SiC 웨이퍼 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 웨이퍼 크기별(2, 3, 4인치, 6인치, 8, 12인치), 응용 분야별(전력, 무선 주파수(RF), 기타 응용 분야), 최종 사용자 산업별(통신, 전기 자동차(EV), 태양광/전원 공급/에너지 저장, 산업(UPS 및 모터 드라이브 등), 기타 최종 사용자 산업) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2025-2033년

SiC 웨이퍼 시장 성장 요인

전기차 시장 점유율 증가 및 고전압 전기차 아키텍처 트렌드

국제에너지기구(IEA) 자료에 따르면, 2020년 미국 내 공공 전기차 충전소 수는 2015년 3만 2천 개 미만에 비해 3배 이상 증가했습니다. IEA는 정부의 정책 지원 여부에 따라 2020년까지 공공 전기차 충전소 수가 80만 개에서 170만 개로 크게 늘어날 것으로 예측했습니다. 충전 속도가 빠르고 주행 거리가 긴 전기차에 대한 수요 증가로 자동차 업계는 고전압 전기차 플랫폼으로의 전환을 가속화하고 있습니다. 아우디 Q6 e-Tron, 포르쉐 타이칸, 현대 아이오닉 5 등 주요 제조사들은 800V 충전 아키텍처를 탑재한 모델들을 출시했습니다.

전기차 보급률 증가와 800V 고전압 전기차 설계로의 전환 추세에 따라 전 세계 자동차 시장에서 탄화규소(SiC) 웨이퍼 수요가 증가할 것으로 예상됩니다. 주요 자동차 제조업체 최초로 800V 배터리를 탑재한 포르쉐의 고급 전기차 타이칸은 2만 대 이상 판매되었습니다. 공급업체인 델피 테크놀로지스는 2020년 9월, 고급 전기차 제조업체에 800V 인버터를 공급할 것이라고 발표했습니다. 이 공급 계약은 2024년부터 해당 제조업체의 모든 전기차 라인업에 적용될 예정입니다.

시장 제한

확장성, 열 방출, 다이 및 기판 공급에 대한 패키징 관련 압력과 같은 제약 조건

거대한 웨이퍼에서는 단위 면적당 더 많은 다이를 생산할 수 있습니다. 반도체 생산 시설과 OSAT(외부 반도체 조립 및 테스트) 시설에서는 더 많은 다이를 제작할 수 있는 공간이 확보되어 주어진 기간 동안 더 많은 다이를 생산, 테스트 또는 조립할 수 있습니다. 결과적으로 신제품 생산 및 조립 속도가 빨라집니다. 웨이퍼 크기 증가는 공급망에도 긍정적인 영향을 미칩니다. STMicroelectronics는 이탈리아 카타니아와 싱가포르 앙모키오에 있는 두 개의 150mm 웨이퍼 생산 라인에서 SiC 제품을 생산하고 있습니다. STMicroelectronics는 새로운 SiC 기판 생산 시설을 건설하고 2024년까지 SiC 기판의 40% 이상을 자체 조달하는 계획을 진행 중이며, 이 계획에는 200mm SiC 대량 생산으로의 전환도 포함됩니다. SiC 웨이퍼는 전기 자동차 및 충전 인프라, 그리고 청정 전력 생산 및 배분 분야에 사용될 유망한 소재입니다. 최종 사용자 애플리케이션의 확대를 고려할 때, 여러 장애물을 극복한다면 시장은 엄청난 성장 잠재력을 갖게 될 것입니다.

시장 기회

전력 전자 스위치 및 LED 조명 장치 분야에서 SIC 웨이퍼 수요 증가

제조 공정에서는 특정한 SiC 웨이퍼와 기판을 제작한 후, 팹 공정을 거쳐 SiC 기반 전력 반도체를 생산합니다. 전력 전자 분야에서는 시스템 내 전기 흐름을 변환하고 조절하는 부품에 SiC 기반 전력 반도체가 많이 사용됩니다. 전 세계 전력 인프라에서 전력 전자 기술은 매우 중요합니다. 이 기술은 컴퓨터, 신재생 에너지(태양광, 풍력), 산업(모터 구동 장치), 운송 수단(자동차, 기차)(전원 공급 장치) 등 다양한 분야에 활용됩니다.

