와이드밴드갭 반도체 단결정 시장에 관한 조사결과(2019년)
【조사요강】
1. 조사기간: 2019년 4월~9월
2. 조사대상: 와이드밴드갭 반도체 단결정 업체, 관련 기업, 연구기관 등
3. 조사방법: 당사 전문연구원의 직접면담취재
1. 조사기간: 2019년 4월~9월
2. 조사대상: 와이드밴드갭 반도체 단결정 업체, 관련 기업, 연구기관 등
3. 조사방법: 당사 전문연구원의 직접면담취재
<와이드밴드갭 반도체 단결정 용어정의>
본 조사에서의 와이드 밴드갭 반도체 단결정이란, 실리콘(Si)보다 큰 밴드갭을 갖는 반도체(화합물 반도체) 단결정을 말하며, 파워 반도체 등의 차세대 재료로서 기대되고 있는 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3), 질화알루미늄(AlN), 다이아몬드를 대상으로 한다. 단, SiC에는 고주파 디바이스용, LED 단결정용 단결정을 포함하지 않는다.
본 조사에서의 와이드 밴드갭 반도체 단결정이란, 실리콘(Si)보다 큰 밴드갭을 갖는 반도체(화합물 반도체) 단결정을 말하며, 파워 반도체 등의 차세대 재료로서 기대되고 있는 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3), 질화알루미늄(AlN), 다이아몬드를 대상으로 한다. 단, SiC에는 고주파 디바이스용, LED 단결정용 단결정을 포함하지 않는다.
<시장에 포함되는 상품·서비스>
와이드밴드갭 반도체 단결정 웨이퍼
와이드밴드갭 반도체 단결정 웨이퍼
◆2019년 와이드밴드갭 반도체 단결정 세계 시장은 100억 엔 돌파를 예측
~파워 디바이스의 본격 보급, 탑재 애플리케이션 증가를 배경으로 시장은 순조롭게 성장~
~파워 디바이스의 본격 보급, 탑재 애플리케이션 증가를 배경으로 시장은 순조롭게 성장~
와이드밴드갭 반도체 단결정 세계 시장규모 추이·예측
야노경제연구소 조사
주1. 메이커 출하금액 기준
주2. 2019년 이후는 예측치
주2. 2019년 이후는 예측치
1. 시장 상황
Si(실리콘)를 대체하는 재료로서 파워 디바이스를 중심으로 채용이 진행되고 있는 와이드밴드갭 반도체 단결정은 매년 시장이 확대되고 있어, 2019년 와이드밴드 반도체 단결정 세계 시장(메이커 출하금액 기준)을 전년대비 102.4%인 100억 8,200만 엔으로 예측한다. 재료별 구성비에서는 탄화규소(이하 SiC)가 54억 100만 엔으로 54%, 질화갈륨(이하 GaN)이 41억 4,700만 엔으로 41%, 산화갈륨(이하 Ga2O3)이 2억 1,500만엔으로 2%, 질화알루미늄(이하 AlN)이 8,000만 엔으로 1%, 다이아몬드가 2억 3,900만 엔으로 2%이며, 애플리케이션에 대한 채용 수가 많은 SiC가 시장의 절반 이상을 차지할 전망이다.
재료별로 동향을 살펴보면, 이미 파워 반도체의 대부분의 용도에 침투해 있는 SiC는 안정적으로 포지션을 유지하고 있다. 현재는 조명 용도가 많은 GaN은 포스트 SiC로서 타 애플리케이션의 확대에 대한 기대가 크다. Ga2O3은 이제 막 시장이 형성되었을 뿐이지만, 파워 디바이스용 샘플 출하를 앞두고 큰 수요를 위한 양산 사업 방안도 마련되고 있다. AlN은 전자 디바이스로서의 소양은 있지만, 현재는 2인치보다 큰 사이즈의 웨이퍼 양산이 어렵기 때문에 사용 용도는 당분간 심자외 LED에만 한정될 전망이다. 다이아몬드는 주로 전자 디바이스 재료 이외의 공업 재료로서 사용되지만, 전자 재료로서 활용하기 위해서는 아직 연구개발이 필요하다. 모든 재료는 우선 연구개발 용도에서의 채용에서 애플리케이션에 대한 탑재, 해당 용도의 수요 증가에 의해 성장하고 있어 계속적인 성장이 전망된다.
