차이나리소스마이크로, 뉴클린에너지, 양제, 그리고 제제의 IGBT 강점은 무엇인가요?
 
전력 반도체 산업 현황을 살펴보면, 국내 전력 반도체 시장은 2025년에 50억 위안 규모로 성장할 것으로 예측되지만, 현재 국산화율은 매우 낮은 수준입니다. 향후 전력 반도체의 주요 분야는 자동차, 태양광, 산업 제어 분야로 예상되며, 이 외에도 백색 전력, 고전압 전력망, 철도 운송 분야에서도 수요가 있을 것으로 전망됩니다.  
(1) 산업 제어 시장: 국내 전력 반도체는 2018년 이전까지 주로 산업 제어 분야에 집중되어 있었으며, 국내 시장 규모는 100억 위안 규모였습니다. (2) 전기차용 전력 반도체 시장: 국내 전기차 시장은 2025년까지 100억~150억 위안 이상으로 성장할 것으로 예상됩니다. 신에너지 자동차 판매량은 2019년에서 2020년까지 큰 폭으로 증가하지 않았지만, 2020년 10월부터 다시 성장세를 보이기 시작했습니다. 차량용 전력 반도체 한 대당 가격은 3,000위안입니다. 2021년에는 국내 판매량이 200만 대(시장 규모 60억 위안)에 달할 것으로 예측되며, 2025년에는 500만 대(시장 규모 150억 위안)를 목표로 할 것입니다. (3) 태양광 인버터 시장: 지난해 130GW에서 180GW로 증가했습니다. 태양광 인버터 시장 또한 빠르게 성장하고 있으며, 1GW 규모당 전력 반도체 산업 시장 규모는 4천만 위안에 달합니다. 따라서 2020년 180GW 규모의 태양광 발전 부문은 전력 반도체 산업에서도 70억 위안 이상의 가치를 창출했습니다. 국내 태양광 인버터 제조업체들은 전 세계 시장 점유율의 60%를 차지하고 있습니다(굿위, 성로우, 긴랑, 화웨이 등).  
  질문: 전력 반도체 호황 상황 답변: 올해 IGBT 전력 반도체 가격 상승의 원인은 다음과 같습니다. (1) 신에너지 자동차 및 태양광 시장에서 IGBT 수요가 급증했습니다. (2) 코로나19 팬데믹의 영향으로 현재 대부분의 IGBT가 수입에 의존하고 있으며, 패키징 및 테스트 작업이 동남아시아(말레이시아 등)에서 이루어지고 있는데, 이들 시설이 현재 가동 중단 상태에 있어 공급 부족 현상이 심화되고 있습니다. (3) 현재 인피니언의 산업용 제어 IGBT 납기는 6개월, 자동차용 IGBT 납기는 1년입니다. 2022~2023년 이후 팬데믹 상황이 완화되고 공장 가동이 재개되면 인피니언의 납기 일정이 완화될 수 있지만, IGBT 모듈의 경우 자동차 및 태양광 시장이 빠르게 성장하고 있어 공급 부족 현상이 지속될 가능성이 있습니다. 인피니언의 12인치 디스플레이 생산 라인과 실란마이크로, 화홍, 지타, 차이나리소스마이크로 등 국내 12인치 디스플레이 생산 라인 몇 개가 가동되기 전까지는 이러한 상황을 완화하기 어려울 것입니다.  
Q: 신에너지 자동차용 IGBT 시장과 주요 국내 기업의 장단점은 무엇입니까? A: 첫째, BYD는 중국에서 최초로 생산을 시작한 기업입니다. (1) 2008년 닝보중웨이의 IDM 웨이퍼 공장을 인수하여 자체 생산을 시작했습니다. 2010년부터 2011년까지 차량용 IGBT 개발팀을 구성하여 개발에 착수했고, 2012년에는 자사 차량(탕, 송 등)에 IGBT를 탑재하여 수입했으며, 2015년부터는 자체 개발 IGBT의 생산량을 늘리기 시작했습니다. (2) 2015년 이전에는 BYD가 칩의 80%를 인피니언에서 구매하여 탕, 송 등 자사 차량에 탑재했습니다. (3) 2015년 이후에는 자체 생산한 2.5세대 IGBT 칩을 출시했으며, 이 중 80%는 자체 생산하고 20%는 외주 생산했습니다. (4) 2017-2018년에 IGBT 4.0 세대 칩이 출시된 이후, BYD는 기본적으로 자사 칩을 사용해 왔습니다. 현재 BYD는 자사 칩을 사용한 총 100만 대의 IGBT 설비 용량을 보유하여 최대 규모의 IGBT 설치 용량을 자랑합니다. 2017년부터 자사 칩과 모듈을 적극적으로 홍보하기 시작했습니다. 그러나 BYD IGBT 4.0은 Infineon IGBT 2.5와 벤치마킹만 가능합니다. 2.5는 평면형 + FS 구조로, 국내 기업의 트렌치형 칩보다 성능이 떨어집니다(Star, Acer, Silan Micro의 4세대보다 한 세대 뒤처진 기술입니다. 이로 인해 포화 전압 강하 차이가 2V 발생하며, 트렌치형은 두께가 얇아 전압 강하 차이가 1.4V에 불과합니다. 따라서 평면형 구조의 손실이 커서 궁극적으로 출력 전력 효율에 영향을 미칩니다). 따라서 현재 BYD IGBT를 양산에 사용하는 외부 고객은 상용 물류 차량을 생산하는 선전의 Lanhai Huateng뿐이며, 다른 승용차 제조업체에서는 사용하지 않습니다. 하나는 성능이 상대적으로 뒤처진다는 점이고, 다른 하나는 BYD가 자체 개발한 모듈은 맞춤형 패키징을 사용하는데, 이는 현재 A71, A72 등의 모듈이 사용하는 표준화된 패키징과 다르다는 점입니다. (5) BYD의 최신 IGBT는 2020년 말 5.0 버전 출시 이후 국내 경쟁사(인피니언의 4.0세대 IGBT, 스타, 실란마이크로의 트렌치형 제품 등)의 트렌치형 칩과 벤치마킹할 수 있을 것입니다. 이는 올해 신제품 출시를 얼마나 잘 추진할 수 있느냐에 달려 있습니다.  
