더지엠뉴스 김대명 기자 | 중국 반도체 기업이 14인치 탄화규소 단결정 소재 개발에 성공했다. 대형 탄화규소 웨이퍼 경쟁이 장비 소재와 인공지능 데이터센터 패키징 영역까지 동시에 확대되는 흐름이 나타나고 있다.

15일 중국 반도체 업계에 따르면, 톈청반도체(天成半导体)는 자체 장비를 활용해 직경 14인치 탄화규소 단결정 소재를 제작했으며 유효 두께는 약 30mm 수준으로 확인됐다.

이번 소재는 반도체 제조 장비에 사용되는 탄화규소 부품 제작에 활용되는 것으로 알려졌다. 해당 기술은 대형 탄화규소 소재 영역에서 기존 12인치 중심 구조를 넘어서는 단계로 설명된다. 탄화규소 웨이퍼 대형화는 생산 효율과 원가 구조에 직접 영향을 미친다. 12인치 웨이퍼 면적은 6인치 대비 약 4배이며 칩 생산량도 약 3.8~4.4배 증가하는 구조다. 14인치 웨이퍼는 이러한 생산 효율을 추가로 확대하는 형태로 제시됐다.

현재 글로벌 탄화규소 시장에서는 6인치 웨이퍼가 상용화 단계에 있으며 8인치 웨이퍼가 빠르게 확대되는 상황이다. 이런 가운데 중국 기업들이 12인치와 14인치 기술을 동시에 추진하며 대형 웨이퍼 경쟁이 이어지고 있다. 중국 기업들의 기술 발표도 이어지고 있다. 산안광전(三安光电)은 12인치 탄화규소 기판을 고객사에 샘플 공급 단계에 올렸다고 설명했다. 루샤오과기(露笑科技)는 12인치 탄화규소 단결정 샘플을 제작했다고 발표했으며 장결정과 기판 공정 개발을 진행 중이라고 밝혔다.

하이무싱(海目星) 계열사 하이무신웨이(海目芯微)는 직경 12인치 탄화규소 단결정 잉곳 제작에 성공하며 6·8·12인치 기술 라인업을 구축했다. 징성지전(晶盛机电)은 저장징루이 슈퍼SiC 공장에서 12인치 탄화규소 기판 가공 중시험 생산 라인을 가동한 상태다. 톈웨선진(天岳先进)은 반절연형과 도전형 P형, N형 등 12인치 탄화규소 기판 제품군을 이미 출시한 상황이다.

탄화규소 소재 경쟁은 반도체 패키징 영역에서도 나타나고 있다. 글로벌 탄화규소 기업 울프스피드(Wolfspeed)는 12일 300mm 탄화규소 기반 데이터센터 패키징 플랫폼을 공개했다. 이 플랫폼은 인공지능 데이터센터와 고성능 컴퓨팅 칩 패키징을 위한 기반 소재 구조로 소개됐다. 인공지능 서버 연산량 증가로 GPU 패키징 크기와 전력 밀도가 확대되면서 기존 실리콘 기반 소재의 열관리 한계가 제기되는 상황이 이어지고 있다.

울프스피드는 탄화규소 소재를 패키징 구조에 적용해 열전도 성능을 높이고 대형 칩렛 구조 패키징을 지원하는 기술 구조를 제시했다. 반도체 업계에서는 인공지능 칩 패키징에서도 탄화규소 적용 가능성이 언급되고 있다. 엔비디아의 차세대 루빈(Rubin) GPU 설계에서는 CoWoS 패키징 인터포저 소재를 기존 실리콘 대신 12인치 탄화규소로 변경하는 방안이 검토된 것으로 알려졌다. 해당 구조는 약 1000W 전력 소모 GPU의 열관리와 칩렛 연결 밀도 문제 해결을 목표로 하는 기술 방향으로 언급된다.

집미컨설팅 보고서에 따르면 2024년 글로벌 탄화규소 전력반도체 시장 규모는 약 26억 달러(약 3조4700억 원) 수준이다. 2029년 시장 규모는 약 136억 달러(약 18조1400억 원)로 확대될 것으로 제시됐으며 연평균 성장률은 약 39.9% 수준으로 나타났다. 중국 증시에는 탄화규소 관련 기업이 20여 개 상장돼 있다. 이 가운데 일부 기업은 가격 경쟁과 투자 확대 영향으로 실적 변동이 나타나는 상황이다. 톈웨선진은 실적 공시에서 탄화규소 기판 가격 하락과 시장 경쟁 확대 영향으로 평균 판매 가격이 하락했다고 설명했다.

기관 투자자 분석 대상 기업으로는 양제과기(扬杰科技), 징성지전, 화룬마이크로(华润微), 스타반도체(斯达半导) 등이 포함됐다. 리앙웨이(立昂微), 톈웨선진, 하이무싱, 징성구펀(晶升股份) 등 기업은 향후 실적 성장률 전망 기업군으로 제시됐다.