울프스피드 선제 투자로 SiC 웨이퍼 시장 62% 점유
ST, 인피니언 트렌치 모스펫 도입해 생산 효율 증대
울프스피드, 외부 자금 조달 통해 대규모 투자 지속
중국 정부, SiC 반도체 육성 위해 다양한 정책적 지원
올해 전세계 반도체 시장 규모는 5300억~5600억달러로 추정된다. 시장조사업체에 따라 차이가 나지만, 대략 이 정도다. 이 가운데 메모리반도체 시장은 40% 남짓이다. 전력반도체는 여기에 비하면 아직 규모가 작은 편이다.
하지만 성장 속도는 가파르다. 시장조사업체 옴디아 전망을 보면, 글로벌 전력반도체 시장규모는 지난해 308억달러에서 2026년 384억달러로 커질 것으로 추정된다. 또 다른 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 SiC 전력반도체 시장은 지난해 16억900만달러에서 2026년 53억2800만달러로 급격히 성장할 것으로 예상된다.
이 시장을 차지하기 위해 최근 주요 반도체기업들은 대규모 투자에 나서고 있다. 울프스피드, ST마이크로, 인피니언, 로옴 등 전력반도체 시장의 강자들이 SiC 분야 캐팩스(CAPEX)를 급격히 확대하는 추세다.
◆ SiC 전력반도체 투자에 나선 글로벌 기업들
가장 적극적으로 SiC 투자에 나선 기업은 울프스피드다. 울프스피드는 2023회계연도(2022년 7월~2023년 6월)에 7억7500만달러 CAPEX 지출에 나선다. 올해 예상 매출의 85%에 달하는 큰 규모다. 울프스피드 측은 다른 전력반도체 기업과 달리 CAPEX 비용 100%가 SiC 전력반도체 투자하고 있다. 향후 5년간 투자액도 대규모다. 총 65억달러를 투입해, 지난해 4월 가동 시작한 8인치 모호크 밸리 팹에 이어 실러, 독일 자를란투 등에 팹 추가 건설을 추진 중이다.
지난 10일 2022회계연도(2022년 4월~2023년 3월) 실적을 발표한 로옴도 SiC 전력반도체 추가 투자 계획을 발표했다. 로옴은 2021년부터 2025년까지의 SiC 관련 투자 총액을 기존 1100억엔에서 1300억엔으로 증액했다. 더 나아가 2027년까지는 2700억엔을 투자할 예정이다.
ST마이크로와 인피니언도 대규모 투자에 나선다. ST는 이탈리아 카타니아에 SiC 웨이퍼 공장을 짓는다. 5년 동안 7억3000만유로를 투자할 예정이다. 웨이퍼 양산은 올해부터 진행될 것으로 보인다. 인피니언은 말레이시아 쿨림에 20억유로를 투자해 SiC 및 GaN 팹을 건설하고 있다. 인피니언 측은 2024년 이후 양산이 예상되며, 연간 20억유로의 매출이 발생할 것으로 전망했다.
◆ 주요 기업의 SiC 산업 전략
이들 기업들은 대규모 투자를 통해 SiC 전력반도체 시장 선점을 꾀하고 있다. SiC 전력반도체 관련 수직 계열화를 강화하는 곳들도 많다. 울프스피드, 온세미, 로옴 등이 웨이퍼, 소자, 모듈 등 전력반도체 수직 계열화를 추진 중이다.
SiC 웨이퍼 시장의 경우 울프스피드가 압도적인 지위를 점하고 있다. 울프스피드는 SiC 웨이퍼 시장에서 62%의 점유율을 기록 중이다. 울프스피드의 뒤를 이어 투식스(14%), 로옴 자회사 사이크리스탈(13%), SK실트론(5%) 등이 있다. 온세미는 상대적으로 부족한 SiC 웨이퍼 생산 확대를 위해 지난해 9월 체코 SiC 웨이퍼 팹 확장을 발표했다. 온세미 측은 추후 웨이퍼 생산량이 5배 이상 늘어날 것이라고 전망했다.
전통의 차량반도체 강자 ST마이크로(ST), 인피니언 등은 트렌치 모스펫 등 기술경쟁력 강화에 적극 나서는 중이다. 트렌치 모스펫은 SiC 웨이퍼에 좁고 깊은 골(트렌치)을 만들고 골의 벽면을 따라 채널을 수직으로 배열하는 구조다. 기존 플래너 구조의 모스펫과 달리 채널이 수직 구조이기 때문에 소자 면적을 최대 수십% 줄일 수 있다. 업계에서는 트랜치 구조 도입을 통해 웨이퍼 당 반도체 생산량을 늘릴 수 있다고 보고 있다.
◆ 중국도 정부 등에 업고 SiC 산업 육성
중국도 자국 전기차 육성 기조에 맞춰 정부 차원에서 SiC 전력반도체 육성에 나섰다. 중앙정부 주도로 SiC 등 신기술 개발을 적극 지원하고, 법인세 감면 등을 지원한다. 선전, 상하이, 장쑤성, 충칭 등의 지방정부에서 SiC 산업 육성을 위한 다양한 정책을 지원하고 있다.
선전 정부는 IGBT 및 SiC 반도체 사업 지원을 통해 2025년 전력 반도체 자급자족을 목표하고 있다. 상하이 정부는 조금 더 구체적이다. 상하이 정부는 SiC 및 GaN 6인치 및 8인치 웨이퍼 생산 라인을 구축해 전력 반도체 생산을 목표하고 있다. 장쑤성과 충칭 정부는 전력 반도체 R&D를 위한 기술연구소, R&D 플랫폼 등을 지원한다.
이같은 흐름에 견줘 국내 기업들의 투자는 아직 미미한 수준이다. SK그룹이 그나마 적극적이다. SK실트론을 통해 SiC 웨이퍼 생산캐파를 확충하고 있으며, 계열사 SK파워텍(옛 예스파워테크닉스)을 통해 SiC 모스펫 개발을 하고 있다.
정부도 뒤늦게 SiC 및 질화갈륨(GaN) 반도체 산업 육성에 나선 상황이다. 과학기술정보통신부는 지난 9일 서울 서초 엘타워에서 '반도체 미래기술 로드맵'을 발표하고, 화합물 전력 반도체, 차량용 반도체 기술 개발에 집중 육성하겠다고 밝혔다.
디일렉=노태민 기자 [email protected]
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