두 번째 스타 반도체: (1) 2008년부터 IGBT 생산을 시작했습니다. 초기에는 칩을 구매하여 자체 패키징했습니다. (2) 2015년 인피니언이 IR(International Rectifier)을 인수하면서 IR의 기존 칩 개발팀이 해체되었습니다. 스타 반도체는 이 팀을 인수하여 IR의 7세대 칩(인피니언의 4세대 칩과 비교)을 기반으로 점진적으로 개발했습니다. (3) 2016년부터 자체 개발 칩을 적극적으로 홍보하기 시작했으며, Inovance, INVT 등의 고객사가 이를 홍보했습니다. 이 칩은 기존 칩을 기반으로 개발되었지만, 개발 과정에서 여러 단계를 단축하여 성공을 거두었고 국내 OEM 업체들 사이에서 빠르게 보급되었습니다. (4) 2017년부터 전자 제어 및 차량 제조업체에 사용되기 시작했습니다. (5) 현재 스타 반도체 공장에서 자체 개발 칩이 차지하는 비중은 70%에 달하며, 차량 사양 측면에서는 A00급 차량, 버스, 물류 차량 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 하지만 스타의 750V A급 차량용 모듈은 아직 차량 규정을 충족하지 못하고 있으며, 수명은 4~5년에 불과합니다(규정상 10년 이상). 또한 고장률도 기준에 미치지 못합니다(연간 고장률 50ppm). A급 차량 OEM 업체들은 차량 탑재형 IGBT 모듈 도입 시 칩 수명, 신뢰성, 고장률에 대한 요구 사항이 높기 때문에 IDM(통합 모듈 제조업체) 방식을 선호합니다. IDM은 팹 공장의 공정과 파라미터를 직접 관리합니다. 스타의 칩은 팹리스 방식이기 때문에 칩 소재가 자동차 등급임을 입증할 방법이 없습니다. (공장에서 출하되는 최종 모듈은 자동차 등급이지만, 칩 소재는 보장할 수 없습니다.) 팹리스 방식의 자동차 등급 제품 생산에는 다음과 같은 한계가 있습니다. 스타는 화홍에 주문을 넣습니다. 웨이퍼가 생산되면 칩은 여러 차례의 선별, 테스트, 품질 검사를 거친 후 패키징됩니다. 패키징 후에는 번인 테스트, 동적 부하 테스트 등을 거쳐 최종적으로 완제품 고객에게 출하됩니다. 하지만 IDM 모델은 제조 공장에서 상당한 품질 관리를 수행할 수 있습니다. 파라미터를 일관되게 유지함으로써 칩이 자동차 등급에 도달할 수 있으며, 출시 후 여러 차례의 검사 과정을 거칠 필요가 없습니다.
제3 CRRC 전기: (1) 2012년 영국 Danix를 인수하고 IGBT 개발을 시작했습니다. (2) 2015년에 Fab 공장을 설립하고 초기에는 철도 운송용 6500V/7500V 고전압 IGBT 모듈을 개발했습니다. 2017년에는 검증 과정으로 인해 생산 능력이 상대적으로 유휴 상태가 되어 자동차용 650V/750V/1200V IGBT 모듈 제품 생산을 시작했습니다. (3) 2018년, 국내 제조업체들은 버스, 물류 차량, A00급 모듈 등을 수입할 기회를 얻기 시작했습니다. (당시 중국에서는 주로 CRRC, BYD, Star가 수입했는데, CRRC의 가격이 가장 저렴했습니다. 하지만 CRRC는 원래 산업 제어 제품을 생산하지 않았기 때문에 자동차 표준 IGBT 증폭기 및 가속 증폭기의 응용 분야에 대한 이해가 부족했습니다. 예를 들어, IGBT는 FRD와 병렬로 사용해야 하는데, Star와 BYD는 IGBT 칩과 FRD 칩의 면적을 1:1로 사용했습니다. CRRC는 당시 이 부분에 대해 잘 알지 못해 1:0.5 비율로 사용했는데, 특수한 작동 조건에서 다이오드 전류가 매우 커져 고장이 발생할 수 있었습니다. 따라서 CRRC의 첫 번째 버전 모듈 출시가 당시에는 순조롭지 못했습니다. 2019년부터 2021년까지 CRRC는 칩을 개선하고 Tier-1 고객과 긴밀히 협력했습니다. 현재 Inovance, Xpeng과 Ideal은 지난 2년간 CRRC의 품질 검증을 진행해 왔습니다. 올해 CRRC의 IGBT는 승용차에 탑재될 기회를 얻게 되었으며, 이를 통해 CRRC의 생산량이 증가할 것으로 예상됩니다. 현재 CRRC의 제품 품질은 차량 규제 요건을 충족하며, Bistar와 BYD보다 우수합니다. CRRC의 제조 공장과 포장 공장 또한 차량 규격에 부합하는 수준을 갖추고 있습니다. 올해 CRRC의 차량 생산이 시작되면 불량률에 따라 향후 전망이 달라질 것입니다. 만약 올해 데이터가 양호하다면 CRRC는 더 큰 시장 점유율을 확보할 수 있을 것입니다.  