2. 주목 토픽
SiC 단결정 웨이퍼는 4인치에서 ‘1인치 1만 엔’을 클리어, 신규 참여 증가, 한층 가격 저하도
SiC 단결정 웨이퍼는 4인치에서 ‘1인치 1만 엔’을 클리어, 신규 참여 증가, 한층 가격 저하도
지금까지 SiC 디바이스 채용의 본격화를 위해서 디바이스 메이커 측에서는 웨이퍼 메이커에 대해서 에피택셜 웨이퍼 수준에서 ‘1인치 1만 엔’을 요구하는 목소리가 높았다.
2019년 현재 6인치 SiC 단결정 웨이퍼 1장당 단가는 일정 리피트품에서 약 8만 엔인 듯 해, 최근 몇 년 가격은 크게 떨어졌다. 또한 4인치 SiC 단결정 웨이퍼 1장당 단가는 일정 양산에 의해 3~4만 엔 수준을 달성해, 에피택셜 웨이퍼 수준의 면적단가는 1.1~1.5만 엔/인치로, ‘1인치 1만 엔’의 달성을 눈 앞에 두고 있는 상황이다.
2019년 현재 6인치 SiC 단결정 웨이퍼 1장당 단가는 일정 리피트품에서 약 8만 엔인 듯 해, 최근 몇 년 가격은 크게 떨어졌다. 또한 4인치 SiC 단결정 웨이퍼 1장당 단가는 일정 양산에 의해 3~4만 엔 수준을 달성해, 에피택셜 웨이퍼 수준의 면적단가는 1.1~1.5만 엔/인치로, ‘1인치 1만 엔’의 달성을 눈 앞에 두고 있는 상황이다.
향후 SiC 단결정 웨이퍼는 8인치를 목표로 하고 있는데, 현시점에서는 톱 메이커에서 샘플이 제시될 뿐으로 시판되려면 몇 년이 걸릴 것으로 생각된다. 그렇기 때문에 그 전에 4인치나 6인치에서의 수율 향상에 의한 가격 저하가 기대된다.
한편 신규 플레이어가 참여함으로써 경쟁이 격화되어, 더욱 가격 하락의 가능성도 생각할 수 있다. 신규 참여 메이커로서는 Si 웨이퍼 서플라이어 대형사인 Global Wafers 및 중국의 CES, SICCAS, HebeiTech, CISRI가 개발 단계에 있으며, 일본의 신흥 제작소도 사업화에 가까워지고 있다. 또한 한국에서는 SK Siltron이 Dupont그룹 기업인 Dupont Electronics&Imaging(미국)에서의 SiC 웨이퍼 제조 관련 사업을 매수한다고 발표해, 2019년 내에 매각 절차가 완료될 전망이다.
한편 신규 플레이어가 참여함으로써 경쟁이 격화되어, 더욱 가격 하락의 가능성도 생각할 수 있다. 신규 참여 메이커로서는 Si 웨이퍼 서플라이어 대형사인 Global Wafers 및 중국의 CES, SICCAS, HebeiTech, CISRI가 개발 단계에 있으며, 일본의 신흥 제작소도 사업화에 가까워지고 있다. 또한 한국에서는 SK Siltron이 Dupont그룹 기업인 Dupont Electronics&Imaging(미국)에서의 SiC 웨이퍼 제조 관련 사업을 매수한다고 발표해, 2019년 내에 매각 절차가 완료될 전망이다.
3. 장래 전망
향후 파워 디바이스의 본격 보급, 탑재 애플리케이션 증가를 배경으로 시장은 확대 경향으로 추이해, 2025년 와이드밴드갭 반도체 단결정 세계 시장(메이커 출하금액 기준)을 245억 3,900만 엔으로 예측한다. 재료별 구성비에서는 SiC가 161억 8,200만 엔 66%, GaN은 49억 5,000만 엔으로 20%, Ga2O3는 21억 8,200만 엔으로 9%, AlN은 8억 6,000만 엔으로 4%, 다이아몬드는 3억 6,500만 엔으로 1%를 예측한다.
