[필독] 반도체 산업 리포트 : 전력반도체 1년간의 발자취, Value-Chain 총정리 (2)

 

 

 

 

전력반도체 - 1년간의 발자취, Value-Chain 총정리 (신한투자증권)

 

 

 

글로벌 주요 업체별 개요 및 주요 내용 요약

▶ Wolfspeed
GM을 비롯해 Lucid Motors 등 전기차 업체들과 장기공급계약을 체결했다. 4월 최초로 만든 글로벌 8인치(200mm) SiC Fab인 Mohawk Valley Fab에서 관련 공급 물량을 생산할 예정이다.


▶ Coherent
2022년 7월 Coherent 인수 완료 후, 9월 Coherent로 사명을 변경했다. 24년 첫 8인치(200mm) 양산을 목표 중이다. 6인치(150mm) 기준 Infineon, TYSiC 등과 장기공급계약을 확보했다.


▶ SiCrystal
칩 제조사인 Rohm의 자회사다. Rohm 향으로 공급하는 Captive 물량 외에 ST Microelectronic 등과도 장기공급계약을 맺었다. 23년까지 8인치(200mm) 첫 양산을 목표 중이다.


▶ SK실트론
국내 유일한 웨이퍼 제조사이며 글로벌 유일한 Si와 SiC 웨이퍼를 동시 생산 가능한 제조사다. 미국 Dupont 사의 SiC 사업부 인수를 통해 SiC 사업에 진출했다. 24년 중 8인치(200mm) SiC 양산을 목표 중이다.


▶ Infineon
가전, 전장, 산업용 등 여러 적용처별 제품 보유 및 매출이 발생 중이다. 전체 Value-Chain 중에서 칩 제조만이 가능하다. Wolfspeed 등과의 장기공급계약을 통해 웨이퍼를 조달받고 있다.


▶ Onsemi
SiC 웨이퍼와 칩 제조 모두 사업을 영위 중이다. 부천에 생산 공장을 보유 중이며 22년과 23년 두 차례의 증설을 진행할 계획이다. 25년까지 확보해놓은 40억 달러 장기공급계약을 기반으로 한 증설이다


▶ ST Microelectronics
2018년 글로벌 최초로 테슬라 모델3에 SiC 인버터가 탑재될 때 사용된 SiC를 제조한 회사다. 웨이퍼와 칩 제조 모두 사업을 영위 중이며, 23년까지 SiC 관련 매출 10억달러를 목표 중이다.

 

 

 

Value-Chain별 세부 동향 – ① 웨이퍼

 

산업 History - ① 2018년 이전

 

1) 반도체 웨이퍼 제조 산업은 전방 메모리/비메모리 산업의 성장과 함께 가파르게 성장했으며, 메모리 반도체 산업과 마찬가지로 Cycle 산업임.

 

2) 웨이퍼 역시 Commodity 성격을 가진 제품이며, 전방 반도체 수요와 웨이퍼 제조사들의 공급 상황에 따라 업황의 변동성을 보였음.

 

3) 단기 반도체 수요 변화에 따라 웨이퍼 제조사들의 실적 흐름도 연동성이 크게 나타났으며, 웨이퍼 공급사들의 경쟁적인 공급 확대 역시 수요에 따른 실적 연동성이 크게 나타난 배경임.

 

4) 1990년 기준 글로벌 웨이퍼 공급사는 27개였으며, 웨이퍼 공급 제조사들은 점유율 확보를 위한 경쟁이 치열했음.

 

 

5) 1995~2005 (수요) PC & (공급) 균형감 있는 증설: 초반 반도체 수요를 견인한 적용처는 PC였으며, 12인치(300mm)로의 전환을 준비하면서 주요 공급사들의 투자는 지속 증가했음. 

 

 

6) 2006~2016 (수요) 스마트폰 & (공급) 300mm 본격화 + 반도체 치킨게임: 애플의 첫 아이폰 출시는 2007년이었으며, 스마트폰 시대가 개화하면서 비메모리 반도체에서의 시장 변화가 부각됨.