네 번째 기업인 실란마이크로(Silan Micro): (1) 2018년 이전에는 주로 백색가전 제품을 생산했으며, (2) 2018년 이후 산업용 및 자동차용 IGBT 사업을 시작했습니다. 네 기업 중 실란마이크로는 가장 늦게 생산을 시작했으며, (3) 현재까지 실란마이크로의 자동차용 IGBT 샘플이 일부 출시되어 A00급 고객사들이 이미 사용하고 있습니다. 리프모터(Leapmotor)와 링덴(Lingden)이 실란마이크로의 모듈을 채택했습니다. 실란마이크로는 CRRC와 스타(Star)의 전략을 따르고자 합니다. 물류, 버스, 그리고 A00급 차량부터 시작하여 시장을 공략하는 것입니다. 실란마이크로는 시작은 다소 늦었지만, 자체 IDM(통합 모듈 제조) 역량을 바탕으로 6인치, 8인치, 12인치 생산 라인을 손쉽게 구축하고 제품 버전을 3개월 만에 개선할 수 있다는 강점을 가지고 있습니다. (팹리스 기업의 경우 제품 버전 개선에 6개월이 소요되는 반면, 실란마이크로는 3개월밖에 걸리지 않습니다.) 산업 분야에서는 실란퓨처(Silan Future)가 스타(Star)의 가장 큰 경쟁사이며, 자동차 부문은 A00급 차량에서 A급 차량으로의 전환에 따라 사업 영역이 크게 확장될 것으로 예상됩니다.  
Q: 국내 여러 제조사의 차량용 칩 파라미터 차이점은 무엇인가요? A: BYD IGBT의 4.0 평면형 포화 전압 강하는 2V 이상이지만, 스타, 실란마이크로, CRRC의 트렌치형 공정은 1.4V~1.6V를 달성할 수 있습니다. 하지만 평면형 공정은 손실이 커서 궁극적으로 출력 차이에 영향을 미칩니다. A클래스 차량용 750V 모듈을 예로 들면, 실란마이크로는 현재 국내 최고 수준으로 인피니언의 160kW~180kW 출력과 경쟁할 수 있습니다. CRRC도 160kW까지는 가능하지만 180kW에는 미치지 못합니다. 스타 반도체 제품은 비교적 일찍 출시되어 140~150kW 출력을 달성했습니다. BYD는 평면형 기술을 사용하여 최고 수준의 140kW 출력을 구현했는데, 이는 결국 출력 차이로 나타납니다. BYD의 칩 기술이 뒤처지는 이유는 다음과 같습니다. 닝보 중웨이를 인수한 공장은 TSMC의 중고 공장으로, 6인치 평면 칩만 생산할 수 있고 트렌치 칩은 생산할 수 없습니다. 따라서 BYD의 차세대 5.0 트렌치 칩은 화홍 공장에서 생산되고 있으며, 인피니언 7세대 칩과 경쟁하는 6.0 칩 역시 드라이버를 찾고 있을 가능성이 높습니다.  
Q: 국내 여러 제조업체의 패키징 공정에는 어떤 차이점이 있습니까? A: 자동차 등급 패키징 제품은 크게 네 가지 세대로 나뉩니다. (1) 1세대는 단면 간접 수냉식입니다. 모듈은 구리 베이스 플레이트를 사용하고, 모듈 하부와 방열판 베이스 플레이트에 열전도성 실리콘 그리스를 도포합니다. 물이 방열판 아래로 흐르기 때문에 모듈이 물과 직접 접촉하지 않습니다. 이러한 모듈은 A00, 물류 차량 등과 같은 경제적인 솔루션에 주로 사용됩니다. 이 패키징 모듈은 BYD, Star, Acer 등 국내 제조업체에서 대량 생산이 가능하며, 산업용 패키징에서 전환하는 데 기술적인 어려움이 없습니다. (2) 2세대는 단면 직접 수냉식입니다. 베이스 플레이트에 방열 핀 구조(Pin Fin structure)가 있고, 방열판에 슬롯을 만들어 모듈을 삽입하면 물이 바로 아래로 흐르면서 모듈이 물과 직접 접촉하고 주변은 밀폐됩니다. 이전 세대 대비 방열 효율과 전력 밀도가 30% 이상 향상됩니다. 이러한 모듈은 주로 A00 및 A급 차량에 사용되며, 승용차에 주로 적용되는 솔루션입니다. 중국 내 모든 업체에서 대량 생산이 가능합니다. 미묘한 차이점은 Star와 CRRC는 구리 기판을 사용하는 반면, BYD는 알루미늄-실리콘-티타늄 기판을 사용한다는 점입니다. BYD의 기판은 신뢰성이 더 높지만 방열 성능은 구리만큼 좋지 않습니다. BYD는 신뢰성을 중시하여 성능을 일부 희생했습니다. (3) 3세대는 양면 방열 방식입니다. 모듈의 접착 충진 공정이 플라스틱 밀봉 공정으로 변경되어 양면에서 간접 수냉이 이루어집니다. 방열판은 서랍처럼 모듈이 삽입되는 방식입니다. 이러한 모듈은 일본 Denso(도요타 프리우스용)에서 처음 개발했습니다. 화웨이 Thalys를 비롯한 국내 차량에도 이 양면 수냉 솔루션이 적용되었습니다. 해외에서는 ON Semiconductor, Infineon, Electric Pile 등이 이 솔루션을 사용하고 있습니다. 중국에서는 BYD(2016년 시작)와 Star가 이를 시도하고 있지만, 공정 요구 사항이 비교적 높습니다(방열 모듈 패키징 공정이 비교적 복잡하고 칩에 특수 요구 사항이 필요합니다. 칩 양면을 용접해야 하므로 칩 윗면에도 전기 도금이 필요합니다). 국내 BYD와 Star는 양산까지는 아직 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상됩니다(약 1년). (4) 4세대 냉각 방식은 양면 직접 수냉식입니다. 양면 구리 바닥과 긴 핀형 양면 방열판을 사용합니다. 현재 일본의 히타치만이 양산하여 아우디 e-트론, 렉서스 등 고급 모델에 공급하고 있습니다. 중국에서는 양산이 이루어지지 않고 있으며, 아직 기술 개발 단계에 있습니다.  
