와이드밴드갭 반도체 단결정 세계 시장에 관한 조사결과(2023년)
【자료체재】
자료명：「2023년판 와이드밴드갭 반도체 단결정 시장의 현상과 전망~탄소중립으로 향하는 지름길은 바로 여기」
발간일：2023년 7월 31일
체 재：A4 116페이지
【조사요강】
1. 조사기간: 2023년 4월~7월
2. 조사대상: 와이드밴드갭 반도체 단결정 메이커, 관련 기업, 연구기관 등
3. 조사방법: 당사 전문연구원의 대면취재(온라인 포함)
<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 단결정은 포함하지 않는다. 또, 다이아몬드는 반도체용 웨이퍼에서는 단결정뿐만 아니라 다결정에서도 개발 어프로치가 이루어지고 있어, 다이아몬드에는 다결정(웨이퍼)도 포함한다.
<시장에 포함되는 상품·서비스>
와이드밴드갭 반도체 단결정 웨이퍼
◆2030년 와이드밴드갭 반도체 단결정 세계시장 3,176억 엔으로 전망
~디바이스 탑재·응용을 의식한 개발이 진행되어 시장규모는 2022년 대비 약 17배로~
와이드밴드갭 반도체 단결정 세계시장 추이·예측
야노경제연구소 조사
주1. 메이커 출하금액 기준
주2. 2023년 이후는 예측치
주3. Si보다 큰 밴드갭을 가진 반도체(화합물 반도체) 단결정을 말하며, SiC, GaN, Ga2O3, AIN, 다이아몬드를 대상으로 했다. 단, SiC에는 고주파 디바이스용, LED 단결정용 단결정은 포함하지 않는다. 또, 다이아몬드는 반도체용 웨이퍼에서는 단결정뿐만 아니라 다결정에서도 개발 어프로치가 이루어지고 있어, 다이아몬드에는 다결정(웨이퍼)도 포함
주4. 반올림했기 때문에 그림의 데이터 합계가 일부 다름
1. 시장 개황
Si(실리콘)를 대체하는 반도체 재료로서 와이드밴드갭 반도체 단결정은 파워 반도체(디바이스)를 중심으로 채용이 진행되고 있어 시장도 해마다 확대되고 있다. 2022년 와이드밴드갭 반도체 단결정 세계시장(메이커 출하금액 기준)을 182억 7,100만 엔으로 추계, 2023년 동 시장은 전년대비 147.1%인 268억 8,500만 엔이 될 것으로 예측한다.
재료별로 2023년의 시장을 보면, 탄화규소(이하 SiC)가 46억 4,700만 엔(구성비 75.5%), 질화갈륨(이하 GaN)은 5억 3,100만 엔(동 17.3%), 산화갈륨(이하 Ga2O3)이 3억 3,500만 엔(동 2.0%), 질화알루미늄(이하 AlN)은 202억 9,300만 엔(동 4.0%), 다이아몬드가 10억 8,000만 엔(동 1.2%)의 전망으로 많은 애플리케이션에 채용되고 있는 SiC가 시장의 4분의 3을 차지할 전망이다.
재료별 시장 동향은 다음과 같다.
SiC는 본격적인 성장 스테이지에 진입했으며, 시장은 2025년 이후 차량용 애플리케이션에 대한 본격적인 채택이 급성장의 포인트가 될 전망이다.
GaN은 최근에는 LED나 LD 등의 조명 용도가 중심이지만 파워 디바이스와 고주파 용도에서는 매우 뛰어난 특성을 가져, 지금까지의 과제였던 대구경화와 대량 공급에 목표를 두고 GaNon GaN 디바이스로서 전개되는 타이밍이 다가오고 있다.
Ga2O3는 SiC 디바이스와 비교해 비용·성능 등의 포텐셜이 높아 플레이어도 증가하고 있다. 짧은 연구·개발기간을 커버하는 성과가 속속 발표되면서 후발이면서도 파워 디바이스 시장을 잠식할 기세다.
AIN은 심자외선 LED용 단결정으로, 코로나 사태의 영향도 있어 일정한 수요를 안정적으로 획득하고 있다. 그러나 사파이어 기판을 이용한 타입의 심자외선 LED 성능이 향상되고 있어, AlN 기판의 강점을 낼 수 있는 영역으로의 전개가 과제로 여겨진다.
다이아몬드는 급성장 조짐이 있다. 일본의 단결정 업체들은 IPO로 자금을 조달해 생산능력을 높이고 있으며, 대학 등 연구기관에 의한 세계 최고 성능의 디바이스도 개발되고 있다.
2. 주목 토픽
[다이아몬드] 웨이퍼 메이커의 IPO와 공동연구 외 성과가 증가해 재료·디바이스 개발 속도가 가속화
2023년 현재 Orbray부터는 직경 2인치의 다이아몬드 웨이퍼 공급이 시작될 예정이다. 또한 대웅다이아몬드디바이스에서도 다이아몬드를 사용한 전자 디바이스 양산화가 준비되어 있는 상황이다.
차세대 반도체 재료의 웨이퍼로서 시장 확대를 위해서는 우수한 물질 특성을 가진 다이아몬드의 경우 다른 재료가 대응할 수 없는, 틈새이지만 매우 부가가치가 높은 니즈의 디바이스에 탑재되는 것이 필수적이다. 이것은 다이아몬드 기판에서 밖에 실현할 수 없는 디바이스이며, 여기에서의 활약은 규모야말로 작지만 매우 중요한 포지션으로 자리 매김되어 그 존재감을 굳건히 할 것이다.
3. 장래 전망
와이드밴드갭 반도체 단결정 세계 시장은 향후 파워 디바이스의 채용 확대에 따라 확대세로 추이할 전망이다. 2030년의 와이드밴드갭 반도체 단결정 시장(메이커-출하금액 베이스)을 3,176억 1,200만 엔으로 예측한다. 재료별 시장규모를 보면 SiC가 3,073억 4,800만 엔, GaN은 30억 5,600만 엔, Ga2O3가 13억 5,000만 엔, AlN은 5억 7,800만 엔, 다이아몬드가 52억 8,000만 엔으로 예측한다. 또 재료별 구성비는 SiC가 96.8%를 차지하고 있어, 양산·보급시기가 되는 재료와 그 이외의 차이가 현저해질 전망이다.
SiC에서는 구경 6인치 웨이퍼가 시장의 대부분을 차지하고, 8인치도 시장에 출시되고 있다. 업스트림과 다운스트림을 포함한 제휴와 관련된 기업도 증가하고 있으며, 와이드밴드갭 반도체 단결정끼리의 경쟁도 치열해지고 있어, 성능과 코스트의 싸움 속에서 신규 재료의 장래가 결정될 것이다.
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