전력반도체의 미래: SiC 웨이퍼 시장에서의 기회와 도전

1. 요약

• 전력반도체 산업은 최근 SiC(실리콘카바이드) 웨이퍼를 중심으로 극적인 변화를 겪고 있습니다. SiC는 전력반도체 분야에서 중요한 역할을 담당하며, 이는 다양한 산업 분야에서의 필요성을 반영하고 있습니다. 이 보고서에서는 SiC 웨이퍼 공급망의 복잡성, 중국의 시장 점유율 증가, 국내 기업들이 겪고 있는 시너지 효과 등을 분석할 것입니다. 이를 통해 글로벌 시장 동향뿐만 아니라, SK실트론의 전략적 인수 및 SiC 웨이퍼의 미래 전망을 다룰 것입니다.

• 현재 SiC 웨이퍼 시장은 주로 4인치 및 6인치 웨이퍼로 구성되어 있지만, 최근에는 8인치 웨이퍼에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이는 제조 과정의 효율성을 높이는 데 기여하고 있습니다. 하지만, SiC 웨이퍼의 공급망은 매우 복잡하며 현재 시장의 약 80%는 울프스피드, 코히어런트, SiCrystal과 같은 대기업들이 차지하고 있습니다. 특히 중국기업들은 향후 생산능력을 크게 확대할 것으로 보이며, 이는 글로벌 시장의 경쟁 구도에 중대한 영향을 미칠 것입니다.

• SiC 웨이퍼의 주요 장점 중에는 높은 전압 및 온도에서의 안정적인 작동, 높은 전력 밀도 제공, 낮은 스위칭 손실 등이 포함됩니다. 이러한 특성은 SiC 웨이퍼를 전기차, 태양광 발전, 전력망 등 다양한 산업에서 필수적인 요소로 자리잡게 만들고 있습니다. 그러나 현재 SiC 웨이퍼 시장은 공급 부족 문제에 직면해 있으며, 이는 제조사의 생산능력이 추세에 미치지 못하고 있기 때문입니다. 기술의 복잡성과 높은 생산 비용이 이러한 문제를 더욱 심화시키고 있습니다.

• 마지막으로 SK실트론의 듀폰 SiC 웨이퍼 사업 인수는 SiC 웨이퍼 시장에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대되며, 이를 통해 국내 산업의 경쟁력을 높일 수 있는 기회를 제공할 것입니다.

2. SiC 웨이퍼 시장의 현황과 공급망 구조

• 2-1. SiC 시장 구성

• SiC(실리콘카바이드) 웨이퍼 시장은 전력반도체 분야에서 중요한 역할을 하고 있으며, 이 시장의 주된 구성 요소는 SiC 잉곳, 웨이퍼, 에피웨이퍼, 반도체 소자 등으로 다양합니다. 현재 SiC 웨이퍼 시장의 주류는 4인치에서 6인치 사이의 웨이퍼로 구성되어 있지만, 최근 8인치 웨이퍼의 수요가 증가하고 있습니다. 이는 웨이퍼의 크기가 커질수록 제조 공정의 효율성이 높아짐에 따라 고품질, 대량 생산이 가능해지기 때문입니다. 따라서 SiC 웨이퍼의 제조업체는 이들 크기 변화에 맞춰 적절한 생산역량을 조정해야 합니다.

• 2-2. 글로벌 공급 체인 분석

• SiC 웨이퍼의 공급 체인은 매우 복잡하고 다단계 구조를 가지고 있습니다. 현재 글로벌 SiC 웨이퍼 시장의 약 80%는 울프스피드, 코히어런트, SiCrystal과 같은 몇몇 대기업에 의해 차지되고 있습니다. 이들 기업은 SiC 웨이퍼뿐만 아니라 에피웨이퍼, 반도체 소자, 패키지까지 포함한 전체 공급망을 갖추고 있습니다. 특히, 중국기업들은 향후 SiC 웨이퍼의 생산능력을 크게 증가시킬 예정이며, 2024년에는 시장의 절반 이상을 차지할 것으로 예측되고 있습니다. 이러한 변화는 SiC 웨이퍼 시장의 경쟁 구조에 중대한 영향을 미칠 것입니다.

• 2-3. 핵심 공급업체 및 경쟁 구도

• SiC 웨이퍼 시장의 주요 공급업체는 울프스피드, 코히어런트, SiCrystal과 같은 기업들입니다. 이들은 지속적으로 기술 개발과 생산 능력 향상을 통해 시장 지배력을 높이고 있습니다. 반면, 중국의 SICC, 탱크블루, 싼안 등도 최근 몇 년 간 생산능력을 확대하고 있으며, 2024년에는 이들의 월 생산량이 12만 장에 이를 것으로 예상하고 있습니다. 이로 인해 기존의 공급업체들은 중국산 SiC 웨이퍼의 품질에 대한 우려와 함께, 이들 기업과의 경쟁을 신중히 분석해야 할 필요성이 커지고 있습니다. 특히, 전력반도체 시장의 주요 고객사들은 중국 기업과 협력하거나 합작 체계를 구축함으로써 공급 안정성을 확보하고 있습니다.