질문: 국내 기업들은 여전히 ​​인피니언으로부터 칩을 구매하고 있습니까? 이 네 국내 기업과 인피니언 간의 세대 차이는 무엇일까요? A: 현재 스타, 에이서, BYD는 여전히 일부 제품에 인피니언 칩을 사용하고 있습니다. 스타의 외장 칩은 주로 산업용 IGBT 제품에 사용됩니다. 예를 들어, 엘리베이터, 크레인, 산업용 금속 산업 분야에서는 고객이 모듈은 중국에서 생산하되 내부 칩은 수입해야 한다고 명시하는 경우가 있습니다(예: 이노반스의 고객사인 독일 엘리베이터 회사 티센크루프). 또한, 특정 산업용 제련 공정에서는 매우 높은 주파수의 칩을 생산해야 하므로 국내에서 생산이 불가능하여 해외에서 구매해야 합니다. 자동차 외장 부품에 인피니언 칩을 사용하고 자체 패키징하는 경우, 가격 경쟁력 면에서 인피니언을 따라잡을 수 없습니다. (인피니언의 7세대 칩은 국내 기기 제조업체에 판매되지 않고, 4세대 칩만 판매됩니다.) 국내에서는 Star, Silan Micro, CRRC 등 어떤 회사들이 어떤 세대 제품을 홍보하든 사실상 Infineon의 4세대(트렌치 + FS 구조), 현재 최신 7세대, 5세대(4세대의 고출력 버전), 6세대(4세대의 고주파 버전)를 벤치마크로 삼고 있습니다. 5세대와 6세대는 4세대를 기반으로 한 단순한 업그레이드 반복에 불과하며, 품질 면에서 큰 도약은 없습니다. 7세대는 4세대에 비해 배선 직경 감소(5미크론에서 3미크론으로, 면적 20% 감소), 칩 두께 감소(120미크론에서 80미크론으로, 전도 전압 강하 개선), 그리고 성능 향상(1200V 제품의 전도 전압 강하가 1.7V에서 1.4V로 감소) 등의 개선을 이루었습니다. 게다가 인피니언의 7세대 IGBT는 12인치 크기로 제작되어 면적이 더 작고 가격도 4세대보다 절반 수준일 수 있습니다. 하지만 인피니언의 국내 판매 전략에 따르면 7세대 제품의 가격은 4세대와 비슷하며, 대형 고객에 대한 연간 가격 인하는 5%로 유지됩니다(단, 7세대의 성능은 4세대보다 우수합니다). 국내 실란마이크로, CRRC, 스타는 인피니언 4세대 제품을 양산할 수 있으며, BYD 4.0은 인피니언 2.5세대와, 5.0은 인피니언 4세대와 비교했을 때 우수한 성능을 보입니다. 2018년 말 인피니언이 7세대를 출시한 후, 우수한 성능 덕분에 국내 실란마이크로, 스타, 에이서 등도 7세대 제품 개발에 착수했습니다. 현재 실란마이크로와 스타는 7세대 샘플을 보유하고 있지만, 양산과는 아직 거리가 멀다. 7세대 IGBT의 핵심 장비는 이온 주입기 등입니다. 이 장비는 수입 제한 대상입니다. 현재 국내 기업으로는 Huahong, Silan Micro, Jita Semiconductor 등이 해당 기술을 보유하고 있습니다. 인피니언의 7세대 제품 외에도 실란 마이크로는 또 다른 길을 걷고 있습니다. 일본의 후지(Fuji)사를 따라가 보면, 이 회사는 아직 양산되지는 않았지만 자동차용으로 IGBT와 다이오드를 하나의 IC에 통합한 RC IGBT를 사용하고 있습니다.