SiC는 LED 생산에도 사용됩니다. 교류와 직류는 전력 전자 장치를 통해 변환됩니다. 전력 전자 장치로의 시장 전환은 교통 인프라의 전동화에 의해 가속화되고 있습니다. SiC 기반 전력 전자 장치는 광대역 갭 반도체로서, 기존의 실리콘 기반 장치보다 소형화, 고효율화, 그리고 시스템 총 소유 비용 절감을 가능하게 합니다. SiC 반도체는 이러한 장점 덕분에 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 기업들은 증가하는 수요를 충족하기 위해 SiC 전력 반도체 생산에 집중하고 있습니다. 보쉬는 SiC 전력 반도체 양산 개시를 발표했습니다.

세그먼트 분석

웨이퍼 크기별

2, 3, 4인치 크기의 SiC 웨이퍼는 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 14.2%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 크기가 작은 SiC 웨이퍼는 반도체 소자를 추가하기가 더 어렵기 때문에 제조업체 입장에서 비용이 더 많이 듭니다. SiC 웨이퍼는 저탄소 사회 구현을 위한 새로운 소재로 주목받고 있습니다. 트랜지스터, 다이오드 등의 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼와 달리 SiC 웨이퍼를 사용하여 제작됩니다. SiC는 다양한 전자 기기에 사용될 때 전력 손실을 최대 50%까지 줄여줍니다. 뛰어난 내열성과 고전압 특성을 지니고 있어 자동차(EV, HEV 등), 태양광 발전, 기타 전력 전자 분야의 고전압, 고온 환경에 적합합니다. 현재 SiC 기판은 6인치이며 8인치 웨이퍼가 개발 중이지만, 4인치 웨이퍼가 여전히 널리 사용되고 있습니다. 4인치 웨이퍼의 경우 비용 절감이 크게 진전되지 않았고, 장비 교체에는 추가적인 자본 투자가 필요합니다. 또한, 6인치 웨이퍼는 현재 생산 효율성 측면에서 상당한 이점을 가지고 있습니다.

150mm/6인치 SiC 웨이퍼 개발은 이 기술의 광범위한 시장 도입에 결정적인 역할을 했습니다. 이를 통해 폐기된 150mm 실리콘 생산 라인을 재활용하여 필요한 기준을 충족하는 탄화규소 웨이퍼를 생산할 수 있게 되었고, 규모의 경제를 실현할 수 있었습니다. 바이폴라 소자에 SiC를 더욱 널리 보급하기 위해, 결정 결함을 최소화하고 리소그래피 공정에 필수적인 두 가지 요소인 표면 형상 및 평탄도를 제어하는 ​​고전압 정격 소자가 개발되었습니다. 미세관 결함 밀도를 낮추는 데에는 시드 선택 및 개발 절차의 미세 조정이 성공적으로 이루어졌습니다. 예를 들어, 다우 코닝은 이러한 문제를 해결하고 가공 라인에서의 취급에 대한 업계 표준을 충족하는 휨, 굽힘 및 두께 변화 기준을 갖춘 150mm SiC 기판을 제공했습니다. 다우 코닝은 현재와 미래의 전자 산업 문제를 해결하기 위해 4H-SiC 150mm 웨이퍼를 제조 및 판매하고 있습니다.

