대만구 반도체재료산업 진격: 상류기술추격에서 평태화생태로

편집자의 말: 디지털화시대에 들어서면서 칩의 중요성이 더욱 두드러지고있다.그리고 이 중에서 웨이퍼 재료는 핵심 적재물 중의 하나이다.단순 실리콘은 1세대 재료로서 더 높은 압력, 더 큰 출력, 저손실 등 특성 수요를 만족시킬 수 없다.2세대와 3세대 반도체 소재가 여세를 몰아 등장했다.국내 생태의 공동 추진과 재료 제조업체 자체의 지속적인 연구 개발 반복에 따라 다완구 내의 재료 시장은 왕성한 생명력을 발산하고 있다.그들은"가젤"기업의 발전과정에서 반드시 거쳐야 할 어려운 시기를 넘어 더욱 어려운 제조공정을 따라잡고 이를 통해 더욱 완벽한 산업생태역할을 진격한다.

웨강아오 대만구 내 전자산업 생태가 날로 웅장해짐에 따라 그 속에 있는 상류 반도체 재료 제조업체들도 시장의 수요 촉진과 자체 기술 진화 과정에서 날로 강대해지고 있다.

특히 5G 물결의 중심을 향해 나아가면 단순한 규소재료는 그 원소 자체의 제한에 얽매여 이미 일부 장면에서 더욱 고압, 더욱 큰 출력과 저손실 등 특성에 대한 수요를 만족시킬수 없다.이로부터 비화갈륨과 인화인듐으로 대표되는 2세대, 그리고 탄화규소와 질화갈륨으로 대표되는 3세대 반도체 응용시장은 이곳에서 점차 육성되고 강대해졌으며 선두혁신회사의 인솔하에 글로벌시장에서 인기를 끌었다.

정책차원에서는 이미 우리 나라가 반도체상류의 기초선단기술을 발전시키는데 대해 포치희망을 가지게 되였다."13.5" 기간에 국가과학기술부는"국가중점연구개발계획"에서 제3세대 반도체의 발전을 지지한다고 언급했고 국가2030계획과"14.5"국가연구개발계획도 제3세대 반도체가 중요한 발전방향이라고 명확히 제기했으며 국가과학기술혁신2030 중대프로젝트"중점신소재 연구개발 및 응용"으로 지정되였다.

이 기간에 광주는"강심"공사를 조직, 실시할것을 제기하였다.선전이 제시한'칩 제조 보체인 공정'에서는 핵심 설비와 재료에 대한 연구개발 및 산업화를 언급한다;이와 동시에 2023년까지 제3세대 반도체 중간시험연구개발과 부품생산라인의 건설을 실현하고 안감, 외연 등 단계의 발전을 가속화하며 현지 산업사슬의 부대와 협력능력이 뚜렷이 제고되고 산업사슬의 경쟁력이 뚜렷이 강화되는 목표를 실현해야 한다고 강조했다.

현재 웨강아오 대만구 내의 산업 사슬 회사 중에는 일찍이 LED 산업 생태 경합과 함께 성장하여 질화갈륨 분야에서 축적된 제조업체가 있다;산업 생태 배치에 기초하여 갈륨 함유 재료 화합물 재료 시장에 깊이 파고들어 2세대와 3세대 반도체 재료에 속속 발을 디딘 업체가 있다;해외 유학에서 돌아와 3세대 반도체를 정확히 인식하고 뿌리를 내려 산업사슬의 생태를 완비한 스타트업도 있다.

비록 전체적으로 볼 때, 2세대와 3세대 반도체 재료 분야에서 국내와 국외는 많든 적든 여전히 차이가 있지만, 국내 생태의 공동 추진과 재료 제조업체 자체의 지속적인 연구 개발 반복에 따라 다완구 내의 재료 시장은 왕성한 생명력을 발산하고 있다.그들은"가젤"기업의 발전과정에서 반드시 거쳐야 할 어려운 시기를 넘어 더욱 어려운 제조공정을 따라잡고 이를 통해 더욱 완벽한 산업생태역할을 진격한다.

화합물 반도체 재료의 시작

현재 웨이퍼 제조의 원자재 분야를 살펴보면 실리콘 칩은 여전히 반도체 부품 시장의 9할의 공급 기반이다.

