상품 기본정보

상품명: 실리콘웨이퍼(Silicon Wafer)

<반도체의 원판이 되는 실리콘웨이퍼(Silicon Wafer)>

[자료: SUMCO Corp.]

<실리콘웨이퍼 HS 코드>

실리콘웨이퍼(Silicon Wafer)는 반도체 집적회로를 만드는 토대가 되는 얇은 원형의 규소판이다. 반도체 집적회로가 새겨지는 기판이 되는 실리콘웨이퍼는 반도체 전공정에 필요한 핵심 소재로 대일 수입 의존도가 47.7%에 달한다(관세청 2022년 1~9월 통계 기준). 

실리콘웨이퍼는 순도 99.9999999%의 고순도 규소를 이용해 잉곳(원통형 막대)을 만든 후 150~300㎜ 사이즈로 얇게(두께 1㎜ 이하) 잘라서 표면을 매끈하게 다듬어서 만든다. 웨이퍼의 표면은 결함이나 오염이 없어야 함은 물론, 반도체 회로의 정밀도에 영향을 미치기 때문에 고도의 평탄도가 요구된다. 이 실리콘웨이퍼는 조립한 후에 검사가 끝나면 개별 칩으로 잘려져서 완성된 집적회로로 사용된다. 

<실리콘웨이퍼 제조과정 이미지>

[자료: 시장조사기관 deallab 자료 토대로 KOTRA 도쿄 무역관 작성]

실리콘웨이퍼 시장 동향

국제반도체장비재료협회(SEMI)에 따르면, 2021년 반도체용 실리콘웨이퍼 세계시장 규모(매출액 베이스)는 전년대비 약 13% 증가한 1조3961억 엔(약 120억 달러)으로 추산된다. 경기에 민감한 반도체 특성상 시장 성장세는 상승세와 하락세를 반복해오면서 2011년부터 2021년까지 10년간 평균 성장률은 3.3%로 소폭 플러스 성장을 기록했다. 그러나 2010년대 중후반부터 급격한 스마트폰 보급과 데이터센터 확대에 따라 반도체 수요가 급증하면서 최근 5년간(2017~2021년) 실리콘웨이퍼 세계시장의 연간 평균 성장률은 약 12.5%를 기록했다.  

<실리콘웨이퍼 세계시장 규모(매출액 기준)>

(단위: 억 엔, %)

[자료: 국제반도체장비재료협회(SEMI)]

한편 실리콘웨이퍼가 어느 정도 생산되어 시장에 내보내졌는지를 나타내는 세계 출하면적을 살펴보면, 가격 변동에 따라 다소 상승과 하락을 반복하는 매출액과 달리 꾸준한 성장세를 보여왔다. SEMI 조사에 따르면 2021년 실리콘웨이퍼 세계 출하면적은 20년 전 대비 약 3.5배 증가한 140억 제곱인치(Square Inches, in²)*로 과거 최고를 기록했다. 지난 10월 24일 SEMI의 발표에 따르면 2022년 3분기(7~9월) 실리콘웨이퍼 세계 출하면적은 37억4100만 제곱인치(in²)로 분기 기준 과거 최대치를 기록했다. 앞으로 세계적인 디지털 전환(DX)와 탈탄소 흐름 가속화에 따라 데이터센터 및 EV 차량용 반도체 수요 증가가 기대됨에 따라 실리콘웨이퍼 시장도 안정적인 성장세를 보일 것으로 전망된다.  