향후 파워 디바이스의 본격 보급, 탑재 애플리케이션 증가를 배경으로 시장은 확대 경향으로 추이해, 2025년 와이드밴드갭 반도체 단결정 세계 시장(메이커 출하금액 기준)을 245억 3,900만 엔으로 예측한다. 재료별 구성비에서는 SiC가 161억 8,200만 엔 66%, GaN은 49억 5,000만 엔으로 20%, Ga2O3는 21억 8,200만 엔으로 9%, AlN은 8억 6,000만 엔으로 4%, 다이아몬드는 3억 6,500만 엔으로 1%를 예측한다.
향후 상황을 재료별로 살펴보면 SiC는 탑재 애플리케이션의 채택·증가가 진행되어, 6인치 단결정 웨이퍼 수요가 급성장할 전망이다.
GaN은 4인치 단결정 웨이퍼의 본격 보급이 착실하게 다가오고 있지만, 현재 중심 사이즈는 2인치이며, 최종 탑재 애플리케이션인 레이저 프로젝터의 수요와 함께 꾸준히 증가할 전망이다.
Ga2O3 웨이퍼의 제법은 융액성장법이며, 특징으로는 대구경화가 용이한 것을 들 수 있다. 그렇기 때문에 4인치 기판의 양산 후에 원활하게 6인치 기판의 양산체제가 구축될 것으로 생각한다. 바탕에 이종기판을 사용한 α-Ga2O3에 의한 디바이스가 시장에 침투한 타이밍에서, β-Ga2O3 단결정 기판에 의한 전자 디바이스가 등장해, Ga2O3 디바이스 전체의 위상이 높아질 것으로 기대된다.
AlN은 AIN을 사용한 디바이스가 바탕에 이종기판을 사용한 타입의 자외선 살균 디바이스와 경쟁하는 포지션이 되지만, AlN 단결정 타입을 사용함으로써 고출력을 기대할 수 있으며, 소자 성능 자체는 이종기판을 사용한 타입과 비교하면 확실히 성장 가능성이 큰 것으로서 보급될 것으로 생각한다.
다이아몬드는 단결정 물성치는 좋지만 가공이 매우 어렵기 때문에, 단결정 기술뿐만 아니라 주변 기술의 성숙에 시간이 걸릴 것으로 보고 있다. 따라서 2025년경까지는 기본적으로 연구개발 용도로만 시장이 형성될 것으로 생각한다.
GaN은 4인치 단결정 웨이퍼의 본격 보급이 착실하게 다가오고 있지만, 현재 중심 사이즈는 2인치이며, 최종 탑재 애플리케이션인 레이저 프로젝터의 수요와 함께 꾸준히 증가할 전망이다.
Ga2O3 웨이퍼의 제법은 융액성장법이며, 특징으로는 대구경화가 용이한 것을 들 수 있다. 그렇기 때문에 4인치 기판의 양산 후에 원활하게 6인치 기판의 양산체제가 구축될 것으로 생각한다. 바탕에 이종기판을 사용한 α-Ga2O3에 의한 디바이스가 시장에 침투한 타이밍에서, β-Ga2O3 단결정 기판에 의한 전자 디바이스가 등장해, Ga2O3 디바이스 전체의 위상이 높아질 것으로 기대된다.
AlN은 AIN을 사용한 디바이스가 바탕에 이종기판을 사용한 타입의 자외선 살균 디바이스와 경쟁하는 포지션이 되지만, AlN 단결정 타입을 사용함으로써 고출력을 기대할 수 있으며, 소자 성능 자체는 이종기판을 사용한 타입과 비교하면 확실히 성장 가능성이 큰 것으로서 보급될 것으로 생각한다.
다이아몬드는 단결정 물성치는 좋지만 가공이 매우 어렵기 때문에, 단결정 기술뿐만 아니라 주변 기술의 성숙에 시간이 걸릴 것으로 보고 있다. 따라서 2025년경까지는 기본적으로 연구개발 용도로만 시장이 형성될 것으로 생각한다.
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