Q: 스타 IGBT와 화홍의 관계 및 진행 상황은 어떻습니까? A: 스타와 화홍은 항상 갈등과 협력 관계를 유지해 왔습니다. 2018년 인피니언의 재고 부족 사태는 스타에게 국내 대체재를 확보할 수 있는 절호의 기회였습니다. 스타는 소규모 고객과의 관계를 정리하고 대규모 고객에게만 독점 공급하는 전략을 채택하여 후이촨(긴급 자재 공급이 빠른 곳)에서 생산을 시작했습니다. 작년 인피니언 가격은 2억 위안이었고, 올해는 3억 위안에 이를 것으로 예상됩니다. 공급 부족으로 인한 가격 인상은 매우 중요한 요소였습니다. 국산화는 좋은 기회였지만, 당시 화홍은 스타에게 불리한 상황을 만들었습니다. 그해 웨이퍼 가격을 세 차례 인상하여 2800에서 3500으로 올렸습니다. 따라서 2019년 스타는 SMIC 샤오싱, 일본의 Fab 등 국내외 파운드리를 물색했습니다. 이처럼 스타와 화홍은 서로 애증 관계를 이어가고 있습니다. 스타가 자체적으로 계획 중인 IDM 제품은 1700V 고전압 IGBT와 SiC 칩입니다. 이 사업은 화홍이 아직 양산하지 않은 신제품이며, 화홍의 사업 규모에는 영향을 미치지 않을 것입니다(12인치는 스타의 1200V 이하 IGBT용). 그러나 전력 반도체 시장 전체를 놓고 보면, 모두가 IDM(통합생산)으로 전환하려는 추세입니다. 첫째는 비용 절감, 총이익률 향상, 시장 점유율 확대이고, 둘째는 제품 생산 공정 능력 확보입니다. 스타가 A급 차량용 반도체 사업을 추진하는 데 있어 불리한 점은 주로 <binary data, 6 bytes>less 모델의 제약과 품질 및 신뢰성 추구의 한계 때문입니다. 따라서 스타는 앞으로도 IDM 모델을 유지할 것으로 예상됩니다.  
Q: 실란마이크로와 스타 반도체의 12인치 IGBT는 하위 응용 분야에서 차이가 있습니까? A: 현재 국내 12인치 제품은 주로 제조업체의 비용 절감을 위한 것이지만, 실질적인 제품 자체는 동일합니다. 12인치 웨이퍼 공정은 제어가 더 어렵습니다. 웨이퍼의 휨 현상이 더 심하고 균열 발생 가능성도 더 높습니다. 특히 박막화 후 이온 주입 공정이 공정 제어를 더욱 어렵게 만듭니다. 실란마이크로와 스타 반도체는 주로 인피니언의 4세대 제품을 겨냥하여 120마이크론 두께의 12인치 IGBT를 생산합니다. 인피니언의 7세대 제품과 비교하려면 80마이크론까지 박막화해야 하는데, 이 경우 휨과 균열 발생 가능성이 더 높아집니다. 실란마이크로와 스타 반도체의 12인치 IGBT 제품은 주로 산업용으로 사용됩니다. 인피니언의 12인치 IGBT 제품은 2016년과 2017년에 출시되어 산업 생산 라인에 먼저 도입된 후 점차 차량용 규정에 포함되었습니다. 차량 규정이 변경됨에 따라 생산 라인의 모든 차량 규정에 대한 재인증을 받아야 합니다.  
Q: 전기차에서 IGBT의 가치는 무엇인가요? A: 전기차에서 IGBT의 가장 중요한 부분은 전자 제어 시스템입니다. (1) 물류 차량: 1세대 패키징 기술을 사용하여 일반적으로 1200V 450A 모듈(하프 브리지 모듈)을 사용합니다. 모듈 하나당 가격은 300위안(CRRC 견적은 280위안)입니다. 차량의 전자 제어 시스템에는 3개가 필요하며, 차량 한 대당 가치는 1,000위안입니다. (2) 버스: 현재 물류 차량과 동일한 패키징 솔루션(1세대)을 사용하지만, 버스 등급에 따라 필요한 전력이 다릅니다. 8미터 버스는 1200V 600A를 사용하며, 일반적으로 사륜구동이고 전후방에 전자 제어 장치가 있습니다. 각 전자 제어 장치에는 3개의 모듈이 사용되어 총 6개의 모듈이 사용됩니다. 모듈 하나당 가격은 450~500위안이며, 차량 한 대당 가치는 약 3,000위안입니다. (3) 고출력 레벨의 10미터 버스는 1200V, 800A를 사용하며, 모듈 하나당 가격은 600위안이고, 6개를 사용하면 자전거 가격은 약 3,600위안입니다. (3) A00급(소형차): 80KW 미만을 사용하며 2세대 패키징(HP1 모듈)을 사용합니다. 인피니언 모듈 가격은 약 900위안(스타 견적 600위안)입니다. (4) A급 이상: 약 15만 대의 모델이 단일 전자 제어 솔루션을 사용하고 2세대 직냉식 HP 드라이브 모듈을 사용합니다. 인피니언 가격은 2,000~1,300위안(스타 견적 1,000위안)입니다. 20만~30만위안 차량은 일반적으로 사륜구동이며 앞뒤에 모터가 장착되어 있습니다. 수입품 가격은 2,600위안(국내산 2,000위안)입니다. 고급 모델: Weilai ES8(실리콘 기반 전자 제어 장치 160-180kW, 후륜 구동 시 240kW 필요), 전륜 구동 모듈 1개와 후륜 구동 모듈 2개를 병렬로 연결하므로 총 3개의 모듈이 필요하며, 총 비용은 3,000-3,900위안입니다. (5) 온보드 OBC: 6.6kW 저속 충전 IGBT 단일 튜브, 20개 이상의 개별 소자, 총 비용은 300위안 미만입니다. (6) 차량용 에어컨: IPM 1형 패키지 약 4kW, 가격은 100위안 이내입니다. (7) 전자식 파워 스티어링, 15-20kW 출력, 주로 75A 모듈, 가격은 200위안 이내입니다. (8) 충전기: 하프 브리지 산업용 IGBT를 사용하여 20kW 이하 저속 충전, 가격은 200위안 이내입니다. 향후 100kW 이상의 초고속 충전이 가능해질 것입니다. 더 높은 출력을 위해서는 SiC 솔루션이 사용될 것이며, 비용은 기하급수적으로 증가하여 1,000위안을 넘어설 가능성도 있습니다.