그러나 5G, 신에너지자동차, 전력반도체 등 시장응용의 확대배경하에서 성능이 이런 장면의 요구에 더욱 부합되는 희산금속재료가 더욱 중시되기 시작했다.

실리콘 조각이 단질 재료를 사용하는 것과 달리 2세대와 3세대 반도체 재료는 최소 두 개의 희산금속이나 기타 원소의 조합으로 구성된 화합물 재료이다.이로 인해 화합물 반도체 재료와 실리콘 조각 재료가 성장 과정에서 어느 정도 다르고 순도 높은 원료도 쉽게 구할 수 없다.

따라서 화합물 반도체 재료의 라이닝 고리 후 실리콘 조각 재료보다"외연"이라는 고리가 더 많아졌는데, 바로 웨이퍼의 순도, 평평도에 영향을 주는 중요한 일환이다.이것은 재료 제조업체들의 기술과 산업 사슬의 연동 실력을 시험하고 있다.

2012년, 선도희재그룹은 갈륨재료에 대한 능력축적을 바탕으로 점차 업무를 하류시장으로 확장했다.새로 설립된 선도선진재료회사는 주로 갈륨비소라는 화합물반도체재료의 제조 및 응용을 접수하기 시작하였다.

선도선진재료 총경리 주철군은 남방재정경제전매체 기자에게 화합물반도체재료가 2인치 웨이퍼에서 현재의 6인치 좌우 웨이퍼로 교체되는 과정에 가장 큰 난점은 바로 웨이퍼의 생장이라고 알려주었다.

"특히 큰 크기의 수정체 성장을 할 때 필요한 온도는 수정체 가열기의 열이 밖에서 안으로 복사되어야 한다.그러나 종종 수정체 중심의 온도가 성장 조건에 부합하지만 주위의 온도는 아직 적합한 성장 조건에 도달하지 못할 수 있다. 주위의 온도가 적합한 성장 조건에 도달하면 중심 온도는 수정체 성장에 적합한 온도를 초과하기 쉽다.이렇게 되면 크리스털 미러링 온도의 일관성을 제어하기 어려워져 큰 지름의 크리스털이 자라기 어려워진다"고 말했다.그는 예를 들어 갈륨비소 결정체가 성장하는 과정에서 기계는 6개의 온도 구역으로 나뉘기도 하는데, 온도 구역마다 온도가 달라 복잡한 성장 환경을 구성한다.

이런 문제들을 해결하려면 전문인원과 설비연구개발부문이 배합해야 하며 더우기는 반도체설비제조업체와 심층적인 전략적협력을 가지고 련합으로 조련하거나 심지어 공동으로 시험과 생산설비를 개발, 개진해야 한다.

물론 이 가운데 공예가 설비보다 더 관건적일 것이다.저우톄쥔은 생산 설비는 결국 공예 요구에 맞추어야 하기 때문에 때로는 성숙한 설비가 있더라도 반드시 고품질의 라이닝 재료를 생산할 수 있는 것은 아니라고 지적했다.본질적으로 볼 때, 이것은 산업 단계가 긴밀히 협력하여 서로 팽팽히 맞서고 공영적으로 발전해야 하는 과정이다.

지속적인 연구 개발 노력은 점차 시장의 반응을 얻었다.2020년 조사연구기관 Yole Développement가 발표한 보고서에 따르면 2017년부터 2019년까지 전 세계 갈륨비소 웨이퍼 공급업체의 시장 점유율 순위에서 선도선진소재는 연간 98% 의 성장률로 업계 3위, 시장 점유율은 17% 로 예상된다.

같은 기간 동안 다른 큰 공장의 연간 성장률은 모두 하락했는데, 2020년부터 지금까지 전 세계 주요 재료 공급 국가들이 모두 많든 적든 covid-19전염병이나 재해 날씨 등 요소의 영향을 받아 감산이나 일시적인 조업 중단 등의 현상이 존재하는 것을 고려할 때 중국 제조업체의 시장 점유율이 비교적 크게 향상될 여지가 있을 가능성도 배제할 수 없다.

