자료코드: C61106200 / A4 160p/ 2019. 9.30
Si의 차세대 재료로서 주목을 받고 있는 와이드밴드갭 반도체 단결정에 대해서 각 재료의 시장에서의 위치를 재검토해, 과제 및 향후 전망을 자세하게 게재합니다. 또한 단결정 플레이어를 중심으로 기업, 연구기관, 대학 등을 대상으로 한 청취조사를 통해 각 재료의 타깃 용도를 파악하고, 향후 방향성과 진행 상황을 부감 합니다.
◆조사개요
조사대상：와이드밴드갭 반도체 단결정인 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3), 질화알루미늄(AlN), 다이아몬드
조사방법：직접 면담 취재
조사기간：2019년 4월~2019년 9월
◆자료 포인트
ㆍ와이드밴드갭 반도체 단결정：2019년 100억 엔 시장은 2025년에는 245억 엔으로 배증 이상으로
ㆍSiC：메인 사이즈 6인치의 면적 점유율 향상에 의해서, 유저가 요구하는 1인치 1 만엔을 달성
ㆍGaN：일본의 플레이어가 리드해 산관학 제휴로 자동차 벡터가 강화되었지만, 최근에는 조명 용도가 사업 주축
ㆍGa2O3：4인치에 의한 시장의 급확대와 함께, 웨이퍼의 대량 공급에 대해서도 계획대로
ㆍAlN：헤테로 타입은 수은램프의 코스트 퍼포먼스를 뛰어넘어, 호모애티팩셜 성장 가능성이 커 크로스카운터를 날리다
ㆍ다이아몬드：대형 결정을 실현해 2인치화에 대한 체크 포인트를 통과, 대구경화로 향하는 큰 한 걸음
ㆍ중국 플레이어：거대 투자로 급속 발전의 조짐 있어, 메인＋주목 플레이어의 실정을 게재
리서치 내용
조사결과 포인트
1. 시장 동향
2. 와이드밴드갭 반도체 단결정 플레이어의 대응
3. 전망과 과제
제1장：와이드밴드갭 반도체 단결정 시장의 현상과 전망~SiC, GaN, Ga2O3, 기타~
시장 본격화에는 안정공급체제의 구축이 불가결
주요 재료에서의 신규 플레이어 증가도 뒷받침
주시해야 할 중국의 맹추격, 미국에 대한 대응 상황에도 긍정적인 자세
SiC는 100억 엔 시장에서 탈피해 파워 반도체의 주역으로
GaN 및 Ga2O3도 자신의 포지션을 찾아내 시장을 더욱 심화
표. 와이드밴드갭 반도체 단결정 기판 종류별 시장규모 추이와 예측(면적, 금액, 2016~2025년 예측)
그림. 와이드밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 시장규모 추이와 예측(금액, 2016~2025년 예측)
그림. 와이드밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 시장규모 추이와 예측(면적, 2016~2025년 예측)
그림. 와이드밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 금액 점유율 추이와 예측(2016~2025년 예측)
그림. 와이드밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 면적 점유율 추이와 예측(2016~2025년 예측)
표. 와이드밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 면적 단가 추이와 예측(2016~2025년 예측)
표. 와이드밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 면적 단가 추이와 예측
(WBG 전체를 1로 했을 경우 2016~2025년 예측)
제2장：재료별 단결정 시장의 현상과 전망
SiC 단결정 시장의 현상과 전망
MP가 아닌 트라이앵글이나 캐럿에 대한 핀 포인트 대응이 주전장
표. SiC 단결정의 물성 특징과 적응 응용 제품, SiC 채용 장점
표면 결함은≦0.5/cm2로, 에피택셜 성장의 개선도 멈추지 않는다
표. SiC 단결정 웨이퍼, 에피텍셜 웨이퍼의 품질 동향
4인치품 가격은 「1인치 1만 엔」을 클리어, 신규 참여 증가해, 더욱 저하하기도
그림. 「1인치 1만 엔」을 실현하기 위한 방안과 해결책
본격 보급기에 접어들어 6인치도 가격 저하가 계속되지만, 새로운 문제가 나타나다
표. SiC 단결정 웨이퍼 가격 동향
표. SiC 단결정 웨이퍼의 면적 단가 동향
신규 플레이어는 6인치에서 시작해 격렬한 승부
표. SiC 단결정 주요 메이커의 웨이퍼 구경 동향(로드맵 포함)
주요 상품인 자동차 애플리케이션으로의 목표가 명확해져 현실성이 있는 전망으로
시장은 100억 엔 규모로 성장해, 본격 보급기가 도래
양산차에는 2020~2022년에 탑재
Tier1도 보조를 맞추어 착실하게
수급의 톱 플레이어가 각각 거액 투자
