제3세대 반도체의 주류 소재로 부상

차세대 전력반도체 제조 원료인 탄화규소는 실리콘 등 기존 소재 대비 전력 효율과 내구성이 뛰어나 AI 시대 제3세대 반도체의 핵심 소재로 주목받고 있다. 1세대 반도체 소재인 실리콘은 제조 효율이 높지만, 고전압·고온 환경에서 성능 저하가 발생한다. 2세대 소재인 갈륨비소(GaAs) 및 인듐인화물(InP)은 고주파 특성은 우수하나, 열·전압에 대한 내구성이 부족하다.

반면 탄화규소(SiC)는 높은 전압과 열을 견디고, 발생한 열을 빠르게 방출하는 특성을 지녔다. 탄화규소로 만든 반도체는 고전력∙고열 장치에서도 안정적으로 작동할 수 있다. 이러한 물성으로 인해 전력반도체와 통신·방산·신재생에너지 등 다양한 산업 분야에서 핵심 소재로 채택되고 있다. 한국전기연구원에 따르면, 메모리반도체는 정보를 저장하는 '두뇌'에 해당하고, 전력반도체는 높은 전압과 큰 전류를 제어하는 '근육'에 해당한다. 전력반도체는 우리 정부가 국정과제로 추진 중인 'AI고속도로'의 HVDC(초고압직류송전) 기반 전력망에 필수적인 소재로, 정부는 탄화규소 전력반도체 기술자립률을 현재 10% 수준에서 2030년까지 20%로 높이겠다는 계획을 발표한 바 있다.

<반도체 소재 발전 추이>

[자료: ZHIYUN Research, KOTRA 하얼빈무역관 종합]

글로벌 탄화규소 시장 규모 및 성장 전망

2020년 약 6억4000만 위안에 불과하던 글로벌 탄화규소 시장은 전기차와 고속 충전 인프라 확대에 힘입어 빠르게 성장해 2024년 약 32억4000만 위안으로 급증했다. 향후 AI, 데이터센터, UAM, 가전 등 신규 응용 시장 확대와 고효율 전력 변환 기술 확산에 따라 2030년에는 시장 규모가 약 197억 위안 규모로 성장할 것으로 전망된다. 

<2020~2030 글로벌 탄화규소 시장 규모 추이>

(단위: CNY 억, %)

 

[자료: 쟈스컨설팅]

탄화규소 전력반도체 생산 공정

탄화규소 전력반도체 생산 공정은 웨이퍼(wafer, 집적 회로를 만들 때 쓰는 단결정*의 얇은 판) 제조와 소자 제조, 후공정으로 구성된다. 먼저 고순도 탄화규소 분말을 단결정 잉곳(분말을 뭉친 덩어리)으로 만들고, 이를 매우 얇게 잘라 연마해 탄화규소 기판을 만든다.
* 단결정: 재료 전체에서 원자가 규칙적으로 배열된 상태를 일컬음

다음 단계에서는 기판 위에 얇고 균일한 결정층을 성장시키는 에피택셜(Epitaxial) 공정이 진행된다. 이 공정으로 형성되는 에피웨이퍼(표면에 원자 단위로 얇은 결정층을 쌓은 웨이퍼)는 전력반도체가 견딜 수 있는 전압, 동작 속도, 전력 손실 등 핵심 성능을 좌우하는 만큼, 원하는 두께와 농도로 정교하게 성장시키는 것이 매우 중요하다.

완성된 에피웨이퍼는 식각, 이온주입, 금속 증착 등 공정을 거쳐 전력 소자로 제조된다. 마지막으로 칩 단위 절단, 패키징 및 전기적 검사 과정을 거쳐 자동차·산업용 전력변환 장치 등에 공급 가능한 최종 제품으로 완성된다.

<탄화규소 전력반도체 생산 공정>

 

[자료: 중상연구원]

상기 단계는 각 공정 간 기술 난도가 높고 수율 확보가 관건이기에 공급망 안정성은 소재·장비·공정 기술력에 크게 의존한다.