3. SiC 웨이퍼의 기술적 필요성과 시장 수요

• 3-1. SiC의 장점

• SiC(실리콘카바이드)는 전력반도체 소재로서 여러 가지 기술적 장점을 가지고 있습니다. 우선, SiC는 와이드밴드갭(WBG) 반도체 소재로, 실리콘(Si)보다 높은 전압과 온도에서 작동할 수 있는 특성을 가지고 있습니다. 이로 인해 SiC 소자들은 높은 전력 밀도를 제공하며, 크기를 줄이면서도 뛰어난 성능을 발휘할 수 있습니다. 게다가 SiC 소자는 스위칭 손실이 적은 특성을 가지고 있어 전력효율이 높고, 이를 통해 최종 소비자의 전기요금 절감에도 기여할 수 있습니다.

• 또한, SiC는 열전도성이 우수하여 고온에서의 안정적인 작동이 가능하므로 전력반도체가 더욱 다양하게 활용되는 환경에서 요구되는 내구성을 제공합니다. 이러한 특성 덕분에 SiC 웨이퍼는 전기차(EV), 태양광 발전, 전력망 등 다양한 산업 분야에서 필수적인 부품으로 자리 잡고 있습니다.

• 3-2. 와이드밴드갭(WBG) 기술 설명

• 와이드밴드갭(WBG) 반도체 기술은 고온, 고전압 및 고주파 특성을 가진 전력반도체를 개발하는 데 필수적입니다. SiC는 이 기술의 대표적인 예로, 고온 상태에서 높은 효율을 유지하면서 높은 전력 밀도를 제공합니다. 이는 전통적인 실리콘 소재보다 더욱 작은 사이즈의 소자를 설계할 수 있게 하여, 전자기기의 경량화를 가능하게 합니다.

• WBG 기술의 핵심은 전자들이 탈착되는 데 필요한 에너지를 줄이고, 많은 전력을 처리할 수 있도록 하는 것입니다. SiC는 파괴전압이 매우 높고, 전력소비가 적은데다 높은 열전도성을 가지고 있어 데이터센터, 전기차, 신재생에너지 시스템 등에서 필수적으로 활용됩니다. 이러한 기술들은 기계의 에너지 효율성을 개선하고, 운영 비용을 절감하는 데 큰 기여를 합니다.

• 3-3. 현재 SiC 웨이퍼 공급 부족 문제

• 이제 SiC 웨이퍼 시장은 공급 부족 문제에 직면해 있습니다. 이러한 공급 부족은 SiC 웨이퍼 제조사들이 오랜 시간에 걸쳐 적절한 생산능력을 확보하지 못했기 때문입니다. 현재 웨이퍼 생산시설은 기술적 복잡성과 높은 가격, 일정한 생산 수율 확보의 어려움으로 인해 간단하게 증가할 수 없는 구조입니다. SiC 웨이퍼의 제조는 고급 기술이 요구되는 작업으로, 결점 없는 웨이퍼 생산이 이루어지기 위해서는 철저한 품질 관리와 노하우가 필요합니다.

• 특히, SiC 웨이퍼의 가격이 비싸고 시중에서의 수요가 급증함에 따라 공급 부족 현상이 더욱 두드러지게 나타나고 있습니다. 6인치 웨이퍼의 경우, 생산 능력이 확충되었지만 여전히 공급은 수요를 따라가지 못하고 있습니다. 이 같은 공급 부족은 전기차와 에너지 저장 시스템 등에서 SiC 반도체의 활용도가 높아지며 더욱 심화되고 있습니다. 이로 인해 SiC 웨이퍼의 제조사들은 생산능력 확대를 위해 대규모 투자를 감행하고 있지만, 마냥 단기간 내에 이 문제를 해결하기는 어려울 것으로 보입니다.

4. 중국의 SiC 웨이퍼 시장 점유율 확대와 그 영향

• 4-1. 중국의 생산능력 증가

• 최근 몇 년간 SiC(실리콘카바이드) 웨이퍼 시장에서 중국의 영향력이 급증하고 있습니다. 중국의 주요 기업들은 SiC 웨이퍼의 생산능력을 대폭 확대하고 있으며, 2024년에는 시장 출하량에서 절반 이상의 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 중국의 대표적인 SiC 웨이퍼 제조업체로는 SICC, 탱크블루, 싼안 등이 있으며, 이들 기업의 월 생산능력이 연간 150만 장에 이를 것으로 보입니다. 이는 전체 SiC 웨이퍼 출하량의 매우 중요한 비율을 차지하게 될 것입니다.