자동차 이후는 이미 항공기에 표준
그림. SiC 단결정 시장규모 예측과 추이(금액 기준, 2014~2025년 예측)
그림. SiC 단결정 용도 분야별 시장규모 추이와 예측(금액 기준, 2014~2025년 예측)
표. SiC 단결정 폴리 타입×용도 분야 대별 시장규모 추이와 예측(금액 기준, 2014~2025년 예측)
표. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야 구경별 시장규모 추이와 예측
(장 수, 면적, 2014~2025년 예측)
표. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야 구경 별면적점유율 추이와 예측(2014~2025년 예측)
표. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야 구경별 장수 점유율 추이와 예측(2014~2025년 예측)
그림. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야별 구경별 장수 점유율 추이와 예측(2014~2025년 예측)
그림. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야 면적 시장규모 추이와 예측(2014~2025년 예측)
GaN 단결정 시장의 현상과 전망
스트리밍의 보급으로 블루레이의 존재감이 저하했지만
하위 호환과 유저의 선택사항이기 때문에 기능은 남는다
그림. 플레이 스테이션3, 4의 전세계 판매대수 추이와 전망(2012~2019년 전망)
그림. 블루레이 디스크 레코더와 플레이어의세계 출하 대수 추이와 전망(2012~2019년 전망)
추격하는 4인치 본격 보급으로 레이저 헤드라이트 탑재 증가의 조짐뿐만 아니라
파워 반도체에서도 연구·개발의 환경이 갖추어진다
그림. GaN 단결정의 용도 일람 이미지
루키의 결함밀도는 105/cm2로, 이미 레이저 그레이드까지 커버
6인치화를 염두에 둔 대응도 본격화
표. GaN 단결정 웨이퍼 시장 참여 메이커의 주된 동향(또는 개요)
완만하지만 착실하게 나아가다
용도는 조명부터 파워를 거쳐 GaN의 독무대인 ‘고주파’로
그림. GaN 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량, 2011~2025년 예측)
표. 웨이퍼 구경별 GaN 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량, 2011~2025년 예측)
표. 구경별 GaN 단결정 시장 예측(장 수, 면적, 2011~2025년 예측)
그림. 구경별 GaN 단결정 시장규모 추이와 예측(면적 기준, 2011~2025년 예측)
산화갈륨 단결정 시장의 현상과 전망
늦게 등장한 진짜 주인공
고속·고품질의 융액성장으로 세계가 바뀐다
표. 각종 반도체 재료의 재료 특성과 산화갈륨의 디바이스 응용에 적합한 성질
국제워크숍과 IWGO도 활발, 전세계적으로 활발해지는 기반기술 개발
표. 산화갈륨의 디바이스화 기반기술의 확립을 위한 필요 사항과 목표
계속해서 증가하는 연구·개발 플레이어
선점효과를 누리기 위해 두드러지는 적극적인 자세
그림. 산화갈륨 관련 플레이어의 동향(결정 구조별, 취급품별)
쪼개짐성을 제어해 목표로 하는 장점의 최대화
융액성장법으로 원활한 대구경화
SBD뿐만 아니라 MOSFET의 전망도 서다
그림. 산화갈륨 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량 2018~2025년 예측)
표. 산화갈륨 단결정 웨이퍼 양산 시기 및 가격 동향 예측
표. 웨이퍼 구경 용도 분야별 산화갈륨 시장규모 추이와 예측(금액, 장수, 2018~2025년 예측)
표. 구경별 산화갈륨 단결정 시장 예측(장 수, 면적, 2018~2025년 예측)
그림. 구경별 산화갈륨 단결정 시장규모 추이와 예측(면적 기준, 2018~2025년 예측)
그림. 산화갈륨 단결정 구경별 장수 점유율 추이와 예측(2018~2025년 예측)
그림. 산화갈륨 단결정 구경별 면적 점유율 추이와 예측(2018~2025년 예측)
AlN 단결정 시장의 현상과 전망
높은 밴드갭을 어떻게 취급할 것인가
요람기에 접어드는 시장
표. AlN의 기본 물성
표. 과거 NEDO 프로젝트에서의 AlN 단결정 관련 개발 과제
주전장은 살균 용도
상황에 관계 없이 각 사 혼잡한 상황
그림. 파장과 에너지의 관계도
그림. 주요 심자외 LED 관련 플레이어 상관도
표. 심자외 LED 살균 애플리케이션 대응 플레이어 상황 일람