<탄화규소 기반 산업사슬> 

 

[자료: 쟈스컨설팅]

<글로벌 주요국 및 중국 탄화규소 산업사슬과 관련 기업>

 

[자료: 저상증권연구소]

중국 탄화규소 산업 성장 및 시장 구조 변화

중국은 정부의 강력한 산업 육성 정책과 투자 확대를 기반으로 탄화규소 기판·웨이퍼·에피·소자 등 전 밸류체인에서 생산능력을 빠르게 확대하고 있다. 중국 탄화규소 기판의 주류 규격은 4인치(100mm)와 6인치(150mm)이며, 전기적 특성에 따라 크게 전도성 및 반절연으로 구분한다. 이 중 반절연형 기판은 주로 4인치가 사용되고, 전도성 기판은 주로 6인치가 사용된다.

탄화규소 기판의 기술 고도화는 생산 효율 향상과 원가 경쟁력 확보를 위한 핵심 기술 트렌드로 자리 잡고 있다. 기판의 지름이 커질수록 동일 면적의 칩을 더 많이 생산할 수 있어 단위 칩당 비용을 절감할 수 있으며, 생산 라인의 처리 효율 역시 높아진다. 이러한 이유로 중국 내 전력반도체 기업들은 4인치에서 6인치, 나아가 8인치(200mm), 12인치(300mm) 기판으로 기술이 점차 확대·고도화되는 흐름을 보이고 있다.

<탄화규소 기판 사이즈>

 

[자료: DONGWU 증권]

2022년 46만 장이던 중국의 탄화규소 기판 생산량은 2024년 390만 장으로 약 8.5배 확대되며, 공급 과잉 국면에 진입했다. 웨이퍼 가격은 2023~2024년 사이 6인치 기준 15.9%, 8인치는 60% 이상 급락하는 등 ‘부족 → 공급 급증 → 가격 경쟁’ 구조로 재편됐다.

이러한 기판 공급 확대는 전방 산업에도 직접적인 영향을 미쳐, 2024년 중국 탄화규소 전력반도체 소자 시장은 전기차·고속충전·재생에너지 수요 증가에 힘입어 전년 대비 약 30% 성장한 것으로 평가된다. 특히 디바이스 생산능력은 2023년 대비 두 배 이상 증가했으며, 2025년에는 8인치 생산라인의 본격 가동과 주요 완성차 업체들의 적용 확대를 바탕으로 45% 이상의 추가 성장이 예상된다.

탄화규소 기판 및 소자의 활용 분야를 보면, 신에너지차가 약 40%로 가장 큰 비중을 차지한다. AI·데이터센터·가전 등 신흥 응용 분야는 아직 비중은 크지 않지만, 향후 성장 잠재력이 매우 높은 영역으로 평가된다.

<탄화규소 기판·소자 활용분야>

(단위: %)

 

[자료: 쟈스컨설팅]

최근 들어 반절연 탄화규소 웨이퍼가 RF(무선주파수) 분야에 사용되는 움직임이 나타나고 있다. 아직은 탄화규소 활용에서 전력반도체 분야가 중심이지만, 5G 보급 확대와 함께 고주파·고출력 특성을 요구하는 적용 분야가 늘면서 탄화규소 기반 RF 소자의 수요 역시 증가하는 추세다.

2024년 중국 RF 시장 규모는 약 10억9000만 위안으로 집계됐으며, 기존 LDMOS(실리콘 기반 RF 전력 증폭기) 기술을 대체하는 흐름 속에서 탄화규소 소재가 적용될 수 있는 영역도 꾸준히 넓어지고 있다. 이러한 변화는 단기간에 폭발적으로 증가하지는 않지만, 2030년에는 시장규모가 약 27억5000만 위안 규모로 성장할 것으로 전망돼, 탄화규소 기반 RF 응용의 잠재력 또한 더욱 부각될 것으로 예상된다.

결국 탄화규소가 RF 시장에서 차지하는 비중은 시간이 갈수록 확대될 가능성이 높으며, 장기적으로 중요한 적용분야로 성장할 여지가 크다.

