탄화규소 새로운 출현 !!!

전 세계적으로 전기 자동차의 수용이 점진적으로 증가함에 따라 탄화규소(SiC)는

향후 10년 동안 새로운 성장 기회를 제공할 것입니다.

 

전력 반도체 제조업체와 자동차 산업의 운영자는

이 분야의 가치 사슬 구축에 보다 적극적으로 참여할 것으로 예상됩니다.3세대 반도체인 SiC는 우수한 성능으로 올해도 트렌드를 일으켰습니다.

 

1.  6"에서 8"로 전환 

2024년까지 개방형 SiC 웨이퍼 시장에서 대량 출하량이 부족하기 때문에

8인치 SiC 플랫폼은 전략적인 것으로 간주됩니다.

 

SiC는 높은 항복 전기장, 높은 포화 전자 속도, 높은 열전도율, 높은 전자 밀도 및 높은 이동성 등의 특성을 가지며

자동차 전자 제품, 산업용 반도체 및 기타 분야에서 널리 사용되는 우수한 반도체 재료입니다.

 

그리고 8인치를 입력하면 이론적으로 각 웨이퍼에 사용할 수 있는 베어 다이의 수가 크게 증가합니다.

 

Wolfspeed의 재무 보고서에 대한 데이터에 따르면 웨이퍼 처리 비용만 보면

6인치에서 8인치로 웨이퍼 비용이 증가하지만 8인치 웨이퍼에서 얻은 우수한 다이(다이)의 수는 20%~30% 증가할 수 있으며 생산량은 더 높아지고 최종 칩 비용은 낮아집니다.

따라서 대형 기판은 비용 이점으로 인해 점차 기대되고 있습니다.

 

중국 SiC 기판 제조업체인 TankeBlue Semiconductor의 계산에 따르면

4인치에서 6인치로 업그레이드하면 단일 칩의 비용이 50% 절감될 것으로 예상됩니다.

6인치에서 8인치로 비용이 35% 더 절감될 것으로 예상됩니다.

 

동시에 8인치 기판은 더 많은 칩을 생산하여 가장자리 낭비를 줄일 수 있습니다.

간단히 말해서 8인치 기판의 활용률이 더 높기 때문에 주요 제조업체가 활발한 연구 개발을 하고 있습니다.

 

현재, 6인치 SiC 기판이 여전히 지배적이지만, 그러나 8인치 기판이 시장에 침투하기 시작했습니다.

예를 들어, 2023년 7월 Wolfspeed는 8인치 팹이 중국 고객에게 SiC MOSFET을 출하하기 시작했다고 발표했으며,

이는 8인치 SiC 기판이 일괄 배송되었음을 나타냅니다.

 

탱커블루 반도체는 8인치 기판의 소규모 출하도 시작했으며,

2024년까지 중형 출하를 목표로 하고 있다.

 

Wolfspeed가 2015년에 처음 샘플을 시연한 이래로 8인치 SiC 기판은 7-8년의 개발 역사를 경험했으며

지난 2년 동안 기술 및 제품 개발이 크게 가속화되었습니다.

 

해외 제조사를 살펴보면 양산을 달성한 Wolfspeed 외에 7개의 SiC 기판과 에피택시도 있으며

올해 또는 향후 1-2년 내에 8인치 기판의 양산을 달성할 것으로 예상됩니다.

 

투자 측면에서 Wolfspeed는 미국 노스캐롤라이나에

John Palmour 실리콘 카바이드 제조 센터(SiC 기판 공장)를 계속 건설하고 있습니다.

 

이 팹은 8인치 웨이퍼에 대한 증가하는 수요를 충족하기 위해 기판 용량의 확장을 더욱 추진할 것입니다.

Coherent는 또한 작년에 미국과 스웨덴에서 주요 확장 프로젝트를 통해 8인치 기판 및 에피택셜 웨이퍼의 생산을 확대할 계획을 발표했습니다.

 

제품 수출 채널 측면에서 Coherent는 Mitsubishi Electric과 Denso로부터

10억 달러의 투자를 받아 6/8인치 SiC 기판과 에피택셜 웨이퍼를 두 회사에 장기적으로 공급했습니다.

 

ST마이크로일렉트로닉스는 지난해 8인치 SiC 웨이퍼 팹을 건설하기 위해

후난 사난 반도체와 협력해 8인치 분야에 투자했다. 후자는 합작 투자에 안정적인 재료 공급을 보장하기 위해

8인치 SiC 기판 공장 건설로 지원될 것입니다.

 

동시에 ST는 이전에 Soitec과 협력하여 8인치 SiC 기판의 대량 생산을 달성한 바 있는 자체 기판을 개발하고 있습니다.

 

국내 제조업체에 관한 한, 10 개 이상의 회사가 8 인치 SiC 기판의 샘플 및 소규모 생산 단계에 진입했습니다.