주철군의 소개에 따르면 선도선진재료회사는 기술진화과정에서 시종 독일 프리버그, 일본 스미토모전기공 등을 포함한 세계 최고의 화합물반도체재료회사를 표시하고 세계적범위에서 화합물반도체령역의 전문가들과 협력했다.

현재 갈륨비소 재료 시장은 가장 빠른 8인치 웨이퍼로 추진되고 있으며, 대부분의 부분이 2~6인치 웨이퍼 과정에 있으며, 선도도 마찬가지이다.그러나 저우톄쥔은 회사가 2020년에 8인치 갈륨비소 제품 개발을 시작했으며, 2021년 하반기에 8인치 제품을 시장에 투입할 계획이라고 지적했다.이런 관점에서 볼 때 글로벌 핵심 회사들의 행보와 별 차이가 없다.

국내 산연 세력의 진격

전 세계 반도체 재료 라이닝 분야를 살펴보면, 일본은 의심할 여지 없이 지금까지 기술 차원에서 비교적 성숙하게 발전한 국가이며, 현재 여전히 우세한 지위를 차지하고 있다.유럽과 미국은 신소재 응용시장의 궐기에 따라 관련 대공장도 최근 몇 년 동안 인수합병과 통합 등 방식을 통해 성숙한 발전주기로 나아갔다.

일부 국산 세력은 최근 몇 년 동안 날로 성숙해지는 산업 생태에 힘입어 기술 능력의 축적이 겹치면서 상류 재료 제조업체들도 충만한 발전 실력을 가지게 되었다.

LED 산업과 같은 전형적인 것은 그 최초의 기술 노선이 전적으로 중국산 연구계에서 제기된 것은 아니지만, 후속 제조 과정에서 심층적인 기술 능력에 대한 교체 수요에 따라 우리 나라는 여전히 이 분야에서 성숙한 산업화 경로를 실현하였다.

2013년부터 2014년까지 중투과학기술이 설립된후 긴박하게 공장을 건설하기 시작했다.소개에 따르면 2015년초, 회사의 생산라인이 정식으로 운영되였는데 반년간의 조정탐색을 거쳐 인차 2016~2017년사이에 업무가 기본적으로 정상궤도에 올랐고 2017년에 국내선두를 실현했다.

이 과정을 빠르게 완성할 수 있었던 것은 바로 자체 연구 기술에 의해 구동된 것이다.사파이어 라이닝의 질화갈륨 노선은 중국 과학자들이 처음 제안한 것이 아니다. 이 발전 구상은 일본에서 기원되었고 산업화 검증을 완료한 후 노벨상을 수상하여 이 기술 노선이 전 세계 LED 재료 산업에서 보급되도록 추진하였다.

그러나 중투과학기술은 산업계와 학계와의 공동연구를 통해 2018년, 당시 중투유한 리사장, 총경리직무를 수행한 강개가 주요완성자로서 참여한 프로젝트"질소화물반도체대실배이질외연기술"이 국가기술발명상 2등상을 수상하였는데 이는 회사의 제품산업화의 착지를 지탱하는 중요한 지점이기도 하다.

강개는 기자에게 다음과 같이 소개했다. 도형화안감공법은 개방성기술로서 광학설계를 통과한 LED재료는 원추체로서 마스크와 재료각식이 동시에 진행되여 최종적으로 필요한 결과에 도달해야 한다.이는 화합물 반도체 재료의 발전 과정 중의 특수성으로 2차원 차원에 국한된 실리콘 기반 재료의 각식과 큰 차이가 있으며 산업 착지 과정 중의 핵심 난점이기도 하다.

"우리는 각식 능력을 향상시키는 동시에 2차 마스크 각식 기술을 처음으로 산업화하여 사파이어 도형화 라이닝 기술의 대규모, 저비용, 반복적이고 안정적인 국산화 과정을 가속화시켰다." 그는 계속 말했다.

이 기초에서 다시 기술의 반복적인 진화를 진행하면 우세한 가산이 있게 된다.강개는 남방재정경제전매체 기자에게 다음과 같이 표시했다. 회사 자체팀의 산업과 기술능력이 앞선다는 인식에 근거하여 다시 이를 복제하고 생산을 확대하면 인차 더욱 큰 선진공예규모효익을 실현할수 있으며 후발주자들이 쉽게 초월하기 어렵게 된다.