지원서별로

전력 부문은 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 15.7%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 전력 전자 스위치는 필수 부품 중 하나로, 탄화규소(SiC) 웨이퍼로 만들어집니다. 이 스위치는 대전류를 처리해야 하므로 SiC와 같은 내구성이 뛰어난 소재로 제작하는 것이 필수적입니다. 이를 위해서는 열전도율이 우수하고 전기 저항이 낮은 웨이퍼를 사용하는 것이 중요하며, 이는 스위치의 크기와 무게를 줄이는 데에도 도움이 됩니다. 높은 시장 수요와 SiC 웨이퍼에 대한 지속적인 수요 증가 추세에 따라 기업들은 SiC 생산 공정을 개선해 왔습니다. 고출력 솔루션에 대한 증가하는 수요를 신속하게 충족하기 위해 기판 공급망 또한 현대화될 것으로 예상됩니다.

게다가 실리콘의 물리적·전기적 특성 때문에 성능 향상이 불가능하며, 관련 연구를 진행하는 것은 투자 비용 측면에서 지나치게 비싸고 수익성이 떨어집니다. 최근 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼에 대한 관심이 높아지고 있는데, 이는 이 반도체 소재가 전력 처리 능력을 향상시킬 수 있고, 높은 전력 밀도와 우수한 효율을 결합하여 이러한 특성을 구현할 수 있기 때문입니다. 스위칭 전원 공급 장치, 태양광 및 풍력 발전용 인버터, 산업용 모터 드라이브, 하이브리드 전기차(HEV) 및 전기차(EV), 스마트 그리드 전력 스위칭 등 SiC 기술을 활용하는 현재 및 미래의 다양한 상용 애플리케이션들이 전 세계 SiC 웨이퍼 시장 성장에 기여하고 있습니다.

SiC 소자는 이동통신 기지국 및 무선 주파수(RF) 통신 분야에서 사용량이 증가하고 있습니다. 재생 에너지 발전을 장려하는 정부 정책 또한 시장 성장을 촉진할 것으로 예상됩니다. RF 전력 응용 분야에서 SiC 기판을 사용하는 기기는 최대 3억 3천만 달러의 매출을 창출합니다. 다양한 분야에서의 활용 증가로 매출이 급증하고 있습니다. 군대, 정부, 민간 기업 모두 최첨단 기술 확보를 위해 경쟁하고 있습니다. 그러나 국가 안보 및 국방 분야에 사용되는 RF 장비는 일반 상업 부문에서 충족하기 어려운 매우 높은 사양을 요구합니다. 이러한 요구 조건은 연구 개발 역량의 중요성을 강조합니다. 무선 주파수(RF) 산업은 5G 및 스마트폰 하드웨어, 군사, 자동차 산업 등 다양한 분야에서 잠재적인 응용 가능성을 가지고 있습니다. 직접 무선 통신을 가능하게 하는 제품에 대한 수요 증가와 소비자 가전 제품의 인기 상승은 RF 기술 분야의 발전을 가속화했습니다. 이러한 요소들이 SiC 웨이퍼 시장 확장을 촉진하고 있습니다.

최종 사용자 산업별

통신 및 통신 부문은 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 15.7%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 기술은 빠르게 발전하고 있으며, 이러한 기술적 요구를 충족하기 위해 전자 부문에서 SiC 웨이퍼에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 전망됩니다. 반도체 업계 기업들은 경쟁 우위를 유지하기 위해 혁신적인 기술을 개발하고 지속적으로 발전시켜야 합니다. 통신 회사들이 초고속 5G 네트워크 구축에 박차를 가함에 따라 전력 반도체에 대한 수요가 급증하고 있습니다. 탄화규소(SiC) 웨이퍼는 내구성이 매우 뛰어나고 내열성이 우수하며 고전압을 견딜 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 에너지 효율이 중요한 5G 네트워크 및 전기 자동차용 전력 반도체 제조에 널리 사용됩니다. 통신 회사들이 초고속 5G 네트워크를 구축함에 따라 전력 반도체에 대한 수요는 점차 증가하고 있습니다. SiC 웨이퍼는 경도가 높고 내열성이 뛰어나며 고전압을 견딜 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 웨이퍼는 에너지 효율이 중요한 5G 네트워크 및 전기 자동차용 전력 반도체 제조에 널리 사용됩니다.