Q: 국내 주요 SiC 기업들의 장점과 단점은 무엇인가요? A: 국내 SiC 산업 공급망은 아직 미완성입니다. 웨이퍼 제조 분야에서는 탄화규소 다이오드(SiC 다이오드)의 양산이 중국에서 가능합니다. 사난 옵토일렉트로닉스, 루이넝, 타이코 톈룬 등이 SiC 다이오드를 양산하고 있습니다. 실란과 차이나 리소스는 아직 양산 단계에 이르지 못하고 있으며(생산 라인 구축 중), SiC MOS의 IDM 모델은 더 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상됩니다. 상대적으로 빠르게 성장하는 기업들은 잔신, 한신과 같은 팹리스 기업들로, 대만의 한레이 OEM 업체와 협력하고 있습니다. 일부 탄화규소 MOS는 OBC와 전원 공급 장치에 사용되어 양산되고 있습니다. 이는 주로 국내 팹 업체들의 기술 성숙도(게이트 산화막 및 칩 박막화 기술)가 미성숙하기 때문입니다. 해외 업체들에 비해 공정 품질이 떨어지며, 국내 업체들은 3년 이상 뒤처져 있습니다. 해외에서는 로옴(Rohm)이 이미 3세대 트렌치형 SiC MOS를 생산하고 있으며, ST의 SiC는 테슬라 자동차에 양산되고 있습니다.SiC 응용 분야 측면에서 전 세계 시장 규모는 600억~7억 달러에 달합니다. 비용이 매우 높기 때문에 응용 산업은 크게 두 가지 범주로 나뉩니다. 첫 번째는 태양광 발전 및 고급 통신 전원 공급 장치와 같은 고주파 및 고효율 시나리오입니다. SiC MOSFET 대신 SiC 다이오드를 사용하면 비용을 절감할 수 있고, IGBT와 병렬로 연결된 실리콘 기반 다이오드를 SiC 다이오드로 대체하면 효율을 향상시키면서 비용도 고려할 수 있습니다. 두 번째는 차량용입니다. (1) OBC(온보드 배터리)는 충전 효율이 높은 고급 모델(12kW 이상, 22kW 이상)에 중점을 두고 있으며, 실리콘 카바이드가 비교적 높은 충전 효율, 고속 충전 및 잔류 전력을 제공하기 때문에 SiC MOSFET을 대량으로 사용하기 시작했습니다. (2) 차량 탑재형 메인 드라이브 인버터는 주로 포르쉐 타이칸, 니오 ET700과 같은 고급 모델에 사용됩니다. 비교적 높은 효율은 배터리 수명을 향상시키고 전력 밀도를 높일 수 있습니다. 200,000만~300,000만 위안 사이의 중형 모델, 특히 테슬라 모델 3와 BYD 한은 SiC MOS 모듈을 주로 사용하고 있습니다. 테슬라와 BYD는 전자 제어 장치, 배터리, 완성차까지 모든 공정을 자체적으로 생산하는 수직 통합형 자동차 제조업체이기 때문에 성능 향상 폭을 명확하게 파악할 수 있습니다. 반면 다른 자동차 회사들은 분업 체계를 갖추고 있어 모듈 제조업체들이 SiC 모듈 사용의 구체적인 이점(예: 배터리 비용 절감)을 정확히 알기 어렵고, IGBT 모듈 가격 또한 지속적으로 하락하고 있습니다. SiC 모듈은 배터리 수명을 연장하는 장점이 있지만, 발열 감소 효과는 아직 충분히 활용되지 못하고 있습니다. 발열 감소는 방열 시스템 소형화를 가능하게 하고, 향후 그 효과가 더욱 극대화될 것으로 기대됩니다. 현재 테슬라의 SiC 모듈 가격은 5,000위안으로, 국내 실리콘 기반 IGBT 모듈(1,300~1,500위안)의 5~8배에 달하기 때문에 국내 자동차 회사들은 관망세를 유지하고 있습니다. 하지만 2023년까지 SiC의 가격 차이가 실리콘 기반 IGBT와의 격차보다 3배 정도 줄어들 것으로 예상됩니다. OEM 업체들은 SiC의 이점이 더 커짐에 따라 사용을 확대할 것입니다.  
Q: BYD는 누구로부터 SiC를 구매하나요? A: BYD는 Cree 모듈을 구매합니다. Infineon은 주로 IGBT7을 홍보하고 SiC는 적극적으로 홍보하지 않습니다. SiC를 홍보하면 실리콘 기반 제품의 수명이 단축될 수 있기 때문입니다. 현재 ROHM과 Creat는 실리콘 카바이드(전 세계 기판의 80~90%를 차지)를 적극적으로 홍보하고 있습니다.
