 대형 PMIC 업체와 module 업체가 빠르게 따라올 수 있다. 스타트업의 방어력은 최고 효율 숫자보다 magnetics·package·control·firmware·manufacturing IP의 결합에서 나온다.
회사 발표를 읽는 여덟 가지 질문
- 입력·출력 전압과 전류 범위가 무엇인가. 48V rack conversion과 sub-1V core delivery는 다른 문제다.
- 효율이 peak인지 실제 load curve 전체인지 확인한다.
- 프로세서 성능 향상 주장이 workload, droop margin, DVFS 조건을 공개하는가.
- current density가 silicon area, package area, cooling area 중 무엇을 분모로 하는가.
- magnetics와 capacitor를 포함한 solution footprint와 높이를 공개하는가.
- 열이 processor cooling path와 충돌하지 않는가.
- fault isolation, telemetry, hot spot, redundancy, field reliability를 다루는가.
- test chip인지 고객 qualification인지, volume production인지 구분한다.
효율 계산의 경계를 먼저 맞춘다
power startup의 절감률은 측정 경계에 따라 크게 달라진다. regulator 자체의 conversion efficiency, board에서 die까지의 PDN loss, voltage margin 감소, 낮아진 chip temperature에 따른 leakage, cooling fan·pump power는 서로 다른 항목이다. “compute power 50% 감소”가 chip input인지 facility power인지 구분해야 한다.
가장 설득력 있는 검증은 동일한 processor와 workload에서 wall power, delivered voltage, frequency, throughput, temperature를 함께 공개하는 것이다. regulator가 droop를 줄여 guardband를 낮췄다면 같은 성능에서 전압과 전력을 얼마나 줄였는지, 또는 같은 rack budget에서 throughput을 얼마나 높였는지 보여 줘야 한다.
전력 전달을 package 안으로 옮기면 board loss는 줄지만 regulator heat가 compute 가까이 이동한다. 냉각판, HBM, optical I/O와 z-height를 경쟁하고 package yield와 test flow도 바뀐다. solution의 가치는 converter efficiency 하나가 아니라 이 system trade-off를 고객과 공동 최적화하는 능력에서 나온다.
AI 전력 시장의 가장 어려운 반론
수직 전력 전달은 손실을 줄이지만 package와 cooling을 복잡하게 한다. regulator를 compute 아래에 두면 열원이 겹치고 repair가 어려워질 수 있다. 기존 VRM·power stage 생태계는 싸고 검증됐으며 다수 공급자가 있다. hyperscaler가 성능 이득보다 공급망 위험을 더 크게 보면 채택은 느려질 수 있다.
또 processor vendor가 backside power delivery와 on-die regulation을 자체 공정에 통합하면 독립 chiplet의 시장이 줄 수 있다. 반대로 foundry·OSAT가 표준 land-side·embedded interface를 제공하면 스타트업에게 열린 시장이 커진다.
한국에서의 기회
한국은 AI accelerator, HBM, FC-BGA, MLCC, power module, 자동차 OEM을 함께 갖고 있다. near-package power는 메모리·기판·냉각과 공동 설계해야 하므로 부품 하나보다 reference package를 만드는 컨소시엄이 유리하다.
단기 기회는 kilowatt급 accelerator의 transient·power integrity 측정, silicon capacitor·embedded passive, substrate thermal, 48V-to-POL module에 있다. 자동차 GaN과 데이터센터 IVR을 같은 시장으로 포장하기보다 각 qualification과 고객을 분리하는 것이 신뢰를 높인다.
앞으로 12개월의 판별 신호
- Analog Devices가 Empower 기술을 실제 AI용 product family와 고객 프로그램에 넣는가.
- PowerLattice가 test chip을 넘어 고객 package에서 current density·효율·thermal 데이터를 공개하는가.
- vertical power interface가 특정 고객 전용인지 OSAT·substrate 업계의 반복 가능한 공정으로 확장되는가.
- Wise Integration의 GaN·digital control이 server power와 industrial volume에서 반복 주문을 만드는가.
- VisIC가 EV qualification을 실제 양산 nomination으로 전환하고 AI power에서 별도 제품을 제시하는가.
원문 링크
- Empower AI·HPC power solution, IVR·Crescendo·silicon capacitor 제품
- Empower·Marvell 협업, Analog Devices의 Empower 인수 완료
- PowerLattice power-delivery chiplet, PowerLattice $25 million Series A
- Wise Integration €15 million Series B
- VisIC $26 million Round B, VisIC D³GaN 기술·시장
- Playground Global의 PowerLattice·Vertical Semiconductor 포트폴리오
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자료 기준일: 2026년 7월 28일. 효율·성능 수치는 회사별 측정 경계가 달라 직접 비교하지 않았다. 필자는 Synopsys 재직자이며 공개 자료 기반 산업 분석이다. 특정 기업에 대한 투자 권유가 아니다.