탄소 중립 및 순배출량 제로 달성을 위해 여러 정부는 휘발유 차량 퇴출 시한을 정하고 자동차 제조업체들이 전기 자동차로의 전환을 서두르도록 장려하고 있습니다. 실리콘 카바이드(SiC)라는 첨단 소재가 여러 분야에서 실리콘(Si)을 대체하는 데 사용되고 있습니다. 또한, 전기 자동차(EV)의 효율성과 주행 거리를 늘리는 동시에 차량 전체의 무게와 가격을 낮추려는 노력이 계속되고 있습니다. 제어 전자 장치의 전력 밀도가 높아짐에 따라 전기 자동차에 SiC를 적용하는 개념이 등장했습니다. SiC는 기존 Si에 비해 전기 자동차 배터리의 주행 거리를 20% 연장하고, SiC 충전기는 에너지 효율 향상으로 충전 시간을 30% 단축할 수 있을 것으로 예상됩니다. 전기 자동차와 급속 충전소에 대한 수요가 증가함에 따라 SiC 웨이퍼 수요도 증가할 것으로 전망됩니다. 급속 충전소에는 SiC가 사용됩니다. 2024년까지 전 세계적으로 330만 대의 급속 충전소가 설치될 것으로 예상되며, 실리콘 카바이드는 이 시장에서 상당한 비중을 차지할 것으로 보입니다. 충전기의 성능에 따라 사용되는 SiC의 양은 다릅니다.

지역 분석

북미: 지배적인 지역

북미는 가장 중요한 매출 기여 지역이며 예측 기간 동안 연평균 15.7%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 북미는 반도체 제조, 설계 및 연구 분야에서 신기술 도입을 선도하고 있습니다. 자동차, 에너지, IT 및 통신, 군사 및 항공우주, 가전제품과 같은 최종 사용자 산업의 확장은 북미 SiC 웨이퍼 산업의 성장과 밀접한 상관관계를 보입니다. 실리콘 카바이드 기술 덕분에 에너지 부문이 혁신을 맞이할 가능성이 있으며, 이는 지역 기업들이 신제품 개발에 투자하도록 장려하고 있습니다. 정부 기관을 포함한 여러 그룹이 SiC 웨이퍼 생산을 위한 첨단 제조 연구에 매진하고 있습니다. 예를 들어, 미국 국립재생에너지연구소(NREL)의 첨단 제조 연구원들은 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼 생산에 사용되는 재료와 공정을 개선하기 위해 기업 및 학계와 협력하고 있습니다. 실리콘 카바이드 기반 GaN 기술은 매력적인 기술이기 때문에 관련 기업들은 제품 혁신과 신제품 개발에 집중하고 있습니다. 캐나다는 전자 및 반도체 산업 기반이 크지 않은 국가로 여겨질 수 있지만, 반도체를 포함하거나 사용하는 제품에 대한 상당한 시장을 보유하고 있습니다.

유럽: 성장하는 지역

유럽 ​​시장은 예측 기간 동안 연평균 15.5%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 유럽 대륙은 현대 기술의 주요 동력원이자 수용 지역이며, 세계적인 기술 중심지들이 자리 잡고 있습니다. 다양한 분야에서 첨단 기술과 반도체의 도입이 증가함에 따라 시장이 확대되고 있습니다. 또한, 해외 기업들이 지역 업체들에게 핵심 부품과 웨이퍼를 공급하면서 이 지역 시장의 성장세는 더욱 강화되고 있습니다. 유럽은 세계 자동차 생산량의 상당 부분을 차지하는 주요 자동차 시장 중 하나입니다. 유럽자동차산업협회(ACEA)는 이 지역에서 연간 1,920만 대 이상의 승용차, 밴, 트럭, 버스가 생산된다고 추산합니다. 유럽 27개국에는 약 309개의 자동차 조립 및 생산 시설이 운영되고 있습니다.