  *제곱인치(Square Inches, in²): 가로 약 2.54cm, 세로 약 2.54cm의 넓이를 나타내는 단위

<실리콘웨이퍼 세계 출하면적>

(단위: 백만 제곱인치 Million Square Inches, MSI)

[자료: 국제반도체장비재료협회(SEMI)]

<2022년 7~9월 실리콘웨이퍼 세계 출하면적>

(단위: 억 제곱인치 Square Inches)

[자료: 국제반도체장비재료협회(SEMI)]

실리콘웨이퍼 주요 제조기업

실리콘웨이퍼 분야 세계 1위 기업은 일본의 신에츠화학공업(信越化学工業)으로, 2021년 기준 실리콘웨이퍼 세계시장 전체에서 30.1%의 점유율을 보유하고 있다. 신에츠화학공업의 뒤를 이어서 일본의 SUMCO가 점유율 24.4%로 세계 2위를 차지하고 있다. 글로벌 실리콘웨이퍼 시장은 일본기업 상위 2개사가 전체 시장의 절반 이상을 차지하는 과점 형태를 띠고 있다. 신에츠화학공업과 SUMCO 다음으로 대만의 글로벌웨이퍼스(Global Wafers)가 17.8%, 한국의 SK실트론(SK Siltron)이 13.5%, 독일의 실트로닉(Siltronic)이 9.5%로 각각 뒤를 잇는다.

참고로 대만의 글로벌웨이퍼스는 지난 2020년 12월 독일 실트로닉의 지분 100%를 44억 유로(약 6조 원)에 인수하는 계약을 추진했으나 독일 정부가 이를 승인하지 않아 협상이 무산된 바 있다. 

<실리콘웨이퍼 세계시장 점유율(2021년 기준)>

[자료: 국제반도체장비재료협회(SEMI)]

유통 구조

신에츠화학공업, SUMCO 등 실리콘웨이퍼 제조사로부터 반도체 제조사가 실리콘웨이퍼를 공급받아 그 위에 전자회로를 새기고, 일정 규격으로 잘라 개별 반도체 칩을 완성시킨 후 반도체 상사에 납품한다. 반도체 상사는 반도체 제조사로부터 전달받은 반도체 칩을 고객사(기계·전기·자동차 메이커 등)에게 공급한다. 웨이퍼가 반도체의 원판이 되기 때문에 웨이퍼 생산능력이 뛰어나다는 말은 곧 반도체를 많이 생산할 수 있다는 의미로도 해석할 수 있다. 

<실리콘웨이퍼 유통구조>

[자료: 반도체업계닷컴(半導体業界ドットコム)]

대한 수출 동향

일본의 실리콘웨이퍼(HS Code 3818.00-1000) 전체 수출규모는 2021년 기준 4635억4428만 엔(약 4조4520억 원)으로 전년 대비 약 15.9% 증가했다. 그중 대한국 수출액은 882억2032만 엔(약 8473억 원)으로 전체의 19.0%를 차지했다. 최근 4년간 대세계 수출 동향을 살펴보면 2018년부터 2020년까지 보합세를 유지하다가 2021년 코로나19에 따른 세계적인 디지털 전환(DX) 가속화의 영향으로 반도체 수요가 폭증하면서 전년대비 15.9% 증가했다. 對한국 수출은 2018년 전년대비 47.3%로 큰 폭으로 증가, 2019년 전년대비 10.4% 증가로 2년 연속 상승세를 이어갔으나, 2019년 일본 정부의 수출규제 시행의 여파로 2020~2021년 연속으로 전년 대비 3% 정도 감소했다. 이는 일본이 수출규제 품목으로 지정한 3개 품목(EUV포토레지스트, 불화수소, 불화폴리이미드) 이외에 반도체 관련 핵심 소재에 대한 추가 수출 규제 시행을 우려한 한국 기업이 실리콘웨이퍼 수입량의 일부를 국내 기업 및 중국에서 조달하는 등 공급망 다변화를 추진했기 때문인 것으로 분석된다.   

한편, 2022년 1~9월까지의 대세계 수출액은 4461억3522만 엔(약 4조2848억 원)으로 전년 동기 대비 무려 33.3% 증가했다. 같은 기간 대한국 수출액도 774억230억 엔(약 7434억 원)으로 전년 동기 대비 24.2% 증가했다. 대한국 수출액 자체는 증가했지만 대한국 수출 비중은 17.3%로 전년 동기(18.6%) 대비 1.3%p 정도 하락했다. 