"이 산업은 충분한 개방형 경쟁 환경이므로 회사가 재료, 기술 등 각 방면에서 종합적인 실력이 동업을 능가하고 저비용, 안정성을 보장해야만 더욱 방대한 시장과 고객을 얻을 수 있다."라고 콘카이는 이렇게 총결했다.

이것은 또한 중국 회사가 사파이어 라이닝의 질화갈륨 재료 제조 기술, 심지어 LED 산업 사슬의 발전 과정에서 점차 글로벌 핵심 역량이 되는 원인 중의 하나이다.

일찍이 사파이어 재료는 결정 방향 선택 방면에서 웨이퍼 뒷면의 광택 정밀도 파라미터 등이 경내외에서 요구가 다르기 때문에 헤드 회사가 우세한 지위를 장악한 후 국내 산업이 공동으로 국가 표준을 제정하도록 이끌면 전체 산업 생태의 더욱 고효율 발전에 계발 역할을 가져올 것이다.

이로부터 설비제조업체, 부품제조업체 등을 포함한 국내의 LED반도체산업을 진일보 추진하여 더욱 큰 규모의 생태보완과 성숙을 실현하게 된다.

중투과학기술 공모서에 따르면 2018년부터 회사의 4인치 PSS (도형화 사파이어 라이닝) 월 생산능력은 줄곧 100만 장 이상을 유지하고 있으며 연간 생산능력은 1300만 장을 넘는다.

또한 LEDinside의 전 세계 GaN-LED 외연편 생산량에 대한 추산에 따르면, 중투회사는 2018~2020년 3년 연속 전 세계 시장 점유율이 모두 26% 를 넘었고, 2020년 전 세계 시장 점유율은 29.81% 에 달해 현재 전 세계에서 생산 · 판매 규모가 가장 큰 PSS 업체 중 하나이다.

대만구의 우세능력은 바로 성숙된 산업화생태사슬의 융합에 있다.일단 기술이 돌파를 얻을 수 있다면, 다음 대규모, 저비용 상용화는 그리 어려운 문제가 아니다.이로써 중국이 화합물 반도체 재료 시장에서 빠른 돌파를 이룰 수 있게 되었다.

선도 회사는 지속적인 발전에서 유사한 경로를 실현했다.저우톄쥔은 기자에게 회사가 2세대 반도체 재료 시장에 막 진입했을 때, 주요 점유율이 앞에서 서술한 날, 미국의 최고 회사에 의해 독점되어 하류 기업의 발전이 난항을 겪었고, 또한 라이닝 제품의 가격이 매우 비쌌으며, 대부분의 이윤은 모두 국외 기업에 의해 가로막혔다고 말했다.

"모회사 선도희재의 희산금속재료과학기술분야에서의 우위적지위에 의거하여 선도선진재료는 지속적인 연구개발투입을 통해 마침내 2, 4, 6인치 비화갈륨라이닝 분야에서 제품성능이 머리대공장의 수준에 도달하였지만 제품원가가 그들보다 훨씬 낮아 회사가 비교적 낮은 가격으로 시장을 빼앗는 계기를 마련하였다."주철군의 소개에 따르면회사는 전기에 여러 해 동안 손실을 보았지만, 결국 초기 연구 개발 축적의 어려운 시기를 짊어지고 오늘날의 점유율에 이르렀다.

플랫폼화 경로 탐색

어떤 전자 생태계 기업에 대해 말하자면, 플랫폼화 경영, 더욱 풍부한 산업 역할 연결은 모두 성숙기까지 발전한 후 반드시 거쳐야 할 길이다.그러나 신흥 재료 분야 회사들이 초기에 아직 성숙하지 않은 생태 환경에 직면해 있기 때문에 어떻게 자신을 포지셔닝하고 이로 인한 압력을 감당할 것인가도 중요한 명제이다.

2009년, 해외에서 박학을 공부하고 돌아온 왕지함은 전력반도체업종의 발전전망을 정확하게 인식하고 학우들과 손잡고 창업의 길을 열어놓았다.2016년, 3세대 반도체 사업을 확장하기 위해 기본 반도체 회사가 생겨나 탄화규소 출력 부품의 연구개발과 산업화에 전념했다.