<무선주파수(RF) 시장 규모>

(단위: CNY 억, %)

 

[자료: 쟈스컨설팅]

중국 탄화규소 반도체 산업 경쟁 구도

중국의 대표적인 탄화규소 웨이퍼 생산 기업으로는 SICC(天岳先进)와 TankeBlue(天科合达)가 있다.

먼저 반절연 탄화규소 웨이퍼 분야에서는 SICC가 글로벌 시장점유율 30%를 차지하고 있으며, 미국의 전력반도체 업체인 Wolfspeed, II-VI과 함께 세계 시장을 삼분하고 있다.

반면 전도성 탄화규소 웨이퍼 분야에서는 중국 기업들의 글로벌 영향력이 아직 크지 않은 편이다. TankeBlue의 시장점유율은 약 1.7%, SICC는 약 0.5%로 제한적이다. 그럼에도 불구하고, 중국 내에서 대규모 투자와 설비 증설이 진행되고 있어 향후 전도성 웨이퍼 시장에서도 중국 업체의 점유율 확대가 본격화될 것으로 전망된다.

또한 중국에는 Sanan(三安半导体), 궈훙중넝(国宏中能), 웨이신창장(微芯长江), 퉁광커지(同光科技) 등 단결정 성장부터 에피·디바이스·모듈까지 수직계열화를 갖춘 기업이 증가하고 있다. 특히 정부 지원을 기반으로 4~8인치 생산라인 구축이 활발하며, 경쟁 구도는 향후 더욱 심화될 것으로 보인다. 다만, 고품질 웨이퍼 생산기술, 결함 제어, CMP 공정(반도체 웨이퍼 표면 위에 증착·식각 등 공정을 거치면서 높고 낮은 층이 생기는 단차를 화학적·기계적 연마로 평탄화하는 공정), 고순도 분말 등에서는 여전히 해외 기술 의존도가 높아 핵심 공정의 기술 격차는 완전히 해소되지 않은 상태다.

현지 업계 관계자는 KOTRA 하얼빈무역관과의 인터뷰에서 "현재 8인치 라인의 수율을 안정화하는 데 여전히 큰 난관이 있다. 특히 결함 밀도 관리나 에피 두께 균일도는 해외 업체가 한 단계 앞서 있다고 판단된다. 해외 기업들과의 기술 협력은 실제 생산성 개선에 도움이 될 것으로 기대된다"라고 말했다.

<중국 주요 탄화규소 전력반도체 생산시설 건설 현황>

기업명	개요
Sanan(三安半导体)	- 2021년 1기 6인치 탄화규소 웨이퍼 생산 가동, 생산량 월 3만 개
궈훙중넝(国宏中能)	- 2021년 탄화규소 웨이퍼 생산 가동, 생산량 연 11만 개
웨이신창장(微芯长江)	- 2022년 6인치 탄화규소 웨이퍼 연 생산량 20만 개, 4인치 5만 개
퉁광커지(同光科技)	- 2021년 4~6인치 탄화규소 단결정 기판 생산 가동, 생산량 연간 10만 개
난샤웨이퍼(南砂晶圆)	- 2022년 6인치 탄화규소 웨이퍼 양산 돌입 - 연간 전도성 웨이퍼 20만 개 생산 역량 보유 - 2023년 crystalline 8인치 웨이퍼 생산
중커강옌(中科钢研)	- 2021년 탄화규소 산업단지 생산 가동 - 고순도 탄화규소 분말신소재 생산 및 연구 개발
TankeBlue(天科合达)	- 2024년 준공 후 6인치와 8인치 탄화규소 총 생산량 연간 23만 개 예상
허페이ROSHOW(合肥露笑)	- 2021년 탄화규소 웨이퍼 1기 사업 생산 가동, 2022년 6월 기준 연간 10만 개 생산
저화전자(泽华电子)	- 연간 10억 개의 트랜지스터 생산 역량 보유

[자료: 첸잔연구원]