또한, 이 분야는 EU 지역에서 약 844억 달러의 무역 흑자를 창출합니다. 외국 기업들이 지역 기업에 핵심 부품과 웨이퍼를 공급하는 것도 이 지역 시장을 더욱 강화하는 요인입니다. 예를 들어, 일본의 웨이퍼 제조업체인 쇼와덴코(Showa Denko KK)와 독일의 반도체 회사인 인피니언 테크놀로지스(Infineon Technologies AG)는 에피택시를 포함한 다양한 종류의 탄화규소(SiC) 소재 공급 계약을 체결했습니다. 그 결과, 인피니언 테크놀로지스는 SiC 기반 제품에 대한 증가하는 수요를 더 많은 원자재로 충족할 수 있게 되었습니다. 이 계약은 2년 기한이며 연장될 가능성이 있습니다.

아시아 태평양 지역은 정부 정책의 지원을 등에 업고 전 세계 반도체 시장을 주도하며, 글로벌 SiC 웨이퍼 시장에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 특히 대만, 중국, 일본, 한국은 전 세계 반도체 시장에서 상당한 점유율을 차지하고 있으며, 태국, 베트남, 싱가포르, 말레이시아 등 다른 국가들도 이 지역 시장 지배력에 크게 기여하고 있습니다. 이 지역에서 강력한 입지를 구축하고 있는 기업으로는 연간 매출액 1조 5420억 원을 기록하는 세계 5대 웨이퍼 생산업체 중 하나인 한국의 SK실트론이 있습니다.

또한, 이 지역은 특히 태양광 및 풍력 에너지와 같은 재생 에너지의 상당한 시장 규모를 자랑합니다. 특히 동남아시아 지역에서는 각국 정부의 적극적인 지원으로 태양광 인프라 구축이 활발히 진행되고 있으며, 이는 시장 확대를 촉진하고 있습니다. 예를 들어, 2021년 3분기 말 기준 인도의 재생 에너지 설비 용량(수력 발전 포함)은 147.8GW에 달하며, 이는 전체 전력 생산량의 약 38%를 차지합니다. 인도는 2030년까지 450GW의 재생 에너지 설비 용량을 확보하는 것을 목표로 하고 있으며, 이 중 60% 이상인 약 280GW가 태양광 발전에서 나올 것으로 예상됩니다.

중남미 지역에서 화합물 반도체에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이 지역 자동차 산업의 성장세가 반도체 수요 증가를 촉진하고 있습니다. 멕시코의 자동차 제조 시설 확장은 산업 부문의 성장에 기인합니다. 멕시코 중부 지역에는 닛산, 혼다, 마쓰다의 새로운 생산 시설이 들어섰습니다. 이들 기업은 전기 자동차를 생산할 것으로 예상되며, 이는 멕시코 반도체 시장 확대를 견인할 것으로 보입니다. 전기 자동차 생산은 멕시코에서 빠르게 성장하는 산업이며, 이는 반도체 수요 증가를 촉진하고 있습니다. 세계적인 자동차 제조업체들은 전기 자동차 생산 공장 설립을 위해 멕시코에 대한 투자를 확대하고 있습니다.

예를 들어, 포르쉐 멕시코의 네트워크 개발 및 전기차 담당 책임자에 따르면, 포르쉐는 멕시코에서 전기차 인프라 시스템 구축과 전기차 생산에 참여하고 있습니다. 포르쉐는 2022년까지 전기차 인프라 및 전기차에 60억 유로 이상을 투자할 계획입니다. 또한, 제너럴 모터스(GM)는 멕시코 라모스 아리스페 생산 단지에 10억 달러 이상을 투자할 것이라고 발표했습니다.