• 중국 정부의 전력반도체 산업 지원 정책도 이러한 생산능력 증가의 배경에 있습니다. 산업 정책의 지원과 대규모 투자는 중국 기업들이 원가 경쟁력을 높이고, 생산량을 증가시키는 데 기여하고 있습니다.

• 4-2. 2024년 시장 예측

• 2024년에는 SiC 웨이퍼 시장의 구조가 크게 변화할 가능성이 큽니다. 현재 SiC 웨이퍼 시장 점유율의 선두는 울프스피드, 코히어런트, 사이크리스털, SK실트론 순으로 형성되어 있지만, 중국 기업들의 대규모 생산 증가로 인해 이 순위가 바뀔 가능성이 높습니다. 특히, SK실트론은 경쟁이 치열한 환경 속에서 점유율이 줄어들 위험이 있습니다.

• 중국산 SiC 웨이퍼의 품질에 대한 우려가 있었으나, 글로벌 전력반도체 기업들이 중국 공급업체와의 합작사를 설립함에 따라 이러한 의구심이 해소되고 있습니다. 예를 들어, 보시, 인피니언, ST마이크로 등이 중국 기업들과의 협력을 통해 품질 검증을 하고 있으며, 이는 시장에서 중국 제품에 대한 신뢰도를 높이는 데 기여하고 있습니다.

• 4-3. 국내 시장 경쟁에 미치는 영향

• 중국의 SiC 웨이퍼 생산능력 증가와 시장 점유율 확대는 국내 시장의 경쟁 구도에 막대한 영향을 미치고 있습니다. 특히, 가격 경쟁력이 있는 중국산 SiC 웨이퍼의 유입은 국내 업체들에게 가격 인하 압박을 가할 가능성이 큽니다. SK실트론과 같은 국내 기업들은 이러한 환경 변화에 적절히 대응하기 위한 전략을 마련해야 할 것입니다.

• 한편, 생산 비용을 줄이기 위해 기술 혁신과 자동화를 통한 효율성을 높이는 것이 필요한 상황입니다. 따라서 국내 기업들은 품질 향상 및 생산성 증대를 위한 기술 연구와 개발에 더욱 힘써야 할 것입니다. 이를 통해 국내 SiC 웨이퍼 시장의 경쟁력을 유지하고 강화할 수 있는 기회를 만들어 나가야 할 것입니다.

5. SK실트론의 인수와 SiC 웨이퍼 전략

• 5-1. 인수의 배경 및 기대 효과

• SK실트론이 듀폰의 실리콘카바이드(SiC) 웨이퍼 사업을 인수한 배경은 급속도로 성장하고 있는 SiC 시장의 잠재력에 주목했기 때문입니다. SiC 웨이퍼는 전력반도체에서의 고온 차단 성능과 높은 전압을 견딜 수 있는 장점이 있어, 전기차, 태양광 및 다양한 산업 분야에서 수요가 늘어나는 추세입니다. 특히 전기차의 증가로 인해 SiC의 필요성이 더욱 두드러지고 있으며, 이를 통해 SK실트론은 전력반도체 시장에서 경쟁력을 갖춘 제품군을 마련할 수 있을 것입니다. 또한, SiC 웨이퍼의 공급이 현재 부족한 상황이지만, SK실트론의 인수가 공급망을 개선하고 자사의 생산능력을 확장하는 지름길이 될 것으로 보입니다. 이를 통해 SK실트론은 세계 시장에서도 경쟁력을 강화하고, 더 나아가 국내 SiC 산업 발전에 기여할 수 있습니다.

• 5-2. 국내 SiC 산업 발전에 미치는 영향

• SK실트론의 SiC 웨이퍼 인수는 국내 SiC 산업에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 현재 국내 SiC 반도체 생산 업체는 거의 없는 상황에서, SK실트론이 인수한 기술을 통해 산업 발전의 기반을 마련할 수 있습니다. 특히, SK실트론의 연구개발(R&D) 역량을 통해 SiC 웨이퍼의 품질을 높이고, 생산성을 개선할 가능성이 큽니다. 이와 더불어, SK실트론의 인수로 인해 국내 기업들이 SiC 부품 및 응용 기술에 대한 연구개발을 강화하게 된다면, 한국의 SiC 산업 전반에 긍정적인 시너지를 가져올 것입니다. 다양한 대기업들과의 협력 기회를 통해 SiC 기술의 생태계를 조성하고, 앞으로의 기술적 진보를 이끌어낼 중요한 기회가 될 것입니다.