중국 탄화규소 수출입 동향과 우리나라의 소재 의존도

중국의 탄화규소 수출은 2023~2024년 두 해 연속 감소하며 글로벌 수요 둔화와 가격 하락의 영향을 받았으나, 2025년 들어 일부 신흥국을 중심으로 반등 조짐이 나타나고 있다. 일본·미국·한국 등 전통 수요처는 여전히 감소세를 보이고 있지만, 네덜란드·벨기에·태국 등 유럽·동남아 시장으로의 수출이 증가하면서 시장 다변화가 진행되고 있다. 반면, 중국의 탄화규소 수입은 규모는 작지만 특정 고순도·특수 규격 제품에 대해서는 해외 의존이 지속되며, 노르웨이·브라질 등을 중심으로 증가세가 나타나는 등 이중적 구조가 유지되고 있다.

<중국 탄화규소(HS Code: 284920) 국가별 수출액 통계(2023~2025.10.)>
(단위: US$ 천, %)

* 주: 순위는 2025년 10월 기준

[자료: 한국무역협회]

<중국 탄화규소(HS Code: 284920) 국가별 수입액 통계(2023~2025.10.)>
(단위: US$ 천, %)

* 주: 순위는 2025년 10월 기준

[자료: 한국무역협회]

우리나라가 2024년 수입한 탄화규소 수입 규모는 금액 기준 6242만 달러로, 그 중 중국으로부터의 수입이 70% 이상을 차지한다. 현재 일시적인 공급과잉, 전기차 캐즘 등의 이유로 탄화규소 국제가격이 낮으나, 향후 5년 간 시장규모가 5배 가까이 성장할 것으로 예측된다. 시장 규모 확대에 따라 가격 변동성 및 조달 리스크를 완화하는 안정적인 공급이 점차 중요해져 우리 기업 또한 자체 생산 확대 등 공급망 다변화 노력이 필요하다.

<우리나라 탄화규소(HS Code: 284920) 국가별 수입액 통계(2023~2025.10.)>
(단위: US$ 천, %)

* 주: 순위는 2025년 10월 기준

** 주: 한중 수출입 통계 기준이 달라 상기 중국 수출액 통계와 차이가 있음

[자료: 한국무역협회]

탄화규소(HS Code 284920) 수출입 통계는 원료·분말 등 기초 소재만을 대상으로 집계되고 있으며, 소재를 사용해 생산된 SiC웨이퍼, 에피웨이퍼, 전력반도체 소자 등 고부가가치 제품은 공식 통계에서 별도로 파악할 수 없다는 한계가 있다. 중국 내 웨이퍼 및 디바이스 분야의 경쟁 심화와 생산능력 확대가 빠르게 진행되고 있음에도 불구하고, 공식 수출입 데이터는 소재만 집계되기 때문에 실제 산업 경쟁력 변화를 평가할 때는 보다 보수적인 해석이 필요하다.

차세대 전력반도체 육성 정책

중국은 탄화규소를 전략 핵심 소재로 지정하고 국가·지방정부 차원의 집중 육성을 추진 중이다. 신재생에너지, 전기차, 디지털 경제 정책과 연계해 탄화규소 공급망을 확장하고 있으며, 웨이퍼·소자·모듈 국산화율 제고를 목표로 한 다양한 정책이 시행되고 있다. 이러한 정책은 장기적으로 탄화규소 수요를 지속적으로 견인하고, 밸류체인을 확장하는 기반이 되고 있다.