 

7) 비메모리 반도체는 Epi 층을 씌운 웨이퍼가 사용되며, 공급 측면에서는 300mm 웨이퍼 전환이 본격화 되던 시기로 공급 확대가 용이해졌음.

 

8) 더불어 2000년대 초중반, 메모리 반도체 치킨게임이 한창 진행되면서 웨이퍼 공급사들의 증설도 공격적으로 진행됐으며, 이후 경쟁적인 증설의 부정적 여파는 2010년 이후부터 발현됨.

 

9) 추가적으로 웨이퍼 산업 내에서 점유율 상위 제조사들이 주도한 개별 치킨게임도 이어졌으며, 금융위기 직후와 2015~2016년 무렵 진행됐음.

 

10) 2017년 이전까지 웨이퍼 ASP는 하향세를 피할 수 없었음.

 

 

 

산업 History - ② 2018년 이후

 

1) 웨이퍼 제조 산업에서의 큰 변곡점은 2018년이며, 2018년 이후 Commodity 시장임에도 Commodity 같지 않은 산업 구조를 보이기 시작했음.

 

2) 단기 수요에 따른 실적 연동성이 축소되는 환경으로 전환됐으며, 2017-2018년은 이른바 슈퍼사이클로 불리는 메모리 반도체 초호황기였고 당시 수요 증가의 큰 축은 서버였음.

 

3) 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론은 2016년 Downcycle에서 투자 규모를 축소시켰고, 웨이퍼에 대한 재고 보유 및 구매 계획 역시 낮은 수준이었음.

 

 

4) 그러나 당초 예상대비 서버, 클라우드 고객사들의 대규모 투자가 진행되면서 공급 대비 수요가 월등했음.

 

5) 당시 서버 고객사들은 시장 초기, 공급자 재편과 함께 시장 선점효과를 위한 투자를 급히 확대했음.

 

6) 이 때부터 삼성전자, SK하이닉스 등 칩 제조사들은 조달 안정성을 높이기 위해 웨이퍼 제조사들과 장기공급계약 구조를 활용했음.

 

7) 이를 기점으로 웨이퍼 제조사들의 단기 수요 변동성에 대한 실적 연동성은 축소됨.

 

 

 

산업의 구조적 변화의 결과, 공급자 우위 고착화

 

1) 2018년 이후 장기공급계약이 구조적으로 정착된 배경은 웨이퍼 선제 확보 중요성과 글로벌 웨이퍼 공급자 축소 재편 마무리로 판단됨.

 

2) 공급과잉의 고통을 경험했던 웨이퍼 제조사들은 17년 당시 전방 수요 흐름에 적절한 수준의 공급을 유지하려 노력 중이었음.

 

3) 그러나 예상대비 큰 폭의 수요 증가가 확인되면서 원재료인 웨이퍼에 대한 수요 역시 급증할 수밖에 없었음.

 

 

4) 이 과정에서 웨이퍼 확보의 중요성이 대두됐으며, 이 때부터 칩 제조사들과 웨이퍼 제조사들간의 장기공급계약이 구체화됐음.

 

5) 장기공급계약은 삼성전자, SK하이닉스와 같은 칩 제조사들이 갑작스런 수요 증가에 빠르고 섬세하게 대응하기 위한 전략의 일환임.

 

6) 2003년까지 16개의 제조사가 있던 반면 2016년을 기점으로 상위 5개 제조사로 재편이 마무리됐음.

 

7) 2017-2018년 당시 수요는 급증한 반면 글로벌 웨이퍼 제조사들이 소수로 재편되면서 단기 공급 확대는 제한적인 상황이었음.

 

 

8) 장기공급계약은 웨이퍼 산업에서만이 아니라 반도체 칩 산업에서도 존재하며, 생산업체들은 구글, 아마존 등의 고객사와 장기공급계약을 체결하고 있음.

