트렌드포스 컨설팅이 발표한 보고서에 따르면 앤슨, 인피니언 등이 자동차, 에너지 제조업체와 협력하는 프로젝트가 명확해짐에 따라 전체 SiC 전력부품 시장은 2023년에 22억 8천만 달러(IT 홈 참고: 약 158억 6900만 위안)로 성장해 전년 대비 41.4% 성장할 것으로 전망된다.
보고서에 따르면 3세대 반도체에는 탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN)이 포함되며, SiC는 전체 생산량의 80%를 차지합니다. SiC는 고전압 및 고전류 응용 분야에 적합하여 전기 자동차 및 재생 에너지 장비 시스템의 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
트렌드포스(TrendForce)에 따르면, SiC 전력 부품의 주요 두 분야는 전기차와 재생에너지로, 2022년에는 각각 10억 9천만 달러와 2억 1천만 달러(현재 약 75억 8,600만 위안)에 달할 것으로 예상됩니다. 이는 전체 SiC 전력 부품 시장의 67.4%와 13.1%를 차지합니다.
트렌드포스 컨설팅에 따르면, SiC 전력 부품 시장은 2026년까지 53억 3천만 달러(현재 약 370억 9,700만 위안)에 이를 것으로 예상됩니다. 주류 응용 분야는 여전히 전기 자동차와 재생 에너지에 의존하고 있으며, 전기 자동차의 생산 가치는 39억 8천만 달러(현재 약 277억 100만 위안)에 달하며, 연평균 성장률(CAGR)은 약 38%입니다. 재생 에너지는 4억 1천만 달러(현재 약 28억 5,400만 위안)에 달하며, 연평균 성장률은 약 19%입니다.
테슬라는 SiC 운영자들을 막지 못했습니다.
지난 5년간 실리콘 카바이드(SiC) 시장의 성장은 주로 테슬라에 의존해 왔습니다. 테슬라는 전기차에 SiC 소재를 사용한 최초의 OEM(주문자 상표 부착 생산) 기업이자 현재 최대 구매 기업입니다. 최근 테슬라가 미래 전력 모듈에 사용되는 SiC의 양을 75% 줄이는 방안을 찾았다고 발표하자 업계는 공황 상태에 빠졌고, 주요 업체들의 재고는 큰 타격을 입었습니다.
75% 삭감은 별다른 맥락 없이 발표된 것이라 우려스럽지만, 이 발표의 이면에는 여러 가지 잠재적 시나리오가 있습니다. 그중 어느 것도 재료 수요나 시장 전체의 급격한 감소를 시사하지 않습니다.
시나리오 1: 장치 수 감소
Tesla Model 3의 48칩 인버터는 개발 당시(2017년) 가장 혁신적인 기술을 기반으로 합니다. 그러나 SiC 생태계가 성숙해짐에 따라 더 높은 통합성을 갖춘 더욱 진보된 시스템 설계를 통해 SiC 기판의 성능을 확장할 기회가 있습니다. 단일 기술로 SiC를 75%까지 줄일 수는 없지만, 패키징, 냉각(예: 양면 및 액체 냉각), 채널형 장치 아키텍처의 다양한 발전을 통해 더 작고 성능이 뛰어난 장치를 만들 수 있습니다. Tesla는 의심할 여지 없이 그러한 기회를 모색할 것이며, 75%라는 수치는 사용하는 다이 수를 48개에서 12개로 줄이는 고도로 통합된 인버터 설계를 나타낼 가능성이 높습니다. 그러나 이것이 사실이라면 제안된 것처럼 SiC 재료의 긍정적인 감소와 동일하지는 않습니다.
한편, 2023-24년에 800V 차량을 출시하는 다른 OEM 업체들은 여전히 SiC에 의존할 것으로 예상되는데, SiC는 이 부문에서 고전력 및 고전압 정격 장치에 가장 적합한 후보입니다. 따라서 OEM 업체들은 SiC 보급률에 단기적인 영향을 미치지 않을 수 있습니다.
이러한 상황은 SiC 자동차 시장의 초점이 원자재에서 장비 및 시스템 통합으로 이동하고 있음을 보여줍니다. 전력 모듈은 이제 전반적인 비용 및 성능 향상에 중요한 역할을 하며, 온세미, ST마이크로일렉트로닉스, 인피니언을 포함한 SiC 분야의 모든 주요 업체는 자체적인 내부 패키징 역량을 갖춘 전력 모듈 사업을 운영하고 있습니다. 울프스피드는 이제 원자재를 넘어 장치 분야로 사업을 확장하고 있습니다.