수은을 사용하지 않을 뿐만 아니라 완전히 새로운 케이스도 증가해
타깃 애플리케이션은 윤택
대망의 2인치화로 시장이 성장하지만
On 사파이어 기판 애플리케이션의 대두로 방치
그림. AlN 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량, 2018~2025년 예측)
다이아몬드 단결정 시장의 현상과 전망
월등한 절연파괴 전계와 열전도율, 가능성은 최대
1cm3급 단결정 제조에 성공, 대구경 단결정 웨이퍼로 연결해 디바이스화에 바통을
합성 다이아몬드 본격적 시동에 의한 보석장신구 업계에서의 영향은 예측 불가능
업계를 근본부터 뒤집을 가능성도
호모 에피택셜 성장뿐만 아니라 헤테로 에피택셜 성장에서도 연구는 진척
당초 예상보다 늦었지만 2인치 웨이퍼의 공급 개시를 2023년경으로 예측
「궁극의 반도체」가 본격적으로 시장에
그림. 다이아몬드 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량, 2015~2025년 예측)
그림. 사이즈군별 출하 장 수 점유율 추이와 예측(장수, 2015~2025년 예측)
표. 사이즈군별 출하 장 수 점유율 추이와 예측(장수, 2015~2025년 예측)
제3장：와이드밴드갭 반도체 단결정 관련 플레이어 동향
Adamant Namiki Precision Jewel Co., Ltd.
헤테로 에피텍셜 KENZAN Diamond™ 기판의 2인치 출시는 초읽기
보석가공 외곬로 얻은 노하우를 다이아몬드의 제조·가공기술에 쏟는다
그림. KENZAN Diamond™ 제조 방법 플로우
주식회사 EDP
세계적으로 수요는 확실히 확대 중
하프인치 단결정 및 30mm×30mm 모자이크 기판도 라인업
후천적인 것이 더 중요하다는 생각으로 다이아몬드 단결정에 전념
2인치는 아직이지만 하프인치의 공급으로 연구 가속화
표. 제품 일람
Air Water Inc.
코스트도 성능도 우위가 되는 GaN on SiC on Si
판매 개시 타이밍부터 가격·성능 양면에서 최적 밸런스를 실현
표. 동사 아즈미노공장에서의 제조 웨이퍼와 사이즈, 능력
표. 동사 GaN 기초 기판의 구조
OSTECH Co.,Ltd.
(Hebei Synlight Crystal Co.,Ltd/Suzhou Nanowin Science and Technology Co.,Ltd)
일본용 제조 라인을 확보해, 약 2,000장/월(4인치 환산)을 준비
중국뿐만 아니라 아시아 제국에서의 조달도 병행하여 안정공급체제의 구축
여러가 지 반도체 단결정을 안정적으로 확보
국제 상황에도 신속하게 반응해 신규 조달처도
표. OSTECH이 취급하는 SiC 웨이퍼 사양 일부(河北同光제)
Okaya & Co., Ltd.
(HEXATECH, INC.)
대망의 2인치 제품을 출시
양산 니즈에 대응하면서 대구경화/고품질화 개발도 계속
다면적으로 연구한 성과, 2인치 양산으로 업계를 리드
향후는 4인치화가 타깃, 과제인 투과율은 돌파구가 필요
결정 품질을 유지하면서 사용면적은 확대
표. 단결정 AlN 기판 일람(형식, 배향, 투과성 등)
그림. HEXATECH 웨이퍼 제조 공정의 개요도
SCIOCS Co. Ltd./Itochu Plastics Inc.
VAS법은 진화, 나아가 스미토모화학그룹으로서 더욱 시너지 강화로
산관학에 상관 없이 폭넓게 전개함으로써 체제를 강화
제품과 서비스는 고객 친화적, 각 용도에서 증가 요소 있어
표. 제품 라인업(분류, 용도, 특징, 종류/사이즈, 비고)[발췌]
성장 조건의 조정에 의해 GaN 결정의 경도를 제어할 수 있는 것을 찾아내,
105/cm2대 초의 매우 낮은 전위밀도를 실현
국립대학법인 사가대학(国立大学法人佐賀大学)
숙달하는 와이드밴드갭 반도체 단결정에 대한 탐구
버라이어티가 풍부한 재료를 적확하게 부감하여 핸들링
α,β를 모두 취급해, 산화갈륨의 진가를 명확히
다이아몬드는 다결정에서 단결정으로, 결함 저감과 고품질화로 대폭 진척
여러 가지 평가방법을 실시, 향후 세계표준이 될 가능성도
접합기술에도 만능인 다이아몬드로 향후 과제를 앞질러 가다
국립연구개발법인 산업기술종합연구소
사이즈 확대에 의해 재료 사이드는 착실한 전진
세계 최초가 되는 1cm3 크랙리스 다이야몬드 단결정을 제작
레시피 및 장치 연구와 함께 열유체 시뮬레이션을 활용
재료 측면의 우선 순위는 높게 결함밀도 102/cm2 목표로 한다
그림. 시료(사선) 근방에서 점화한 플라즈마 속에서 원료 가스가 분해되어
시료 표면에 다이아몬드 결정이 성장하는 모습
Showa Denko K. K.
