Wolfspeed

- GM을 비롯해 Lucid Motors 등 전기차 업체들과 장기공급계약을 체결했다

- 4월 최초로 만든 글로벌 8인치(200mm) SiC Fab인 Mohawk Valley Fab에서 관련 공급 물량을 생산할 예정이다 

Coherent (구 II-VI)

- 2022년 7월 Coherent 인수 완료 후, 9월 Coherent로 사명을 변경했다.

- 24년 첫 8인치(200mm) 양산을 목표 중이다. 6인치(150mm) 기준 Infineon, TYSiC 등과 장기공급계약을 확보했다. 

SiCrystal

- 칩 제조사인 Rohm의 자회사다. Rohm향으로 공급하는 Captive 물량 외에 ST Microelectronic 등과도 장기공급계약을 맺었다.

- 23년까지 8인치(200mm) 첫 양산을 목표 중이다.  

SK실트론

- 국내 유일한 웨이퍼 제조사이며 글로벌 유일한 Si와 SiC 웨이퍼를 동시 생산 가능한 제조사다.

- 미국 Dupont 사의 SiC 사업부 인수를 통해 SiC 사업에 진출했다. 24년 중 8인치(200mm) SiC 양산을 목표 중이다. 

- Si 전력반도체에서 높은 점유율을 차지하고 있는 글로벌 선도 비메모리 업체들이 차세대(SiCㆍGaN) 전력반도체에서도 앞서가고 있다

- 이 외에 Wolfspeed와 같은 SiC 웨이퍼 제조사들도 칩 사업까지 함께 영위하고 있으며 기존 선도 비메모리 업체들과 두각을 나타내고 있는 상황이다.

- 선도 업체들의 매출처별 비중을 보면 전장, 산업향 비중이 높고 가전향 비중은 상대적으로 낮다.

- 반면 후발 업체들의 경우 가전향 제품 공급을 먼저 진행 중이며 가전향 매출 비중이 높다

- Si와 SiCㆍGaN 모두 동일하게 가전향 대비 전장 및 산업향에서 이익률이 높기 때문에 궁극적으로 전장 및 산업향 매출을 확대시키려고 계획 중이다.

Epi Value-Chain 확대

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- Wolfspeed 등 웨이퍼 제조사들은 자체적으로 Epi 공정까지 진행이 가능하다. 그러나 별도의 Epi 하우스에 대한 외주 비중이 작지 않을 수밖에 없는 이유는 SiC라는 물질의 특성 때문이다.

- 기존 Si 웨이퍼는 반도체 성질을 갖추도록 만드는데 추가 과정이 필요하지 않았다. 실리콘 단원소 물질이기 때문에 이온 주입을 통한 도핑농도 조절이 가능하다.

- 그러나 SiC 웨이퍼는 다르다. SiC는 두개의 원자가 결합된 형태로 결정질 강도가 다이아몬드 수준에 달한다. 이는 이온 주입이 불가능하다는 것을 의미한다.

- 그래서 SiC 웨이퍼는 반도체 성질을 갖출 수 있도록 외부에 별도의 레이어를 씌워주는 공정이 반드시 필요하다.

- SiC 웨이퍼 제조사들은 기본적으로 Epi 공정까지 직접 처리할 수 있다. 다만 비메모리의 한 종류인 전력반도체는 다품종인 만큼, Epi 공정 역시 적용처별, 고객사별 커스터마이징이 요구된다.

- 자원 효율화, 리스크 분배 등의 목적으로 SiC 웨이퍼 제조사들은 Epi 전문 하우스 활용 비중을 확대할 것으로 예상된다.

- 더불어 GaN 물질을 다룰 수 있는 기술력을 기반으로 Epi 처리가 가능한 전문하우스 역시 성장세가 기대된다.

- SiC 대비 GaN 반도체는 기술적 난이도가 상대적으로 좀 더 높다. GaN on GaN 등의 반도체는 아직 이론으로만 확인되나 향후 실제 제품으로 구현을 위해 준비되고 있는 단계다.