 

9) 칩 제조사들에게서 확인되는 장기공급계약에서의 불안정성 요인은 이중계약이며, 고객사들은 안정적 제품 수급을 위해 여러 생산업체에게 이중으로 주문을 넣음.

 

10) 문제는 반도체 수요 둔화 국면에서 발생하며, 재고 조정이 필요해진 고객사들은 이중으로 한 주문을 취소하고 생산업체들의 정확한 수요 체크 실패로 인한 공급과잉이 발생할 수 있음.

 

11) 이는 반도체 현물가 하락으로 이어져 생산업체들은 가격 협상에서 우위를 점할 수 없음.

 

12) 그러나 웨이퍼 산업 내에서는 다른 양상을 보일 것으로 판단되며, 메모리 반도체에서와 달리 공급과잉이 발생할 가능성이 낮기 때문임.

 

13) 웨이퍼는 칩 제조사들의 생산 관점에서 필수적인 원재료에 해당되며, 섬세한 공급 대응을 위해 반드시 조기에 확보해야 하는 속성을 지니고 있음.

 

14) 따라서 단기 수요 상황별 보유 재고 수준에 따른 조절 필요성이 크지 않으며 중장기적 관점에서 보유할 수 있으므로 장기공급계약의 물량의 취소나 규모의 축소 가능성이 낮음.

 

15) 웨이퍼의 경우 가격(ASP) 변동성이 크지 않으며, 칩과 달리 웨이퍼의 경우 현물 시장이 뚜렷하게 존재하지 않고 협상 가격에 미치는 영향력이 미미함.

 

16) 전방 메모리 반도체 치킨게임이 진행됐던 시기를 지나는 과정에서 글로벌 5개 제조사로 웨이퍼 산업 역시 재편이 마무리 됐다는 점도 영향이 큼.

 

 

17) 18년 이후 최근까지 글로벌 웨이퍼 제조사들의 영업환경 및 실적 흐름은 이전대비 안정적임.

 

18) 단기 반도체 수요 상황에 따라 변동성을 보인 칩 제조사들(삼성 전자, SK하이닉스 등)과는 다른 양상을 보였다는 점에서 의미가 큼.

 

19) 이같은 변화의 핵심 배경은 결국 웨이퍼 제조 산업의 공급자 우위 고착화로 정리됨.

 

 

우호적 영업환경 지속, 담보된 성장

 

1) 글로벌 주요 업체들은 현재 증설을 진행 중 또는 예정이며, 대부분 25~26년까지의 장기공급계약을 보유 중으로 이를 기반으로 증설 규모가 정해졌음.

 

2) 현재와 마찬가지로 향후에도 수요를 충족시키는 수준의 공급이 결정될 예정이며, 여전히 공급자 우위의 환경은 유지됨.

 

3) 공급자 우위의 환경이 지속되고 있는 핵심 배경은 장기공급계약이며, 이는 웨이퍼 산업이 소수의 공급자 시장으로 재편됐기 때문에 가능함.

 

4) 만일 신규 진입자가 다시 등장할 경우 중장기적으로 공급자 우위 구도는 약해질 수 있으며, Si 웨이퍼 산업 내 신규 진입자가 발생할 가능성은 낮다고 판단됨.

 

5) 진입장벽이 높으며, 초기 설비투자가 크게 필요한 산업이고 기술력이 요구되기 때문임.

 

6) 특히 잉곳에서 웨이퍼를 추출하는 기술은 여러 시행착오를 통한 노하우가 필요하며, 신규 진입을 위해 시간과 비용이 과도하게 들어감.

 

7) 동시에 이미 주요 고객사들 내 공고한 점유율을 확보하고 있는 경쟁사들과의 경쟁강도가 셀 수 밖에 없으며, 선두 업체들이 후발주자 대비 유리한 상황은 지속될 가능성이 높음.

 

8) 태양광에 주로 사용되는 폴리실리콘 가격은 2016년 이후로 상승세가 이어졌으며, 부족한 공급 상황 때문으로 파악됨.

