드러나는 저성능 반도체의 중요성과 전망
투자 아이디어 요약
- 아날로그 반도체는 오래된 기술로 취급되지만, 최근의 40년 최대치를 매월 경신 중인 인플레이션과 물가상승의 주범은 결국 중고차와 에너지(석유) 가격임
- 중고차 가격이 오르는 이유는 생각보다 단순한데, 신차가 만들어지지 않아 중고차 가격도 따라서 오르는 현상으로, 신차가 부족한 이유는 작년부터 이어진 공급망 이슈때문임
- 주요 부품이 없어서 차량을 만들 수 없는 상황인데, 이 중 특히 차량용 반도체의 공급이 부족한 상황으로 대표적인 것이 전통적으로 쓰이는 차량용 반도체임
- 차량용 반도체는 저성능 반도체로 분류되며, 저성능 반도체는 굳이 최첨단 공정을 통해 만들어질 필요가 없는데, 전자제품의 단순한 기능들을 안정적으로 작동시키기만 하면 되기 때문임
- 대표적인 저성능 반도체는 아날로그 반도체(빛·소리·온도 등의 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꿔주는 역할)와 자동차·가전제품 등에 들어가는 MCU(Micro Controller Unit) 반도체로 이들은 단순한 기능을 수행하거나 고성능 반도체만큼 빠를 필요가 없어, 10나노 이상의 레거시 공정을 통해 생산됨
- 현재 아날로그 반도체 시장에서는 텍사스 인스트루먼트가 1위를 차지하고 있으며, MCU 반도체는 NXP·인피니언(차량용 반도체) 등이 주요 플레이어로 활동하고 있음
- 저성능 반도체들은 진입장벽이 낮은 레거시 공정에서 생산되기 때문에 경쟁은 치열하고 수익성은 떨어지는 시장이었지만, 최근 반도체 공급난의 원인으로 저성능 반도체가 지목되며, 그 중요성이 드러나고 있음
- 저성능 반도체는 자동차를 비롯하여 거의 모든 전자제품에 꼭 들어가는 부품으로, 해당 반도체의 부족이 전체 공급망의 타격으로 나타남
이전 요약 정보 History
- 최근 차세대 자동차 반도체 생태계 조성이 반도체 공급난을 계기로 급물살을 타고 있는데, 차세대 차량용 반도체는 실리콘카바이드(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3) 등 새로운 소재를 기반으로 전력 효율을 극대화하는데 초점이 맞춰져 있으며 글로벌 완성차 업체는 신소재 기반 반도체를 내재화해 자동차 전력 효율을 높이는 한편 반도체 공급난에도 적극 대응하는 방향으로 전략을 짜고 있는 것으로 알려짐
- 차세대 차량용 반도체는 실리콘 대비 높은 전압 사용이 가능하고 전력 소모를 줄여 전기차에 활용하기 수월한데, 테슬라는 이 때문에 모델3 전기차(EV) 인버터에 ST마이크로일렉트로닉스 6인치 SiC 반도체를 사용하고 있으며, 8인치 반도체나 GaN, Ga2O3로 갈수록 전기차 전력 성능을 개선할 수 있기 때문에 수요는 꾸준히 늘어날 것으로 전망됨
- 국내 차량용 반도체 생태계에서는 현대자동차와 국내 팹리스 업체인 파워큐브세미가 만드는 산화갈륨 전력관리반도체(PMIC)가 사용되고 있는데, PMIC는 마이크로컨트롤러유닛(MCU)과 함께 차량용 반도체 공급 부족 대표 품목임
- 현대차는 올해도 차량용 반도체 부족이 심화하면서 완성차 최초로 산화갈륨 PMIC를 개발하고 있는데, 이 반도체는 실리콘, 게르마늄 등 기존 반도체 재료 대비 전압 에너지 장벽인 밴드 갭이 넓어 2000볼트(V) 이상의 고전압을 견딜 수 있어, 고전압이 요구되는 차량용 부품에 내장되거나 전기차에 적용되면 전력 효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있음
- 산화갈륨 PMIC는 또 반도체 소자 크기를 줄여 대면적 웨이퍼에서 생산 가능한 칩 수를 늘릴 수 있기 때문에 반도체 공급 부족에 대응할 수 있을 것으로 기대됨
- SiC 반도체는 차세대 차량용 제품으로 주목받고 있는데, 테슬라가 SiC 제품을 탑재한 이 후 세계 20개 이상의 자동차 업체가 전기차 충전기 등에 SiC 반도체를 사용하고 있으며, 포드, 폭스바겐, 토요타 등의 완성차 업체와 SiC 반도체 팹리스, 파운드리와의 협력을 촉발시키고 있음
- 국내에서는 DB하이텍과 LX세미콘, 예스파워테크닉스 등이 SiC 반도체를 개발하거나 양산 경험을 갖고 있는데, DB하이텍은 8인치 PMIC와 MCU를 실리콘 기반으로 생산한데 이어 연내에 SiC 반도체로 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, LX세미콘은 LG이노텍으로부터 SiC 반도체 자산을 인수해 SiC 반도체 개발에 나서고 있음
- 예스파워테크닉스는 SiC 반도체의 선도 업체로 포항 팹을 이용해 전기차 충전기와 가전 기기용 SiC 반도체를 개발, 양산하기도 한 만큼 전기차 핵심 부품의 개선 문제는 차세대 반도체 성능 개선과 전고체 배터리 사용으로 해결될 것으로 예상됨