- 향후 GaN on GaN 등 GaN 반도체의 Epi 기술 및 Value-Chain이 확대되면 전력반도체 내에서 GaN 반도체의 쓰임새도 확대될 것으로 예상된다.

- 현재는 SiC와 GaN 반도체는 적용처가 나뉘고 있으나 물리적 특성이 유사하다는 점을 감안시 GaN 반도체도 전기차에 사용될 수 있다.

전기차 : 글로벌 전기차 판매량 중 SiC 채택 모델의 판매량이 차지하는 비중(침투율)은 18년 38%에서 22년 70%로 급증했다. 다만 자동차 특성상 모델 당 여러 개의 트림으로 나뉘고 현재는 상위 트림 위주로 SiC를 적용하고 있어, 실제 침투율은 계산 수치 대비 낮아질 가능성이 있다.

그럼에도 1) SiC 채택을 결정하는 완성차업체들이 늘고 있고, 2) 점진적인 적용 트림 확대 움직임이 확인되고 있다는 점에서 글로벌 침투율은 지속 확대될 것으로 예상된다.

전력반도체 시장 개요

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- 전력반도체는 전자기기에 들어오는 전력을 다루는 역할을 수행하는 반도체다.

- 세부적인 역할은 1) 변환 및 변압, 2) 분배 및 제어다.

- 가장 대표적인 적용처는 모터가 탑재되는 제품이다. 모터의 회전 속도를 컨트롤하기 위해 MCU가 인버터에 명령을 전달하고, 인버터가 모터에 공급되는 전력을 제어ㆍ변환한다.

- 이 때 인버터에 필요한 부품이 전력반도체다.

- 세계 전력의 약 50%가 모터를 돌리기 위해 사용될 정도로 관련 시장은 광범위하다.

- 미래의 대표적인 모터 제품은 로봇이 될 예정이다. 로봇청소기, 산업용 로봇 등 빠르게 시장이 확대되고 있다.

- 로봇은 세밀하게 움직 이기 위해 모터 필요량이 갈수록 증가한다. 전력반도체의 필요량도 늘어날 수 밖에 없다.

2015년 이후 SK의 누적 투자규모는 8.6조원이며 분야별로는 첨단소재 2.8조원, 바이오∙제약 1.6조원, 그린에너지 2.6조원, 디지털 1.2조원이다. 특히 2021년에만 3.0조원 규모의 투자를 집행했다는 점에서 2023년까지는 기존 투자부문에 대한 파이낸셜 스토리를 점검하고 사업 강화에 초점을 맞출 것으로 예상된다.

2015년 이후 가장 큰 투자 비중을 차지하는 첨단소재 분야는 반도체 소재와 전력반도체에 집중됐다. SK는 2021년 말 그룹 내 분산됐던 첨단소재 포트폴리오를 집중시키기 위해 SK머티리얼즈를 흡수합병했고 21년에는 예스파워테크닉스, SK시그넷에 투자하며 전력 반도체 사업 영역을 확장했다. 22년에는 추가 투자로 예스파워테크닉스를 인수하면서 SK실트론(SiC 웨이퍼)-예스파워테크닉스(전력 반도체)-SK시그넷(EV충전기)으로 전력 반도체 관련 사업에 수직계열화를 진행했다.

그룹 내 부족했던 SiC와 GaN 각각의 칩 제조 Value-Chain을 추가했다. 기존 2대 주주로 있던 SiC 칩 제조사 예스파워테크닉스는 지난 4월 SK에서 총 95.8%의 인수를 마쳤다. 더불어 GaN 반도체 제조사인 RFHIC와는 지난 9월 예스파워테크닉스를 주체로 한 MOU를 체결했다. 양사는 향후 JV를 설립할 예정으로 현재 JV 설립 관련 막바지 작업 중이다.