Q: 산업 제어 및 태양광 분야에서 국내 IGBT 제조업체의 진행 상황은 어떻습니까? A: 이노밴스를 예로 들면, 산업 제어 분야에서는 최소 두 곳의 공급업체가 필요하며, 하나는 스타(Star)이고 다른 하나는 에이서(Acer, 이노밴스는 에이서의 주주임)입니다. 현재 가장 많은 물량을 공급하는 업체는 스타입니다. (1) 스타의 IGBT는 작년에 2억 개가 공급되었고, 올해 채택 규모는 3억 개를 넘어설 것으로 예상됩니다(전체 IGBT 구매량은 약 1.5억 개). (200) 에이서 마이크로의 IGBT 칩 및 패키지는 공장 내 대형 사고로 품질 문제가 심각해져 생산량 증대가 어려웠으며, 작년에는 300천만~30천만 개에 그쳤습니다. 서보 모듈은 작년에 재고 부족 사태가 발생하여 저전력 IPM에는 실란 마이크로(Silan Micro)를 도입했습니다. (40) 실란 마이크로는 소량 생산을 늘려 향후 생산될 산업 제어 모듈에도 실란 마이크로의 품질 검증을 적용할 예정입니다. 태양광용 IGBT는 산업 제어용과는 다르지만, 국내 기업들은 이에 주목하지 않습니다. 태양광 칩은 50~100kHz의 고주파수를 필요로 하기 때문입니다(산업 제어용은 10kHz만 필요). 인피니언은 고주파수용 칩 개발을 전문으로 하지만, 중국 내에는 관련 전문 개발 업체가 없습니다. 또한, 태양광 발전은 98%의 높은 효율을 요구하는데, 이를 충족할 수 있는 해외 업체가 많지 않습니다. 맞춤 제작 요구 사항이 높고 회로 구조가 복잡합니다(기존 방식과 달리 효율 향상을 위해 전력 반도체를 연속적으로 쌓아 올려 더욱 복잡한 회로 구조를 만들어야 합니다). 맞춤 제작 요구 사항이 매우 높습니다. 1200V 및 650V IGBT와 SiC 다이오드를 포함한 다양한 전력 모듈도 필요합니다. 해외 업체들은 주로 인피니언과 온 세미컨덕터에 제품을 공급하고 있으며, 해외 업체는 5~6곳에 불과합니다. 국내 생산은 블루오션 시장으로, 사실상 공급이 불가능합니다. 스타와 에이서만이 일부 단일 튜브 제품을 제공하며, 모듈은 대량으로 공급할 수 없습니다.
Q: 이노밴스의 실란마이크로(Silan Micro) 활용 계획은 어떻게 되나요? A: 여전히 가능성이 있습니다. 작년에 마스크 제조기 생산에 실란마이크로의 IPM 모듈이 사용되었습니다. 과거에는 ST의 IPM 모듈이 사용되었습니다. 현재 실란마이크로의 불량률은 1000개당 3개 미만으로 유지되고 있으며, 향후 실란마이크로 모듈 제품의 생산량을 늘리는 방안을 검토하고 있습니다(모듈 구매 물량이 증가하고 있는데, 국내에서 이를 공급할 수 있는 업체는 두 곳뿐입니다). 이노밴스는 부품 및 구성 요소의 국산화율에 대한 내부 목표를 가지고 있습니다. 산업 제품의 경우 2022년까지 국산화율을 60%로 설정했으며, INVT는 2022년까지 80%로 설정했습니다. 따라서 국내 전력 회사들은 국산화를 위한 여지가 충분히 있습니다.  
Q: 이노반스는 실란마이크로에 얼마나 많은 물량을 배정할 예정인가요? A: 현지화율 목표를 기준으로 삼고 올해 1.5억 개를 구매한다고 가정했을 때, 현지화율 60%라면 900억 개의 제품이 현지화될 것이며, 이는 2~3개 회사에 배분될 것입니다. (최대 400억 개까지 될 수도 있습니다. 매크로와 실란마이크로는 각각 200억~300억 개 규모입니다.) 이는 각 회사의 실적 수준에 따라 달라집니다.
Q: 태양광 분야에서 SiC 다이오드의 채택 현황은 어떻습니까? A: 태양광 발전에는 IGBT 모듈도 사용됩니다. IGBT는 다이오드와 병렬로 연결됩니다. 현재 IGBT에 사용되는 실리콘 기반 FRD(Fluorescence Recovery Device)를 SiC 다이오드로 대체하는 추세입니다. SiC 다이오드는 스위칭 손실을 크게 줄이고 태양광 인버터의 효율을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 SiC 다이오드로 전환하면 비용이 약간 증가하지만 훨씬 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 국내 SiC 다이오드는 주로 통신 기지국이나 대형 UPS에 사용되고 있습니다. 현재 태양광 발전용 IGBT 모듈은 여전히 ​​해외 독점 시장이기 때문에 내부에 사용되는 SiC 다이오드 역시 대부분 해외에서 수입됩니다. 향후 스타(Star)와 에이서(Acer)가 실리콘 카바이드 모듈을 개발한다면 국산화도 고려할 것입니다.  Q: 차이나리소스마이크로, 신클린에너지, 양제, 그리고 제제의 IGBT 강점은 무엇입니까? A: 이 분야에서 선두 주자는 차이나리소스마이크로입니다. (1) 차이나리소스마이크로는 2018년경부터 IGBT 생산을 시작했습니다. 올해 매출은 약 100억~2억 위안으로, 주로 단일 다이오드 제품에서 발생하며 모듈 제품은 없는 것으로 보입니다. (200) 신제에너지는 자체 제조 시설(Fab)이나 모듈 공장이 없는 순수 팹리스 기업입니다. 산업 및 자동차 사양을 충족하기 어렵고(이노밴스는 수입을 고려하지 않을 것입니다), 주로 소비자 가전이나 백색가전 분야에 사용될 것으로 예상됩니다. (3) 제제와 양제에서 SiC 다이오드 샘플을 일부 생산했지만 실제 판매량은 많지 않습니다. IGBT 제품은 아직 시장에서 찾아보기 어렵습니다. 주로 용접기 등 비교적 저가형 산업 제어 기기에 사용되며, 고가형 산업용 기기에는 적용되지 않습니다. BYD도 마찬가지입니다. BYD의 제품 역시 주로 용접기나 인덕션 쿡탑에 사용됩니다. 고급 산업으로 진출하려면 여전히 축적 과정이 필요합니다.  