여기에는 Semisic Crystal Co, Jingsheng Electromechanical, SICC Co, Summit Crystal Semiconductor Co, Synlight Semiconductor Co, TanKeBlue Semiconductor Co, Harbin KY Semiconductor, IV Semitec, Sanan Semiconductor, 하이퍼 식스.현재 중국 기판 제조업체와 국제 대기업 간의 격차는 크게 좁혀졌습니다.

 

인피니언과 다른 회사들은 SMIC 및 Tang Kelan Semiconductor와 같은

중국 제조업체와 장기적인 파트너십을 구축했습니다.

 

기술 관점에서 볼 때, 이러한 격차의 축소는 전 세계 기판 기술의 전반적인 발전을 반영합니다.

앞으로 다양한 제조업체의 공동 노력이 8인치 기판 기술 개발을 주도할 것으로 예상됩니다.

전반적으로, 8인치 SiC 기판의 전반적인 개발 모멘텀은 강하다.

 

 2. 글로벌 8인치 SiC 공장 확장 가속화

기판 재료가 기술 천장을 계속 돌파함에 따라 글로벌 8인치 SiC 웨이퍼 팹 확장 규모는

2023년에 새로운 최고치에 도달할 것입니다.

 

트렌드포스에 따르면 2023년 8인치 웨이퍼 관련 증설 프로젝트는 약 12개이며,

이 중 8개 프로젝트는 울프스피드, 온세미, ST마이크로일렉트로닉스, 인피니언, 로옴 등 글로벌 제조사가 주도하고 있다.

 

ST마이크로일렉트로닉스는 사난 세미컨덕터(Sanan Semiconductor)와도 프로젝트를 진행하고 있다.

또한 Universal Power Technology, Lianxing Technology 및 J2 Semiconductor와 같은

중국 제조업체가 주도하는 3개의 프로젝트가 있습니다.

 

지역적 관점에서 유럽, 미주, 일본, 한국, 중국 및 동남아시아와 같은

주요 지역은 새로운 8인치 SiC 팹에 막대한 투자를 할 것으로 예상됩니다.

 

현재 전 세계적으로 약 11개의 8인치 웨이퍼 팹이 건설 중이거나 계획 중입니다.

제조사의 확장 방향 관점에서 보쉬와 온세미컨덕터의 2023년 투자는 차량용 SiC 시장을 직접 겨냥한 것이다.

ST가 이탈리아에 계획하고 있는 8인치 SiC 칩 공장도 전기차 시장을 겨냥하고 있다.

 

다른 제조업체는 아직 미래 생산 능력의 적용 방향을 명확히 하지 않았지만

전기 자동차는 현재와 미래의 SiC의 주요 성장 엔진이며 생산 확대를 위한 주요 제조업체의 초점이 되었습니다.

 

비용 측면에서는 단기적으로는 6인치 웨이퍼가 주류이지만,

비용 절감과 효율성 향상을 위해서는 8인치 웨이퍼와 같은 대형화의 추세가 불가피하다.

따라서 전기 자동차 시장은 앞으로도 8인치 웨이퍼에 대한 수요를 지속적으로 증가시킬 것으로 예상됩니다.

 

공급망 관점에서 8인치 웨이퍼로의 전환은 SiC 제조업체에게 돌파구입니다.

업계 통찰력에 따르면, 6인치 SiC 장치 시장은 특히 SiC JBD의 경우 치열한 경쟁 단계에 진입했습니다.

 

규모가 작고 경쟁력이 떨어지는 기업의 경우 이윤이 점점 더 줄어들고 있으며,

이는 다음 단계의 통합 및 구조 조정이 다가오고 있음을 나타냅니다.

 

실리콘 기반 반도체의 역사는 더 큰 웨이퍼 크기로 전환하면 생산성이 향상될 수 있음을 증명합니다.

이것이 점점 더 많은 제조업체가 8인치 웨이퍼를 적극적으로 홍보하는 주된 이유 중 하나입니다.

 

 3. 자본의 공격

보도에 따르면 롬의 최근 실적 발표회에서 마츠모토 이사오 사장은 올해 6월부터

도시바와 반도체 사업 협상을 시작한다고 밝혔으며, 협상은 약 1년 동안 지속될 것으로 예상된다.

 

양사는 기술 개발, 생산, 판매, 조달, 물류 등 반도체 사업 전반에서 협력을 강화하는 것을 목표로 하고 있다.

마츠모토는 "도시바와 반도체 사업은 제품 포트폴리오를 포함한 모든 측면에서 매우 균형 잡히고 호환성이 높으며,

이러한 시너지 효과를 창출하는 방법에 대한 권장 사항을 제시하고 싶다"고 말했다.

 

양사는 일반 장비와 부품을 대량으로 구매하고, 자사 장비를 서로 판매하고,

제품 판매를 서로 아웃소싱해 비용을 절감하는 방안을 구상하고 있다.

 

앞서 로옴과 도시바는 탄화규소(SiC)와 실리콘(Si) 전력 반도체 소자 생산에 협력한다고 발표한 바 있으며,

이 계획도 일본 정부의 지원을 받았다.