- SiC 반도체 소재 협력도 기대되고 있는데, 삼성전자와 SK하이닉스에 실리콘 웨이퍼를 공급하는 SK실트론은 미국 화학 대기업인 듀폰의 SiC 웨이퍼 사업을 인수하여 소량의 6인치 SiC 반도체를 생산했으며, 8인치 SiC 웨이퍼를 개발 중인 것으로 알려짐
- SK 계열사인 SK머티리얼즈가 SIC 웨이퍼 가공 사업에 나설 가능성도 있는데, 이에 따라 에스티아이, 신성이엔지 등의 업체의 SiC 반도체 장비 공급 성과가 기대되고 있음
- 출처: 전자신문
- 최근 자동차 산업의 패러다임이 전기차로 빠르게 전환하면서 차세대 소재인 실리콘카바이드(SiC)를 기반으로 한 전력 반도체가 떠오르고 있음
- SiC 반도체는 기존의 실리콘(Si) 반도체보다 뛰어난 전력 효율을 보여 전기차의 주행 거리를 5~10%를 늘릴 수 있으며, 이로 인해 전기차 시대의 ‘필수 부품’으로 채택되고 있음
- SiC의 전기차 채택률은 현재 30%에서 오는 2025년에는 60% 이상으로 늘어날 것으로 전망되는데, SiC는 향후 5년간 연평균복합성장률(CAGR) 30% 이상의 고성장을 지속할 것으로 전망되며, 내년의 관련 시장 규모는 전년 대비 32% 성장하여 6억 8,000만 달러에 달할 것으로 예상됨
- 이전의 저렴한 Si 소재 반도체는 150도 이상의 고온에서 반도체 성질을 잃는 단점이 있지만, SiC는 고전압·고전류·고온에서도 작동이 가능해 700V 이상의 고전압 시스템을 쓰는 전기차의 전력 효율을 올리는 데 적합함
- Si 대비 SiC의 전력 손실 감소량은 약 5~6%이며 소형화가 가능한 점을 고려 시, 최대 10% 수준의 연비 향상 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단됨
- 이와 관련, DB하이텍은 전력 반도체, 자동차용 반도체 등이 가장 많이 생산되는 8인치 시설을 운영하고 있으며, 반도체 설계 역량을 보유한 팹리스 업체인 LX세미콘은 최근 SiC 반도체 개발을 가속화하며 차량용 반도체 시장 진출에 집중하고 있음
- SK로부터 투자받으며 주목을 받은 예스티는 SiC 관련 기술의 선도 업체로, 최근 포항에 증설을 진행하고 있으며 4월 대만 업체와 500억원 규모의 공급계약을 체결함
- 출처: 서울경제
- 전력반도체는 SiC웨이퍼 기반이나 GaN 기반으로 만드는데, 최근 SK실트론이 SiC웨이퍼로 전력반도체 투자를 확대한다고 발표하였으며, 현재 국내 기업중에서는 SiC를 사용하는 회사로 예스티, 티씨케이, 하나머티리얼즈가 있고, GaN을 사용하는 회사로 RFHIC, RF머트리얼즈 등이 있음
- 전력반도체에 SiC를 적용하는 경우에는 고전압/고열 조건에서도 온전한 성능 구현이 가능하고, 기존대비 모듈(완제품) 슬림화가 가능한 장점이 있음
- 전력반도체 사업의 2가지 축은 1) SiC → 고전압, 고전력용 2) GaN → 고주파, 저전력용으로 구분할 수 있으며, 주요 어플리케이션으로는 모빌리티(전기차, 수소차 등), 에너지(태양광 등), 가전등이 있음
- 이 중 전기차용 전력반도체의 성장성이 높을 것으로 판단되는데, 전기차 시장 적용 분야는 차량 내 전력 배분 및 변환 장치, 충전된 전력을 모아놓는 시스템, 외부 전기차 충전소 → 차량 보급 증가와 인프라 투자 확대 모두에서 수혜가 가능할 것으로 전망됨
- 예스티는 관계회사인 예스파워테크닉스가 SiC 전력반도체 사업을 영위하고 있으며, SK가 예스파워테크닉스에 지분을 투자 중에 있어(33.6%) SK 와의 사업 시너지(웨이퍼 조달처 & 제품 공급처) 구체화가 기대되는데, 예스파워테크닉스는 현재 샘플 매출이 발생 중이며 하반기부터 양산 단계로 진입할 예정으로 22년부터 전력반도체 관련 매출이 본격적으로 성장할 것으로 전망됨(21F 60억원 → 22F 300억원 → 23F 5~600억원)
- RFHIC, RF머트리얼즈는 글로벌 GaN 반도체 모듈링(패키징) 기술 선도 기업으로 전력반도체 사업을 준비하고 있으며, 22년 중 마무리 할 예정으로 하반기부터 사업에 대한 윤곽이 드러날 가능성이 높음
- SK실트론의 미국 법인은 미국 미시간주에서 실리콘카바이드(SiC) 웨이퍼 제조 확대를 위해 3억 달러(약 3천400억원)를 투자할 계획으로, 미국 전기차 생산을 지원하기 위해 공장 부지를 증설하고 인력도 150명 충원할 예정임
- 국내 유일의 반도체 기판(웨이퍼) 제조 기업인 SK실트론은 SiC 웨이퍼 사업에 투자를 확대하고 있으며, SiC 웨이퍼로 생산하는 SiC 전력 반도체는 질화칼륨(GaN) 전력 반도체와 함께 ‘3세대 반도체’로 주목을 받고 있는데, 전기차의 경우 웨이퍼가 배터리에서 모터로 전기를 보다 효율적으로 전달할 수 있어 주행 거리가 5∼10% 증가하며, 충전 시간을 단축하고 냉각 조건을 완화해 전력 모듈의 크기와 무게를 줄이는 데도 효과가 있는 것으로 알려짐
- 출처: 신한금융투자
전력반도체 관련주
DB하이텍, LX세미콘, 텔레칩스, SFA반도체, 제주반도체