<일본의 실리콘웨이퍼 수출 동향>

(단위: 천 엔, %)

주: 1) 일본 HS Code 3818.00-100 기준

2) 2022년 수출증감률은 전년동기(2021.1~9월) 대비 증감률

[자료: 일본 재무성 무역통계 토대로 KOTRA 도쿄 무역관 작성]

<일본의 대한국 실리콘웨이퍼 수출액 추이>

(단위: 천 엔, %)

주: 2022년 수출증감률은 전년 동기(2021.1~9.) 대비 증감률

[자료: 일본 재무성 무역통계 토대로 KOTRA 도쿄 무역관 작성]

수출 규제

2019년 일본 정부의 수출규제 품목에 실리콘웨이퍼가 직접적으로 포함되지는 않았으나, 2021년 1월 27일부터 「수출무역관리령 별표 제1 및 외국환령별표의 규정에 근거한 화물 또는 기술을 정하는 성령」 제19조 3항 5호에 근거해 실리콘웨이퍼 연마 기술(일부 규격 한정)에 대한 수출규제를 추가 시행 중이다. 

<「수출무역관리령 별표 제1 및 외국환령별표의 규정에 근거한 화물 또는 기술을 정하는 성령」 제19조 3항 5호>

[자료: 일본 총무성 관할 행정정보포털 e-Gov]

일본 주요 실리콘웨이퍼 제조기업의 최신 동향

세계적인 원자재 가격 상승과 인플레이션의 영향으로 글로벌 경기가 위축되면서 PC나 스마트폰 등 고급 전자제품에 사용되는 메모리 반도체 수요는 감소세를 보이고 있다. 그러나 전기차(EV) 전환 가속화 및 데이터센터 증가 등으로 인해 시스템 반도체 수요는 증가하고 있어 세계 실리콘웨이퍼 출하량은 지속적으로 늘어나고 있다. 이에 따라 주요 제조사들도 잇따라 실리콘웨이퍼 증산을 위한 투자 계획을 발표하고 있다.    

세계 2위 실리콘웨이퍼 제조사 일본의 SUMCO는 지난 9월 4일, 대만의 메모리 패키징 기업 Formosa Plastics Group과 공동으로 924억5000만 달러를 투입해 12인치 실리콘웨이퍼 공장 건설에 착수, 2024년부터 생산 가동을 개시한다고 발표했다. SUMCO는 지난 7월 14일에도 실리콘웨이퍼 생산능력 증강을 위해 2000억 엔(약 1조9208억 원)을 투입해 규슈 공장 내 웨이퍼 외관검사 및 잉곳 제조공정에 인공지능(AI) 기술을 도입한다고 밝힌 바 있다. 

세계 3위 점유율을 보유한 대만의 글로벌웨이퍼스(Global Wafers)는 지난 6월 27일 미국 텍사스주에 총 50억 달러를 투입해 300㎜ 실리콘웨이퍼 공장을 건설한다고 발표했다. 2025년 생산 가동 개시를 목표로 하고 있으며, 공장이 신설되면 1500여 명의 고용창출효과가 기대된다. 미국에 반도체의 기판인 웨이퍼 공장이 신설되는 것은 20년 만에 처음이다.

한편, 최근 주목받는 차세대 파워반도체*용 실리콘웨이퍼 개발·생산에 나서는 기업도 등장하고 있다. 일간공업신문의 9월 9일 자 보도에 따르면, 일본의 종합소재기업 쇼와덴코(SHOWA DENKO)는 업계 최초로 파워반도체용 8인치(200㎜) 크기의 탄화규소(SiC) 에피택셜 웨이퍼 샘플 출하를 개시했다고 밝혔다. SiC파워반도체는 EV 등 차량용을 중심으로 향후 수요가 급증할 것으로 예상되는 가운데, 당사는 고객사의 반도체 생산 효율 향상에 기여하는 웨이퍼 공급을 가속화할 방침이다.   

