전력반도체 공부 (2/3)

1. SK의 큰그림 : 전력반도체 왕국 구축

SK그룹은 최근 사업 구조 재편을 이어가고 있다. 성숙기에 접어든 반도체, 정유, 통신 등 기존 주력 사업과 더불어 추가적인 미래 먹거리 구축을 목표하고 있다. 
미래 사업은 첨단소재, 바이오, 친환경, 디지털로 압축된다. 
첨단소재 사업과 친환경 사업은 유기적으로 연결된다. 첨단소재 사업은 반도체소재/전력반도체/배터리 소재 강화를, 친환경 사업은 전기차 배터리/신재생 에너지(태양광, 풍력) 강화를 목표한다. 친환경 사업이 첨단소재 사업의 전방 산업이 되는 구조다. 첨단소재 사업이 중요한 이유다.
전력반도체가 첨단소재와 친환경 사업 본격화의 한 축을 담당할 전망이다. SK는 계열사를 통해 전기차 배터리, ESS, 충전소, 태양광/풍력 에너지 사업을 확대할 계획이다. 해당 사업은 차세대 전력반도체인 SiC의 가장 큰 적용처다. 그렇기에 사업 포트폴리오 확대를 목표하는 SK에게 전력반도체에 대한 육성의지는 강력할
수 밖에 없다. SK실트론의 미국 Dupont SiC 사업부 인수부터 최근 소재 벤처기업 테라온에 대한 지분투자까지, SK그룹의 전력반도체 사업 강화 계획은 실제로 확인되고 있다

 

 

 

2. 전력반도체 사업의 시작점 : SK실트론

 

19년 9월, SK실트론은 미국 Dupont사의 SiC 사업부(현 SK실트론 CSS)를 인수했다.

20년부터 기존 Si 웨이퍼 외에 SiC 웨이퍼까지 제품 포트폴리오가 확대됨.

현재 150mm(6인치) SiC 웨이퍼 공급이 가능한 업체는 글로벌 4개사에 불과함. 

실트론은 Cree, Ⅱ-Ⅵ, SiCrystal에 이어 글로벌 점유율 4위를 차지하고 있다.

(현 5% 수준의 점유율을 25년까지 26%까지 높여, 글로벌 2위 공급사로 도약하는 것을 목표 중이다.)

주요 고객사는 국내외 메모리/비메모리 제조사와 STMicro, Infineon 등의 해외 전력반도체 제조사.

메이저 고객사와의 대형 장기 계약을 추진 중. 이를 기반으로 선제적 증설을 진행할 예정이며, 연간 캐파는 21년 30K에서 25년 600K까지 확대를 계획하고 있다. 더불어, 200mm(8인치) 웨이퍼를 개발 중이며 23년 글로벌 최초 양산을 목표하고 있음. 계획대로 성공시 기존 Cree 등이 주도하는 공급 구도가 개편될 가능성도 충분하다.    → 계획은 계획일뿐.. 실현 가능성을 확인해야 함.

 

 

3. SK실트론 파트너사 

- SiC : 예스파워테크닉스

- GaN : RGHIC (국내 글로벌 탑티어 GaN 반도체 서플라이 체인)

 

차세대 전력반도체의 2개 축은 SiC와 GaN이다.

SK는 양 사업 모두 협력사와 함 께 사업 확대를 준비 중이다.

SK실트론이 SiC 웨이퍼를 공급하고 협력사에서 전 력반도체 완제품을 생산하는 구조다.

SK실트론은 고정적인 매출처를, 협력사는 안정적인 조달처를 확보할 수 있다.

 

① 예스파워테크닉스(SiC) 지분투자

2021년 1월, SK그룹은 예스티의 관계사 예 스파워테크닉스 지분 33.6%를 인수했다.

전신인 파워테크닉스는 2018년 한국전 기연구원으로부터 기술 이전을 받아 SiC 원천 기술을 확보했다. 2018년 7월에는 국내 최초 SiC 전력반도체 양산라인을 갖췄다.

글로벌 기준으로도 3번째로 SiC MOSFET 양산화 기술 확보에 성공했다.

현재 예스파워테크닉스는 국내 대형 가전사의 TV 인버터향으로 SiC 전력반도체 를 공급 중이다.

전기차 및 전기 오토바이향 공급도 준비 중이다. 2021년 전반적 인 제품의 양산화를 거쳐, 2022년부터 본격적인 매출 발생이 시작될 전망이다.

