실리콘카바이드(SiC) 전력소자 시장의 급증과 전망

실리콘 카바이드(SiC) 전력 장치는 SiC로 알려진 우수한 반도체 소재를 활용하며, 이는 기존 실리콘 소재에 비해 몇 가지 두드러진 장점을 제공합니다.

이러한 이점은 더 높은 온도와 전압에서 작동하고, 스위칭 중 에너지 소비를 줄이고, 전자 시스템의 전반적인 효율성을 향상시키는 등 획기적인 기술 성능에서 비롯됩니다. SiC의 뛰어난 열 안정성 덕분에 극한의 조건에서도 안정적으로 작동할 수 있어 고전력 애플리케이션에 매우 적합합니다.

SiC 장치는 다양하며 BJT(양극성 접합 트랜지스터), FET(전계 효과 트랜지스터), 다이오드 등이 있으며 모두 SiC 소재의 고유한 특성을 극대화하도록 설계되었습니다.

SiC 장치는 고성능 솔루션에 대한 수요가 증가함에 따라 재생 에너지, 전력 전자, 자동차 및 통신과 같은 분야에 점점 더 많이 적용되고 있습니다.특히 자동차 산업에서는 차량의 전기화가 진행됨에 따라 전기 에너지를 관리하는 SiC 장치에 대한 필요성이 높아지고 있습니다. 예를 들어, 전기 추진 시스템이 장착된 차량에는 주행 범위를 최적화하고 차량 성능을 향상시키기 위한 고급 전력 솔루션이 필요합니다.

1. SiC 시장 성장 동인

다양한 요인이 탄화규소 전력 장치 시장의 성장을 주도하고 있습니다. 첫째, 향상된 환경 인식으로 인해 업계는 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 보다 효율적인 에너지 솔루션을 모색하게 되었으며, 이로 인해 에너지 효율적인 SiC 장치가 특히 매력적으로 변했습니다.

또한, 재생 에너지 산업의 확장으로 인해 태양광 패널 셀, 풍력 터빈과 같이 대량의 에너지를 효율적으로 처리하고 변환할 수 있는 전력 장비가 더 많이 필요하며, 이는 SiC 장치의 효율성 향상으로 큰 이점을 얻을 수 있습니다.

전기 자동차의 인기가 높아짐에 따라 전력 전자 부품에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 2030년에는 전기차와 SiC 시장 모두 폭넓은 성장을 경험할 것으로 예상된다.현재 데이터에 따르면, 전기 자동차 시장은 2030년까지 연평균 복합 성장률(CAGR)로 급등할 것이며, 판매량은 2022년의 4배인 6,400만 대에 이를 것으로 예상됩니다..

이렇게 역동적인 시장 환경에서 전기 추진 시스템 구성 요소의 공급이 빠르게 증가하는 전기 자동차 수요를 충족할 수 있도록 보장하는 것이 중요합니다. 기존 실리콘 기반 제품에 비해 전기 자동차 전력 시스템(특히 컨버터), DC-DC 컨버터 및 온보드 충전기에 사용되는 SiC MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)은 더 높은 스위칭 주파수를 제공할 수 있습니다.

이러한 성능 차이는 효율성 향상, 차량 주행 거리 연장, 배터리 용량 및 열 관리 측면의 전체 비용 절감에 기여합니다. 제조업체, 설계자 등 반도체 산업 참여자와 자동차 산업 운영자는 전기 자동차 시장에서 증가하는 기회를 포착하여 가치를 창출하고 경쟁 우위를 확보하는 데 핵심 세력으로 여겨지며, 전동화 시대에 중대한 도전에 직면해 있습니다.

2.전기 자동차 분야의 운전자

현재 전 세계 탄화규소 장치 산업은 약 20억 달러 규모의 시장을 대표합니다. 2030년까지 이 수치는 110억~140억 달러로 급증할 것으로 예상되며 예상 CAGR은 26%입니다.. 전기차 판매의 폭발적인 성장과 인버터의 SiC 소재 선호는 향후 전기차 부문이 SiC 전력소자 수요의 70%를 흡수할 것임을 시사한다. 전기 자동차에 대한 강한 열망을 갖고 있는 중국은 국내 전기 자동차 제조 업계의 탄화규소 수요의 약 40%를 차지할 것으로 예상됩니다.

특히 전기차(EV) 분야에서는 배터리 전기자동차(BEV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV) 등 다양한 추진 시스템과 전압 400V 또는 800V 레벨에 따라 SiC 적용의 장점과 범위가 결정됩니다. 800V에서 작동하는 순수 전기 자동차 전력 시스템은 최대 효율을 추구하기 때문에 SiC 기반 인버터를 채택할 가능성이 더 높습니다.

