트렌드포스 컨설팅이 발표한 보고서에 따르면, 앤슨, 인피니언 등 자동차 및 에너지 제조업체와의 협력 프로젝트가 본격화됨에 따라 전체 SiC 전력 부품 시장은 2023년에 22억 8천만 달러(IT 홈 노트: 약 158억 6천9백만 위안) 규모로 성장하여 전년 대비 41.4% 증가할 것으로 전망된다.
보고서에 따르면 3세대 반도체에는 탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN)이 포함되며, SiC가 전체 생산량의 80%를 차지합니다. SiC는 고전압 및 고전류 응용 분야에 적합하여 전기 자동차 및 신재생 에너지 설비 시스템의 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
트렌드포스에 따르면, SiC 전력 부품의 주요 두 가지 응용 분야는 전기 자동차와 신재생 에너지로, 2022년 각각 10억 9천만 달러와 2억 1천만 달러(현재 약 75억 8천6백만 위안)에 달했습니다. 이는 전체 SiC 전력 부품 시장의 각각 67.4%와 13.1%를 차지합니다.
트렌드포스 컨설팅에 따르면, SiC 전력 부품 시장은 2026년까지 53억 3천만 달러(현재 약 370억 9천7백만 위안)에 달할 것으로 예상됩니다. 주력 분야는 여전히 전기 자동차와 신재생 에너지이며, 전기 자동차 부문은 39억 8천만 달러(현재 약 277억 1백만 위안) 규모로 연평균 성장률(CAGR) 약 38%를 기록하고 있습니다. 신재생 에너지 부문은 4억 1천만 달러(현재 약 28억 5천4백만 위안) 규모로 연평균 성장률 약 19%를 보이고 있습니다.
테슬라는 SiC 업체들을 막지 못했습니다.
지난 5년간 탄화규소(SiC) 시장의 성장은 전기차에 이 소재를 최초로 사용한 OEM 업체이자 현재 최대 구매업체인 테슬라에 크게 의존해 왔습니다. 그런데 최근 테슬라가 향후 출시될 파워 모듈에 사용되는 SiC의 양을 75%까지 줄일 수 있는 방법을 개발했다고 발표하자 업계는 큰 혼란에 빠졌고, 주요 업체들의 재고가 급증했습니다.
75% 감축이라는 수치는 특히 맥락 없이 들으면 우려스럽지만, 이번 발표에는 여러 가지 시나리오가 있을 수 있으며, 그 어떤 시나리오도 자재 수요나 시장 전체의 급격한 감소를 시사하지는 않습니다.
시나리오 1: 기기 수가 더 적은 경우
테슬라 모델 3에 탑재된 48칩 인버터는 개발 당시(2017년) 사용 가능한 가장 혁신적인 기술을 기반으로 합니다. 그러나 SiC 생태계가 성숙해짐에 따라, 더 높은 집적도를 갖춘 첨단 시스템 설계를 통해 SiC 기판의 성능을 향상시킬 수 있는 기회가 생깁니다. 단일 기술로 SiC 사용량을 75% 줄이는 것은 어려울 수 있지만, 패키징, 냉각(예: 양면 및 액체 냉각), 채널형 소자 아키텍처 등의 다양한 발전은 더욱 소형화되고 성능이 향상된 소자를 구현할 수 있게 해줍니다. 테슬라는 이러한 기회를 모색할 것이며, 75%라는 수치는 아마도 다이 수를 48개에서 12개로 줄이는 고집적 인버터 설계를 의미하는 것으로 보입니다. 하지만 이것이 SiC 재료 사용량의 획기적인 감소를 의미하는 것은 아닙니다.
한편, 2023~2024년에 800V 차량을 출시하는 다른 OEM 업체들은 여전히 SiC를 사용할 것으로 예상됩니다. SiC는 이 분야에서 고출력 및 고전압 정격 소자에 가장 적합한 소재이기 때문입니다. 따라서 OEM 업체들은 SiC 시장 점유율 하락이 단기적으로 큰 영향을 미치지 않을 것으로 보입니다.
이러한 상황은 SiC 자동차 시장의 초점이 원자재에서 장비 및 시스템 통합으로 이동하고 있음을 보여줍니다. 전력 모듈은 이제 전반적인 비용과 성능을 개선하는 데 중요한 역할을 하며, 온세미, ST마이크로일렉트로닉스, 인피니언을 포함한 SiC 업계의 주요 기업들은 모두 자체 패키징 역량을 갖춘 전력 모듈 사업을 운영하고 있습니다. 울프스피드 역시 이제 원자재를 넘어 디바이스 분야로 사업을 확장하고 있습니다.