Q: BYD 반도체의 다른 제품들의 강점은 무엇인가요? A: 과거에는 칩 세대에 공백이 있어 생산량을 늘리지 못했고, 이윤폭도 상대적으로 낮았습니다. 예를 들어, 산업 분야 수출액은 50천만 개에 불과했는데(국내 IGBT 업체들과는 비교도 안 될 정도), 이는 가변 용접기 등에 사용되는 칩이었습니다. 따라서 BYD가 올해 인버터 공장과 같은 고급 산업 분야로 트렌치형 칩을 진출시키고, 차량 분야에서 외부 고객을 확보할 수 있을지가 관건입니다. 만약 올해 수출액이 여전히 40천만~50천만 개에 그친다면, 이는 BYD의 칩이 아직 업그레이드되지 않았다는 것을 의미합니다.  
Q: 지리자동차 관계자들이 실란마이크로의 제품 개발 속도가 매우 빠르며 중국에서 인피니언에 가장 근접하다고 했는데, 어떻게 평가하십니까? A: 맞습니다. 자체 생산 공장이 있으면 3개월 만에 새로운 버전을 출시할 수 있지만, 그렇지 않으면 6개월이 걸립니다. 실란마이크로의 750V 칩은 인피니언과 경쟁할 수 있으며 160~180kW의 출력을 낼 수 있습니다. 포화 전압 강하는 국내 최저 수준입니다. 현재 가장 큰 단점은 차량 사양 개발이 상대적으로 늦고 관련 데이터가 전무하다는 점입니다. 지난 2년간 자동차 시장이 급성장한 상황에서 A00 등급(립모터스에서 사용 중이지만 소량 생산이고 출력은 80kW 이내이며 수명 요구 조건도 낮음)의 품질 데이터를 확보하고 물류 차량에 탑재하여 품질 데이터를 수집하는 것이 필요합니다. 향후 국내 자동차 제조업체들이 실란마이크로의 제품을 사용할 가능성이 있습니다. (CRRC가 걸어온 길에서 배우는 것은 성과뿐 아니라 질적 축적도 있다는 점입니다.)  
Q: 실란마이크로 IPM의 최소 주문량은 얼마인가요? A: 국내 시장은 주로 가전제품용 주파수 변환 모듈 시장입니다. 중국 내 생산량은 연간 600억~7억 대이며, 단가는 12~13위안입니다. 국내 시장 규모는 700억~800억 위안으로 추산되지만, 가격과 총이익률은 상대적으로 낮습니다. 중국에서는 실란마이크로와 지린화웨이가 주로 이 분야에 진출해 있으며, 스타도 설계에 착수했지만 생산량은 많지 않습니다. 연간 수천만 대 수준에 불과하여 현재 실란마이크로가 가장 큰 규모입니다. 현재는 그리와 미디어의 제품을 수입하고 있으며, 생산량은 매우 많아 올해 8억 대를 넘어설 것으로 예상됩니다. 이는 온 반도체(수입 완료 시 생산량 증대 가능성이 매우 높음)를 대체하는 국산화 과정의 일환입니다. 하지만 이러한 IPM의 총이익률은 높지 않을 것으로 보입니다. 총이익률을 높이려면 여전히 산업용 및 자동차용 제품을 생산해야 합니다. (스타의 총이익률이 40%를 넘는 이유는 산업용 제어 장치, 자동차용, 풍력 발전, 탄화규소 등 총이익률이 50%를 넘는 제품만 생산하기 때문입니다.)
질문: 실란 마이크로 12인치 제품의 상황은 어떻습니까?

A: 양산은 작년 말에 시작되었습니다. 실란마이크로의 12인치 MOS 제품은 초기 단계에 있습니다. 작년에 산업용 1200V IGBT를 1억 개 생산했으며, 올해는 100억~200억 개를 생산할 수 있을 것으로 예상됩니다. 현재 MOS 제품은 300억 위안의 매출을 달성할 잠재력을 가지고 있습니다.

면책 조항: 본 기사는 "반도체산업연합(Semiconductor Industry Alliance)"에서 발췌한 내용입니다. 본 기사는 필자의 개인적인 견해일 뿐이며, 사코마이크로(Sacco Micro) 및 업계의 공식적인 입장을 대변하는 것은 아닙니다. 지적 재산권 보호를 위한 목적으로만 재인쇄 및 공유를 허용합니다. 재인쇄 시 원문 출처와 저자를 반드시 명시해 주시기 바랍니다. 저작권 침해 사항이 있을 경우, 삭제를 위해 당사로 연락 주시기 바랍니다.

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