 

② RFHIC(GaN) JV:

SK실트론은 RFHIC (글로벌 2위 GaN 반도체 업체)와 JV 설립을 준비 중이다. - 설립 완료 : 2022년

GaN 반도체는 진입 장벽이 높아 글로벌 소수 업체만이 공급 중인 시장이다.

RFHIC는 RF용 GaN on SiC 트랜지스터 부문에서 글로벌 최고 수준의 성능을 보이고 있다.

JV를 통해 진입을 목표 중인 시장에 대해서는 아직 구체적인 계획이 공유되지 않았으나, GaN 반도체 특성을 감안할 때 5G와 전기차용 충전소 분야가 유력해 보인다. 이 외에도 GaN on SiC는 방산, 산업용 등 적용처가 늘어나고 있다. 향후 전방시장이 지속적으로 확대될 것으로 전망된다.

- 본 JV를 통해서.. RFHIC는 기존 CREE 의존도가 감소할 것으로 예상됨. 

본 JV에서 GaN on SiC 파운드리 가능성이 있음. - RFHIC는 화웨이향 매출 비중이 많았었는데.. 미중무역분쟁 시 화웨이가 RFHIC 향 발주를 중단했었다. (CREE(미국) 웨이퍼 사용한다고..) 그런데.. 만약 코리안 웨이퍼 사용하면???

 

 

4. 계열사를 통한 시너지 극대화 

예스파워테크닉스와 RFHIC에서 생산된 전력반도체 완제품은 SK그룹 내 사업 관련성이 높은 계열사로 공급될 수 있다. 협력사들 입장에서는 Captive market이 확보된다. SK그룹 계열사는 안정적인 이를 통해 그룹 내에서 원재료부터 완제품 공급ㆍ판매까지 전력반도체 Value-chain이 구축될 수 있다

 

 

① 시그넷이브이(충전소)

21년 4월, SK는 초급속 충전기 주력 제조회사인 시그넷이브이 지분 55.5%(2,930 억원)를 인수.

시그넷이브이는 전기차 급속 충전기 사업을 영위 중이며, 미국 초급속 충전기 시장에서 50% 이상 점유율을 확보하고 있다. 조 바이든 미국 대통령은 2030년까지 최소 50만대의 충전소를 건설하겠다는 계 획을 발표하는 등 미국 시장은 계속 확대되고 있다.

또한 SK 그룹 내 주유소, T맵, 렌터카 사업과의 시너지를 통해 국내 전기차 인프라 시장에서도 선점을 목표하 고 있음. 시그넷이브이의 국내외 영향력이 확대되면서 계열 전력반도체 업체들의 대형 Captive Market이 확보 가능.

현재 시그넷이브이는 GS칼텍스와 협력체계를 구축하고 있다. 그룹 계열사인 SK 에너지+SK네트웍스와 GS칼텍스의 주유소 내 전기차 충전기 구축 사업을 동반 진행할 것으로 예상됨.

SK에너지는 23년까지 190개 주유소에 충전기를 설치하 고, GS칼텍스는 연간 40기 이상의 고속 충전기를 설치할 예정.

 

② SK온(ESS)

SK이노베이션의 배터리 사업부가 SK온으로 분사.

전기차용 중대형 배터리 생산ㆍ서비스 사업과 ESS 사업을 영위할 예정이다.

ESS의 PCS 인버터에 전력반도체가 필요.

 

③ SK매직(가전)

예전 동양 매직을 SK가 인수. 식기세척기, 전자레인지, 오븐, 정수기 등을 생산.

가전 제품에도 모터가 들어가는데.. 제품별 편의기능 확대에 따른 전력 변환 및 제어를 위한 인버터가 필요하다. 에너지 효율 증대를 위해 인버터에 전력반도체가 탑재된다.

 

④ SK에코플랜트(신재생 에너지)

예전 SK건설이다. 플랜트 사업 부문을 분할 후 매각을 추진한다.

친환경ㆍ신재생 에너지 사업을 주력 사업으로 재편하기로 결정했으며, 23년까지 3조 원을 투자할 예정.

최근 주류로 자리잡는 태양광, 풍력 등의 발전 사업을 추 진할 것으로 예상된다

 

5. 국내 전력반도체 벨류체인

정보통신기획평가원 자료에 따르면, 국내 전력반도체 수요의 95%가 해외 업체들 로부터 공급 받고 있다.

국내의 전력반도체 수요 기업들은 국산화에 대한 의지와 바람이 분명하다.

대표적으로 현대차는 현대모비스 주도로 국내 전력반도체 제조 사들과의 협업, 동반 개발을 진행 중임.

SK와 현대차 등 기술력과 자본력을 갖 춘 대기업의 적극적인 움직임이 이어지고 있다.