 

9) 향후에는 하향 안정화될 것으로 예상되며, 글로벌 폴리실리콘의 약 70% 이상을 담당하고 있는 중국 업체들이 증설을 진행 중이기 때문임.

 

10) 다만 중국 업체들의 폴리실리콘은 반도체용으로 쓰일 수 있을 만큼 고순도가 아니기 때문에 반도체용 가격은 현재와 유사할 가능성이 있음.

 

11) 만일 반도체용 가격 역시 하락하더라도 웨이퍼 ASP의 하락 영향은 크지 않을 것으로 예상됨.

 

 

12) 일반적으로 원재료 가격의 하락은 웨이퍼 ASP 역시 하락 압력을 주는 요인이지만 현재의 공급자 우위 구조를 감안할 때, 하락 기울기는 완만할 것으로 예상됨.

 

13) 실제로 2017년 Cycle 이후 가격 양상을 보면, 가격 추이보다 산업의 구조적 변화에 따른 수혜효과가 영향이 큰 모습을 확인할 수 있음.

 

14) 특히 상위 업체들이 주로 하고 있는 12인치(300mm)의 경우 고객사와 장기공급 계약이 대부분이라 가격 변동성이 크지 않음.

 

15) 오히려 공급자 우위 & 중장기 수요 우상향으로 인한 ASP 상승세가 지속되고 있으며, 현재의 웨이퍼 산업의 구조적 변화를 이끌어낸 배경은 미래에도 이어질 전망임.

 

16) 공급자 우위의 상황은 지속되며, 웨이퍼 제조사들의 ASP 협상력은 공고하며 단기 반도체 업황에 흔들리지 않은 안정적 우상향이 지속될 것으로 예상됨.

 

 

 

SiC 웨이퍼 – 변화의 중심

 

1) 현재 글로벌 선도업체(Wolfspeed, Coherent, SiCrystal, SK실트론 등)의 공통적인 최우선 과제는 6→8인치 양산 전환임.

 

 

2) 해당 제조사들은 관련 개발 및 투자를 확대하고 있으며, Wolfspeed가 가장 빠른 결과물이 확인됨.

 

3) 지난 4월부터 글로벌 최초의 8인치 Fab인 Mohwak Valley Fab이 완공됐으며 22년 내에 양산 시작, 23년 중 양산 본격화 예정임.

 

 

4) 두번째 8인치 Fab인 Chantham County Fab은 24년 중 1단계 건설 완료 예정이며, 예상보다 긍정적인 전방 수요에 따라 당초 계획 대비 빠르게 진행 중인 상황임.

 

5) 과거 Si 웨이퍼 시장 초기, 24개 이상의 제조사들이 경쟁한 것과는 다른 양상이며 가장 큰 배경은 진입장벽이 높다는 점임.

 

6) 기술력: SiC 웨이퍼는 Si와 C(탄소) 물질을 녹여 결합해 만든 잉곳에서 추출하기 때문에 기술력이 요구되며, Si와 마찬가지로 SiC 관련 기술은 국가에서 보호하고 있어 신규 진입자는 아예 새롭게 개발해야함.

 

7) 기술격차: SiC 4개 사업자들의 최우선 과제는 8인치(200mm)로의 진입이며, 선두 업체인 Wolfspeed는 22년 4월에 최대 규모 8인치 SiC Fab을 최초로 건설했고 22년 내로 양산 예정임.

 

8) 매출 본격화는 23년부터 확인될 것으로 예상되며, 개발 및 양산 시점에서의 차이는 수율 안정화 측면에서 격차를 만들 수밖에 없어 후발주자가 진입하기 용이하지 않음.

 

 

 

 

Value-Chain별 세부 동향 – ② 칩

 

1) 전력반도체 산업에서 칩 산업은 웨이퍼 산업 대비 상대적으로 변화가 적음.

 

2) 글로벌 선도 비메모리 칩 제조사들이 Si에서와 마찬가지로 차세대(SiCㆍGaN) 전력 반도체 영역에서도 앞서가고 있기 때문임.