2025년의 시장규모 1500억 엔에 대한 점유율 획득을 향해
자동차 이외의 분야에서도 유럽 아시아 지역 등 전방위로 강한 존재감
지금 이상의 코스트와 볼륨 밸런스 실현을 목표로 한다
새로운 하이그레이드품 「HGE-2 G」판매 개시
표. Showa Denko의 사업 진전 상황(생산능력 등)
Shinko MechatroTech Co.,Ltd.
4인치는 가까운 시일 내에 제품 출시, 국내 유일한 SiC 웨이퍼 메이커로
결정 성장 코스트는 절반으로 사업화에 돌진한다
기존대비 1/2 가격으로 참여 카운트다운
표. 개발한 제조 기술에의 지표 및 성과의 일부
국립대학법인 신슈대학(国立大学法人信州大学)/Fujikoshi Machinery Corp.
2인치가 바로 눈 앞에, 대기 분위기하에서의 고온 제어가 핵심
제법으로 승산 있어
선택 여지를 100% 활용해 단번에 양산 단계로
그림. VB법 1인치φ β-Ga2O3 단결정 잉곳(a)과 경면연마가공(100) 웨이퍼(b)
세라믹 포럼 주식회사
(SiCrystal AG/Norstel AB/Ascatron AB/AmmonoS.A./NovaSiC/HZDR Innovation GmbH/mi2-factory GmbH/Seen Semiconductors Ltd./Phystech GmbH)
재료 취급뿐만 아니라 자사개발 장치도
원스톱 솔루션을 전개
국내외에서 높아지는 존재감
좁은 업계를 유연하게 동분서주
SiC, GaN, AlN, 다이아몬드와 폭넓게 대응해 어떠한 니즈에도 대응
전후처리와 함께 평가장치에도 영역을 넓혀 부가가치 제안
표. 거래기업 일람
UV Craftory Co.,Ltd.
세계에 앞선 심자외 살균 LED 모듈로 게임 체인지
자외선량은 30mJ/cm2＠50L/분으로 수은램프와 동등 이하의 코스트를 실현
출력과 수명으로 독주하는 어드밴티지로 시장을 뒤집는다
향후의 효율 향상은 x150% 이상까지 확인 완료,
새로운 애플리케이션의 확대는 필연
그림. 사파이어 기판 상에 제작된 수지 봉지 AlGaN LED
Tokuyama Corporation
보편적인 살균에는 보편적인 파장이 요구된다
타깃을 집중한 제품화를 향해서 2019년도에 개발 완료
표. Tokuyama제 AlN 단결정 기판에 의한 디바이스 성능
NGK Insulators, Ltd.
제품화에 성공한 FGAN® 양산을 거쳐 5년 후에는 100억 엔 규모를 목표로 한다
반도체오브더이어2019 그랑프리를 수상
고주파 다음의 파워를 노린다
그림. FGAN®(GaN 웨이퍼) 외관도(2·4·6인치)
New Metals and Chemicals Corporation, Ltd.
(TanKeBlue Semiconductor/Kyma Technologies)
향후의 수요를 예측해, 공급·품질 레벨은 대폭 향상
고수요품에 특화해 면밀한 고객 대응
표. NMCC의 취급 와이드밴드갭 반도체 단재료
SiC 공급능력 5배로, 품질·구경 UP 계획도 충실
표. TanKeBlue Semiconductor의 제품 생산량과 품질/현상과 계획(~2025년)
Novel Crystal Technology, Inc.
눈앞의 SiC 구축을 위해 나아갈 전망
단결정 서플라이어에서 파워 디바이스 서플라이어로 목표를 통과
타도 SiC를 완수해 Si의 시장까지 파고드는 로드맵이 완성
표. Novel Crystal Technology의 지금까지의 실적과 향후의 상정
(단결정 가격과 성능/단위면적 전망 포함)
디바이스의 진화에 필수적인 스텝업을 진행한다
다양한 가능성을 위해 고객 요구에 대응하는 자세로 여러 가지 업태를 시야에 두고 대응
단결정의 제조 방법부터 재검토해, 결의를 새롭게 하고 처음부터 진행한다
Hakuto Co.,Ltd.