차세대 전력반도체(SiC & GaN) 시장에서 국내 업체들의 성장이 가능할 수 있는 기반은 마련됐다.

 

1) SK 그룹 협력 체인: 예스티(SiC), R社 & R社 자회사(GaN)

 

① 예스티

SK가 지분투자한 예스파워테크닉스의 모회사. (현재 SK는 2대 주주)

예스파워테크닉스는 SK실트론으로부터 SiC 웨이퍼를 수급받아 SiC 전력반도 체 완제품을 생산함.

국내외 가전향 공급을 시작으로 22년부터 전기차/전기오토바이향 제품까지 공급을 본격화할 예정이다. 

 

② RFHIC 

SK실트론과 22년 중 JV 설립이 완료. (GaN 반도체 설계 관련 글로벌 2위 업체)

기존 5G 통신장비 외에 가전용, 전기차용 충전기 관련 전력반도체 공급 확대가 예상됨.

JV의 정확한 사업 내용에 대해서는 연말 까지 구체화 될 전망.

 

2) SiC 자체 공급사: KEC, 파워큐브세미, 아이에이(트리노테크놀로지)

 

① KEC

전력반도체 사업을 50년 동안 영위중. 폭넓은 제품 포트폴리오 및 검증된 레퍼런스를 바탕으로 안정적 Si 제품 매출이 발생 중. 차세대 전력반도체인 SiC 시제품은 2019년 개발 완료.

한국산업기술평가관리원으로 부터 SiC MOSFET에 대해 상용화 적합 평가를 받은 국내 2개 업체 중 하나이며, 현재 양산화를 위한 고객사와의 테스트 중.

22년부터 SiC 관련 매출이 확인될 것으로 전망. → 확인 필요

 

② 파워큐브세미(비상장)

KEC와 더불어 최근 한국산업기술평가관리원으로부터 SiC MOSFET에 대해 상용화 적합 평가를 받은 업체. 2013년 설립되어 여타 전력반도체 업체들 대비 업력은 짧으나 기술력을 빠르게 증명중.

 

③ 아이에이(트리노테크놀로지)

조향장치용 Si 전력모듈, 전력제어기 제품을 주력으로 공급. 자회사인 트리노테크놀로지가 개발과 생산을 담당하고 있음. 현재 SiC에 대한 개발 완료 후 상용화를 위해 준비 중.

주력 고객사는 현대차와 중국 BYD 등으로 기존 고객사와의 레퍼런스를 바탕으로 SiC 제품까지 거래를 지속하기 위해 노력 중이다.

 

3) GaN 자체 공급사: 에이프로, 아모센스

 

① 에이프로

2차전지 활성화 공정에 쓰이는 충방전기와 테스트 장비를 제조하는 회사. 

자체 생산한 GaN 전력반도체를 적용해 고온가압 충방전기의 에너지 효율 높일 예정.

이후 여타 전방시장까지 GaN 전력반도체 사업을 확대하는 것을 계획 중.

2020년 GaN on Si에 대한 소자 개발을 완료 후, 현재 시범 생산 단계.

22년 중 자체 제품용 양산화가 시작될 것으로 예상.  → 확인 필요

 

② 아모센스

GaN 반도체 사업을 위해 개발 진행 중. 여타 경쟁사들과 패키 징 방식을 차별화하는 것을 목표하고 있음.

해당 기술이 완벽히 실현될 경우 좀 더 고출력(High-Power) 구현이 가능함.

향후 태양광, 전기차 등의 시장 진입 을 계획 중.

 

 

6. 국산화 규모 시나리오 추정

 

1) 전기차 (현대, 기아)

현대차와 기아차는 2020년 연간 BEV 출하량 중 약 6.1% 비중을 차지했음.

25년까지 글로벌 전기차 출하량 중 현대/기아의 비중을 20년과 동일한 비중으로만 가정하여 추정.

2025년 전기차 판매량은 88만대, 국내 SiC 시장 규모는 1조원으로 추정.

다만 현대차 그룹은 2025년까지 100만대 판매 를 목표 중이며, 이 경우 시장 규모는 추정치를 상회 가능.

 

 

2) 전기차 충전기

정부는 국내 전기차 충전기를 25년까지 50만개 설치 계획 중. (계획대로 진행시 CAGR 53% ↑)

이를 반영시 21년 국내 충전기 개수는 9만개인데, 21년 상반기까지 이미 누적개수 7만개 달성 완료.

기존 계획보다 빠른 속도로 진행중이라, 25년 누적개수도 계획치 50만개 이상 가능성 있음.