시나리오 2: 전력 요구 사항이 낮은 소형 차량
테슬라는 차량 사용 편의성을 높이기 위해 새로운 보급형 차량을 개발해 왔습니다. 모델 2나 모델 Q는 기존 차량보다 더 저렴하고 컴팩트할 것이며, 기능이 적은 소형차는 전력 공급에 SiC 배터리가 많이 필요하지 않을 것입니다. 그러나 기존 모델은 동일한 설계를 유지할 가능성이 높으며, 전반적으로 여전히 많은 양의 SiC 배터리가 필요할 것입니다.
SiC는 그 모든 장점에도 불구하고 값비싼 소재이기 때문에 많은 OEM 업체들이 비용 절감을 원하고 있습니다. 이 분야 최대 OEM인 테슬라가 가격 인하에 대한 입장을 밝힘에 따라, IDM 업체들의 비용 절감 압력이 거세질 수 있습니다. 테슬라의 발표는 비용 경쟁력을 강화하기 위한 전략일까요? 앞으로 몇 주/몇 달 동안 업계가 어떤 반응을 보일지 주목됩니다.
IDM(Industry-Density Manufacturing) 업체들은 다양한 공급업체로부터 기판을 조달하고, 생산 능력을 늘려 생산량을 확대하며, 더 큰 직경의 웨이퍼(6인치 및 8인치)로 전환하는 등 비용 절감을 위한 다양한 전략을 활용하고 있습니다. 이러한 압력 증가는 이 분야 공급망 전반의 업체들의 학습 곡선을 가속화할 것으로 예상됩니다. 또한, 비용 상승은 SiC의 도입을 더욱 촉진할 수 있으며, 이는 다른 자동차 제조업체뿐만 아니라 다른 애플리케이션에서도 SiC의 가격을 더욱 낮출 수 있습니다.
시나리오 3: SIC를 다른 재료로 교체
Yole Intelligence의 분석가들은 전기차에서 SiC와 경쟁할 수 있는 다른 기술들을 예의주시하고 있습니다. 예를 들어, 홈이 있는 SiC는 더 높은 전력 밀도를 제공하는데, 앞으로 플랫 SiC를 대체하게 될까요?
2023년까지 Si IGBT는 EV 인버터에 사용될 것이며, 용량과 비용 측면에서 업계에서 유리한 위치를 점할 것입니다. 제조업체들은 계속해서 성능을 개선하고 있으며, 이 기판은 두 번째 시나리오에서 언급된 저전력 모델의 잠재력을 보여줄 수 있으며, 이는 대량 생산을 용이하게 합니다. SiC는 테슬라의 더욱 발전되고 강력한 자동차에 사용될 가능성이 있습니다.
GaN-on-Si는 자동차 시장에서 큰 잠재력을 보여주지만, 전문가들은 이를 장기적인 고려 사항으로 보고 있습니다(전통적인 인버터 분야에서는 5년 이상 소요될 것으로 예상). 업계에서는 GaN에 대한 논의가 있었지만, 테슬라는 비용 절감과 대량 생산을 필요로 하기 때문에 향후 SiC보다 훨씬 새롭고 덜 성숙한 소재로 전환할 가능성은 낮습니다. 하지만 테슬라가 이 혁신적인 소재를 먼저 채택하는 과감한 결정을 내릴 수 있을까요? 오직 시간이 알려줄 것입니다.
웨이퍼 출하량은 약간 영향을 받았지만 새로운 시장이 생길 수 있습니다.
집적도 향상 추진이 기기 시장에 미치는 영향은 미미하겠지만, 웨이퍼 출하량에는 영향을 미칠 수 있습니다. 당초 많은 사람들이 예상했던 것만큼 극적이지는 않지만, 각 시나리오 모두 SiC 수요 감소를 예측하고 있으며, 이는 반도체 기업에 영향을 미칠 수 있습니다.
하지만 지난 5년간 자동차 시장과 함께 성장해 온 다른 시장으로의 자재 공급을 늘릴 수도 있습니다. 자동차 업계는 향후 몇 년 동안 모든 산업이 크게 성장할 것으로 예상하는데, 이는 비용 절감과 자재 접근성 향상 덕분이라고 할 수 있습니다.
테슬라의 발표는 업계에 큰 충격을 안겨주었지만, 다시 생각해 보면 SiC에 대한 전망은 여전히 매우 긍정적입니다. 테슬라는 앞으로 어디로 갈까요? 그리고 업계는 어떻게 반응하고 적응할까요? 주목할 만한 질문입니다.
게시 시간: 2023년 3월 27일