1세대와 2세대 반도체 소재에 비해 3세대 반도체 소재는 기술부터 응용까지 더 신흥 분야로 산업 생태계가 아직 성숙하지 않고 산업 역할에 따라 실력도 들쭉날쭉하다.

"우리 같은 창업형 회사에게는 설립 초기부터 IDM 모델로 발전하기로 결정했기 때문에 많은 위험과 불확실성에 직면하게 될 것이다."왕즈함 기본반도체 회장은 남방재경 전 매체 기자에게 회사가 점진적인 발전 모델을 채택하여 처음에는 파운드리 방식으로 신속하게 제품을 개발하여 시장에 내놓았으나, 회사가 깊이 발전함에 따라 점차 IDM 경로로 전환했다고 털어놓았다.

"IDM 모델은 반도체 기업이 발전하는 과정에서 선택할 수 있는 옵션 중 하나이지 반드시 선택하는 것은 아니다."왕즈한은 산업 간 발전의 흔한 모델 중 하나가 수직 통합이라고 지적했다.그러나 실리콘 기반 집적회로 분야는 설계 단계와 제조 단계가 서로 다른 기업이 독립적으로 완성하는 모델로 발전했다.

선택의 핵심은 주로 업계 전체 환경과 기업이 처한 지위를 고려한다.그는 집적회로 분야에서 설계회사와 파운드리 공장이 분업하여 협력하는 것은 성숙하고 지속적인 발전 공간이 있는 방식이라고 생각한다.그러나 현재 3세대 반도체의 중요한 응용은 전력 반도체 부품이다. 이 분야의 우세 기업은 일반적으로 IDM 발전 모델을 선택한다. 왜냐하면 그 공정 기술은 제품의 성능, 신뢰성에 비교적 큰 영향을 미치기 때문이다.

"설계와 제조 단계를 완전히 분리하면 일류 제품을 만들기 어렵다.그래서 실리콘 기반 파워 반도체 업체든 탄화규소 파워 반도체 업체든 대부분 IDM 발전 모델을 채택한다."기본 반도체 회사의 비전은 국제 일류 탄화규소 파워 부품 기업이 되는 것이기 때문에 IDM 모델을 걷는 것은 반드시 거쳐야 할 길이라고 왕즈한은 지적했다.

이어 "소재 특성 차이를 고려할 때 파워반도체 시장에서 실리콘 기반 부품을 탄화규소 부품이 대규모로 대체하는 것은 시간문제라고 본다"며 "시장의 불확실성이 남아있지만 탄화규소 업계의 기회가 커 우리도 미리 충분히 포석했다"고 왕즈한은 말했다.

"제품을 만드는 것은 단번에 이룰 수 없다. 정식으로 제품을 출시한 후에도 고객 테스트 인증, 소량 인도, 대량 출하라는 긴 주기를 통과해야 한다.우리는 효율적인 발전을 통해 해외 선진 기업과의 거리를 점차 메울 수 있다.그래서 어려움이 있는 것은 오히려 동력과 기회이다."그는 계속 말했다.

현재 테슬라 등 자동차 회사들은 이미 전면적으로 탄화규소 부품을 채용하여 관련 산업 회사들에게 더 큰 자신감을 가져다 주고 있다.왕즈한은 업계의 대규모 응용이 이미 지속적으로 가속화되고 있는 데다 기술 노선이 확정되어 팀, 고객, 파트너, 투자자들이 모두 강한 자신감을 가지게 되었다고 지적했다.

현재 기본 반도체 탄화규소 출력 부품 제품 성능은 이미 업계 선두 수준에 도달하여 신에너지 발전, 전기차, 궤도 교통, 스마트 그리드와 소비자 전자 등 분야에 응용되고 있는 것으로 알려졌다.국내 시장 점유율을 계속 확대하는 동시에 회사도 해외 시장을 적극적으로 개척하고 있습니다.

상대적으로 성숙한 2세대 반도체와 사파이어가 밑받침된 질화갈륨 소재 시장에서 자신의 지위를 바탕으로 더욱 풍부한 산업 링크 능력을 구축하는 것도 필연적인 경로 선택이 되고 있다.