 

 

3) Si에서와 다른 변화 포인트는 웨이퍼 제조사들의 칩 영역 확대이며, Wolfspeed를 비롯한 SiC 웨이퍼 제조사들은 칩(디바이스)과 웨이퍼 수직 계열화를 활발히 진행 중임.

 

4) 글로벌 주요 선도 업체들이 체감하는 차세대 전력반도체에 대한 수요는 상승 기울기가 가파른 것으로 파악됨.

 

5) Wolfspeed의 경우, Mohawk Valley Fab 이후 2번째 8인치 Fab에 대한 착공 시점을 앞당기기로 결정했으며, 이러한 의사결정의 배경은 예상보다 큰 전방 수요임.

 

6) 실제로 시장조사기관의 전망치도 상향 조정 흐름이 지속 확인됨.

 

 

 

 

투자전략

 

중장기 성장 방향성에 대한 단서는 이미 뚜렷하게 확인

 

1) 차세대 전력반도체(SiCㆍGaN) 산업은 초기 성장 중인 시장으로 소수의 선도 업체들의 점유율이 높은 상황임.

 

2) 글로벌 선도 업체들을 통해 확인되는 동향을 통해 향후 중장기 성장 방향성에 대한 힌트를 얻을 수 있음.

 

3) 글로벌 선도 SiC 웨이퍼 제조사들은 전방 고객사와의 장기공급계약을 기반으로 생산능력 확대를 계획 중임.

 

4) 1위 제조사인 Wolfspeed는 예상보다 빠르게 증가 하는 수요를 대응하기 위해 글로벌 최대규모의 8인치 SiC 생산 Fab을 계획대비 앞당겨 건설할 계획임.

 

5) 가파른 수요 확대는 FY1Q23 실적 발표 및 Investor Day 2022에서도 확인됐으며, 재규어와 전기차향 SiC 파트너쉽을 체결함.

 

6) 전기차는 향후 중장기적으로 시장이 확대될 것에 대한 의구심이 적은 대표적인 아이템임.

 

7) 전기차만을 가정해도 전력반도체의 성장 기울기는 가파르며, 신재생, 서버 등 여타 적용처까지 확대됨과 동시에 시장 성장 기울기는 예상치를 크게 상회할 수 있음.

 

8) 이미 완성차 제조사들의 SiCㆍGaN 전력반도체 채택 비중 확대가 의미있게 확인되고 있는 만큼 관련 모멘텀은 지속적으로 구체화될 것으로 예상됨.

 

9) 전기차 관련 Value-Chain의 주가에서 볼 수 있었던 미래 방향성에 대한 주가 반영은 전력반도체 관련 Value-Chain에서도 확인될 가능성이 충분히 존재함.

 

 

3가지 Keyword 주목, 관심종목 KEC & RF머트리얼즈 제시

 

1) Si & SiC: 차세대 SiC만이 아닌 기존 Si 전력반도체까지 포트폴리오를 가지고 있는 경우 실적 안정성 및 레퍼런스 측면에서 긍정적임.  

 

2) SK그룹: 국내에서 전력반도체 Value-Chain 전반의 수직계열화가 가능한 유일한 그룹이며, 사업 육성 및 투자에 대한 의지도 가장 명확한 만큼, 관련 업체들의 수혜는 확실함.

 

3) Value-Chain 세분화: 기존 Si 대비 SiCㆍGaN 전력반도체에서 Value-Chain 의 세분화가 예상되며, 대표적으로 Epi 공정이 해당됨.

 

4) 현재 비상장사들이 대부분이나 향후 성장성을 감안할 때 지속적인 관심을 가질 필요가 있으며, KEC와 RF머트리얼즈를 관심종목으로 제시함.

 

5) 특히 RF머트리얼즈의 경우 Wolfspeed향 매출 확대를 통한 단기 실적 매력도가 높다는 점을 주목함.