• 5-3. 향후 사업 계획 전망

• SK실트론은 SiC 웨이퍼 사업 인수 이후, 향후 사업 계획에서 장기적인 성장을 위한 다양한 전략을 마련하고 있습니다. 특히, 글로벌 SiC 웨이퍼 수요 증가에 힘입어 생산능력을 확장하고, 기술 혁신을 통해 시장 점유율을 늘려가는 방향으로 나아갈 것입니다. 아울러, SiC 웨이퍼의 생산 공정에서 발생하는 결정결함 문제를 해결하기 위한 기술 개발에도 적극 나설 예정입니다. 실리콘 웨이퍼보다 더 많은 기술적 도전이 있는 SiC 웨이퍼의 품질을 보장하기 위해, 지속적인 투자와 연구개발은 필수입니다. 또한, SK실트론은 LG전자와 같은 외부 파트너십을 통해 새로운 비즈니스 모델을 창출하고, SiC 기술의 상용화를 가속화할 계획입니다. 이러한 전략은 SK실트론이 한국 내에서뿐만 아니라 글로벌 시장에서도 경쟁력을 유지할 수 있도록 돕는 중요한 발판이 될 것입니다.

결론

• SiC 웨이퍼 시장은 전력반도체 산업의 중심으로 자리잡고 있으며, 중국의 시장 점유율 증가와 SK실트론의 전략적 인수는 국내 시장의 경쟁 구도를 변혁시킬 중요한 요소로 작용할 것입니다. SiC 기술이 제공하는 고온, 고압에서의 안전한 성능은 다각화된 산업에서의 활용 가능성을 높이며 전력반도체 산업 전반의 발전을 촉진할 것입니다. 이는 특히 전기차 및 신재생 에너지 분야에서 더욱 두드러질 것입니다.

• 앞으로 기업들은 변화하는 시장 환경에 대해 기민하게 대처해야 합니다. 긴밀한 협력과 기술 혁신이 앞으로의 경쟁력 확보를 위한 핵심 요소가 될 것입니다. 고객의 요구를 충족시키고 새로운 시장 기회를 창출하는 것이 필수적이며, 이를 통해 SiC 웨이퍼 시장에서의 지속 가능한 성장을 모색해야 할 것입니다.

• 결론적으로, SiC 웨이퍼는 전력반도체 산업뿐만 아니라 다양한 분야에서 혁신의 촉매제가 될 것입니다. 따라서 이 기술에 대한 깊은 이해와 지속적인 투자, 연구개발이 이루어진다면, 향후 시장에서의 경쟁력을 더욱 강화할 수 있을 것입니다.

용어집

• SiC(실리콘카바이드) [반도체 소재]: 전력반도체 분야에서 사용되는 특수한 반도체 소재로, 높은 전압과 온도에서도 안정적으로 작동하는 특성을 가지고 있습니다.

• 에피웨이퍼 [반도체 제조]: SiC 웨이퍼 위에 형성된 추가적인 층으로, 전자 소자의 성능을 향상시키기 위해 사용됩니다.

• 와이드밴드갭(WBG) [기술]: 고온, 고전압 및 고주파 특성을 가진 전력반도체를 개발하기 위한 기술로, SiC가 그 대표적인 예입니다.

• 스위칭 손실 [전력 효율]: 전력반도체 소자가 전환할 때 발생하는 에너지 손실로, SiC는 이 손실이 적어 전력 효율이 높습니다.

• 결정결함 [생산 품질]: 반도체 제조 과정에서 발생할 수 있는 결점으로, 이는 웨이퍼의 품질과 성능에 영향을 미칩니다.

• 생산능력 [산업 성과]: 특정 기간 내에 생산할 수 있는 제품의 양을 나타내며, 시장 수요와 밀접하게 연관되어 있습니다.

• 시장 점유율 [경제 지표]: 특정 기업이 시장 내에서 차지하고 있는 비율로, 해당 기업의 경쟁력을 나타내는 중요한 지표입니다.

• 공급망 [유통 구조]: 제품이 제조에서 소비자에게 도달하기까지의 모든 단계와 경로를 포함하는 시스템입니다.

출처 문서

• 전력반도체 회사들이 쎄닉의 SiC 웨이퍼 양산을 고대하는 이유https://www.kipost.net/news/articleView.html?idxno=306026
• SK실트론은 SiC 웨이퍼를 어디에 팔까https://www.kipost.net/news/articleView.html?idxno=201756
• 중국산 SiC 웨이퍼, 2024년 시장의 절반 이상https://www.kipost.net/news/articleView.html?idxno=313699