저우톄쥔은 기자에게 선진회사를 선도하여 종사하는 화합물 반도체 업계는 소수의 업종으로 생산액이 전체 반도체 업계 총생산액의 5% 미만을 차지하며, 회사가 화합물 반도체 업계 내에서 충분한 이윤을 섭취하고 고속 성장을 실현하려면 심지어 유럽과 미국, 일본 등 대형 제조업체와 맞서려면 반드시 하류 분야에서의 다원화 착지를 실현해야 한다고 말했다.

이를 고려하여 회사는 발광다이오드용 라이닝 제품 생산부터 시작하여 비교적 큰 시장 점유율을 차지한 후 핸드폰 통신, 레이더용 라이닝 제품으로 확장하기 시작했다.

현재 회사가 갈륨비소 분야에서 비교적 높은 점유율을 실현함에 따라 수직 일체화 발전 전략에 기초하여 더 하류 시장으로 탐색하여 신흥 업무 성장점을 발굴하기 시작했다.

레이아웃의 다운스트림 시장 중 하나는 3D 센서입니다.주철군의 소개에 따르면 현재 산하의 회사는 VCSEL레이저의 외연, 칩의 자주설계연구개발과 소량조업을 완성했으며 이미 여러 고객에게 견본테스트를 보냈으며 칩의 성능은 국제일류경쟁품과 비슷하다.

"VCSEL 레이저 칩 분야에 진입했다는 것은 회사가 반도체 설계 + 반도체 칩 제조 단계에 진입했다는 것을 의미한다.그는 회사가 앞으로 화합물 반도체 전 산업 사슬의 외연, 칩, 패키지, 모듈러 및 시스템의 생산 제조를 구축할 것이며, 제품 유형은 사주파수(HBT/HEMT), 광통(DFB/FP/DBR), 탐지기(PIN/APD), 우주 태양광 분야를 커버할 것이라고 밝혔다.동시에 대외적으로 개방하고 협력하여 외연, 칩 파운드리 업무와 재료 응용 연구를 전개한다.

중도는 그동안 질화갈륨 시장에서의 축적을 바탕으로 3세대 반도체 시장으로의 추가 산연 연동도 모색하기 시작했다.최근 회사는 과학 창업판 상장을 계획하고 있는데, 모금 용도 중 일부는 바로"3세대 반도체 라이닝 재료 공정 연구 센터 건설 프로젝트"에 사용된다.

강개는 기자에게 다음과 같이 지적했다. 현단계에서 볼 때 미국회사는 탄화규소기의 질화갈륨기술로선에서 상대적으로 성공적으로 발전하였고 일본은 사파이어 밑받침의 질화갈륨기술을 통해 또 다른 발전경로를 개통했다.이것은 기술 자체의 발전 노선이 결코 유일하지 않다는 것을 설명한다.

이어 "모금으로 3세대 반도체 소재 시장 R&D에 뛰어든 것은 우리가 PSS 분야에서 점차 커짐에 따라 새로운 전방 시장에서 더욱 깊이 연구할 의무가 있기 때문"이라고 덧붙였다. 그는 세분화된 분야에서 세계 선두 수준을 달성한 뒤 기존 업계의 발전 노선을 돌파할 아이디어와 능력을 어느 정도 확보했다고 덧붙였다.더 큰 산업 시장이 열리면서 중도는 다른 시장에 더 복제하여 탐색하고 착지함으로써 플랫폼화 발전 모델을 형성할 수 있는 능력이 있다.

물론 그는 산업 투자 과정에서 사고방식이 분명하고 중요하다는 것을 잘 알고 있다."우리가 이런 종류의 투자 준비를 하는 것은 바람을 쫓기 위한 것이 아니다. 핵심은 팀을 잡고 프로젝트를 잡지 않는 것이다. 적합한 팀이 있으면 그에 상응하는 관심을 기울인다."라고 캉카이는 말했다.

현재, 날로 완비되는 국산 반도체 생태 사슬의 발전 경로 하에서, 상류 재료 분야 회사는 자신의 기술 연구 개발에 대한 깊은 축적과 외로움을 견딜 수 있는 초심에 기초하여 다음 고지로 나아가고 있다.