(SAINT-GOBAIN/Lumilog)
「구경 사이즈/제조능력/상품 라인업」은 밸런스 있게 해마다 진화
결정 품질을 개선한 「D300(2인치), F300(100mm)」 출시
표. Saint-Gobain Lumilog사제 GaN 웨이퍼【2인치 GaN 기판】
표. Saint-Gobain Lumilog사제 GaN 웨이퍼【4인치 (100mm) GaN 기판】
표. Saint-Gobain Lumilog사제 GaN 웨이퍼【GaN 템플릿】
국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)
나아가는 길은 천차만별이지만 가야 할 길의 지침을 명확하게
폭넓은 응용 연구에 주력하는 NIMS다이아몬드팀
결함 탐색 핵심기술의 연구에 의해 내디딘 큰 한 걸음
세계의 동향도 주시하면서 협업하는 자세를 관철한다
Mitsubishi Chemical Corporation
미래의 결함밀도는 102개/cm2, 6인치화를 대비해 파워 반도체로 향한다
성능·특성을 최대화하기 위해 두 가지 접근법을 연구한다
표. 제법별 생산거점과 사이즈, 능력
LOSFIA Inc.
수 년 이내의 「SBD：1,000만 개/월」을 목표로, 산화갈륨 디바이스의 양산으로
모든 면에서 급성장, 안정공급에 대해 만전의 준비를 하다
핵심기술의 고도화 진행 중, 반도체 분야 이외에도 응용 가능
그림. 미스트드라이®법의 메커니즘(원리 이미지)
세계 최초가 되는 작동 실증 페이즈 및 양산 페이즈에서 다면적인 개발 진척
그림. Ga2O3제 SBD의 내압(VBD), 온 저항 플롯
양산을 기다리지 않고 세계 전개를 상정
거래 문의 상황에서 타깃 명확
英諾賽科（珠海）科技有限公司
(Innoscience (Zhuhai) Technology Co., Ltd.)
「Power the Future」를 내걸고 전세계에 에너지 절약 디바이스를 공급
중국 최초의 8인치 GaN on Si의 공급 서플라이어
재료부터 디바이스까지 대응 가능
국내 톱 플레이어에 만족하지 않고 60억 엔 투자로 글로벌 전개 강화
그림. 동사 취급 제품 일람과 응용 예
강고한 연구개발체제＆안정공급되는 설비의 양륜이 톱 스피드를 창출한다
上海大革智能科技有限公司
(Shanghai RevoDeve Innovation Technology Co., Ltd.)
제조기술부터 애플리케이션까지 SiC 서플라이체인을 그룹으로 구축한다.
업스트림부터 다운스트림까지 폭넓게 전개
기술에 대한 탐구심이 동사 성장의 요점
결정 품질은 충분하며, 개발은 국내로 전환해 스피드 UP
섬세한 온도관리에 의한 HT-CVD로 국내 플레이어를 백업
표. 동사 제품 장치 라인업(온도, 방식, 제어 등)
東莞市中镓半導体科技有限公司
(SINO NITRIDE SEMICONDUCTOR CO., LTD)
세계 최대급의 GaN 단결정 공급 능력
업스트림부터 다운스트림까지 폭넓은 대응력을 가져 최적의 균형을 실현
China Everbright Group의 자금력과 북경대학의 기술력의 융합
거대기업 집단이 GaN 서플라이체인을 형성
표. 동사 그룹 기업의 일부
HVPE와 MOCVD의 장점을 이용해 국내 점유율 톱
표. 동사 제품 라인업
SORAA
제품 라인업의 충실을 도모해 친인류적인 빛을 세계로
SORAA Laser는 완전 독립해 산업계에 본격 참여
GaN on GaN의 웰니스라이트로 아름다움뿐만 아니라 건강에 소구
표. SORAA 주요 램프 일례(상품명, 특징, 상품 이미지)
東莞市天域半導体科技有限公司
(TYSiC)
국내 제일의 윤택한 공급 능력에 만족하지 않고 저코스트화로 진행
중국에서는 민간 첫 SiC 에피 하우스
결정 결함은 이미 과거의 문제
관세 상승도 상정 완료
표. 동사 취급 SiC 에피 웨이퍼 일례
윤택한 생산능력으로 가동률 향상해 저코스트화에 집중
조달방식도 톱 플레이어, 장기계약에 의해 리스크 회피
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