  주: * 파워반도체(전력반도체): 전력을 제어하는 반도체로, 다루는 전압이나 전류가 큰 것이 특징이다. 일반적인 반도체의 주요 기능이 연산이나 기억 등인데 비해 파워반도체는 교류를 직류로 바꾸거나 전압을 높일 수 있으며 전력도 공급할 수 있음.

시사점

최근 세계적인 경기 위축 우려가 커지면서 경기에 민감한 메모리 반도체를 중심으로 반도체 수요가 줄고 있는 가운데, 반도체를 둘러싼 미·중 간 갈등이 고조되면서 반도체 산업 전망을 더욱 어둡게 하고 있다.

메모리 반도체 업황이 지속적으로 부진을 면치 못하고 있는 가운데, 반도체의 원판인 실리콘웨이퍼 세계 출하량이 지난 3분기(7~9월) 분기 기준 역대 최대치를 경신했다. 국제반도체장비재료협회(SEMI)에 따르면 올해 3분기의 글로벌 실리콘 웨이퍼 출하 면적은 37억4100만 제곱인치(in²)로 지난 2분기보다 약 1% 늘어났으며 전년 동기와 비교해도 2.5% 증가했다. 글로벌 경기 침체 우려에 불구하고 실리콘웨이퍼 출하량이 지속적으로 증가하는 것은 EV 등 차량용 반도체 수요 증가, 데이터센터를 비롯해 사물인터넷(IoT) 기기 등의 발전으로 시스템 반도체 수요가 급증했기 때문인 것으로 분석된다. 전 세계적인 경기 침체로 반도체 업황이 다운사이클(하락기)에 진입하고 있지만, 반도체의 기반이 되는 실리콘웨이퍼의 수요는 앞으로도 견조한 성장세를 보일 것으로 전망된다.  

실리콘웨이퍼는 일본의 수출규제 품목에 직접적으로 포함되지는 않았으나, 일본 정부는 지난 2021년 1월 자국의 경제안보상의 이유를 들어 실리콘웨이퍼 제조를 위한 특정 기술(연마 기술)에 대해 수출 규제를 추가했다. 또한 지난 5월에는 반도체나 희귀금속 등 중요 물자 공급망 강화를 목적으로 하는 경제안전보장추진법(경제안보법)을 제정하고, 10월 13일 특정 중요물자 11개 분야를*제시했으며 2022년 연내 세부 품목을 지정해 중요 물자별 공급망 확보 및 안보 강화 위한 대응방침 수립할 전망이다. 

  주: *11개 분야: ① 반도체 ② 클라우드 ③ 축전지(EV 활용) ④ 영구 자석(EV 활용) ⑤ 공작기계·산업용 로봇 ⑥ 항공기 부품·소재 ⑦ 중요 희소 금속 ⑧ 액화천연가스(LNG) ⑨ 선박 엔진, 선박용 프로펠러, 항해용 수중음향탐지기(SONAR) ⑩ 항균약 ⑪ 비료 원료

이처럼 일본 측에서 향후 공급망 핵심 품목에 대해 '안보상의 이유'를 들어 추가적인 제재를 가할 우려가 있으므로 우리 기업도 일본 기업의 동향을 지속적으로 주시하는 한편, 국산화 비중 확대와 더불어 공급처를 다각화하는 방안을 적극적으로 모색할 필요가 있다.

자료: 국제반도체장비재료협회(SEMI), 관세법령정보포털, 일본 재무성 무역통계, 반도체업계닷컴, 닛케이신문, 일간공업신문, 전파신문, Taipei Times, 일본 행정정보포털 e-Gov, deallab, SUMCO 홈페이지, The Science Times 및 KOTRA 도쿄 무역관 자료 종합