<중국 탄화규소 및 3세대 반도체 관련 정책>

발표시기	주요 내용
2016.07.	’13차 5개년 국가과학기술혁신규획’ 발표. 3세대 반도체 핵심기술 및 소자 연구개발 언급(국무원)
2019.06.	상무부 및 개혁발전위원회가 외상투자기업 상업 환경 개선을 위해 탄화규소 초고압 소자 기업 유치 지원 정책 추가
2019.11.	‘중점 신소재 첫 배치 응용 시범지도 목록’ 발표 GaN 단결정 기판, 고전력 GaN 외연칩, 탄화규소 외연칩, 탄화규소 단결정 기판 등 3세대 반도체 포함(공업정보화부)
2019.12.	‘장강삼각주 지역 일체화 발전계획 강요 발표’ 제3세대 반도체 산업 육성 및 제조업 고도화 추진 명시(국무원)
2020.07.	‘신시대 집적회로산업·소프트웨어산업 고품질 발전 촉진 정책’ 발표(국무원) 집적회로 기업에 대해 첫 15년, 법인세 25% 감면 등 혜택 실시
2021.05.	국가과학기술체제개혁 및 혁신체계 건설 지도 소조(小组) 제18차 회의 개최  회의에서 집적회로 분야의 전략적 기술 중요성 강조
2021.08	탄화규소 복합재료, 탄소복합재료 등을 ‘14차 5개년 산업기술 혁신 관련 발전계획’에 포함(공업정보화부)
2021.12.	‘14차 5개년 디지털경제 발전 계획’은 양자정보, 차세대 통신기술과 함께 제3세대 반도체를 신흥 기술로 중점 배치해 정보, 바이오, 소재, 에너지 분야 등의 기술과 융합 발전 추진(국무원)
2022.03.	집적회로 설계 분야 및 전략 산업용 칩을 개발하는 기업과 프로젝트를 세제 혜택 대상에 포함(발개위)

[자료: 중국 국무원, 공업정보화부]

우리 기업의 진출 기회

중국의 탄화규소를 활용한 3세대 반도체 산업은 밸류체인 전반에서 빠른 확장세를 보이고 있으나, 고품질 소재, 정밀 장비, 공정 기술 등 핵심 영역에서는 여전히 선진국과 기술 격차가 존재한다. 이러한 구조적 특성으로 인해 우리 기업이 전략적으로 접근할 경우 실질적인 사업 기회를 창출할 수 있다.

1. 웨이퍼 대형화에 따른 대응: 고순도 소재 수요와 기술 협력 기회

중국은 대량 생산 역량은 갖추고 있으나, 반도체급 초고순도 분말(5N 이상)과 특수 규격 소재 분야에서는 여전히 해외 의존도가 높다. 특히 웨이퍼의 크기가 커짐에 따라 고순도·저결함 소재 수요가 급증하면서, 국내 기업은 고부가가치 소재 중심의 수출 확대 기회를 활용할 필요가 있다.

실제로 중국 기업들은 8인치 전환 과정에서 수율 저하, 결함 제어, 에피층 균일도 등 다양한 기술적 난제를 겪고 있으며, 이러한 기술적 병목은 고품질 소재와 정밀 장비 수요로 이어지고 있다. 국내 기업은 결함 분석, 공정 최적화, 장비 튜닝 등에서 축적된 경험과 기술 역량을 바탕으로, 고부가 소재 공급과 장비 판매로 시장에 접근할 수 있을 것으로 보인다. 

2, 결정성장, 연마, CMP 분야 장비·소모품: 국산 기술 경쟁력을 직접 적용할 기회

단결정 성장 장비, 고정밀 절단·연마 장비, CMP 슬러리·패드 등 기술 격차가 큰 분야에서는 우리 기업이 글로벌 레퍼런스를 보유한 영역이 많다. 향후 중국의 증설 속도를 고려하면 '장비 수출+소모품 장기 공급' 기회가 발생할 것으로 전망된다.

종합적으로, 중국 시장의 성장 국면을 활용해 우리 기업이 보유한 공정·소재·시스템 관련 역량을 기반으로 전략적·선제적 진출 방향을 검토해 볼 필요가 있다. 이는 단기적 협력 기회 확보뿐 아니라 중장기적으로 글로벌 공급망에서의 입지 제고에 의미 있는 기반이 될 것이다.

자료: ZHIYUN Research, 쟈스컨설팅, 중상연구원, 저상증권연구소, DONGWU 증권, 첸잔연구원, 한국무역협회, 중국 국무원, 공업정보화부, KOTRA 하얼빈무역관 자료 종합