시나리오 2: 저전력 소모 소형 차량
테슬라는 차량 사용 편의성을 높이기 위해 새로운 보급형 모델을 개발 중입니다. 모델 2 또는 모델 Q는 현재 차량보다 가격이 저렴하고 크기가 작아질 예정이며, 기능이 적은 소형 차량은 SiC 칩 사용량도 줄어들 것입니다. 하지만 기존 모델은 디자인을 그대로 유지할 가능성이 높으며, 전체적으로 여전히 많은 양의 SiC 칩이 필요할 것으로 예상됩니다.
실리콘 칩(SiC)은 여러 장점에도 불구하고 고가의 소재이며, 많은 OEM 업체들이 비용 절감을 원해왔습니다. 이제 업계 최대 OEM 업체인 테슬라가 가격에 대해 언급하면서, IDM 업체들에게 비용 절감에 대한 압박이 가중될 수 있습니다. 테슬라의 발표는 비용 경쟁력 있는 솔루션을 더욱 적극적으로 유도하기 위한 전략일까요? 앞으로 몇 주/몇 달 동안 업계가 어떻게 반응할지 지켜보는 것이 흥미로울 것입니다.
IDM 업체들은 기판 공급업체를 변경하거나, 생산 능력을 확대하고, 더 큰 직경의 웨이퍼(6인치 및 8인치)를 사용하는 등 다양한 전략을 통해 비용을 절감하고 있습니다. 이러한 압력 증가는 공급망 전반에 걸쳐 관련 업체들의 학습 곡선을 가속화할 가능성이 높습니다. 또한, 비용 상승은 자동차 제조업체뿐 아니라 다른 응용 분야에서도 SiC를 더욱 저렴하게 사용할 수 있도록 만들어 SiC의 도입을 더욱 촉진할 수 있습니다.
시나리오 3: SIC를 다른 재료로 대체
Yole Intelligence의 분석가들은 전기 자동차 분야에서 SiC와 경쟁할 수 있는 다른 기술들을 예의주시하고 있습니다. 예를 들어, 홈이 있는 SiC는 더 높은 전력 밀도를 제공하는데, 미래에 평면 SiC를 대체할 수 있을까요?
2023년까지 실리콘 IGBT는 전기차 인버터에 사용될 것이며, 용량과 비용 측면에서 업계 내 유리한 위치를 차지하고 있습니다. 제조업체들은 여전히 성능을 개선하고 있으며, 이 기판은 시나리오 2에서 언급된 저전력 모델의 잠재력을 보여줄 수 있어 대량 생산에 용이합니다. 어쩌면 실리콘 칩(SiC)은 테슬라의 더욱 발전되고 강력한 차량에만 사용될지도 모릅니다.
GaN-on-Si는 자동차 시장에서 큰 잠재력을 보여주지만, 분석가들은 이를 장기적인 관점에서 바라봅니다(기존 인버터 분야에서는 5년 이상 소요될 것으로 예상). 업계에서 GaN에 대한 논의가 있었지만, 테슬라의 비용 절감 및 대량 생산 필요성을 고려할 때, 향후 SiC보다 훨씬 새롭고 덜 성숙한 소재로 전환할 가능성은 낮습니다. 하지만 테슬라가 이 혁신적인 소재를 가장 먼저 도입하는 과감한 행보를 보일 수 있을까요? 시간이 말해줄 것입니다.
웨이퍼 출하량은 다소 영향을 받았지만, 새로운 시장이 생길 수도 있습니다.
집적화 확대를 위한 노력은 디바이스 시장에 큰 영향을 미치지는 않겠지만, 웨이퍼 출하량에는 영향을 줄 수 있습니다. 처음 예상했던 것만큼 극적인 변화는 아니겠지만, 모든 시나리오에서 SiC 수요 감소가 예측되며, 이는 반도체 기업에 영향을 미칠 수 있습니다.
하지만 이는 지난 5년간 자동차 시장과 함께 성장해 온 다른 시장으로의 자재 공급을 늘릴 수 있습니다. 자동차 업계는 향후 몇 년 동안 모든 산업이 크게 성장할 것으로 예상하는데, 이는 거의 모든 산업이 비용 절감과 자재 접근성 향상 덕분입니다.
테슬라의 발표는 업계에 큰 파장을 일으켰지만, 돌이켜보면 SiC의 전망은 여전히 매우 긍정적입니다. 테슬라는 앞으로 어떤 행보를 보일까요? 그리고 업계는 어떻게 반응하고 적응할까요? 주목할 만한 부분입니다.
게시 시간: 2023년 3월 27일