 

이 계획은 로옴과 도시바가 각각 SiC 및 Si 전력 반도체에 주요 투자를 하여

서로의 생산성 강점을 보완하고 공급 능력을 효과적으로 개선할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다.

 

이 프로젝트의 총 투자액은 3,883억 엔(약 180억 위안)이며,

이 중 정부가 1,294억 엔(약 60억 위안)을 지원하여 3분의 1을 차지할 예정이다.

 

미야자키현에 있는 ROHM의 공장은 SiC 전력 소자 및 SiC 웨이퍼의 생산을 담당할 예정이며,

이시카와현에 있는 도시바의 공장은 Si 칩의 생산에 주력할 것입니다.

 

또한 ROHM은 2027 회계연도까지 SiC 사업 전체에 5,100억 엔(약 237억 위안)을 투자할 계획입니다.

로옴은 2027 회계연도까지 SiC 전력 소자 매출이 2022 회계연도의 9배인 2,700억 엔(약 125억 위안)으로 성장할 것으로 예상하고 있습니다.

 

도시바의 전통적인 Si 반도체 사업을 통해 로옴은 보다 첨단 SiC 제품에 대한 투자를 집중할 수 있게 될 것입니다.

전기 자동차(EV)에 대한 수요가 증가함에 따라 Toshiba 및 Rohm과 같은 일본 제조업체는

에너지 절약 성능이 향상된 EV용 차세대 반도체 생산을 늘리고 있습니다.

 

전력 공급과 제어에 사용되는 전력 반도체의 생산은 일본의 각 공장에서 증가하고 있지만,

사용되는 재료는 현재 주류인 실리콘(Si)이 아니라 SiC입니다.

 

전기차 인버터에 SiC 전력 반도체를 사용하면 전력 소비를 5-8% 줄이고 주행 거리를 늘릴 수 있으며,

Tesla와 중국 자동차 제조업체는 일부 차량에 SiC 전력 반도체를 사용하기 시작했습니다.

 

도시바 세미컨덕터의 자회사인 Toshiba Electronic Devices & Storage는 전기차 수요의 급격한 증가를 예상하여 늦어도 2030년까지 세계 시장 점유율 10% 미만을 달성하는 것을 목표로 2023년도에 히메지 반도체 공장의 SiC 전력 반도체 생산량을 3배, 2025년에는 10배로 늘릴 계획입니다.

 

또한, 로옴은 2025년까지 SiC 전력 반도체 생산 능력의 5배 이상에 500억 엔을 투자할 예정입니다.

로옴은 이미 후쿠오카현 치쿠고시에 SiC 신공장을 건설해 2022년 준공을 목표로 하고 있으며,

중국 지리자동차는 로옴의 SiC 전력 반도체 제품을 전기차에 사용하기로 결정하고 있으며,

초기 세계 시장 점유율을 2%에서 3%로 끌어올리는 것을 목표로 하고 있다.

 

로옴은 2010년에 세계 최초로 SiC 트랜지스터를 양산하는 등 이 분야의 선두주자입니다.

2009년에 인수한 독일 자회사 SiCrystal은 SiC 웨이퍼를 생산하여 ROHM에 처음부터 끝까지 생산 능력을 제공합니다.

 

최근에는 생산량을 5배 이상 늘리기 위한 계획의 일환으로 일본 후쿠오카현의 한 공장에 추가 생산 시설을 열었습니다.

Fuji Electric은 SiC 전력 반도체의 생산 개시를 당초 계획(2025년)에서 반년에서 1년 앞당기는 방안을 검토하고 있습니다.

 

일본의 리서치 연구기관인 후지 게이자이(Fuji Keizai)가 발표한 연구 보고서에 따르면,

차량 가격이 하락하고 인프라가 개선됨에 따라 장기적으로 전기차가 전동화의 주류가 될 것이며,

2035년 전 세계 전기차 판매량은 2020년 대비 10배(약 1,000%) 증가한 2,418만 대로 크게 증가할 것으로 예상됩니다.

 

후지 게이자이가 발표한 조사에 따르면,

SiC, 질화갈륨(GaN) 등 차세대 전력 반도체 시장은 2021년 이후 연평균 20% 가까이 성장할 것으로 예상되며,

시장 규모는 2030년에는 2020년 대비 3.8배(약 380% 증가) 2,490억 엔으로 성장할 것으로 예상됩니다.

 

그 중 자동차 및 전자 기기의 수요로 인해 중국, 북미 및 유럽의 수요가 증가할 것으로 예상되며,

SiC 전력 반도체의 시장 규모는 2030년 1,859억 엔으로 2020년 대비 2.8배 증가할 것으로 예상되며,

GaN 전력 반도체의 시장 규모는 2020년 대비 6.5배 급증한 166억 엔으로 확대될 것으로 예상되며,

산화갈륨 전력 반도체의 시장 규모는 465억 엔으로 추정된다.