2030년에는 순수 전기 모델이 전체 EV 생산량의 75%를 차지할 것으로 예상됩니다. 이는 2022년 50%에서 증가한 수치입니다.. HEV와 PHEV는 나머지 25%의 시장 점유율을 차지할 것으로 예상된다. 당시 800볼트 전력시스템 시장 침투율은 50%를 넘을 것으로 전망됐지만, 2022년에는 이 수치가 5%에도 미치지 못했다.

경쟁적인 시장 구조 측면에서 SiC 분야의 주요 업체들은 수직 통합 모델을 선호하는 경향이 있는데, 이는 현재 시장 집중이 뒷받침하는 추세입니다.현재 시장 점유율의 약 60~65%는 소수의 선도 기업이 통제하고 있습니다. 2030년까지 중국 시장은 SiC 공급 영역에서 선두 위치를 유지할 것으로 예상됩니다..

삼.6인치에서 8인치 시대로

현재 중국 SiC 웨이퍼의 약 80%, 디바이스의 95% 이상이 외국 제조업체에서 공급되고 있다. 웨이퍼부터 디바이스까지 수직계열화로 생산량 5~10% 증가, 이윤폭 10~15% 향상 가능.

현재의 전환은 6인치 웨이퍼 제조에서 8인치 웨이퍼 활용으로의 전환입니다. 이 소재의 채택은 2024년이나 2025년쯤 시작될 것으로 예상되며, 2030년까지 시장 침투율 50%를 달성할 것으로 예상된다. 미국 시장도 2024~2025년 사이에 8인치 웨이퍼 양산을 시작할 것으로 예상된다.

8인치 웨이퍼는 생산량 감소로 인해 처음에는 가격이 높았지만, 제조 공정의 발전과 신기술 채택으로 인해 향후 10년 동안 주요 제조업체 간의 격차가 줄어들 것으로 예상됩니다. 이에 따라 8인치 웨이퍼 생산량은 시장 수요와 가격 경쟁을 충족시키기 위해 급격히 증가하는 동시에 웨이퍼 대형화를 통해 원가 절감도 달성할 것으로 예상된다.

그러나 실리콘 카바이드 전력 장치 시장의 미래에 대한 광범위한 전망에도 불구하고 성장 경로는 도전과 기회로 가득 차 있습니다. 이 시장의 급속한 성장은 에너지 효율성 향상, 기술 진보, 응용 성능 향상, 환경 지속 가능성에 대한 중요성 증가에 대한 전 세계적 강조에 기인합니다.

4.도전과 기회

SiC의 성장 궤도는 전기 자동차에 대한 수요의 지속적인 급증에 힘입어 전체 가치 사슬에 걸쳐 풍부한 기회를 제공합니다. 이 새로운 기술은 전통적인 실리콘 기반 장치에 비해 상당한 이점을 자랑하면서 전력 전자 산업의 지형을 점차적으로 바꾸고 있습니다.

전기 자동차의 급속한 확산과 급성장하는 시장에서 SiC의 중요한 역할은 전체 산업 체인의 모든 참여자에게 깊은 영향을 미쳤습니다. 이러한 기업의 경우 끊임없이 진화하는 SiC 시장 내 포지셔닝을 위해서는 다양한 요소를 고려해야 합니다. 오늘날의 반도체 시장은 시장 역학에 대한 신속한 대응 능력을 갖추고 더욱 성숙해졌습니다..

이러한 상황에서 업계 내 모든 기업은 변화에 대한 지속적인 모니터링과 유연한 전략 조정의 혜택을 누릴 수 있습니다. 기하급수적인 성장에도 불구하고 SiC 시장은 여전히 ​​높은 생산 비용, 대규모 적용 가능성을 제한하는 제조 복잡성 등의 과제에 직면해 있습니다. 그러나 연구 개발에 대한 지속적인 혁신과 투자는 비용 절감과 장치 보급 확대에 기여합니다.

공급망은 장치 공급부터 웨이퍼 생산, 시스템 통합까지 SiC에 또 다른 과제를 제시합니다. 이러한 단계의 모든 연결은 지정학적 또는 공급 보안 고려 사항으로 인해 보다 적응 가능한 조달 전략의 재설계가 필요할 수 있습니다.

기회 측면에서는 디지털화, 인공 지능, 사물 인터넷 등 신기술의 발전으로 SiC 전력 장치가 중추적인 역할을 하면서 더욱 발전된 전력 솔루션에 대한 시장 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다.SiC 기술의 지속적인 발전은 여러 부문에 걸쳐 광범위한 영향력을 행사하여 전력 전자 산업의 미래를 형성할 것입니다. 동시에 기술 혁신과 비용 절감을 통해 SiC 기술의 접근성이 더욱 높아져 전자 시장에서 더욱 폭넓게 응용할 수 있는 기반이 마련될 것입니다..**